專(zhuān)利名稱(chēng)：匹配恒流源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于電流比值轉(zhuǎn)換的恒流源，特別地，它涉及一種將一個(gè)恒定 的參考電流轉(zhuǎn)換為精確固定倍數(shù)的電流的恒流源。
背景技術(shù)：
眾所周知，恒流源廣泛應(yīng)用在模擬電路中，恒流源主要有兩種作用， 一種是
作為負(fù)載，因?yàn)楹懔髟吹亟涣鬏敵鲭娮璐螅欣谔岣叻糯笃鞯脑鲆?；另一種 是提供偏置電流。在電路中，恒流源起了一個(gè)大電阻的作用，但不消耗過(guò)多的 電壓余度。但是，在一般的恒流源中，恒流源的輸出電流和輸出電阻會(huì)受到電 源電壓和負(fù)載等因素變化的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的內(nèi)容是解決上面提出的問(wèn)題，設(shè)計(jì)出一種不受電源電壓和負(fù)載影 響的恒流源。電路通過(guò)兩個(gè)運(yùn)放對(duì)構(gòu)成電流鏡的第一 麗0S管和第二麗0S管的 漏極電壓進(jìn)行鉗位，使這兩個(gè)麗0S管的漏極電壓相等，并通過(guò)第一 NM0S管和第 二 NM0S管的柵極互連，使它們的柵極電壓相等，由于第一 麗0S管和第二 NM0S 管的源極都是接地的，由此保證了第一 麗0S管和第二 NM0S管的柵源電壓和漏 源電壓分別相等。因此，電路可以精確的復(fù)制提供的基準(zhǔn)電流，使得輸出端得 到一個(gè)恒流源，且這個(gè)恒流源的輸出電流和輸出電阻不受電源電壓和負(fù)載變化 的影響。
在本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)中，運(yùn)算放大器31，它的正輸入端與參考電壓52的輸出端相連，它的負(fù)輸入端與NM0S管21的漏極相連；運(yùn)算放大器32，它的iE輸 入端與運(yùn)算放大器31的正輸入端(如圖1)或負(fù)輸入端(如圖2)相連，它的 負(fù)輸入端與醒OS管22的漏極相連，這樣確保了 NMOS管21的漏極電壓和NM()S 管22的漏極電壓相等，且等于參考電壓信號(hào)52的輸出屯壓值；由于NM0S管21 的柵極和NMOS管22的柵極互連，且與參考電壓源51的輸出端相連，保證了它 們的柵極電壓相等，且等于參考電壓源51的輸出電壓值；由于NM0S管21的源 極接地，NM0S管22的源極接地，確保了它們的源極電fi、相等。因此NM0S管2〗 和麗OS管22的漏源電壓和柵源電壓分別相等，所以流過(guò)麗OS管21和NM()S管 22的電流之比與麗OS管21和歷OS管22的寬長(zhǎng)比之比值相等，且這個(gè)比值不 會(huì)隨電源電壓和負(fù)載的變化而變化。在負(fù)載變化范圍較大的情況下，電流依然 可以得到精確的復(fù)制，且電流輸出恒定不受負(fù)載變化的影響。


參照附圖會(huì)更好地理解下面公開(kāi)的本發(fā)明，其中 圖1為顯示本發(fā)明基本結(jié)構(gòu)之一的恒流源的電路圖 圖2為顯示本發(fā)明基本結(jié)構(gòu)之二的恒流源的電路圖 圖3為顯示本發(fā)明第一實(shí)施例的恒流源的電路圖 圖4為顯示本發(fā)明第二實(shí)施例的恒流源的電路圖
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的第一實(shí)施例如圖3所示，由于運(yùn)算放大器32、運(yùn)算放大器33、運(yùn) 算放大器34的正!輸入端都連接在一起，且與運(yùn)算放大器31的負(fù)輸入端相連， 運(yùn)算放大器31的正輸入端與參考電壓源信號(hào)52的輸出短相連，所以運(yùn)算放大器31、運(yùn)算放大器32、運(yùn)算放大器33、運(yùn)算放大器34的負(fù)輸入端電壓相等且 等于參考電壓源52的輸出電壓值，由于運(yùn)算放大器31的負(fù)輸入端與NM0S管21 的漏極相連，運(yùn)算放大器32的負(fù)輸入端與醒0S管22的漏極相連，運(yùn)算放大器 33的負(fù)輸入端與麗0S管23的漏極相連，運(yùn)算放大器34的負(fù)輸入端與麗0S管 24的漏極相連，因此N0MS管21、 N0MS管22、 N0MS管23、 N0MS管24，它們的 漏極電壓相等，且等于參考電壓源52的輸出電壓值。因?yàn)镹0MS管21、 N0MS管 22、 N0MS管23、 N0MS管24的柵極接在一起并與參考電壓源51的輸出端相連， 所以N0MS管21、 N0MS管22、 N0MS管23、 N0MS管24的柵極電壓相等，且等于 參考電壓源51的是輸出電壓值。N0MS管21、 N0MS管22、 N0MS管23、 N0MS管 24，它們的源極接地，保證了它們的源極電壓相等。又上述說(shuō)明可以看出N0MS 管21、 N0MS管22、 N0MS管23、 N0MS管24的漏源電壓和柵源電壓分別相等。 流過(guò)N N0MS管21、 N0MS管22、 N0MS管23、 N0MS管24的電流之比與N0MS管 21、 N0MS管22、麗S管23、 N0MS管24的寬長(zhǎng)比之比值相等，且這個(gè)比值不會(huì) 隨電源電壓和負(fù)載的變化而變化。在負(fù)載變化范圍較大的情況下，電流依然可 以得到精確的復(fù)制，且電流輸出恒定不受負(fù)載變化的影響。
本發(fā)明的第二實(shí)施例如圖4所示，由于運(yùn)算放大器32、運(yùn)算放大器33、運(yùn) 算放大器34和第n個(gè)運(yùn)算放大器3n ，它們的正輸入端都連接在一起，且與運(yùn)算 放大器31的正輸入端相連，運(yùn)算放大器31的正輸入端與參考電壓源信號(hào)52的 輸出短相連，所以運(yùn)算放大器31、運(yùn)算放大器32、運(yùn)算放大器33與第n個(gè)運(yùn) 算放大器3n，這n個(gè)運(yùn)算放大器的正輸入端電壓相等且等于參考電壓源52的輸 出電壓值，由于運(yùn)算放大器31的負(fù)輸入端與麗0S管21的漏極相連，運(yùn)算放大 器32的負(fù)輸入端與麗0S管22的漏極相連，運(yùn)算放大器33的負(fù)輸入端與麗0S 管23的漏極相連，運(yùn)算放大器3n的負(fù)輸入端與NM0S管2n的漏極相連，因此NOMS管21、 NOMS管22、 NOMS管23到第n個(gè)NOMS管2n，這n個(gè)麗OS管的漏 極電壓相等，且等于參考電壓源52的輸出電壓值。因?yàn)镹OMS管21、 NOMS管22、 NOMS管23到第n個(gè)NOMS管2n的柵極接在一起并與參考電壓源51的輸出端相 連，所以這n個(gè)NOMS管的柵極電壓相等，且等于參考電壓源51的是輸出電壓 值。NOMS管21、 NOMS管22、 NOMS管23到第n個(gè)NOMS管2n，這n個(gè)麗OS管 的源極接地，保證了它們的源極電壓相等。從上述說(shuō)明可以看出NOMS管21 、 NOMS 管22、 NOMS管23到第n個(gè)NOMS管2n這n個(gè)NMOS管的漏源電壓和柵源電壓分 別相等。流過(guò)N NOMS管21、 NOMS管22、 NOMS管23到第n個(gè)NOMS管2n的電 ,流之比與NOMS管21、 NOMS管22、 NOMS管23到NOMS管2n的寬長(zhǎng)比之比值相 等，且這個(gè)比值不會(huì)隨電源電壓和負(fù)載的變化而變化。在負(fù)載變化范圍較大的 情況下，電流依然可以得到精確的復(fù)制，且電流輸出恒定不受負(fù)載變化的影響。
由這兩個(gè)實(shí)施例可以看出，不管電路的后面串聯(lián)多少級(jí)恒流支路，每一級(jí)的 恒流源的輸出都不會(huì)受到負(fù)載的影響。
本發(fā)明提供了一種匹配精度較高，不受MOS管溝道調(diào)制效應(yīng)的影響，也不受 電源電壓和負(fù)載變化的影響的恒流源。另外，作為本發(fā)明的一種應(yīng)用，還實(shí)現(xiàn) 了一種將參考電流轉(zhuǎn)換為精確固定倍數(shù)電流的多輸出的恒定電流源。
權(quán)利要求
1、一種匹配恒流源，包括第一NMOS管，它的漏極信號(hào)是來(lái)自輸入?yún)⒖茧娏餍盘?hào)，它的源極與第二NMOS管的漏極相連，它的柵極與第五運(yùn)算放大器的輸出端相連，它的襯底接地；第二NMOS管，它的漏極與所述第一NMOS管的源極相連，它的源極接地，它的柵極與第四NMOS管柵極互連，它的襯底接地；第三NMOS管，它的漏極與輸出電流源相連，它的源極與第四NMOS管的漏極相連，它的柵極與第六運(yùn)算放大器的輸出端相連，它的襯底接地；第四NMOS管，它的漏極與所述第三NMOS管的源極相連，它的源極接地，它的柵極與第二NMOS管的柵極互連，它的柵極的電壓信號(hào)來(lái)自第七參考電壓信號(hào)，它的襯底接地；第五運(yùn)算放大器，它的正輸入端與第八參考電壓輸出端相連，并與第六運(yùn)算放大器的正輸入端相連，它的負(fù)輸入端與所述第一NMOS管的源極相連，它的輸出端與所述第一NMOS管的柵極相連；第六運(yùn)算放大器，它的正輸入端與所述第五運(yùn)算放大器的正輸入端相連，它的負(fù)輸入端與所述第三NMOS管的源端相連，它的輸出端與所述第三NMOS管的柵極相連；第七參考電壓源，它的輸出端與第五運(yùn)算放大器的正輸入端相連，并與第六運(yùn)算放大器的正輸入端相連；第八參考電壓源，它的輸出端與第二NMOS管的柵極相連，也與第四NMOS管的柵極相連，第九參考電流源，與所述第一NMOS管得漏極相連。
2、 一種匹配恒流源，包括第一 麗OS管，它的漏極信號(hào)是來(lái)自輸入?yún)⒖茧娏餍盘?hào)，它的源極與第二麗os管的漏極相連，它的柵極與第五運(yùn)算放大器的輸出端相連，它的襯底接地； 第二麗0S管，它的漏極與所述第一 麗OS管的源極相連，它的源極接地，它的 柵極與第四麗OS管柵極互連，它的襯底接地；第三麗OS管，它的漏極與輸出電流源相連，它的源極與第四麗OS管的漏極相 連，它的柵極與第六運(yùn)算放大器的輸出端相連，它的襯底接地；第四麗os管，它的漏極與所述第三麗os管的源極相連，它的源極接地，它的柵極與第二麗OS管的柵極互連，它的柵極的電壓信號(hào)來(lái)自第七參考電壓信號(hào)， 它的襯底接地；第五運(yùn)算放大器，它的正輸入端與第八參考電壓輸出端相連，它的負(fù)輸入端與 所述第一 麗OS管的源極相連，它的輸出端與所述第一 麗OS管的柵極相連； 第六運(yùn)算放大器，它的正輸入端與所述第五運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端相連，它的負(fù) 輸入端與所述第三麗OS管的源極相連，它的輸出端與所述第三麗OS管的柵極相連；第七參考電壓源，它的輸出端與第五運(yùn)算放大器的正輸入端相連； 第八參考電壓源，它的輸出端與第二麗OS管的柵極相連，也與第四麗OS管的 柵極相連；第九基準(zhǔn)電流源，與所述第一麗OS管得漏極相連。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述匹配恒流源，其特征在于，所述的第七參 考電壓源和第八參考電壓信號(hào)可以由任何結(jié)構(gòu)的帶隙基準(zhǔn)源提供，可以由電路 中任何一個(gè)恒定電壓端提供，也可以由任何能夠提供參考電壓的電路或元器件 提供。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述匹配恒流源，其特征在于，所述的第九基 準(zhǔn)電流源，它是任何能夠提供參考電流源的電路或元器件，可以由任何在集成電路中實(shí)現(xiàn)電流信號(hào)產(chǎn)生的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以由任何分立元器件實(shí)現(xiàn)電流信 號(hào)產(chǎn)生的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以由任何集成電路塊實(shí)現(xiàn)電流信號(hào)產(chǎn)生的電路來(lái)實(shí) 現(xiàn)，也可以由分立元器件和集成電路塊組合實(shí)現(xiàn)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述匹配恒流源，其特征在于，所述的第五運(yùn) 算放大器和第六運(yùn)算放大器可以是結(jié)構(gòu)完全相同的運(yùn)算放大器，也可以是結(jié)構(gòu) 不相同的運(yùn)算放大器。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述匹配恒流源，其特征在于，電路結(jié)構(gòu)可以由單個(gè)集成電路實(shí)現(xiàn)，也可以由分立元器件和集成電路塊組合實(shí)現(xiàn)；在單個(gè)集成電路中，通過(guò)調(diào)節(jié)第一 PM0S管和第二 PM0S管的寬長(zhǎng)比之比來(lái)調(diào)節(jié)輸出電流 和參考電流的比例；在分立元器件和集成電路塊組合中，通過(guò)調(diào)節(jié)分立器件的 個(gè)數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)輸出電流和參考電流的比例。
全文摘要
一種用于電流比值轉(zhuǎn)換的恒流源，特別地，它涉及一種將參考電流轉(zhuǎn)換為精確固定倍數(shù)電流的電流比值轉(zhuǎn)換恒流源，在負(fù)載變化范圍較大的情況下，該恒流源輸出電流與參考電流的比值不受影響。恒流源通過(guò)第五運(yùn)算放大器和第六運(yùn)算放大器的正輸入端對(duì)第二NMOS管漏端和第四NMOS管的漏端電壓進(jìn)行鉗位，使第二NMOS管漏端和第四NMOS管的漏端電壓的電壓相等。由于第二NMOS管和第四NMOS管的柵極接在一起，第二NMOS管的源極接地，第四NMOS管的源極接地，保證了第二NMOS管和第四NMOS管的柵源電壓相等，它們的漏源電壓也相等，所以流過(guò)M2和M4的電流不會(huì)隨電源電壓和負(fù)載的變化而變化，電流得到精確的復(fù)制，且電流輸出恒定不受負(fù)載變化的影響。
文檔編號(hào)G05F3/26GK101630174SQ20081020519
公開(kāi)日2010年1月20日 申請(qǐng)日期2008年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月31日
發(fā)明者曹先國(guó) 申請(qǐng)人:曹先國(guó)