电流镜正确的分析流程

只看该作者 · 2021-8-11 21:50

本帖最后由修理Y的于 2021-8-11 22:02 编辑

回家复习了课本才明白，电流镜上来就套小信号模型是错误的分析方法，为什么呢？

首先，小信号分析的前提先要有确定的静态工作点对吧？不然你的小信号模型参数rb,cpi,ro,gm等，没有静态IQ或VCE偏置点也确定不了。

滑稽的是：电流镜在电路里本身就是提供偏置电流或者偏置电压的部件，也就是确定工作点的部件，他的输入和输出可能本来就是工作点的电流、电压。
所以假如没有先用直流大信号分析就去套放大器的套路，用小心号模型推导，根本是先有基还是先有蛋都没弄清楚……

分析电流镜先要从直流大信号分析，根据直流大信号，算电流传输比，求出输出的IO和VCE，这时确定了直流偏置工作点，然后才有可用的小号模型参数去求输入和输出阻抗，以及小信号电流扰动的输入输出比（如果有需要的话）。

以上，才是正确的“分析”流程（不是“设计”）。难怪我当初看H大师一来拿个小信号在那里分析威尔逊电流镜传输比总觉得不对劲，但又说不上来原因。原因在此哈哈，自己还是基础太烂了，被大师带偏了，绕圈子

建议和我一样的初学者菜机还是努力先把课本看熟，习题做熟练吧，看论坛太低效了，哎~

2万 · 2021-8-11 22:09

小信号分析，确实是在偏置前提下的分析，但不能据此说小信号分析是错的。

电流镜不同于通常的放大器，由于相关对管假设具有一致的特性，所以非线性特性会相互抵消。其实，即便完全采用大信号模型分析，其结果也差异不大。

采用小信号分析，可以利用叠加原理，使得分析变得简洁明了。其实，如果涉及到动态分析，那就更需要使用小信号分析技术。

1万 · 2021-8-11 22:10

不同意楼主观点，电流镜这些东西在集成电路内部是一种自动静态工作点的一种技巧。由于是锁电流，运放工作在很宽的电压范围。跟模电单管电路求静态工作点，求电阻，关心的东西明显不一样。模电书上介绍的偏置电路大部分受工作电压影响。

2万 · 2021-8-11 22:26

《信号与系统》原则上就是针对线性系统的，所以通常也称为《信号与线性系统》。可见，线性分析的地位有多么重要。

当然，存在有相应的非线性分析，但若线性分析都还没有搞定就弃之，估计也搞不了非线性。

只看该作者 · 2021-8-11 23:12

管它大讯号小讯号，先把元件的行为模式与操控方法掌握了，你自然懂得计算与组装。

只看该作者 · 2021-8-11 23:15

牛掰的，把元件的寄生参数与板子的分布参数都考虑进去。

只看该作者 · 2021-8-11 23:26

有帖子说电流镜加电容杀尖峰，
实际上，电流镜一开始就嵌套在主体电路里头，不会单独设计。

只看该作者 · 2021-8-12 09:20

HWM 发表于 2021-8-11 22:09
小信号分析，确实是在偏置前提下的分析，但不能据此说小信号分析是错的。

电流镜不同于通常的放大器，由于 ...

小信号本身没问题，我是说流程不对。交流小信号分析无疑是要先确定工作点而已。

只看该作者 · 2021-8-12 09:24

叶春勇发表于 2021-8-11 22:10
不同意楼主观点，电流镜这些东西在集成电路内部是一种自动静态工作点的一种技巧。由于是锁电流，运放工作在 ...

不是我的观点，是正经教科书的流程。回家做了第一个课后习题一下就明白了，之前看了一变电流镜章节算是囫囵吞枣了，不够认真哈哈。
集成电路那不是自动，那是设计的。你买来的运放人家ic设计师内部设计好了诸如bangap之类的稳定电流源，电路板人员只需要按照手册指示在规定电源范围内使用即可，不必深究。我现在是自己要开始学ic设计内容。，当然要细致学习。

只看该作者 · 2021-8-12 09:28

HWM 发表于 2021-8-11 22:26
《信号与系统》原则上就是针对线性系统的，所以通常也称为《信号与线性系统》。可见，线性分析的地位有多么 ...

没那么夸张，其实就是先确定工作点而已，所有电路第一步都是这个。你要是用过仿真软件，你会发现所有电路spice都是先跑DC工作，然后才能跑小信号频域分析或其他所有的分析。

只看该作者 · 2021-8-12 09:30

king5555 发表于 2021-8-11 22:29
电流镜，可以是直流偏置，也可以是交流信号传递。集成运放里面比重很高。 ...

不管什么电路都是先确定直流偏置bias点，用过spice就明白，所有的电路仿真软件都要先定DC工作点，才能跑其他的。

只看该作者 · 2021-8-12 09:34

hk6108 发表于 2021-8-11 23:15
牛掰的，把元件的寄生参数与板子的分布参数都考虑进去。

有很多参数的，这是做在硅片上的不是做在pcb板子上的。半导体工艺库参数起码几十个，手工计算方程都是简化的初始分析。

2万 · 2021-8-12 09:40

修理Y的发表于 2021-8-12 09:20
小信号本身没问题，我是说流程不对。交流小信号分析无疑是要先确定工作点而已。 ...

我知道你的意思，你不妨将“rb”视为“二极管”看看。

至于“流程”，取决于注重什么东西。

2万 · 2021-8-12 09:54

修理Y的发表于 2021-8-12 09:28
没那么夸张，其实就是先确定工作点而已，所有电路第一步都是这个。你要是用过仿真软件，你会发现所有电路 ...

先确定工作点，这没错。这其实涉及到偏置问题，而几乎所有有源器件都需要偏置。但是，不是所有分析都必须一定要从头做起的。这里我强调的是相关理论在电路分析中的应用，所以没必要一定要走你那个所谓的“流程”。

此外，由于电流镜的特殊性，其所谓的“偏置”也并不显得那么的重要。

只看该作者 · 2021-8-12 09:58

HWM 发表于 2021-8-12 09:54
先确定工作点，这没错。这其实涉及到偏置问题，而几乎所有有源器件都需要偏置。但是，不是所有分析都必须 ...

大师是高手都熟悉了不用，我是从新手角度提一下流程而已。
别看小信号这个词很熟，但是到底物理意思是什么新手们未必清楚，就当复习一下了呗。

2万 · 2021-8-12 10:51

修理Y的发表于 2021-8-12 09:58
大师是高手都熟悉了不用，我是从新手角度提一下流程而已。
别看小信号这个词很熟，但是到底物理意思是什 ...

“偏置”，这个话题其实很大。我曾经说过，模拟电路几乎过半是偏置问题，因为几乎所有有源器件都需要偏置。

“偏置”，又是个复杂的问题。几乎所有的偏置都是非线性问题，有的还极为复杂几乎不可能有解析解。

现在，有了计算机辅助分析和设计，有的复杂问题可以仿真了，所以看似问题变简单了，其实理论上还是那么的复杂。

现代模拟电路早已经把“偏置”作为一个研究领域和方向（特别是IC）。

所以，不要小看了“偏置”，但也不要将其随意塞入其它领域范畴内。

1万 · 2021-8-12 11:18

修理Y的发表于 2021-8-12 09:24
不是我的观点，是正经教科书的流程。回家做了第一个课后习题一下就明白了，之前看了一变电流镜章节算是囫 ...

我也是看了一些模电教材首先从单管放大器开始，然后去计算静态工作点。后来看到黑田彻的书，人家用进化的方法，从单管到多管，也提到对付晶体管的离散性，静态工作点，采用一些负反馈的技巧去对付他。
再后来看到西北模电王，讲运放的开头说了，通过负反馈的方法，生产厂家可以制造通用的运放。
黑田彻和杨教授表达的一个意思。
总结出模电时从开环到闭环的演变。
随着管子的增多，例如运放可以适应宽电源静态工作点不影响放大器的使用。但是引入这些技巧是有副作用，即稳定性。讨论稳定性一般都是在频域。频域就是小信号。
所以我的理解，静态工作点，对于单管来说，还是可以进入教科书，然后还可以定量计算。开环放大器再模电中占很小一部分。
随着学习的深入，模电是围着负反馈放大器进行讨论，至于静态工作点变的不是很重要（我所理解的一定情况下的自动配置，这是我看了百度所有关于rcc反激电源，其中有工程师提到，rcc电源是自动计算的，这里借用一下）。或者说到了多管，静态工作点用指数方程计算非常复杂。由于管子的离散型精确计算没有意义。

闭环虽然有优点，运放无脑堆增益，却带来稳定性问题，这个稳定性的技巧，x大师都当个宝。讨论稳定性一般都是小信号模型。

如果用大信号模型，由于管子一样，用vbe=0.7的近似计算，电流镜也没啥好计算的。如果是讨论指数方程的求解倒是可以看看。

只看该作者 · 2021-8-12 11:27

叶春勇发表于 2021-8-12 11:18
我也是看了一些模电教材首先从单管放大器开始，然后去计算静态工作点。后来看到黑田彻的书，人家用进化的 ...

需求不一样，我现在学ic用微电子专业的教材，你说的那是板级电路书，我也有下过的浏览过。黑田撤就是很老的日本人职业学校书籍而已，讲的很浅的。日本大学里专业上课书也是和我国包括台湾那边一样用什么拉闸为等那些个美国高校教材。不是这个专业没必要学微电子，现在集成度很高了，IC设计从业人员的目标就是让集成电路模块越来越傻瓜化，最好连外行人也很容易使用。没有学习成本就可以使用最理想了。

1万 · 2021-8-12 12:16

修理Y的发表于 2021-8-12 11:27
需求不一样，我现在学ic用微电子专业的教材，你说的那是板级电路书，我也有下过的浏览过。黑田撤就是很老 ...

至于书的问题，以及深浅问题我就不方便讨论了。
我是电子从业者，最终看的书都要变成电子技能用于产品中。有些书是干货，有些书如ad797所说只是一个脚手架。
以前学过中医，看了孙思邈的《千金要方》里面有：
学医三年,自谓天下无不治之症。行医三年,始信世间无可用之方。
用在电子从业者的意思：
就是看了模电书，认为一切电路都能搞定。走上工作岗位发现没有电路可用。
模拟论坛的工程师群体反而是很谦虚，不知你发现没有，他们有这种处境。