電流鏡是一(yi)種廣泛流行的(de)單片IC設計(ji)技術(shu)，在(zai)這(zhe)種技術(shu)中，電路的(de)設計(ji)方式是將通過(guo)一(yi)個(ge)有源器件的(de)電流復(fu)制(zhi)到(dao)另(ling)一(yi)個(ge)具有電流控制(zhi)功能的(de)有源器件。在(zai)這(zhe)種情況(kuang)下，流過(guo)一(yi)個(ge)設備(bei)的(de)電流可以被復(fu)制(zhi)到(dao)另(ling)一(yi)個(ge)設備(bei)中，但以反相形式。

　　如果(guo)第一個(ge)設備的電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)發生變化，另(ling)一個(ge)設備的鏡像電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)輸出也(ye)會(hui)發生變化。因(yin)此，通(tong)過(guo)控制一個(ge)設備中(zhong)的電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)，也(ye)可(ke)以控制另(ling)一個(ge)設備中(zhong)的電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)。所以，電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)鏡電(dian)(dian)(dian)(dian)路通(tong)常被稱(cheng)為(wei)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)控制電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)源，英文簡稱(cheng)CCCS。

　　主要特(te)性和依賴性

　　電(dian)流鏡電(dian)路具(ju)有許多主要(yao)和(he)次要(yao)的(de)依賴性，這是表征電(dian)流鏡電(dian)路的(de)主要(yao)關(guan)注(zhu)點。一個合(he)適(shi)的(de)電(dian)流鏡電(dian)路可以用三個規格來表征，具(ju)體如(ru)下：

　　當前傳輸率；電(dian)流(liu)鏡(jing)電(dian)路(lu)將一個(ge)有(you)源器(qi)件(jian)的輸入電(dian)流(liu)鏡(jing)像或(huo)復制到其他(ta)有(you)源器(qi)件(jian)的輸出(chu)。理(li)(li)想(xiang)電(dian)流(liu)鏡(jing)電(dian)路(lu)是具有(you)可反轉電(dian)流(liu)方向(xiang)的反相配置(zhi)的理(li)(li)想(xiang)電(dian)流(liu)放(fang)大(da)器(qi)。因此，對于(yu)理(li)(li)想(xiang)的電(dian)流(liu)放(fang)大(da)器(qi)，電(dian)流(liu)傳輸比是一個(ge)重要參(can)數(shu)。

　　交(jiao)流輸出電(dian)阻；根(gen)據歐姆定(ding)律，電(dian)阻具有電(dian)壓-電(dian)流關(guan)系(xi)。因此，交(jiao)流輸出電(dian)阻在輸出電(dian)流相對(dui)于電(dian)壓變化的穩定(ding)性方(fang)面起著重要作用(yong)。

　　電(dian)(dian)壓(ya)(ya)降(jiang)；正(zheng)常工作(zuo)(zuo)的(de)(de)鏡(jing)像電(dian)(dian)路在(zai)輸出端具有低電(dian)(dian)壓(ya)(ya)降(jiang)。電(dian)(dian)流鏡(jing)電(dian)(dian)路可以工作(zuo)(zuo)的(de)(de)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)范(fan)圍(wei)稱(cheng)(cheng)為順(shun)從(cong)范(fan)圍(wei)，在(zai)這個順(shun)應范(fan)圍(wei)內支(zhi)持(chi)的(de)(de)最(zui)(zui)小(xiao)到最(zui)(zui)大電(dian)(dian)壓(ya)(ya)稱(cheng)(cheng)為順(shun)從(cong)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)。保持(chi)晶(jing)體管(guan)處于活動模式需(xu)要最(zui)(zui)小(xiao)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)，因此最(zui)(zui)小(xiao)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)取決于晶(jing)體管(guan)規格(ge)。

　　主要局限性

　　理(li)想電(dian)路(lu)和實(shi)(shi)際電(dian)路(lu)是完(wan)全不(bu)同的(de)。在現實(shi)(shi)世界中，沒有什么(me)叫做完(wan)美或理(li)想的(de)情況。當然，在了解電(dian)流(liu)鏡電(dian)路(lu)在實(shi)(shi)際應用中的(de)局限(xian)性之(zhi)前，需要了解電(dian)壓和電(dian)流(liu)源及其理(li)想和實(shi)(shi)際行為。

　　電(dian)壓源(yuan)(yuan)是一種能夠為負載(zai)提供固定(ding)(ding)和穩定(ding)(ding)電(dian)壓的(de)(de)設(she)備。用理(li)想(xiang)的(de)(de)術語(yu)來說，電(dian)壓源(yuan)(yuan)將持續提供固定(ding)(ding)電(dian)壓，而不依賴于負載(zai)電(dian)流。因此，我們可以在理(li)想(xiang)電(dian)壓源(yuan)(yuan)上(shang)連接任(ren)意負載(zai)電(dian)阻，每次都能得到穩定(ding)(ding)、固定(ding)(ding)的(de)(de)電(dian)壓。在現實世(shi)界(jie)的(de)(de)電(dian)壓源(yuan)(yuan)中情況并非如此。在現實世(shi)界(jie)中，電(dian)池(chi)、電(dian)源(yuan)(yuan)等電(dian)壓源(yuan)(yuan)無(wu)法為負載(zai)提供無(wu)限或(huo)無(wu)限的(de)(de)電(dian)流。

　　與理想電(dian)(dian)壓源一樣，無論終端電(dian)(dian)壓如何，電(dian)(dian)流(liu)源都可以提供或接(jie)受電(dian)(dian)流(liu)。但在現實世界中，電(dian)(dian)壓也(ye)會影響恒(heng)流(liu)輸(shu)送過程。

　　在(zai)電(dian)流鏡電(dian)路的情況下(xia)，電(dian)壓(ya)和電(dian)流源是理(li)想的。但在(zai)實際情況下(xia)，它(ta)們具(ju)有(you)噪聲、容差和紋波(bo)，因此輸出(chu)電(dian)壓(ya)會(hui)發生(sheng)變化(hua)，這都會(hui)影響電(dian)流鏡輸出(chu)。

　　不(bu)僅(jin)如此，理論(lun)上(shang)在(zai)(zai)理想電(dian)(dian)流鏡電(dian)(dian)路(lu)中(zhong)，交流阻抗(kang)被認為是(shi)無限(xian)的(de)(de)，但在(zai)(zai)現實(shi)世界的(de)(de)情況下并非如此。實(shi)際(ji)世界中(zhong)的(de)(de)電(dian)(dian)流鏡電(dian)(dian)路(lu)具有影響(xiang)電(dian)(dian)流傳輸過程的(de)(de)有限(xian)阻抗(kang)。此外，電(dian)(dian)路(lu)實(shi)現會產生導致頻(pin)率限(xian)制的(de)(de)寄生電(dian)(dian)容。

　　應用電路

　　1、使(shi)用BJT的(de)電流鏡電路(lu)

　　雙極(ji)結型(xing)晶(jing)體(ti)管(guan)廣泛(fan)用(yong)于電(dian)(dian)流鏡像，使用(yong)雙極(ji)結型(xing)晶(jing)體(ti)管(guan)作為電(dian)(dian)流鏡電(dian)(dian)路的(de)第一個技巧(qiao)是使用(yong)晶(jing)體(ti)管(guan)構建指數電(dian)(dian)壓(ya)(ya)到電(dian)(dian)流轉換器。這是通過(guo)在BJT的(de)基極(ji)-發射極(ji)結上(shang)提供電(dian)(dian)壓(ya)(ya)來(lai)完成的(de)，并且集(ji)電(dian)(dian)極(ji)電(dian)(dian)流作為輸出。

　　在這種電(dian)(dian)(dian)壓到(dao)電(dian)(dian)(dian)流(liu)轉換器(qi)配置(zhi)中，晶體管上的(de)簡單負(fu)反饋(kui)將(jiang)電(dian)(dian)(dian)壓到(dao)電(dian)(dian)(dian)流(liu)轉換器(qi)特性(xing)轉換為相(xiang)反的(de)對數電(dian)(dian)(dian)流(liu)到(dao)電(dian)(dian)(dian)壓轉換器(qi)。通常情況下，負(fu)反饋(kui)是通過連接晶體管的(de)基極和集電(dian)(dian)(dian)極來(lai)完成的(de)，其電(dian)(dian)(dian)路圖如下圖所示：

　　在(zai)了解上面(mian)電(dian)路如何工(gong)作之(zhi)前，必(bi)須了解晶體管的(de)工(gong)作特性(xing)。在(zai)主動模(mo)式(shi)(shi)操作中(zhong)，晶體管集(ji)電(dian)極(ji)(ji)電(dian)流(liu)可以(yi)通(tong)過將(jiang)基(ji)極(ji)(ji)電(dian)流(liu)乘以(yi)β的(de)比(bi)率來計算。發射極(ji)(ji)電(dian)流(liu)與集(ji)電(dian)極(ji)(ji)電(dian)流(liu)之(zhi)比(bi)稱為ɑ。這兩者之(zhi)間的(de)關(guan)系(xi)可以(yi)用(yong)簡單的(de)數學公式(shi)(shi)來描述：

　　ɑ=β/(β+1)

　　因此(ci)，恒(heng)定(ding)(ding)的基極(ji)-發射極(ji)電壓(ya)提供了(le)恒(heng)定(ding)(ding)的發射極(ji)電流。這個(ge)恒(heng)定(ding)(ding)的發射極(ji)電流可以乘(cheng)以恒(heng)定(ding)(ding)的ɑ比率進一步(bu)提供恒(heng)定(ding)(ding)的集電極(ji)電流。

　　所(suo)以在上(shang)圖中，正向(xiang)偏(pian)(pian)置二(er)極(ji)(ji)管(guan)(guan)與基極(ji)(ji)-發(fa)射極(ji)(ji)結(jie)并聯使用，為晶(jing)體管(guan)(guan)提供恒定(ding)(ding)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)。基極(ji)(ji)-發(fa)射極(ji)(ji)兩端的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)是恒定(ding)(ding)的(de)(de)，取決于流過二(er)極(ji)(ji)管(guan)(guan)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流。但是，二(er)極(ji)(ji)管(guan)(guan)電(dian)(dian)(dian)流可以由(you)偏(pian)(pian)置電(dian)(dian)(dian)阻控制。如果(guo)通過增加偏(pian)(pian)置電(dian)(dian)(dian)阻值來(lai)減少通過二(er)極(ji)(ji)管(guan)(guan)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流，則二(er)極(ji)(ji)管(guan)(guan)兩端的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)降(jiang)也會降(jiang)低。由(you)于基極(ji)(ji)-發(fa)射極(ji)(ji)結(jie)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)降(jiang)低的(de)(de)影響，發(fa)射極(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)流也將(jiang)按相同(tong)比例(li)減小。需要(yao)注(zhu)意的(de)(de)是，晶(jing)體管(guan)(guan)的(de)(de)ɑ和β是恒定(ding)(ding)的(de)(de)。

　　通過(guo)改變(bian)二極(ji)管(guan)(guan)電(dian)(dian)(dian)流，可(ke)以控制(zhi)(zhi)晶體(ti)(ti)管(guan)(guan)的發射極(ji)電(dian)(dian)(dian)流。同樣地，晶體(ti)(ti)管(guan)(guan)的集(ji)電(dian)(dian)(dian)極(ji)電(dian)(dian)(dian)流也可(ke)以按相同的比例(li)變(bian)化。通過(guo)這(zhe)個(ge)規則(ze)，晶體(ti)(ti)管(guan)(guan)的發射極(ji)電(dian)(dian)(dian)流可(ke)以測量到(dao)晶體(ti)(ti)管(guan)(guan)的集(ji)電(dian)(dian)(dian)極(ji)。因此(ci)，偏置電(dian)(dian)(dian)阻(zu)可(ke)以控制(zhi)(zhi)晶體(ti)(ti)管(guan)(guan)的集(ji)電(dian)(dian)(dian)極(ji)電(dian)(dian)(dian)流。

　　另外(wai)(wai)，可以使(shi)用與其(qi)他對應物相(xiang)同(tong)的晶(jing)體(ti)管(guan)輕松更改該二(er)極管(guan)。在下圖中，顯示了兩個晶(jing)體(ti)管(guan)，它們用于(yu)創建電流鏡像電路。晶(jing)體(ti)管(guan)T1和T2需要(yao)是相(xiang)同(tong)配對型號。此外(wai)(wai)，兩個晶(jing)體(ti)管(guan)應彼此靠近放置，以實現(xian)相(xiang)等(deng)的熱傳(chuan)遞。

　　如果仔細看電路可以發(fa)現，兩(liang)個晶體管T1和(he)T2的基極-發(fa)射極彼此并(bing)聯(lian)，所(suo)以這兩(liang)個晶體管具有(you)相(xiang)同(tong)的電流。因此，確定輸出電流的最佳方法是將(jiang)IREF流動(dong)的節點(dian)電流相(xiang)加(jia)。

　　根據基爾霍夫(fu)定律，T1集電極的電流(liu)為：IREF=IC+IB1+IB2。

　　因(yin)此，當(dang)兩個(ge)晶體管在零基(ji)(ji)極(ji)-集電(dian)(dian)極(ji)偏(pian)置(zhi)下(xia)工作(zuo)時，基(ji)(ji)極(ji)電(dian)(dian)流相等，既有T1的(de)基(ji)(ji)極(ji)電(dian)(dian)流(IB1)=T2的(de)基(ji)(ji)極(ji)電(dian)(dian)流(IB2)=節點的(de)總基(ji)(ji)極(ji)電(dian)(dian)流(IB)。

　　2、使用MOSFET的電流鏡技(ji)術

　　電流(liu)鏡電路可以使用兩個MOSFET晶(jing)(jing)體管輕松實現，MOSFET電流(liu)鏡電路的工作原理(li)與(yu)前(qian)面晶(jing)(jing)體管部分中描述(shu)的類(lei)似，其原理(li)圖(tu)如下(xia)所示(shi)：

　　考(kao)慮上述使(shi)用MOSFET的電(dian)流鏡電(dian)路，MOSFET晶(jing)體管(guan)M1處于(yu)飽(bao)和區，因為VDS≤VGS。對于(yu)MOSFET晶(jing)體管(guan)M2，只要輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)大于(yu)飽(bao)和電(dian)壓(ya)，它也(ye)將(jiang)保持在(zai)飽(bao)和模式。因此，M1上的輸(shu)入電(dian)流將(jiang)直接控制M2的輸(shu)出(chu)電(dian)流。

　　主要應用

　　電(dian)(dian)流(liu)鏡電(dian)(dian)路(lu)在集成(cheng)電(dian)(dian)路(lu)制造領域有著(zhu)廣(guang)泛的(de)應用。參考電(dian)(dian)流(liu)源(yuan)(yuan)是使用電(dian)(dian)流(liu)鏡電(dian)(dian)路(lu)創建(jian)的(de)，通(tong)過使用此技(ji)術，可以從單個源(yuan)(yuan)創建(jian)多個參考點。因此，改(gai)變一個參考點也會改(gai)變電(dian)(dian)路(lu)不(bu)同部(bu)分的(de)電(dian)(dian)流(liu)源(yuan)(yuan)。