一種大電流高輸出阻抗電流鏡的設計

對芯片的輸出電壓特性、電流匹配精度和電流一致性進行了測試，測試結果表明：在3．3 V電源電壓時，電流鏡的輸出阻抗達到200 MΩ以上；在Iin為10 mA時，輸出電壓擺幅為0．2～5 V，電流匹配精度誤差小于0．016％，芯片的電流一致性高于99．5％，具有極其廣泛的應用前景。
圖6是電流鏡的輸出電壓特性的測試曲線，其中電源電壓為3．3 V，Iin=10 mA。測試結果顯示：電流鏡的輸出電壓擺幅為0．2～5 V。
另外，通過測試結果可以計算出電流鏡的輸出阻抗為：

圖7是測試出的電流鏡輸出電流隨輸入電流的變化曲線，輸入電流范圍為1μA～100 mA。
電流匹配精度誤差可表示為：

電流鏡的電流匹配精度誤差如表1所示。測試結果表明，在輸入電流小于10 mA時，電流鏡的電流匹配精度誤差小于0．016 9／6，即使在輸入電流為100 mA時，精度誤差也小于0．2％。

蒙特卡洛分析是用于衡量器件特性值對電路性能影響的一種測試方法。在每個蒙特卡洛分析中，器件的特征值被當作潛在影響測試結果的因素并進行分類，由于測試是隨機選取樣本，各個特征值也將是隨機的。在一個完整的測試結束后，可以得到一個或多個結果。每一項性質將得到一系列可被統計學統計的結果。對于電流鏡而言，主要特征值包括制造中的摻雜濃度的分析，內部電源電壓的偏差和外界的溫度變化等。

圖8是在室溫，輸入電流為10 mA情況下，選取50塊電流鏡芯片對其輸出電流測試的結果。
最大輸出電流為10．026 41 mA，最小輸出電流為9．977 69 mA，平均輸出電流為9．997 85 mA。
電流鏡的電流一致性誤差可表示為：

4 結 語
在此設計的采用折疊式共源共柵放大器負反饋的電流鏡，在保證較大輸出電壓擺幅的情況下，大大提高了電流鏡的輸出阻抗和電流匹配精度。通過測試結果可以看到，電流鏡的輸出阻抗達到200MΩ，輸入電流Iin在小于10mA時，電流匹配精度誤差小于0.016%；輸出電壓擺幅為0.2~5V，具有很好的線性度；通過蒙特卡洛測試出的芯片電流一致性誤差小于0.5%。測試結果表明，設計的電路能夠滿足高輸出阻抗、高擺幅、高電流匹配精度，高電流一致性以及高輸出電流的要求。