具有嵌套式共源共柵輸入級和輸出級的絕緣柵場效應管電流鏡象放大器的製作方法

2023-11-01 08:56:37

專利名稱：具有嵌套式共源共柵輸入級和輸出級的絕緣柵場效應管電流鏡象放大器的製作方法
技術領域：
本發明涉及由絕緣柵場效應管(IGFET)構成的電流鏡象放大器(CMA)，特別是涉及由嵌套式共源共柵輸入級和輸出級構成的電流鏡象放大器。
利用IGFET的最簡單的CMA結構可能是這種結構，它利用相同的第一和第二IGFET，把這兩個ICFET各自的漏極分別連接到CMA的輸入和輸出端上，各自的源極連接到CMA的公共端上，並且各自的柵極有一個互連點。通過從CMA的輸入端連接到第一和第二IGFET柵極互連點上，從而對第一IGFET提供從漏到柵的反饋。IGFET是電荷控制器件而不像雙極電晶體那樣是電流控制器件。因此，與利用雙極電晶體構成類似的CMA相反，在這種利用IGFET的CMA中沒有靜態反饋電流誤差。
在這種最簡單的CMA結構中，第一IGFET是「主」電晶體，其源-柵電壓由其漏-柵的反饋連接自行調整;第二IGFET為「從」電晶體，其源-柵電壓與「主」電晶體中源-柵電壓一起調整。IGFET比一般雙極電晶體更易受到阿萊效應(Early effect)的影響，所以，在把IGFET用作「主」和「從」電晶體的CMA中，很常見的是把「從」電晶體用作共源放大器電晶體，其後跟隨著共源共柵輸出級中的共柵放大器電晶體。甚至在利用IGFET的比較複雜的CMA中，也能夠識別出「主」電晶體(該電晶體通過反饋來進行調節，以導通CMA的輸入電流)和相應的「從」電晶體(該電晶體根據此CMA的輸入電流而進行調節，以導通與CMA輸入電流成比例的每一個CMA輸出電流)。
在CMA中使用的IGFET是增強型電晶體，所以，可以把「從」IGFET從導通狀態去除掉，或使之「截止」。當把器件製作成更強增強型或遙截止特性時，「主」和「從」IGFET中的溝道電流對源-柵電壓特性的匹配或比例關係趨向於更好。這些特性的嚴格匹配或成比例，是電流鏡象工作良好的必要條件。當把CMA中「主」和「從」IGFET製作成更強增強型或遙截止特徵時，為了維持通過溝道的顯著導通所需的門限電壓VT或源-柵電壓至少增大到1伏，而且經常為幾伏。在利用IGFET的最簡單的CMA結構中，如上所述，VT的增大便增大了CMA工作時所需的公共端與輸入端之間的輸入電壓。一般，在利用IGFET作為「主」和「從」器件的CMA中，把為了使CMA進行工作而提高公共端與輸入端之間的輸入電壓標明為這種器件的VT的增大。在使用5伏或5伏以上電源電壓的IGFET集成電路中，1伏或1伏以上的CMA輸入電壓一般並無重大關係，雖然這使電源幹線之間所能供應的電流型級的總數減少，從而趨向於需要在電源幹線之間附加電流通路，並趨向於引起不合乎理想的附加耗電。然而，在使用較低電源電壓(例如3伏或3伏左右)的IGFET集成電路中，大於1伏或1伏左右的CMA輸入電壓是不能容許的。使用電源電壓為3伏或低於3伏的IGFET集成電路日益受到電子設計師的關注，尤其是對於用電池供電的那些設備更是如此。
1976年4月27日頒發給O.H.Schade的題為「電流放大器」的第3953807號美國專利已被結合在本申請中作為參考。在第3953807號美國專利中，

圖1示出第一和第二IGFET在CMA輸入級中彼此為共源共柵連接，第三和第四IGFET在CMA輸出級中彼此為共源共柵連接的全IGFET電流鏡象放大器。第一和第三IGFET在各自的共源共柵連接中為共源放大器連接，其漏極分別連接到第二和第四IGFET的源極上;第一和第三IGFET的柵極由來自第一IGFET漏極的直接反饋連接所偏置。第二和第四IGFET在它們各自的共源共柵連接中為共柵放大器連接，它們的漏極分別連接到CMA輸入端和CMA輸出端;第二和第四IGFET的柵極由來自CMA輸入端的直接反饋聯接所偏置。這種CMA的輸入電壓大於門限電壓的兩倍。即使對於VT為1伏或1伏左右的IGFET來說，輸入電壓也趨向於超過2伏。
在第3953807號美國專利中已經表明，長期以來都希望降低利用IGFET的CMA按其結構進行工作所需的靜態輸入電壓和輸出電壓。在第3953807號美國專利的圖2中示出了圖1的CMA的變型，圖2中，自偏置的第二IGFET已被按電流正嚮導通的極性進行串聯連接的結型二極體支路所代替。在該串聯連接結型二極體支路兩端上的電壓降低於自偏置IGFET的源-柵電壓VGS，所以，第四IGFET的源極跟隨器作用把小於其VGS的源-漏電壓(VDS)加於第三IGFET上。一種共源共柵放大器，其中共源放大器電晶體的VDS小於其VGS，按這種方式工作的共源共柵放大器被電晶體電路設計者命名為「嵌套」式共源共柵放大器。通過使串聯連接的結型二極體支路兩端上的壓降小於自偏置的IGFET的源-柵電壓(VGS)，就可以使具有「嵌套」式共源共柵放大器輸出級的CMA輸入電壓減小，如果IGFET的VT僅僅是幾伏的話。對於VT較低的IGFET，該串聯連接的結型二極體支路可被單個結型二極體或串聯連接的肖特基勢壘二極體所代替，以得到其輸入電壓僅比IGFET(該IGFET的VT僅為1伏左右)的VGS大十分之幾伏的CMA。在某些情況下，特別是在使用電源電壓為3伏或小於3伏的集成電路中，如果能夠進一步減小具有「嵌套」式共源共柵放大器輸出級的CMA輸入電壓，則是合乎理想的。
迄今所述具有「嵌套」式共源共柵輸出級的CMA是不合乎理想的，其中偏置二極體的電極並不存在於集成電路襯底之中，因而必須在半導體的絕緣區中來製作。這在某些製作工藝(例如互補金屬氧化物半導體(CMOS)工藝)中是不合乎理想的。這裡公開的本發明的一個目的是，提供一種具有嵌套式共源共柵輸入級和輸出級的CMA，這種CMA在其結構中不要求相對於集成電路襯底為漂移電位的半導體結。
在第3953807號美國專利的圖6中，Schade示出利用IGFET的CMA，該CMA的輸入電壓僅比IGFET的VGS大十分之幾伏，該IGFET的VT僅為1伏左右。在這種CMA中，第一和第三IGFET的柵極被來自CMA輸入端的直接反饋連接所偏置。把來自基準電壓電路的1.5VGS左右的偏置電壓提供到第二和第四IGFEA的柵極上，該基準電壓電路由共源放大器結構中的另一個IGFET形成，該IGFET具有通過電阻分壓器形成的漏-柵電壓反饋。該1.5VGS左右的偏置電壓出現在連接於那另一個IGFET的源極與漏極之間的電阻分壓器的輸入端上。這裡公開的本發明的一些實施例的目的是，提供具有嵌套式共源共柵輸入級和輸出級的IGFET的CMA，該CMA在其結構中不須包括耗電的基準電壓電路或電阻分壓器。
在1981年4月7日頒發給C.F.Wheatley.Jr.的題為「利用嵌套式二極體裝置的基準電壓電路」的第4260946號美國專利示出了IGFET的共源共柵連接，其中，共源放大器IGFET和共柵放大器IGFET在其柵極下分別備有寬長比( (W)/(L) )相同、而半導體摻雜不同的溝道。因此，當同一電流流經它們各自的溝道時，共柵放大器IGFET的VGS小於共源放大器IGFET的VGS。這允許把它們的柵極連接到一起，並被來自共柵放大器IGFET漏極的反饋所偏置。這一反饋藉助串聯連接的IGFET溝道來調整加在共源放大器IGFET的源極與共柵放大器IGFET的漏極之間的電流的串聯導通情況。使共柵放大器IGFET的VGS小於共源放大器IGFET的VGS，這樣就使得共源放大器IGFET具有足夠的VDS，以便通過其溝道而導通。
在1986年由John Wiley＆Sons公司出版的、由R.Gregorian和G.C.Temes編輯的《信號處理用的模擬MOS集成電路》一書中，在第4.16節「高性能CMOS運算放大器」中描述了用於偏置IGFET共源共柵放大器的電路。第一和第二偏置網絡IGFET分別備有具有 (W)/(L) 值較大和較小的各自溝道，特別描述的是具有4∶1的比值的情況。第一和第二偏置網絡IGFET中的每一個的源-柵電壓VGS分別通過單獨地施加的直接的漏-柵反饋連接來自行調整，而不帶有顯著的插入阻抗以控制其用來導通基準電流的溝道。第一偏置網絡IGFET應用它的VGS以便確定以其靜態源電位為基準的、在共源共柵連接中的共源放大器IGFET的靜態柵極電位;第二偏置網絡IGFET應用它的VGS以便確定以共源共柵連接中的共源放大器IGFET的靜態源電位為基準的、在共源共柵連接中的共柵放大器IGFET的靜態柵極電位。
利用本發明的電流鏡象放大器(CMA)包括第一、第二、第三和第四場效應管(FET)，全部電晶體為同一導電性類型。第一和第二FET的CMA的輸入級中彼此為嵌套式共源共柵的級連，第三和第四FET在CMA的輸出級中彼此為嵌套式共源共柵的級連。第二和第四FET的漏極分別連接到CMA輸入端和CMA輸出端上，第一和第三FET的源極連接到CMA的公共端上。把CMA輸入端的電壓加到第一、第二、第三和第四FET柵極的互連點上，以便調整通過其溝道的電流的導通，由此實現CMA工作。第一與第二FET之間結構的差別使得第一FET的源-柵電壓響應於通過各自溝道串聯導通的電流而超過第二FET的源-柵電壓;第三與第四FET之間類似的結構差別使得第三FET的源-柵電壓響應於通過各自溝道串聯導通的電流而超過第四FET的源-柵電壓。這些結構差別包括半導體區內的摻雜不同(在這些半導體區內分別感應出每一個嵌套式共源共柵連接中的串聯連接FET溝道);或者，在每一個嵌套式共源共柵連接中串聯連接FET溝道的寬長比不同;或者，這兩者都不同。
圖1為實施本發明一個方面的電流鏡象放大器原理圖;
圖2為實施本發明第二方面的第二電流鏡象放大器原理圖;
圖3為實施本發明圖1和圖2所示的兩個方面的第三電流鏡象放大器原理圖;
圖4、圖5和圖6為實施本發明的多輸出電流鏡象放大器原理圖;
圖7為本發明其它實施例中可以作成圖1～圖6所示電流鏡象放大器中任何一種的變型的原理圖;
圖8～圖10中的各圖都是差分輸入跨導放大器的原理圖，這种放大器利用具有嵌套式共源共柵輸入級和輸出級的IGFET鏡象放大器。
在下列說明中，「m」、「n」和「p」為各個正數的代數符號，m總是大於1。這些正數中的任何兩個可以彼此相等，也可以彼此不同。
圖1的電流鏡象放大器具有輸入端IN1、輸出端OUT11和公共端COM1。第一絕緣柵場效應電晶體Q11是共源共柵輸入級中的共源放大器電晶體，在該輸入級中，第二絕緣柵場效應電晶體Q12是共柵放大器電晶體。第三絕緣柵場效應電晶體Q13是共源共柵輸出級中的共源放大器電晶體，在該輸出級中，第四絕緣柵場效應電晶體Q14是共柵放大器電晶體。IGFETQ11、Q12、Q13和Q14的柵極連接成一個節點N1。在工作中，響應於從公共端COM1出來並通過Q11和Q12串聯連接的溝道流入輸入端IN1的輸入電流，於是輸入電壓便呈現在輸入端IN1之上。把這個輸入電壓通過不具有顯著的插入阻抗的直接連線DC1加到節點N1上。
IGFET Q11和Q12備有具有長度比( (W)/(L) )彼此相同的各自溝道。IGFET Q13和Q14備有具有 (W)/(L) 值彼此相同的各自溝道，但是，該 (W)/(L) 值是IGFET Q11和Q12中 (W)/(L) 值的n倍。在圖中，IGFET Q11、Q12、Q13和Q14中溝道 (W)/(L) 值的1∶1∶n∶n關係採用在它們附近的圓圈內的1和n來表示。在第一IGFET Q11與第三IGFET Q13的溝道中 (W)/(L) 值之間的1∶n值，確定了圖1中輸入端IN1與輸出端OUT11之間的CMA的電流增益為-n。這是因為IGFET Q11和Q12分別為圖1的CMA的「主」和「從」電晶體。通過公共端COM1的總電流為流經輸入端IN1的輸入電流與流經輸出端OUT11的輸出電流之和，所以，流經公共端COM1的總電流為流經輸入端IN1的輸入電流的(n+1)倍。
正如C.F.Wheatley，Jr.在第4260946號美國專利中所描述的那樣，把IGFET Q11和Q12安排成利用嵌套式二極體裝置的基準電壓電路，根據這裡公開的本發明的一個方面，利用該嵌套式二極體裝置來偏置IGFET Q13和Q14的共源共柵連接。IGFET Q11和Q12具有相同的結構尺寸，而且，除了在各自柵極下的半導體的摻雜不同以外，在所有方面基本相同。選擇這些摻雜，使得允許IGFET Q11達到規定程度的漏-源電流導通所需的源-柵電壓門限值比IGFET Q12的相應值更正一些。圖1示出IGFET Q11為具有相當明顯增強型特性(正如採用標準增強型FET符號所表示的那樣)的金屬氧化物半導體(MOS)電晶體，IGFET Q12為具有較不明顯的增強型特性(正如採用Wheatley在第4260946號美國專利中所介紹的在源極與襯底極、漏極與襯底極之間使用小點符號所表示的那樣)的MOS電晶體。這就是說，對於給定的漏-源電流IDS，IGFET Q11具有比IGFET Q12要高的源-柵電壓VGS。從IGFET Q11中較大的XGS減掉處於源極跟隨工作狀態的IGFET Q12中較小的VGS，使IGFET Q11提供了Q11導通(最好是飽和導通)所需的正源-漏電壓VDS。熟悉集成FET電路設計技術的人們已知對於除了在其柵極下的半導體的摻雜以外在所有方面都基本相同的電晶體，其源-柵電位之間的差別將保持恆定，只要其工作溫度相同和漏-源電流相等。(例如，可參考1978年1月10日頒發給Tobey，Jr.等人的題為「勢壘高度的電壓基準」的第4068134號美國專利)。
IGFET Q13和Q14具有相同的結構尺寸，而且，除了在各自柵極下半導體的摻雜不同以外，在所有方面基本相同。IGFET Q13在柵極下半導體的摻雜與IGFET Q11在柵極下半導體的摻雜相同，而且，IGFET Q14在柵極下半導體的摻雜與IGFET Q12在柵極下半導體的摻雜相同。因此，IGFET Q13的VT超過IGFET Q14的VT的量與IGFET Q11的VT超過IGFET Q12的VT的量相同。從IGFET Q13的較大的VGS減掉處於源極跟隨工作狀態的IGFET Q14的較小的VGS，從而對IGFET Q13提供導通(最好是飽和導通)所需的正源-漏電壓VDS。
圖2電流鏡象放大器具有輸入端IN2、輸出端OUT21和公共端COM2。第一絕緣柵場效應電晶體Q21是共源共柵輸入級的共源放大器電晶體，在該輸入級中，第二絕緣柵場效應電晶體Q22是共柵放大器電晶體。第三絕緣柵場效應電晶體Q23是共源共柵輸出級的共源放大器電晶體，在該輸出級中，第四絕緣柵場效應電晶體Q24是共柵放大器電晶體。IGFETQ21、Q22、Q23和Q24的柵極連接成一個節點N2。工作中，響應於從公共端COM2出來並通過Q21和Q22串聯連接的溝道流入輸入端IN2的輸入電流，於是輸入電壓呈現在輸入端IN2上。把這個輸入電壓通過不具有顯著插入阻抗的直接連線DC2加到節點N2上。
圖2的CMA中的IGFET Q21、Q22、Q23和Q24與圖1的CMA中IGFET Q11、Q12、Q13和Q14不同。全部IGFET Q21、Q22、Q23和Q24的半導體都在形成溝道的柵極區內具有相同摻雜，所以，相同的勢壘高度確定了它們的VT。第二IGFET Q22中溝道的 (W)/(L) 值比第一IGFET Q21中溝道的 (W)/(L) 值大一個係數m(該係數m大於1)，這正如在其各自溝道附近以圓圈內的m和1表示的那樣。第四IGFET Q24中溝道的 (W)/(L) 值比第三IGFET Q23中溝道的 (W)/(L) 值也大一個係數m，這正如在其各自溝道附近以圓圈內的mn和n表示的那樣。
第一IGFET Q21中溝道的 (W)/(L) 值與第三IGFET Q23中溝道的 (W)/(L) 值之關係為1∶n，正如在其各自溝道附近以圓圈內的1和n表示的那樣。第一IGFET Q21與第三IGFET Q23中溝道 (W)/(L) 值之間的這一1∶n值確定了圖2中輸入端IN2與輸出端OUT2端之間的CMA的電流增益為-n。這是因為IGFET Q21和Q23分別為圖2的CMA的「主」和「從」電晶體。通過公共端COM2的總電流為流經輸入端IN2的輸入電流的(N+1)倍。
圖3電流鏡象放大器具有輸入端IN3、輸入端OUT31和公共端COM3。第一絕緣柵場效應電晶體Q31是共源共柵輸入級的共源放大器電晶體，在該輸入級中，第二絕緣柵場效應電晶體Q32是共柵放大器電晶體。第三絕緣柵場效應電晶體Q33是共源共柵輸出級的共源放大器電晶體，在該輸出級中，第四絕緣柵場效應電晶體Q34是共柵放大器電晶體。IGFETQ31、Q32、Q33和Q34的柵極連接成一個節點N3。在工作中，響應於從公共端COM3出來並通過Q31和Q32串聯連接的溝道流入輸入端IN3的輸入電流，於是輸入電壓便呈現在輸入端IN3上。把這個輸入電壓通過不具有顯著插入阻抗的直接連線DC3加到節點N3上。
第一IGFET Q31中溝道的 (W)/(L) 值與第三IGFET Q33中溝道的 (W)/(L) 值之關係為1∶n，這正如在其各自溝道附近以圓圈內的1和n表示的那樣。第一IGFET Q31與第三IGFET Q33中溝道 (W)/(L) 值之間的這一1∶n值確定了圖3中輸入端IN3與輸出端OUT31之間CMA的電流增益為-n。這是因為IGFET Q31和Q33分別為圖3的CMA的「主」和「從」電晶體。通過公共端COM3的總電流為流經輸入端IN3的輸入電流的(n+1)倍。
第二IGFET Q32中溝道的 (W)/(L) 值比第一IGFET Q31中溝道的 (W)/(L) 值大一個係數m(該係數m大於1)，正如在其各自溝道附近以圓圈內的m和1表示的那樣。第四IGFET Q34中溝道的 (W)/(L) 值比第三IGFET Q33中溝道的 (W)/(L) 值也大一個係數m，這正如在其各自溝道附近以圓圈內的mn和n表示的那樣。另外，在IGFET Q31和Q33柵極下半導體的摻雜與在I ET Q32和Q34柵極下半導體的摻雜的關係是它使得IGFET Q31和Q33的VGS相對於IGFET Q32和Q34的VGS分別提高了相同的量值，這個量值除了IGFET Q31和Q33的溝道的值所提供出的增加量之外，要比IGFET Q32和Q34中溝道的 (W)/(L) 值小一個係數m。
圖4的多輸出電流鏡象放大器為圖1的CMA的變型，圖4中具有用於包括第五IGFET Q15和第六IGFET Q16在內的第二嵌套式共源共柵輸出級的另一輸出端OUT12。第六IGFET Q16中溝道的 (W)/(L) 值與第五IGFET Q15中溝道的 (W)/(L) 值相同，正如在其各自溝道附近以圓圈內的P表示的那樣。第五IGFET Q15中溝道的 (W)/(L) 值與第一IGFET Q11中溝道的 (W)/(L) 值之關係為1∶p，正如在其各自溝道附近以圓圈內的1和P表示的那樣。第一IGFET Q11、第三IGFET Q13和第五IGFET Q15中溝道 (W)/(L) 值之間的1∶n∶p比值確定了圖4中輸入端IN1與輸出端OUT11之間的CMA電流增益為-n;輸入端IN3與輸出端OUT12之間CMA的電流增益為-p。這是因為IGFET Q11、Q13和Q15分別為圖4的CMA的「主」電晶體、第一「從」電晶體和第二「從」電晶體。通過公共端COM1的總電流為流經輸入端IN1的輸入電流的(p+n+1)倍。
圖5的多輸出電流鏡象放大器為圖2的CMA的變型，其中具有用於包括第五IGFET Q25和第六IGFET Q26在內的第二嵌套式共源共柵輸出級的另一輸出端OUT22。第五IGFET Q25中溝道的 (W)/(L) 值與第一IGFET Q21中溝道的 (W)/(L) 值之關係為1∶p，已如在其各自溝道附近以圓圈內的1和p表示的那樣。第一IGFET Q21、第三IGFET Q23和第五IGFET Q25中溝道 (W)/(L) 值之間的1∶n∶p值確定了圖5中輸入端IN2與輸出端OUT21之間的CMA電流增益為-n;輸入端IN2與輸出端OUT22之間的CMA電流增益為-p。這是因為IGFET Q21、Q23和Q25分別為圖5的CMA的「主」電晶體、第一「從」電晶體和第二「從」電晶體。通過公共端COM2的總電流為流經輸入端IN2的輸入電流的(p+n+1)倍。第六IGFET Q26中溝道的 (W)/(L) 值比第五IGFET Q25中溝道的 (W)/(L) 值大一個係數m，正如在其各自溝道附近以圓圈內的mp和p表示的那樣，這使第六IGFET Q26的VGS小於第五IGFET Q25的VGS。
圖6的多輸出電流鏡象放大器為圖3的CMA的變型，其中具有用於包括第五IGFET Q35和第六IGFET Q36在內的第二嵌套式共源共柵輸出級的另一輸出端OUT32。第五IGFET Q35中溝道的 (W)/(L) 值與第一IGFET Q31中溝道的 (W)/(L) 值之關係為1∶p，正如在其各自溝道附近以圓圈內的1和p表示的那樣。第一IGFET Q31、第三IGFET Q33和第五IGFET Q35中溝道 (W)/(L) 值之間的1∶n∶p值確定了圖6中輸入端IN3與輸出端OUT31之間的CMA電流增益為-n;輸入端IN3與輸出端OUT32之間的CMA電流增益為-p。這是因為IGFET Q31、Q33和Q35分別為圖6的CMA的「主」電晶體、第一「從」電晶體和第二「從」電晶體。通過公共端COM3的總電流為流經輸入端IN3的輸入電流的(p+n+1)倍。第六IGFET Q36中溝道的 (W)/(L) 值比第五IGFET Q35中溝道的 (W)/(L) 值大一個係數m，正如在其各自溝道附近以圓圈內的mp和p表示的那樣，這使第六IGFET Q36的VGS小於第五IGFET Q35的VGS。另外，在第五IGFET Q35柵極下半導體的摻雜與IGFET Q31和Q32柵極下的相同，在第六IGFET Q36柵極下半導體的摻雜與IGFET Q32和Q34柵極下半導體的摻雜相同。這使IGFET Q36的VGS仍小於IGFET Q31的VGS，從而使IGFET Q35的VDS增大到與IGFET Q31的VDS相同，並使輸入端IN3與輸出端OUT32之間的電流增益更接近於-p值而不考慮IGFET Q31和Q35中存在的阿萊效應。
在圖3～圖6中，多輸出CMA中的每一種CMA可以進一步改變，以便包括更多個嵌套式共源共柵輸出級。雖然圖1～圖6示出CMA的IGFET為n溝道型的，但是，作為替代，也可利用p溝道型的IGFET構成類似的CMA。
圖7示出的源極跟隨器電路可用來代替下列的直接連接圖1或圖4的CMA中的輸入端IN1與柵極互連節點N1之間的直接連接線DC1;圖2或圖5的CMA中的輸入端IN2與柵極互連節點N2之間的直接連接線DC2;或者，圖3或圖6中的輸入端IN3與柵極互連節點N3之間的直接連接線DC3。把另一個IGFET QSF的柵極連接到對應於輸入端IN1、IN2、IN3之一的端子IN上，把它的源極連接到對應於柵極連節點N1、N2、N3之一的柵極互連節點N上。把IGFET QSF的漏極連接到端子B+上以接受正的工作電位，把IGFET QSF的源極通過源極負載電阻R連接到端子B上以接受負的工作電位。當CMA必須具有很快的電流切斷能力時，源極負載電阻R提供用來使柵極互連節點N上的電容較快放電的途徑。為了降低CMA輸入電壓的增大，可以通過對感應出溝道的源極跟隨器IGFET QSF的柵極下的半導體進行摻雜從而使IGFET QSF成為耗盡型器件或降低了VT的增強型器件的方法來實現。還有一種在本技術領域中已知的、可以在實施本發明原理的另一CMA中代替源極跟隨器的零偏置電壓跟隨器電路。
可以把圖3～圖6及其通過圖7的變型中所示雙輸出CMA的輸出端連接到與該CMAIGFET互補的IGFET導電性類型的差分放大器對的漏極上，以便提供各自的恆流負載。在這種情況下，將把m和p選擇成相等。在特定應用中，將m和p都選為1的CMA也特別有意義。
圖8示出把圖1～圖3中的CMA用作為平衡到單端變換器的差分輸入跨導放大器。圖8的差分輸入跨導放大器的端子B-和B+用來把工作電源的負和正幹線連接到3伏左右工作電源的負和正端子上。圖8的差分輸入跨導放大器在p溝道IGFET Q41和Q42的源極耦合差分放大器對的各自的柵極上設有不倒相輸入端NIN和倒相輸入端IIN。把Q41和Q42安排成長尾對連接方式，從其各自源極之間長尾連接的節點N4處取出恆定電流。這一電流供到另一p溝道IGFET Q43的漏極，IGFET Q43的源極連接到負幹線上，IGFET Q43的柵極被另一p溝道IGFET Q44的源-漏電壓正向偏置，IGFET Q44連接成二極體，其連接方式為將漏極直接連接到柵極上。Q43和Q44形成簡單的CMA，該CMA在通過洩流電阻RB流入連接成二極體的IGFET Q44的電流與從節點N4取出後流入Q43漏極的尾電流之間的電流增益為2。電流增益2是這樣建立的，使Q43的 (W)/(L) 值為Q44的兩倍，這通常是使Q43的溝道寬度為Q44的兩倍(其中Q43與Q44溝道的長度相等)。圖8中，這一關係以在Q43源極附近的圓圈內的「2」和Q44源極附近的圓圈內的「1」來表示。流經洩流電阻RB的電流根據歐姆定律建立。即，以電阻RB兩端的電壓除以RB的阻值來確定流經這裡的電流，其中，RB兩端的電壓等於端子B-與B+之間所加的3伏左右的工作電壓減掉連接成二極體的p溝道IGFET Q44兩端的壓降及連接成二極體的n溝道IGFET Q50兩端的壓降。
Q41和Q42的漏極電流作為第一和第二輸入電流從雙輸入雙輸出電流鏡象放大器DCMA1的各個輸入連線回到節點N5和N6上。節點N7是到工作電壓正幹線上的公共連接點。雙輸入雙輸出電流鏡象放大器DCMA1響應於其第一和第二輸入電流而分別提供第一和第二輸出電流。第一和第二輸出電流分別通過節點N8上的輸出連線提供到電流鏡象放大器CMA的輸入連線上，並通過節點N9上的輸出連線提供到圖8差分輸入跨導放大器的輸出端OUT上。電流鏡象放大器CMA具有到工作電壓負幹線上的公共連線，還具有到圖8差分輸入跨導放大器輸出端OUT的輸出連線。這種電流鏡象放大器CMA是圖1、圖2和圖3所示類型之一，其中n為1。
雙輸入雙輸出電流鏡象放大器DCMA1由增強型p溝道IGFET Q50、Q51、Q52、Q53、Q54、Q55、Q56、Q57和Q58根據本發明規則而構成。連接成二極體的Q50、「主」電晶體Q51和Q52、「從」電晶體Q53和Q54具有相同的 (W)/(L) 值，正如在其每一個源極附近以圓圈內的「1」表示的那樣。把「主」電晶體Q51和Q52中每一個都連接成共源放大器結構，並且，分別與Q55和Q56連接成共源共柵放大器，其中Q55和Q56中每一個都連接成共柵放大器結構。把「從」電晶體Q53和Q54中每一個都連接成共源放大器結構，並且，分別與Q57和Q58連接成共源共柵放大器，其中Q57和Q58中每一個都連接成共柵放大器結構。把Q55、Q56、Q57和Q58中每一個的柵極都連接到節點N5′上，節點N5′被工作電壓正幹線B+經過連接成二極體的Q50溝道兩端降壓以後的電壓所偏置。Q55、Q56、Q57和Q58有相同的 (W)/(L) 值，正如在其每一個源極附近以圓圈內的「m」表示的那樣;m等於4或者大於4，因此，與Q50的源-柵偏置電壓相比，Q55、Q56、Q57和Q58中源-柵偏置電壓足夠小，從而對Q51、Q52、Q53和Q54提供足夠的源-漏電壓，以便使其與Q55、Q56、Q57和Q58實現嵌套式共源共柵工作。
從CMADCMA1節點N5上的輸入連線之一到「主」電晶體Q51的柵極有一條反饋連線。這條反饋連線控制Q51和Q55的嵌套式共源共柵連接以便從節點N5提供Q41所要求的漏極電流，該電流從Q55的漏極提供到節點N5上。這條反饋連線為「主」電晶體Q51建立了源-柵電壓，因此，Q51及其共源共柵連接的共柵放大器電晶體Q55導通著Q41所要求的漏極電流，該源-柵電壓被用作「從」電晶體Q53的源-柵電壓，控制Q53及其共源共柵連接的共柵放大器電晶體Q57以便把與Q41所要求的漏極電流幅度相同的電流從Q57的漏極提供到節點N8上。
從CMADCMA1節點6上的另外的輸入連線到「主」電晶體Q52的柵極還有一條反饋連線。這條反饋連線控制Q52和Q56的嵌套式共源共柵連接以便從節點N6提供Q42所要求的漏極電流，該電流從Q56的漏極提供到節點N6。這條反饋連線為「主」電晶體Q52建立了源-柵電壓，從而Q52及其共源共柵連接的共柵放大器電晶體Q56導通著Q42所要求的漏極電流，該源-柵電壓被用作「從」電晶體Q54的源-柵電壓，控制Q54及其共源共柵連接的共柵放大器電晶體Q58從而把與Q42所要求的漏極電流幅度相同的電流從Q58的漏極提供到節點N6上。
當加到端子NIN和IIN上的輸入電壓相等時，Q41和Q42所要求的漏極電流一般相等。雙輸入雙輸出電流鏡象放大器DCMA1響應於對節點N5和N6(DCMA1的輸入連線)上的這種通常相等的電流要求，以便從節點N8和N9(DCMA1的輸出連線)提供出通常相等的電流。電流鏡象放大器DCMA1從節點N8提供到電流鏡象放大器CMA輸入連線上的電流控制CMA以在其輸出連線上要求幅度相同的電流，從而吸收電流鏡象放大器DCMA1從節點N9提供的電流。差分輸入跨導放大器中連接到二端電阻性負載(圖8中未示出)的第一端上的端子OUT的電位將由加到該電阻性負載第二端上的電位來確定。
在另一種電阻性負載的結構中，把一對電阻的各自的第一端一起連接到差分輸入跨導放大器的端子OUT上，將其各自的第二端分別連接到工作電壓正幹線B+和工作電壓負幹線B-上，由此，形成一個電阻分壓器。在差分輸入跨導放大器端子OUT上的直流偏置電壓基本上與當端子OUT與形成該電阻分壓器的那一對電阻中互連的第一端斷開時該電阻分壓器所建立的電壓相同。
端子NIN和IIN之間的輸入信號電壓將使Q41和Q42所要求的漏極電流不平衡，並且將引起雙輸入雙輸出電流鏡象放大器DCMA1從節點N8和N9提供的輸出電流的相應的不平衡。電流鏡象放大器CMA強制電流鏡象放大器DCMA1從其節點N8和N9提供的輸出電流之差通過差分輸入跨導放大器的端子OUT和二端電阻性負載(端子OUT連接到該負載上，圖8中未示出)而流動。
Q43和Q44的簡單電流鏡象放大器聯接方式允許Q43的漏極電位僅比工作電源電壓負幹線B-高出十分之二伏或十分之二伏左右。所以，可以把Q41和Q42的柵極電壓偏置到比源-柵偏置電壓僅高十分之二伏左右那樣低的靜止電壓上(以負工作電源電壓B-為基準)。這允許其漏極電壓僅比源-柵的偏置電壓高出十分之四伏那樣低(以負工作電源電壓B-為基準)。把節點N5和N6的電位僅從正工作電源電壓B+偏移一個源-柵的偏置電壓。假定門限電壓為1伏左右，Q41和Q42工作在3伏，則按嵌套式共源共柵連接方式的Q51和Q55以及按嵌套式共源共柵連接方式的Q52和Q56是可取的。嵌套式共源共柵連接的Q53和Q57和電流鏡象放大器CMA中的嵌套式共源共柵連接的「主」電晶體及其共柵放大器電晶體(這些電晶體為串聯連接)可利用3伏B電源滿意地工作。嵌套式共源共柵連接的Q54和Q58以及電流鏡象放大器CMA中的嵌套式共源共柵連接的「從」電晶體及共柵放大器電晶體(這些電晶體為串聯連接)可利用3伏B電源滿意地工作。輸出擺動可在負工作電源電壓B-的十分之四伏左右的範圍內而對CMA的電流鏡象作用無任何可察覺的影響;或者，可在正工作電源電壓B+的十分之四伏左右的範圍內而對DCMA1的電流鏡象作用無任何可察覺的影響。在3伏的B電源的絕大部分範圍內的較大擺動是可能的，這時線性和響應速度將受到某些損害。
圖9示出一個與圖8相同的差分輸入跨導放大器，其中除了以雙輸入雙輸出電流鏡象放大器DCMA2代替了雙輸入雙輸出電流鏡象放大器DCMA1以外。圖9中雙輸入雙輸出電流鏡象放大器DMCA2與圖8中電流鏡象放大器DCMA1的區別在於，以共柵放大器電晶體Q65、Q66、Q67和Q68代替了共柵放大器電晶體Q55、Q56、Q57和Q58。Q65、Q66、Q67和Q68具有彼此相同的 (W)/(L) 值，並且，與連接成二極體的Q50、「主」電晶體Q51和Q52、「從」電晶體Q53和Q54的 (W)/(L) 值也相同，正如在其每一個源極附近以圓圈內的「1」表示的那樣。在Q65、Q66、Q67和Q68柵極下半導體的摻雜與Q50、Q51、Q52、Q53和Q54柵極下的不同。這樣，使得與Q50的源-柵偏置電壓相比，Q65、Q66、Q67和Q68的源-柵偏置電壓足夠地小，從而使Q51、Q52、Q53和Q54獲得足夠的源-漏電壓，以便使其與Q65、Q66、Q67和Q68實現嵌套式共源共柵工作。
圖10示出與圖8相同的差分輸入跨導放大器，其中除了以雙輸入雙輸出電流鏡象放大器DCMA3代替了雙輸入雙輸出電流鏡象放大器DCM1以外。圖10中雙輸入雙輸出電流鏡象放大器DCMA3與圖8中電流鏡象放大器DCMA1的區別在於，以共柵放大器電晶體Q75、Q76、Q77和Q78代替了共柵放大器電晶體Q55、Q56、Q57和Q58。Q75、Q76、Q77和Q78具有相同的 (W)/(L) 值，正如在其每一個源極附近以圓圈內的「m」表示的那樣;但是，該 (W)/(L) 值比Q50、Q51、Q52、Q53和Q54的 (W)/(L) 值大一個係數m。在Q75、Q76、Q77和Q78柵極下半導體的摻雜與Q50、Q51、Q52、Q53和Q54柵極下的不同。這樣，使得Q75、Q76、Q77和Q78的源-柵偏置電壓相對於Q50的源-柵偏置電壓減小得更多，從而更好地對Q51、Q52、Q53和Q54提供足夠的源-漏電壓，以便使其與Q75、Q76、Q77和Q78實現嵌套式共源共柵工作。
可以對圖8、圖9和圖10的差分輸入跨導放大器進行修改，使其可以作為跨導乘法器或同步檢波器來進行工作。具體方案是切斷Q43柵極與已連接成二極體的Q44之間的連接，並且通過安排使得Q43的柵極接受已調製的電壓(例如，把Q43用作電流鏡象放大器結構中的「從」電晶體而另一個p溝道的IGFET(而不是Q44)用作「主」電晶體時所產生出的已調製電壓)。
可以通過把嵌套式共源共柵連接的輸出級電路內的電晶體的 (W)/(L) 值改變成該嵌套式共源共柵連接中輸入級電路內的電晶體 (W)/(L) 值的p倍(p為正數，通常是1的幾倍)，從而對雙輸入雙輸出電流鏡象放大器DCMA1、DCMA2和DCMA3中每一個進行修改。這將使其每一個的輸出電流相對於其輸入電流呈現出電流增益-p，而不是電流增益-1。利用n溝道IGFET而不是p溝道IGFET構成的、類似於DCMA1、DCMA2和DCMA3的雙輸入雙輸出電流鏡象放大器是本發明的另外的類型的實施例。
權利要求
1.一種電流鏡象放大器，其特徵在於包括屬於同一導電性類型的第一、第二、第三和第四場效應管，其中每一個場效應管具有各自的柵極、各自的源極、各自的漏極、和在其源極與漏極之間各自的溝道，該溝道的寬長比與所述第一、第二、第三和第四場效應管中別的場效應管溝道的寬長比有規定的比例，所述第一場效應管的漏極連接到所述第二場效應管的源極上，所述第三場效應管的漏極連接到所述第四場效應管的源極上；用來接受輸入電流的輸入端，所述第二場效應管的漏極連接到該輸入端上，輸入電壓響應於所述輸入電流而呈現在該輸入端上；用來把所述輸入電壓加到所述第一和第三場效應管柵極上的裝置；第一輸出端，所述第四場效應管的漏極連接到該輸出端上；公共端，所述第一和第三場效應管的源極連接到該公共端上而不帶有顯著的插入阻抗；所述第一、第二、第三和第四場效應管柵極的互連點；存在於所述第一與第二場效應管之間的結構差別，以便響應於第一和第二電晶體的電流通過其各自溝道的串聯導通，從而使所述第一電晶體的源-柵電壓比所述第二電晶體源-柵電壓大出預定的量值；以及存在於所述第三與第四場效應管之間的結構差別，以便響應於電流通過第三和第四電晶體的各自溝道的串聯導通，從而使所述第三電晶體的源-柵電壓比所述第四電晶體源-柵電壓大出預定的量值。
2.根據權利要求1中所述的電流鏡象放大器，其特徵在於，其中所述用來把所述輸入電壓加到所述第一和第三場效應管柵極上的裝置包括從所述輸入端到所第一、第二、第三和第四場效應管的柵極的所述互連點的、不帶有顯著插入阻抗的連線。
3.根據權利要求1中所述的電流鏡象放大器，其特徵在於，其中所述用來把所述輸入電壓加到所述第一和第三場效應管柵極上的裝置包括與所述第一、第二、第三和第四場效應管屬於同一導電性類型的第五場效應管的源極跟隨器連接。
4.根據權利要求1中所述的電流鏡象放大器，其特徵在於還包括與所述第一、第二、第三和第四場效應管屬於同一導電性類型的第五和第六場效應管，所述第五和第六場效應管具有與所述第一、第二、第三和第四場效應管柵極的所述互連點相連接的各自柵極，所述第五和第六場效應管具有在各自源極與各自漏極之間各自的溝道，所述第五場效應管的源極連接到所述公共端上，所述第五場效應管的漏極連接到所述第六場效應管的源極上;第二輸出端，所述第六場效應管的漏極連接到該輸出端上;和存在於所述第五與第六場效應管之間的結構差別，以便響應於電流通過第五和第六電晶體的各自溝道的串聯導通，從而使所述第五電晶體的源-柵電壓比所述第六電晶體源-柵電壓大出預定量值。
5.根據權利要求4中所述的電流鏡象放大器，其特徵在於，其中所述用來把所述輸入電壓加到所述第一和第三場效應管柵極上的裝置包括從所述輸入端到所述第一、第二、第三和第四場效應管柵極所述互連點的、不帶有顯著插入阻抗的連線。
6.根據權利要求4中所述的電流鏡象放大器，其特徵在於，其中所述用來把所述輸入電壓加到所述第一和第三場效應管柵極上的裝置包括與所述第一、第二、第三、第四、第五和第六場效應管屬於同一導電性類型的第七場效應管的源極跟隨器連接。
7.根據權利要求4中所述的電流鏡象放大器，其特徵在於，其中所述第三和所述第五場效應管的溝道具有相同的各自的寬長比。
8.根據權利要求7中所述的電流鏡象放大器，其特徵在於，其中所述第一和所述第三場效應管的溝道具有相同的各自的寬長比。
9.根據權利要求1中所述的電流鏡象放大器，其特徵在於，其中所述第一和所述第三場效應管的溝道具有相同的各自的寬長比。
10.根據權利要求1中所述的電流鏡象放大器，其特徵在於，其中把分別形成第一和第二場效應管溝道的半導體區實行不同摻雜，以便使第一場效應管的勢壘高度超過第二場效應管的勢壘高度;並把分別形成第三和第四場效應管溝道的半導體區實行不同摻雜，以便使第三場效應管的勢壘高度超過第四場效應管的勢壘高度。
11.根據權利要求1中所述的電流鏡象放大器，其特徵在於，其中所述第二場效應管中溝道的寬長比比所述第一場效應管中溝道的寬長比大一個大於1的係數m;所述第四場效應管中溝道的寬長比比所述第三場效應管中溝道的寬長比大一個所述係數m。
12.一種電流鏡象放大器，其特徵在於包括屬於同一導電性類型的第一、第二、第三和第四場效應管，其中每一個場效應管具有在規定摻雜的半導體區上的各自的柵極、各自的源極、各自的漏極、和在其源極與漏極之間各自的溝道，所述第三和第四場效應管的溝道具有相同的、等於所述第一和第二場效應管溝道的n倍的寬長比，其中n為正數，所述第一場效應管的漏極連接到所述第二場效應管的源極上，所述第三場效應管的漏極連接到所述第四場效應管的源極上，把分別形成第一和第二場效應管溝道的半導體區實行不同摻雜，從而使第一場效應管的勢壘高度超過第二場效應管的勢壘高度一個規定的量值，並把形成第三和第四場效應管溝道的半導體區實行不同摻雜，從而使第三場效應管的勢壘高度超過第四場效應管的勢壘高度一個規定的量值;用來接受輸入電流的輸入端，所述第二場效應管的漏極連接到該輸入端上，並且輸入電壓響應於所述輸入電流而呈現在該輸入端上;用來把所述輸入電壓加到所述第一和第三場效應管柵極上的裝置;第一輸出端，所述第四場效應管的漏極連接到該輸出端上;公共端，所述第一和第三場效應管的源極連接到該公共端上而不具有顯著插入阻抗;和所述第一、第二、第三和第四場效應管柵極的互連點。
13.根據權利要求12中所述的電流鏡象放大器，其特徵在於，其中所述用來把所述輸入電壓加到所述第一和第三場效應管柵極上的裝置包括從所述輸入端到所述第一、第二、第三和第四場效應管柵極所述互連點的、不具有顯著插入阻抗的連線。
14.根據權利要求12中所述的電流鏡象放大器，其特徵在於，其中所述用來把所述輸入電壓加到所述第一和第三場效應管柵極上的裝置包括與所述第一、第二、第三和第四場效應管屬於同一導電性類型的第五場效應管的源極跟隨器連接。
15.根據權利要求12中所述的電流鏡象放大器，其特徵在於還包括與所述第一、第二、第三和第四場效應管屬於同一導電性類型的第五和第六場效應管，所述第五和第六場效應管具有與所述第一、第二、第三和第四場效應管的柵極的所述互連點連接的各自柵極，所述第五和第六場效應管具有在各自源極與各自漏極之間的各自的溝道，所述第五場效應管的源極連接到所述公共端上，所述第五場效應管的漏極連接到所述第六場效應管的源極上，把形成第五和第六場效應管溝道的半導體區實行不同摻雜，從而使第五場效應管的勢壘高度超過第六場效應管勢壘高度一個規定的量值;以及第二輸出端，所述第六場效應管的漏極連接到該輸出端上。
16.根據權利要求15中所述的電流鏡象放大器，其特徵在於，其中所述第五和第六場效應管的溝道具有相同的、等於所述第一和第二場效應管溝道的p倍的寬長比。
17.根據權利要求15中所述的電流鏡象放大器，其特徵在於，其中n等於p。
18.根據權利要求17中所述的電流鏡象放大器，其特徵在於，其中n為1。
19.根據權利要求12中所述的電流鏡象放大器，其特徵在於，其中所述第一和所述第三場效應管的溝道具有相同的各自寬長比。
20.一種電流鏡象放大器，其特徵在於包括屬於同一導電性類型的第一、第二、第三和第四場效應管，每一個場效應管具有各自的柵極、各自的源極、各自的漏極、和在其源極與漏極之間各自的溝道，該溝道在與所述第一、第二、第三和第四場效應管中的別的場效應管相同的規定的摻雜半導體區內形成，所述第一場效應管的漏極連接到所述第二場效應管的源極上，所述第三場效應管的漏極連接到所述第四場效應管的源極上;用來接受輸入電流的輸入端，所述第二場效應管的漏極連接到該輸入端上，並且輸入電壓響應於所述輸入電流而呈現在該輸入端上;用來把所述輸入電壓加到所述第一和第三場效應管柵極上的裝置;第一輸出端，所述第四場效應管的漏極連接到該輸出端上;公共端，所述第一和第三場效應管的源極連接到該公共端上而不具有顯著的插入阻抗;以及所述第一、第二、第三和第四場效應管柵極的互連點，所述第二場效應管中溝道的寬長比比所述第一場效應管中溝道的寬長比大一個大於1的係數m，所述第四場效應管中溝道的寬長比比所述第三場效應管中溝道的寬長比大一個所述係數m。
21.根據權利要求20中所述的電流鏡象放大器，其特徵在於，其中所述用來把所述輸入電壓加到所述第一和第三場效應管柵極上的裝置包括從所述輸入端到所述第一、第二、第三和第四場效應管的柵極的所述互連點的、不帶有顯著插入阻抗的連線。
22.根據權利要求21中所述的電流鏡象放大器，其特徵在於，其中所述第一和所述第三場效應管的溝道具有相同的寬長比。
23.根據權利要求20中所述的電流鏡象放大器，其特徵在於，其中所述用來把所述輸入電壓加到所述第一和第三場效應管柵極上的裝置包括與所述第一、第二、第三和第四場效應屬於同一導電性類型的第五場效應管的源極跟隨器連接。
24.根據權利要求23中所述的電流鏡象放大器，其特徵在於，其中所述第一和所述第三場效應管的溝道具有相同的寬長比。
25.根據權利要求20中所述的電流鏡象放大器，其特徵在於還包括與所述第一、第二、第三和第四場效應管屬於同一導電性類型的第五和第六場效應管，所述第五和第六場效應管具有與所述第一、第二、第三和第四場效應管的柵極的所述互連點相連接的各自的柵極，所述第五和第六場效應管具有在各自源極與各自漏極之間的各自的溝道，所述第五場效應管的源極連接到所述公共端上，所述第五場效應管的漏極連接到所述第六場效應管的源極上，所述第六場效應管中溝道的寬長比比所述第五場效應管中溝道的寬長比大一個所述係數m;以及第二輸出端，所述第六場效應管的漏極連接到該輸出端上。
26.根據權利要求25中所述的電流鏡象放大器，其特徵在於，其中所述第一、所述第三和所述第五場效應管的溝道具有相同的各自寬長比。
27.根據權利要求20中所述的電流鏡象放大器，其特徵在於，其中所述第一和所述第三場效應管的溝道具有相同的各自寬長比。
28.一種電流鏡象放大器，其特徵在於包括屬於同一導電性類型的第一、第二、第三、第四和第五場效應管，其中每一個場效應管具有各自的柵極、各自的源極、各自的漏極、和在其源極與漏極之間各自的溝道，該溝道的寬長比與所述第一、第二、第三和第四場效應管中的別的場效應管溝道的寬長比有規定的比例，所述第一場效應管的漏極連接到所述第二場效應管的源極上，所述第三場效應管的漏極連接到所述第四場效應管的源極上;用來接受輸入電流的輸入端，所述第二場效應管的漏極連接到該輸入端上，並且輸入電壓響應於所述輸入電流而呈現在該輸入端上;用來把所述輸入電壓加到所述第一和第三場效應管柵極上的裝置;第一輸出端，所述第四場效應管的漏極連接到該輸出端上;公共端，所述第一、第三和第五場效應管的源極連接到該公共端上而不具有顯著插入阻抗;用來接受與所述輸入電流屬於同一極性的偏置電流的偏置端，所述第五場效應管的漏極連接到該偏置端上，並且響應於所述偏置電流從而在所述偏置端上呈現一個電壓，且該電壓被加到所述第一、第二和第五場效應管柵極所述互連點上;存在於所述第一與第二場效應管之間的結構差別，以便響應於電流通過所述第一和第二電晶體的各自溝道的串聯導通，從而使所述第一電晶體的源-柵電壓比所述第二電晶體源-柵電壓大預定量值;存在於所述第三與第四場效應管之間的結構差別，以便響應於電流通過所述第三和第四電晶體的各自溝道的串聯導通，從而使所述第三電晶體的源-柵電壓比所述第四電晶體源-柵電壓大預定量值。
29.根據權利要求28中所述的電流鏡象放大器，其特徵在於，其中所述用來把所述輸入電壓加到所述第一和第三場效應管柵極上的裝置包括從所述輸入端到所述第一和第三場效應管柵極所述互連點的、不帶有顯著插入阻抗的連線。
30.根據權利要求28中所述的電流鏡象放大器，其特徵在於，其中把分別形成第一和第二場效應管溝道的半導體區實行不同摻雜，從而使第一場效應管的勢壘高度超過第二場效應管的勢壘高度;和把分別形成第三和第四場效應管溝道的半導體區實行不同摻雜，從而使第三場效應管的勢壘高度超過第四場效應管的勢壘高度;並把分別形成第一、第三和第五場效應管溝道的半導體區實行彼此相同的摻雜。
31.根據權利要求30中所述的電流鏡象放大器，其特徵在於，其中所述第二場效應管中溝道的寬長比比所述第一場效應管中溝道的寬長比大一個大於1的係數m;所述第四場效應管中溝道的寬長比比所述第三場效應管中溝道的寬長比大一個所述係數m。
32.根據權利要求28中所述的電流鏡象放大器，其特徵在於，其中所述第二場效應管中溝道的寬長比比所述第一場效應管中溝道的寬長比大一個大於1的係數m;所述第四場效應管中溝道的寬長比比所述第三場效應管中溝道的寬長比大一個所述係數m。
全文摘要
電流鏡象放大器(CMA)包括同一導電性類型的第一、第二、第三和第四場效應管(FET)。第一和第二FET以及第三和第四FET分別在CMA輸入級以及輸出級中彼此為嵌套式共源共柵連接。第二和第四FET的漏極分別連接到CMA輸入端和CMA輸出端上，第一和第三FET的源極連接到CMA的公共端上。CMA輸入端的電壓加到第一、第二、第三和第四FET柵極互連點上，以調整通過其溝道電流的導通，由此實現CMA工作。
文檔編號H03F3/345GK1111853SQ94119069
公開日1995年11月15日 申請日期1994年12月14日 優先權日1993年12月14日
發明者A·L·林堡 申請人:三星電子株式會社