1）首先介绍一下cascode效应：

如上图所示，在MOS管的S端与地之间加一个电阻R后，从D端看进去的等效电阻r0并不是r02+R，而是多了一项gm2*r02*R。这个效应可以应用于电流镜，使电流匹配。

2）电流镜的原理：（注：Δ即为V(GS)-V(TH))

上图是电流镜的基本结构，可以看出要I（DS2)与I(IN)相等，需要r0特别大，且V（DS2）与V（GS1)越相近越好。引入cascode效应。

上图是引入了cascode效应的电流镜，可以看出r0增大了，并且由于M2与M4的栅极电压相同，M2与M4使用相同MOS管且流过电流相近，所以栅源压降相近。所以V（2）与V(3)近似相等，满足V（DS2）与V（GS1)越相近越好的条件。

但为保证电流镜正常工作，M1漏源两端的电压降必须大于V（GS），M2两端电压必须大于V(GS)-V(TH),所以右端最小供电电压不能小于2V(GS)-V(TH)。功耗较大。

下面是优化电路：

（电 流镜中的MOS要工作在饱和区要，才能使电流恒定），为使M1工作在饱和区V(3)>=V(GS)-V(TH),为使M2工作在饱和区，M2漏源电 压应为V(GS)-V(TH)，所以所以右端最小供电电压不能小于2V(GS)-2V(TH)，功耗降低。为满足上述要求，考虑边界情况 V(3)=V(GS)-V(TH),即V（3）=V(1)-V(TH),同理对M2，V(M2漏端)=V(2)-V(TH),则V(2)- V(1)=V(M2漏端)-V(3)即M2漏源电压V(GS)-V(TH)，所以V(R)>=V(GS)-V(TH)。又根据图片中的推 导，M3,M4工作在饱和区，所以V(R)<=V(TH)。选定R，满足这个条件，就可以设计出电路。

另一种优化电路：

由上一种优化电路，可知需要V（2）-V(1)>=Δ,为达到要求，M5和M3的电流相同，需M5进入饱和区门限为2Δ，其它MOS为Δ，则宽长比M5的为其它管的1/4，W在工艺中一般是由工艺确定，所以长L应该增加为原来的4倍。