关于威尔逊电流镜分析的回顾(电流增益和输入阻抗)...

2万 · 2021-8-11 12:51

之前已经给过相关分析，这里将再回顾一遍。注意其中每个步骤的相关说明。

2万 · 2021-8-11 12:52

一，电流增益

电流增益分析从区分相关“功能模块”开始，然后引入框图（信号流图）。

根据框图，由反馈增益的一般形式直接算出相关的增益。

2万 · 2021-8-11 12:54

1）功能模块

2万 · 2021-8-11 12:55

2）框图

2万 · 2021-8-11 12:56

3）计算

2万 · 2021-8-11 12:57

二，输入阻抗

输入阻抗的分析采用了BLACKMAN定理。

具体先将其中的基本电流镜视为一个流控电流源，利用BLACKMAN定理计算其输入阻抗。

然后再次利用BLACKMAN定理计算出威尔逊电流镜的输入阻抗。

2万 · 2021-8-11 12:59

1）输入阻抗分析示意图

2万 · 2021-8-11 13:02

2）确定基本电流镜的输入阻抗

2万 · 2021-8-11 13:04

3）计算威尔逊电流镜的输入阻抗

2万 · 2021-8-11 13:06

至此，完成了威尔逊电流镜的电流增益和输入阻抗的分析计算。

2万 · 2021-8-11 13:11

最后，需要强调一下：

1）上述分析，仅仅使用了《电路原理》和《模拟电路》中的基本概念和理论，譬如流控电流源、BJT模型、反馈一般表达式和BLACKMAN定理等。

2）分析中在选定“放大器”的前提下，其环路增益唯一确定。

只看该作者 · 2021-8-11 15:22

本帖最后由修理Y的于 2021-8-11 15:33 编辑

大师你好，我有个概念很疑惑。
电流镜的输入信号往往就是他自身的偏置电流源，所以发现书上再分析电流镜的电流传输特性时并没有上来就用小信号模型分析。
如下图可见，电流镜的输入信号本身就是自己的偏置电流，这个图电流输入就是IREF，IREF一变那么晶体管的偏置电流就变了。
所以课本上实际使用直流分析来算IO/IREF，才是正确的？

如果用小信号分析，实际上算的应该是上图红色的电流扰动量输出比才对吧？不然是不是不妥当？
当然电流镜常做放大电路的有源负载，那时用小信号分析，没有疑问。

只看该作者 · 2021-8-11 15:25

本帖最后由修理Y的于 2021-8-11 15:36 编辑

再就是如果电流镜传输的不是交流小信号而是直流大信号，那么通过小信号模型电路来算电流镜的输出阻抗，对于这时有意义吗？
比如从bjt管的ce输出特性看，大信号电阻和小信号电阻好像是不同的，如下图

红色切线斜率的倒数是熟悉的bjt ce型的集电极小信号输出电阻ro（如果e接地），而蓝色线斜率的倒数才是大信号电阻，请问这么理解对不对？

我的基础不太扎实，感觉概念上有些矛盾，还请指教下，先谢过。

2万 · 2021-8-11 15:48

修理Y的发表于 2021-8-11 15:22
大师你好，我有个概念很疑惑。
电流镜的输入信号往往就是他自身的偏置电流源，所以发现书上再分析电流镜的 ...

电流镜用途很多，可以作为电流模信号传输，也可以作为直流偏置。

采用“小信号”分析，是因为其可以利用叠加原理来简化分析。

注意之前分析中有个rb1和rb2之比，如果两个管子对称，那么其比值为1。这里看似微分（动态）电阻之比为1，其实可以拓展至静态电阻，因为两个管子的特性假设是一致的。

对于MOSFET，由于其栅极静态电流为零，那么其相关电流镜的静态特性分析就更简单了。

关于偏置，要注意的是电源Vcc偏置。譬如，前面考虑ro的基本电流镜，由于存在Vcc的叠加，使得Iout会大于Iin。但是若考虑交流信号，∆Iout就不会大于∆Iin。