在上一篇文章中，我们讨论了电流镜电路以及如何使用晶体管和MOSFET构建电流镜电路。尽管可以使用两个简单的有源元件BJT和MOSFET或使用放大器电路来构建基本的电流镜电路，但其输出并不是完美的，并且对外部事物有一定的限制和依赖性。为了获得稳定的输出，在电流镜电路中使用了其他技术。
改善基本电流镜电路
有几种方法可以改善电流镜电路的输出。在一种解决方案中，在传统的两个晶体管设计上增加了一个或两个晶体管。这些电路的构造使用发射极跟随器配置来克服晶体管的基极电流失配。该设计可以具有不同种类的电路结构，以平衡输出阻抗。
有三个主要指标可分析作为大型电路一部分的电流镜性能。
1.第一个度量是静态误差量。它是输入电流和输出电流之差。将差异最小化是一项艰巨的任务，因为差分单端输出转换与差分放大器增益之间的差异负责控制共模和电源的抑制比。
2.将下一个最关键的量度是电流源的输出阻抗或输出电导。至关重要的是，它在电流源像有功负载的作用下再次影响级。它还会在不同情况下影响共模增益。
3.为了使电流镜电路稳定工作，最后一个重要指标是来自输入和输出端子之间的电源轨连接的最小电压。
因此，考虑到以上所有性能指标，为了提高基本电流镜电路的输出，在这里，我们将讨论流行的电流镜技术-Wilson电流镜电路和Widlar电流源电路。
威尔逊电流镜电路
一切始于两位工程师乔治·R·威尔逊（George R. Wilson）和巴里·吉尔伯特（Barrie Gilbert）之间的挑战，要在一夜之间制造出改进的电流镜电路。毋庸置疑，乔治·R·威尔逊（George R. Wilson）赢得了1967年的挑战。他以乔治·R·威尔逊（George R. Wilson）的名字命名，设计了改进的电流镜电路，称为“电流镜电路”。
威尔逊电流镜电路使用三个有源器件，这些有源器件接受跨其输入的电流并将电流的精确副本或镜像副本提供给其输出。
在上面的威尔逊电流镜电路中，有三个有源元件，分别是BJT和单个电阻R1。
这里有两个假设：一个是所有晶体管都具有相同的电流增益，第二个是T1和T2的集电极电流相等，因为T1和T2匹配且同一个晶体管。因此
I C1 = I C2 = I C
这也适用于基本电流，
I B1 = I B2 = I B
T3晶体管的基极电流可以通过电流增益轻松计算，即
I B3 = I C3 /β…（1）
T3的发射极电流为
I B3 =（（β+ 1）/β）I C3 …（2）
如果我们看上面的示意图，则T3发射极两端的电流是T2的集电极电流与T1和T2的基极电流之和。因此，
我E3 =我C2 +我B1 +我B2
现在，如上所述，可以进一步评估为
I E3 = I C + I B + I B I E3 = I C + 2I B
因此，
I E3 =（1+（2 /β））I C
可以按照（2）更改I E3
（（β+ 1）/β））I C3 =（1+（2 /β））I C
集电极电流可以写成
I C =（（1+β）/（β+ 2））I C3 …（3）
再次根据原理图电流通过
上式可以得出第三晶体管集电极电流与输入电阻之间的关系。怎么样？如果2 /（β（β+ 2））<< 1，那么我C3 ≈我R1。如果晶体管的基极-发射极电压小于1V，也可以轻松计算输出电流。
我C3 ≈我R1 =（V 1 - V BE2 - V BE3）/ R 1
因此，为了获得适当和稳定的输出电流，R 1和V 1需要处于适当的值。为了使电路充当恒定电流源，需要用恒定电流源代替R1。
改善威尔逊电流镜电路
可以通过增加另一个晶体管来进一步改善Wilson电流镜电路，以获得完美的精度。
上面的电路是威尔逊电流镜电路的改进版本。在电路中添加第四晶体管T4。附加晶体管T4平衡T1和T2的集电极电压。T1的集电极电压稳定等于V BE4的量。这导致有限
威尔逊电流镜技术的优点和局限性
与传统的基本电流镜电路相比，电流镜电路具有多个优势，
- 对于基本电流镜电路，基本电流失配是一个常见问题。但是，这种Wilson电流镜电路实际上消除了基本电流平衡误差。因此，与输入电流一样，输出电流也接近准确。不仅如此，由于从T3的基极穿过T1的负反馈，电路采用了很高的输出阻抗。
- 改进的Wilson电流镜电路使用4个晶体管版本制成，因此对于在高电流下运行非常有用。
- 威尔逊电流镜电路在输入端提供低阻抗。
- 它不需要额外的偏置电压，并且需要最少的资源来构建它。
威尔逊电流镜的局限性：
- 当威尔逊电流镜电路以最大高频偏置时，负反馈环路会导致频率响应不稳定。
- 与基本的两个晶体管电流镜电路相比，它具有更高的顺从电压。
- 威尔逊电流镜电路会在输出端产生噪声。这是由于反馈会提高输出阻抗并直接影响集电极电流。集电极电流波动会在输出端产生噪声。
威尔逊电流镜电路的实际例子
在此，使用Proteus对Wilson电流镜进行仿真。
三个有源组件（BJT）用于制作电路。BJT均为2N2222，具有相同的规格。选择电位器以改变Q2集电极上的电流，该电流将进一步反映在Q3集电极上。对于输出负载，正在选择一个10欧姆的电阻。
这是威尔逊电流镜技术的仿真视频-
在视频中，Q2集电极两端的编程电压在Q3集电极两端反射。
Widlar电流镜技术
另一个出色的电流镜电路是Bob Widlar发明的Widlar电流源电路。
该电路与使用两个BJT晶体管的基本电流镜电路完全相同。但是输出晶体管有一个修改。输出晶体管使用发射极负反馈电阻，仅使用适当的电阻值即可在输出端提供低电流。
WiAlar电流源的流行应用示例之一是uA741运算放大器电路。
下图显示了Widlar电流源电路。
该电路仅由两个晶体管T1和T2以及两个电阻R1和R2组成。该电路与不带R2的两个晶体管电流镜电路相同。R2与T2发射极和地串联连接。与T1相比，此发射极电阻器有效降低了T2两端的电流。这是通过该电阻两端的压降来完成的，该压降降低了输出晶体管的基极-发射极电压，这进一步导致了跨T2的集电极电流减小。
镜像电流镜电路的输出阻抗分析与推导
如前所述，与T1电流相比，T2两端的电流减小了，可以使用Cadence Pspice仿真进行进一步测试和分析。让我们在下图中看到Widlar电路的构造和仿真，
该电路在Cadence Pspice中构建。电路中使用了两个规格相同的晶体管，即2N2222。电流探针显示了Q2和Q1集电极上的电流曲线。
下图显示了模拟。
在上图中，红色曲线（即Q1的集电极电流）与Q2相比正在减小。
在电路的基极-发射极结之间应用KVL（基尔霍夫电压定律），
V BE1 = V BE2 + I E2 R 2 V BE1 = V BE2 +（β+ 1）I B2 R 2
所述β 2是输出晶体管。它与输入晶体管完全不同，因为仿真图上的电流图清楚地表明两个晶体管中的电流不同。
如果有限的β被否决，并且如果我们将I C1更改为I IN，将I C2更改为I OUT，则可以从上述公式得出最终公式。因此，
为了测量Widlar电流源的输出电阻，小信号电路是一个有用的选择。下图是Widlar电流源的等效小信号电路。
电流Ix施加在电路两端，以测量电路的输出电阻。因此，根据欧姆定律，输出电阻为
Vx / Ix
该输出电阻可以通过应用基尔霍夫定律在左地面到R2来决定，它是-
同样，将R2地两端的基尔霍夫电压定律应用于输入电流的地，
V X = I X（R 0 + R 2）+ I b（R 2 - βR 0）
现在，更改该值，最终方程可推导出维德勒电流镜电路的输出电阻
因此，这就是可以将Wilson和Widlar电流镜技术用于改进基本电流镜电路的设计的方式。