電流鏡電路可以用電晶體和MOSFET來搭建,儘管我們可以用這兩個簡單的有源器件或直接使用一個放大器電路,但其輸出並不完美,而且有著自身的局限並依賴於外部因素。所以為了得到穩定的輸出,我們必須在電流鏡電路上加入另外的技術。改進電流鏡電路輸出的方法有很多種。比如可以在傳統的雙電晶體設計上再加入一個或兩個電晶體。這些電路使用射極跟隨器的配置來解決基極電流失配的問題,我們可以改變電路的結構來平衡輸出阻抗。1.首先就是靜態誤差的數量。這是輸入電流和輸出電流的差異。要想減小其差異相當困難,因為差分單端輸出轉換的差異與差分放大器的增益將決定共模抑制比和電源。2.另一大指標就是電流源輸出阻抗或者說是輸出電導率。這是十分重要的指標,因為當電流源起到有源負載的作用時,它會影響到增益級。而且在不同情況下它也會影響到共模增益。3.為了電流鏡電路的穩定運行,最後一大指標就是來自輸入與輸出間供電線路的最小電壓。為了改善基本電流鏡電路的輸出,並考慮到以上三大指標,我們這裡需要用到兩大電流鏡技術——威爾遜電流鏡電路和維德拉電流源電路。這個電路的由來源自於George R. Wilson和Barrie Gilbert兩位工程師之間的挑戰,他們打算一夜之間想出改進版的電流鏡電路,而這場挑戰的勝利則落入了George R. Wilson的手中。該改進版的電流鏡電路也由他的名字來命名。威爾遜電流鏡電路用到了三個有源器件來接收輸入電流,並為輸出提供了精準的鏡像電流。以上的威爾遜電流鏡電路中,三個有源器件都是BJT再加上一個電阻R1。電路需要兩條假設——一是所有的電晶體都有著相同的電流增益,二是T1和T2的集極電流相等,因為T1和T2相匹配且使用的是相同的電晶體。如果我們看看上面的原理圖,就可以發現T3射極的電流正是T2集極電流加上T1與T2基極電流的和。因此,IR1=((1+β)/(2+β))IC3+IC3/β簡化為IR1=((1+β)/(2+β)+1/β)IC3以上關係式解釋了第三個電晶體集極電流與輸入電阻間的關係。如果2/(β(β+2))遠遠小於1的話,那麼IC3≈IR1。如果電晶體基射級電壓小於1V的話,輸出電流則可以輕易算出。所以為了得到合適穩定的輸出電流,R1和V1必須選取合適的值。要讓電路作為恆流源使用的話,R1需要替換為恆流源。威爾遜電流鏡電路可以進一步追求更高進度,我們只需加入另一個電晶體。以上電路為改良版的威爾遜電流鏡電路。該電路中加入了第四個電晶體T4。額外的T4平衡了T1和T2的集極電壓。T1的集極電壓等於VBE4。這也就限制並穩定了T1和T2間的電壓差異。
當威爾遜電流鏡電路用於高頻應用時,負反饋循環會使頻率響應不穩定。
與兩個電晶體組成的傳統電流鏡電路相比,它有著更高的順從電壓。
威爾遜電流鏡電路會在輸出上產生噪聲。這是由於反饋提高了輸出阻抗,也直接影響了集極電流。基極電流的波動導致了輸出端的噪聲。
其中選取的BJT皆為相同規格的2N2222。此處的電位計用於改變Q2的集極電流,從而進一步改變了Q3的基極電流,至於輸出負載,此處選取了10Ω的電阻。
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