模拟电路设计系列讲座十六：精确镜像电流源
一：β增强镜像电流源电路
由基本镜像电流源可知，三极管的直流增益βF对镜像电流源的输出误差会产生影响，为了减少这一误差，可以借助β增强电路对基本镜像电流源电路进行优化。
下图就是增加了额外的Q3，目的是增加三极管的等效直流增益，从而减少输出电流与输入电流之间的误差。
这里假设Q1与Q2是完全对称的，具有相同的Vbe，从而他们具有相同的集电极电流Iout。Q3为Q1与Q2提供基极驱动电流，因此Q3的发射极电流为2Iout/βF。另外再通过发射极与集电极电流之间的关系，从而推导出输出与输入电流之间的关系式如下：
整理得：
从中我们可以看出，误差反比于直流增益βF的平方，相比于基本镜像电流源电路（误差反比于直流增益βF），误差被大大减少了。
二：Wilson 镜像电流源
Wilson镜像电流源减少误差的基本思想是通过负反馈实现的。下图就是Wilson镜像电流源电路：
假设Wilson镜像电流源中IB3增加，会导致Q3的集电极电流随之增加，从而流过Q2的集电极电流增加，进一步导致Q2和Q1的基极电流增加，最后IC1的电流也增加了。IC1电流的增加会导致流过Q3的基极电流IB3减少，从而形成负反馈机制。
进一步推导，我们可以得出输出与输入电流之间的关系如下：
整理得：
从中我们可以看出，Wilson镜像电流源电路的误差也是反比于直流增益βF的平方，误差被大大减少。
三：Widlar 镜像电流源
Widlar镜像电流源电路被广泛应用于低电流输出的场合。Widlar镜像电流源电路如下：
由Widlar镜像电流源电路可知，
也就是说，Q2的基极驱动电压是由Q1的基极驱动电压减去电阻RE上的压降得到的，从而Q2的集电极电流要比Q1小，但是Q1仍可以维持在比较好的控制区域。
四：Cascode镜像电流源
还有很多其它的增强版镜像电流源电路，比如Cascode镜像电流源电路，它的目的是加大等效输出阻抗。电路图如下，基本原理不再赘述。
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