王浩　李祥振　欧毅

摘  要：Widlar微电流源电路是模拟电子技术课程中的基本电路之一，教科书中关于该电路的分析较为简略，文章结合高等数学中泰勒级数和电路分析中节点电压分析方法并通过Matlab工具对于该电路进行了较为详细的理论分析。通过LTspice仿真软件验证了所提分析方法。所提分析方法对于培养学生综合运用已学基本知识并利用Matlab工具分析解决复杂工程问题具有重要意义。

关键词：Widlar微电流源;高等数学;泰勒级数;电路分析;节点电压

中图分类号：G642       文献标志码：A         文章编号：2096-000X（2021）13-0118-05

Abstract： Widlar current source circuit is one of the fundamental circuits in Analog Circuit course. The analysis of this circuit in the text book is brief. More detailed theoretical analysis of this circuit is provided in this paper by utilizing Taylor series in Calculus course and node voltage method in Fundamentals of Circuit Analysis course. The analysis is simulated through Matlab. The proposed method of analyzing Widlar current source circuit is validated through LTspice. This analysis method is instrumental in developing students' skills of analyzing and solving complex engineering problems， using acquired basic expertise knowledge.

Keywords：Widlar current source; Advanced Mathematics; Taylor Series; circuit analysis; node voltage

镜像电流源技术是模拟集成电路中的重要技术，用于提供偏置电流和作为有源负载[1-2]。其中的威尔逊电流源（Wilson Current Mirror）是在泰克（Tektronix）公司[3-4]工作的集成电路设计工程师George R. Wilson在1967年提出的改進型镜像电流源技术，较好地解决了基本镜像电流源的Early电压效应，具有较高的输出电阻。[5]（George R. Wilson和同样在泰克公司的Barrie Gilbert相互挑战，经过一夜的时间找到一种改进的镜像电流源，而且仅含有三个晶体管，最后George R. Wilson赢得了挑战。）

镜像电流源在集成电路中实现较小电流值的电流源时由于需要阻值大的电阻而比较困难。Widlar微电流源（Widlar Current Source）电路[6-7]（如图1所示）是由当时在仙童半导体公司（Fair-child）工作的Robert John Widlar（具有传奇色彩的集成电路设计工程师[8]）在1965年发明的可以在集成电路中以较小的电阻实现电流值较小的电流源，该电流源被应用在Robert John Widlar当时设计的非常成功的？滋A709运算放大器上[9]。微电流源电路可以应用在运算放大器（？滋A709、LM709、？滋A741）、带隙基准电路[10-12]以及甲乙类功率放大电路（用于克服交越失真）中。……