一种大电流高输出阻抗电流镜的设计

对芯片的输出电压特性、电流匹配精度和电流一致性进行了测试，测试结果表明：在3．3 V电源电压时，电流镜的输出阻抗达到200 MΩ以上；在Iin为10 mA时，输出电压摆幅为0．2～5 V，电流匹配精度误差小于0．016％，芯片的电流一致性高于99．5％，具有极其广泛的应用前景。
图6是电流镜的输出电压特性的测试曲线，其中电源电压为3．3 V，Iin=10 mA。测试结果显示：电流镜的输出电压摆幅为0．2～5 V。
另外，通过测试结果可以计算出电流镜的输出阻抗为：

图7是测试出的电流镜输出电流随输入电流的变化曲线，输入电流范围为1μA～100 mA。
电流匹配精度误差可表示为：

电流镜的电流匹配精度误差如表1所示。测试结果表明，在输入电流小于10 mA时，电流镜的电流匹配精度误差小于0．016 9／6，即使在输入电流为100 mA时，精度误差也小于0．2％。

蒙特卡洛分析是用于衡量器件特性值对电路性能影响的一种测试方法。在每个蒙特卡洛分析中，器件的特征值被当作潜在影响测试结果的因素并进行分类，由于测试是随机选取样本，各个特征值也将是随机的。在一个完整的测试结束后，可以得到一个或多个结果。每一项性质将得到一系列可被统计学统计的结果。对于电流镜而言，主要特征值包括制造中的掺杂浓度的分析，内部电源电压的偏差和外界的温度变化等。

图8是在室温，输入电流为10 mA情况下，选取50块电流镜芯片对其输出电流测试的结果。
最大输出电流为10．026 41 mA，最小输出电流为9．977 69 mA，平均输出电流为9．997 85 mA。
电流镜的电流一致性误差可表示为：

4 结 语
在此设计的采用折叠式共源共栅放大器负反馈的电流镜，在保证较大输出电压摆幅的情况下，大大提高了电流镜的输出阻抗和电流匹配精度。通过测试结果可以看到，电流镜的输出阻抗达到200MΩ，输入电流Iin在小于10mA时，电流匹配精度误差小于0.016%；输出电压摆幅为0.2~5V，具有很好的线性度；通过蒙特卡洛测试出的芯片电流一致性误差小于0.5%。测试结果表明，设计的电路能够满足高输出阻抗、高摆幅、高电流匹配精度，高电流一致性以及高输出电流的要求。