电流镜输出电流简易计算

从X大上传的公式开始

当三极管小信号模式的集电极与基极的电位相等，就表示进入临界饱和模式，但是还保留Ic=βIb的关系，电流镜输入管集基极短接为典型模式，其C极电流关系，

Ii=Ic+2Ib=βIb+2Ib=Ib(β+2)，即基极电流，

Ib=Ii/(β+2)，输出电流，

Io=βIb=Iiβ/(β+2)

仿真如下，

上帖理想三极管电路推导的公式，输出电流小于输入电流。但是实际电流镜电路的输出为什么大于输入电流？输入恒流源2mA，输出2.044mA。

captzs 发表于 2021-8-9 21:40
上帖理想三极管电路推导的公式，输出电流小于输入电流。但是实际电流镜电路的输出为什么大于输入电流？输入 ...

电流镜的输出电流不可能大于输入电流，据说是铁律的认知本来与我无关；但是据此反驳我(可以看看以前的帖)，我有所反应不为过吧？

   电流镜两个三极管电路模式各不相同，输入管是临界饱和状态，等效一个二极管，输入电流与PN结的导通电流几乎一致。输出管共发射极放大模式的电路放大倍数，受的参数(大多数管此参数基本一致)的影响，A=1.043β，输出的集电极电流Io=1.043βIb，那么，实际三极管组成的电流镜电路输出电流Io=IiA/(β+2)。A随三极管的参数不同而变。如此，D40D1管组成电流镜输出电流Io=2*1.043*100/102=2.045mA。

你这就是书上的计算，书上一般只算大信号的输出输入关系。没有算小信号。
小信号的意思是：当输入电流有个很小的扰动变化，看输出电流这时产生的扰动变化是多少。
个人理解：因为电流镜多是提供直流偏置用，输入输出关系首先看大信号状态，所以书上先没有分析小信号。但做有源负载时那就必须关注小信号了。

bjt电流镜做偏置主要有两个误差：一是beta。因为输入电流不光是输入管的IC还有两管的IB, 而输出电流仅仅是输出管的IC。
二是基区宽度调制效应，对于二极管连接的管子，始终有VCE=VBE的； 但是对输出管，他的VCE会变动。
因为正向工作区的实际集电极电流 IC=IS*exp(VBE/vt-1)*(1+VCE/VA)。所以， 即使管子完美对称，只要两管的VCE不同也会导致两个管子的IC电流其实不同。
仿真应该标出输出管的电压，输出管的VCE必须要 >=0.3V左右，  要保证管子是正向工作区这个前提上面的分析才有效。

修理Y的 发表于 2021-8-10 12:10
你这就是书上的计算，书上一般只算大信号的输出输入关系。没有算小信号。
小信号的意思是：当输入电流有个 ...

"你这就是书上的计算“。

  既然书上的计算如此，那么就不必推导，直接拿来用。根据Io=1.043βIi/(β+2)，可以知道电流镜的输出电流可以大于输入电流。我发此帖也就是要表明这样的认知。

captzs 发表于 2021-8-10 14:26
"你这就是书上的计算“。

  既然书上的计算如此，那么就不必推导，直接拿来用。根据Io=1.043βIi/(β+2) ...

你漏了算基区宽度调制效应 ，你分析没做完。
你做仿真应该标出VCE，方便验真VCE对电流的影响。

修理Y的 发表于 2021-8-10 15:09
你漏了算基区宽度调制效应 ，你分析没做完。
你做仿真应该标出VCE，方便验真VCE对电流的影响。 ...

看来您对此电路入得深！

1，"你漏了算基区宽度调制效应 ，你分析没做完。"分析了，没有明说。
2，”你做仿真应该标出VCE，方便验真VCE对电流的影响。“  Rc电阻用的很小或干脆不用就是避免Vce影响。
3，还有影响放大倍数的参数，这个专家都懂。

这里有必要解释一下：


楼主顶楼截图那个公式，是H法师原创的，我只是转载。
H法师原创的这个公式，是针对威尔逊电流镜的，而非普通电流镜。




然后精彩的地方来了，H法师根据这个公式，推断出威尔逊电流镜的精度比普通电流镜高，这个结论没问题，但是根本无法从这个结果看出来。


假设β为100，那么顶楼大师给的那个公式，误差2%，而普通电流镜的误差也是2%。

captzs 发表于 2021-8-10 15:34
看来您对此电路入得深！

1，"你漏了算基区宽度调制效应 ，你分析没做完。"分析了，没有明说。

我是菜鸟初学者，随便吐槽而已。
不过我不懂，您为啥要避免VCE影响?
这又不是设计，既然从仿真学习原理，恰恰要应该把 两个管子的VCE差别大，和差别小时都仿真下，来比较验证原理才对。
最好是做一个 输出Io对VCE的仿真扫描，这样才好吧？

H法师推导的基本电流镜：





H法师推导的威尔逊电流镜结果：








对比可知，两个电流镜精度完全相同。
但是人家给出结论：威尔逊精度更高。

关于威尔逊电流镜，我录了三个视频，总共时长接近两小时。


这个恶心的法师，把老子视频中内容从头抄到尾，就有了这个帖子：

修理Y的 发表于 2021-8-10 16:03
我是菜鸟初学者，随便吐槽而已。
不过我不懂，您为啥要避免VCE影响?
这又不是设计，既然从仿真学习原理 ...

您说的没错，我仿真结果输出电流因输出电压而变。

captzs 发表于 2021-8-10 17:23
您说的没错，我仿真结果输出电流因输出电压而变。

知道那个参数的贡献，将其改为理想，就消除。这样分析电路，在设计时就可以采取相应措施，比如稳压。

captzs 发表于 2021-8-10 17:23
您说的没错，我仿真结果输出电流因输出电压而变。

你把输入电流换成1ma, 很容易看出输出电流的变化，其实是电流传输关系（电流镜增益）在改变。
建议你做个参数扫描，让输出管的VCE2偏置电压源从0变化到10V,  然后测量 VCE1(即VBE1)和输出电流IC2的曲线。

我用tina仿真看了下，趋势是对的，但是比起手算结果，VCE2=VCE1 时不是太准。
而且输入电流变化改到2ma后,传输比变化也是挺明显的. 毕竟是大信号，和小信号的确实不同。电流镜做偏置，输入电流和VCE变化也就是直接改变偏置。
而小信号放大器时认为偏置不变 ，输入只是微小扰动的观念不一样。2ma电流确实也挺大的了。

captzs 发表于 2021-8-9 17:52
当三极管小信号模式的集电极与基极的电位相等，就表示进入临界饱和模式，但是还保留Ic=βIb的关系，电流镜 ...

其实不要复杂化。上述分析是所谓的三极管小信号线性放大模式，因为输入管处于小信号与非线性模式的分界，所以用小信号分析没有问题。以下用非线性模式分析。

无论三极管是小信号线性放大或者非线性模式，E结都适用于PN结伏安特性表达式。理想模式两管参数一致，即Ic=Io=Ibβ=IsExp(Vbe/Vt)如下图，而输入管C极的输入电流Ii=Ic+2Ib=Ic+2Ic/β=Ic(1+2/β)将Ic=Io代入，Ii=Io(1+2/β)，移项得Io=Iiβ/(β+2)。

xukun978 发表于 2021-8-10 16:53
关于威尔逊电流镜，我录了三个视频，总共时长接近两小时。

能否分析上电初期的暂态响应，输出电流有超调问题，后来用一个电阻解决，要用理**式，零极点来解析啊。这个大家都知道的分析。

zyj9490 发表于 2021-8-14 17:09
能否分析上电初期的暂态响应，输出电流有超调问题，后来用一个电阻解决，要用理**式，零极点来解析啊。这 ...

当然可以分析，但是论坛上有些初学者老是围攻我，没什么兴趣讲。

电流镜的电流增益实际上是三极管共发射极小信号放大模式的电流增益。其中，Ii/(β+2)是计算Ib，输出电流Io=Ib*β=Iiβ/(β+2)，我认为Io=IiA/(β+2)，A是电路放大倍数，受三极管AV参数的影响，也受输出伏安特性的影响。所以，电流镜增益归根结底是三极管增益的计算。