書記が物理やるだけ#345 カレントミラー回路

カレントミラー回路の性質をまとめておく。

問題

説明

カレントミラーとは，能動素子を用いて他の回路に流れる参照電流をコピーし，
負荷にかかわらず出力電流を参照電流と同じ値に保つことができる電子回路である。

解答

カレントミラーでは，一方のMOSFETでゲートとドレインが接続されており，そのゲートがもう一方のMOSFETに接続されている。これにより，W/L比が等しい2つのMOSFETを用いることで，参照電流I1にほぼ等しい電流をI2にコピーすることができる。しかし，チャネル長変調効果により，飽和領域でもIはわずかに増加する。

これを改善するために，カレントミラーをカスコード化するカスコード-カレントミラー回路を考える。ここでは小信号等価回路を用いて，Iの変化が小さくなることを示す。

カスコード-カレントミラー回路の欠点として，動作電圧が高いことが挙げられる。

これを改善するのが低電圧カスケード-カレントミラー回路であり，飽和条件を計算することで動作電圧が低くなることが示せる。

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