專利名稱：一種參考電流產(chǎn)生電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基準(zhǔn)電流電路，尤其涉及一種參考電流輸出電流不隨溫度變化的
參考電流產(chǎn)生電路。
背景技術(shù)：
電流源是許多電路中都需要用到的基本結(jié)構(gòu)，既可用作偏置元件，也可用作放大 級(jí)的負(fù)荷元件。因此，需要經(jīng)常配備輸出電流不受溫度影響的電流源。目前常見的電流源產(chǎn) 生電路一般如圖1所示，由放大器1、三極管2，電阻R1、電阻R2和M0S管N1組成。由帶隙基 準(zhǔn)電路產(chǎn)生一個(gè)隨溫度成比例變化的PTAT(proportiontial to absolute temperature) 電流，在本文中下面稱為IPTAT。該IPTAT電流帶有正的溫度系數(shù)，而基極和集電極相連的 三極管2的基極和發(fā)射極的電壓差Vbe呈現(xiàn)一個(gè)負(fù)的溫度系數(shù)。IPTAT通過電阻R2來產(chǎn)生 一個(gè)具有正的溫度系數(shù)的電壓V0 = IPTAT*R2。由此我們可以看出Vref = Vl+Vbe。 VI呈 現(xiàn)正的溫度系數(shù)，Vbe呈現(xiàn)負(fù)的溫度系數(shù)。在帶隙基準(zhǔn)中可以比較方便，精確的調(diào)節(jié)IPTAT 的溫度系數(shù)的大小，從而可以使Vref的零溫度系數(shù)得到實(shí)現(xiàn)。零溫度系數(shù)的Vref產(chǎn)生后， 需要轉(zhuǎn)化成電流，就要通過一個(gè)由電阻Rl，放大器l，MOS管組成的一個(gè)負(fù)反饋的電路結(jié)構(gòu)。 由圖1可以知道根據(jù)放大器的虛短(VINN = VINP)的原理，可以推得Vref = VINP。在理 想情況下輸出端電流Iref = Vref/R1，但是由于M0S管的閾值電壓的溫度特性，如果我們 把MOS管的閾值電壓定義為Vth的話，那么，Vth就具有一個(gè)負(fù)的溫度特性。也即隨著溫 度的升高，Vth逐漸變小，輸出的電流Iref受MOS管溫度特性的影響；并且放大器1的INN， INP兩端的失調(diào)電壓的確實(shí)存在，兩者無法完全相等。由于放大器1的引入，增加了系統(tǒng)的 復(fù)雜度、干擾、噪聲和版圖面積等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中輸出電流易受溫度影響，精確度和穩(wěn)定 性差的問題。 為了解決上述問題，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種參考電流產(chǎn)生電路，其中參考電流 產(chǎn)生電路包括 用于產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路，根據(jù)所述基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生第一電壓的第一 場(chǎng)效應(yīng)管，根據(jù)所述第一電壓產(chǎn)生第二電壓的第二場(chǎng)效應(yīng)管和根據(jù)所述第二電壓產(chǎn)生所述 參考電流的第一電阻，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管包括第一輸入端，第一輸出端和反饋端，所述第二 場(chǎng)效應(yīng)管包括第二輸入端，第二輸出端和控制端，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管和所述第二場(chǎng)效應(yīng)管 具有相同的類型，所述基準(zhǔn)電壓輸入到第一輸入端，所述反饋端與所述第一輸出端相連，所 述第一輸出端與所述控制端相連，所述第二輸入端與所述第一電阻的一端相連，所述第二 輸出端與輸出端相連，所述第一電阻的另一端接地。 本發(fā)明提供的產(chǎn)生電路通過其中相同的類型的兩個(gè)集體管的相互作用，兩者在溫 度改變的情況下同時(shí)，同向的變化。從而使得輸出的參考電流相對(duì)溫度變化的時(shí)候更加穩(wěn)定，隨溫度的改變較小，并且使得輸出的電流的精度較高。


圖1是現(xiàn)有參考電流產(chǎn)生電路的電路圖； 圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的參考電流產(chǎn)生電路的結(jié)構(gòu)圖； 圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的參考電流產(chǎn)生電路中參考電壓產(chǎn)生電路的電路圖；
圖4是本發(fā)明實(shí)施例一提供的參考電流產(chǎn)生電路的電路圖；
圖5是本發(fā)明實(shí)施例二提供的參考電流產(chǎn)生電路的電路圖。
具體實(shí)施例方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。 圖2示出了本發(fā)明提供的一種參考電流產(chǎn)生電路的結(jié)構(gòu)圖，為了便于說明，僅示 出了與本發(fā)明相關(guān)的部分。 如圖2所示，該電路包括用于產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路3，根據(jù)基準(zhǔn)電壓 產(chǎn)生第一電壓的第一場(chǎng)效應(yīng)管4，根據(jù)第一電壓產(chǎn)生第二電壓的第二場(chǎng)效應(yīng)管5和根據(jù)第 二電壓產(chǎn)生參考電流的第一電阻R3，第一場(chǎng)效應(yīng)管4和第二場(chǎng)效應(yīng)管5極性相同，第一場(chǎng) 效應(yīng)管包括第一輸入端6，第一輸出端7和反饋端8，第二場(chǎng)效應(yīng)管5包括第二輸入端9，第 二輸出端10和控制端ll，第一場(chǎng)效應(yīng)管4和第二場(chǎng)效應(yīng)管5具有相同的類型，基準(zhǔn)電壓產(chǎn) 生電路3輸出的電壓輸入到第一輸入端6，反饋端8與第一輸出端7相連，第一輸出端7與 控制端11相連，第二輸入端9與第一電阻R 3的一端相連，第二輸出端10與整個(gè)電路的輸 出端相連，第一電阻R3的另一端接地。由帶隙基準(zhǔn)電路產(chǎn)生一個(gè)隨溫度成比例變化的電流 Il，輸出電流為12，通過整個(gè)電路輸出端輸出，基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路3產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓為V1。
優(yōu)選地，第一場(chǎng)效應(yīng)管4和第二場(chǎng)效應(yīng)管5的閾值相等，其中閾值為使場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo) 通的開啟電壓。 如圖3所示，其中基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路3包括具有產(chǎn)生負(fù)溫度系數(shù)電壓的三極管 12和產(chǎn)生正溫度系數(shù)電壓的第二電阻R4，三極管12的基極與發(fā)射極連接，發(fā)射極接地，集 電極通過所述第二電阻R4與所述第一場(chǎng)效應(yīng)管4相連。 由帶隙基準(zhǔn)電路產(chǎn)生一個(gè)隨溫度成比例變化的電流Il，該II電流帶有正的溫度 系數(shù)，而基極和集電極相連的三極管12的基極和發(fā)射極之間的電壓差V3呈現(xiàn)一個(gè)負(fù)的溫 度系數(shù)。11通過第二電阻R4來產(chǎn)生一個(gè)具有正的溫度系數(shù)的電壓V4 = IPTAT*R2。由此 我們可以看出V1=V4+V3。 V4呈現(xiàn)正的溫度系數(shù)，V3呈現(xiàn)負(fù)的溫度系數(shù)。在帶隙基準(zhǔn)中 可以比較方便，精確的調(diào)節(jié)II的溫度系數(shù)的大小，從而可以使V1的零溫度系數(shù)得到實(shí)現(xiàn)。
實(shí)例一 如圖4所示，其中第一場(chǎng)效應(yīng)管4為N型M0S管Nl ，第二場(chǎng)效應(yīng)管5為N型M0S管 N2，第一輸入端6為N1的源極，第一輸出端7為N1的漏極，反饋端8為N1的柵極，第二輸 入端9為N2的源極，第二輸出端10為N2的漏極，控制端11為N2的柵極，Nl的漏極與柵 極相連，N1的源極與基準(zhǔn)電路產(chǎn)生電路3相連，N1的漏極與N2的柵極相連，N2的漏極與輸出端相連，N2的源極與第一電阻的一端相連。 經(jīng)過柵極和漏極兩端相連的Nl來抬高一個(gè)閾值電壓，輸入到N2的柵極。我們把輸 入N2柵極的電壓信號(hào)稱為第一電壓VB。則VB = Vl+Vth(Vth為N型M0S管的閾值電壓)。 VB輸入到N2的柵級(jí)以后，可以控制N2的工作狀態(tài)。我們把第一電阻R3的上端電壓定義為 第二電壓VR1，則VR1 = VB-Vth。又因?yàn)閂B = Vl+Vth，所以可以得到VR1 = VI。于是，在 N2的控制下，在N2，第一電阻R3支路上產(chǎn)生了電流I2 = VR1/R1 = V1/R1。從而實(shí)現(xiàn)了精 確的基準(zhǔn)電流的產(chǎn)生。該電路中主要的改進(jìn)點(diǎn)是通過柵漏相連的N1的加入，使N2的柵極 控制信號(hào)VB和N2本身的Vth可以在溫度改變的情況下同時(shí)，同向，同量的變化。從而使得 輸出的基準(zhǔn)電流相對(duì)溫度變化的時(shí)候更加穩(wěn)定，更好的實(shí)現(xiàn)了 12獨(dú)立于溫度的目標(biāo)。
實(shí)施例二 如圖5所示，其中第一場(chǎng)效應(yīng)管4為P型M0S管Pl，第二場(chǎng)效應(yīng)管5為P型M0S管 P2，第一輸入端6為P1的漏極，第一輸出端7為P1的源極，反饋端8為P1的柵極，第二輸 入端9為P2的漏極，第二輸出端10為P2的源極，控制端11為P2的柵極，Pl的漏極與柵 極相連，P1的漏極與基準(zhǔn)電路產(chǎn)生電路3相連，P1的源極與P2的柵極相連，P2的源極與輸 出端相連，P2的漏極與第一電阻R3的一端相連。 如上所述，經(jīng)過柵極和漏極兩端相連的Pl來抬高一個(gè)閾值電壓，輸入到P2的柵 極。我們把輸入P2柵極的電壓信號(hào)稱為VB。則VB = Vl+Vth(Vth為N型M0S管的閾值電 壓)。VB輸入到P2的柵級(jí)以后，可以控制P2的工作狀態(tài)。我們把第一電阻R3的上端電壓 定義為VR1，則VR1 = VB-Vth。又因?yàn)閂B = Vl+Vth，所以可以得到VRl = VI。于是，在P2 的控制下，在P2，第一電阻R3支路上產(chǎn)生了電流I2 = VR1/R1 = V1/R1。從而實(shí)現(xiàn)了精確 的基準(zhǔn)電流的產(chǎn)生。該電路中主要的改進(jìn)點(diǎn)是通過柵漏相連的P1的加入，使P2的柵極控 制信號(hào)VB和P2本身的Vth可以在溫度改變的情況下同時(shí)，同向，同量的變化。從而使得輸 出的基準(zhǔn)電流相對(duì)溫度變化的時(shí)候更加穩(wěn)定，更好的實(shí)現(xiàn)了 12獨(dú)立于溫度的目標(biāo)。
在上述電路中，為了使VB更加的穩(wěn)定，我們?cè)赩B上加入了一個(gè)到地的耦合電容 Cl，達(dá)到了驅(qū)除干擾，穩(wěn)定電壓，從而穩(wěn)定電流的目的。 此電路避免了由于M0S管的閾值的溫度特性引起的基準(zhǔn)電流的12的不穩(wěn)定。通 過巧妙的電路設(shè)計(jì)，只通過添加一個(gè)管子來使具有溫度特性的閾值Vth相互抵消，簡(jiǎn)化了 電路，提高了功能。 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種參考電流產(chǎn)生電路，用以提供參考電流在輸出端，其特征在于，該參考電流產(chǎn)生電路包括用于產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路，根據(jù)所述基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生第一電壓的第一場(chǎng)效應(yīng)管，根據(jù)所述第一電壓產(chǎn)生第二電壓的第二場(chǎng)效應(yīng)管和根據(jù)所述第二電壓產(chǎn)生所述參考電流的第一電阻，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管包括第一輸入端，第一輸出端和反饋端，所述第二場(chǎng)效應(yīng)管包括第二輸入端，第二輸出端和控制端，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管和所述第二場(chǎng)效應(yīng)管具有相同的類型，所述基準(zhǔn)電壓輸入到第一輸入端，所述反饋端與所述第一輸出端相連，所述第一輸出端與所述控制端相連，所述第二輸入端與所述第一電阻的一端相連，所述第二輸出端與輸出端相連，所述第一電阻的另一端接地。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種參考電流產(chǎn)生電路，其特征在于，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管和所 述第二場(chǎng)效應(yīng)管的閾值相等。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的一種參考電流產(chǎn)生電路，其特征在于，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管和 第二場(chǎng)效應(yīng)管為NM0S管，所述第一輸入端為所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的源極，所述第一輸出端為 所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的漏極，所述反饋端為所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的柵極，所述第二輸入端為所 述第二場(chǎng)效應(yīng)管的源極，所述第二輸出端為所述第二場(chǎng)效應(yīng)管的漏極，所述控制端為所述 第二場(chǎng)效應(yīng)管的柵極，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與柵極相連，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的源極與 所述基準(zhǔn)電路產(chǎn)生電路相連，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與所述第二場(chǎng)效應(yīng)管的柵極相連， 所述第二場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與輸出端相連，所述第二場(chǎng)效應(yīng)管的源極與所述第一電阻的一端 相連。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的一種參考電流產(chǎn)生電路，其特征在于，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管和 第二場(chǎng)效應(yīng)管為PM0S管，所述第一輸入端為所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的漏極，所述第一輸出端為 所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的源極，所述反饋端為所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的柵極，所述第二輸入端為所 述第二場(chǎng)效應(yīng)管的漏極，所述第二輸出端為所述第二場(chǎng)效應(yīng)管的源極，所述控制端為所述 第二場(chǎng)效應(yīng)管的柵極，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與柵極相連，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與 所述基準(zhǔn)電路產(chǎn)生電路相連，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的源極與所述第二場(chǎng)效應(yīng)管的柵極相連， 所述第二場(chǎng)效應(yīng)管的源極與輸出端相連，所述第二場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與所述第一電阻的一端 相連。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種參考電流產(chǎn)生電路，其特征在于，所述參考電流產(chǎn)生電路 還包括用于驅(qū)除干擾，穩(wěn)定電壓的電容，所述電容的一端與所述第二場(chǎng)效應(yīng)管的柵極相連，另 一端與所述第一電阻的另一端相連。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種參考電流產(chǎn)生電路，其特征在于，所述基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路 包括具有產(chǎn)生負(fù)溫度系數(shù)電壓的三極管和產(chǎn)生正溫度系數(shù)電壓的第二電阻，所述三極管的 基極與發(fā)射極連接，并接地，集電極通過所述第二電阻與所述第一場(chǎng)效應(yīng)管相連。
全文摘要
本發(fā)明提供參考電流產(chǎn)生電路，其包括基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路，第一場(chǎng)效應(yīng)管，第二場(chǎng)效應(yīng)管和第一電阻，第一場(chǎng)效應(yīng)管包括第一輸入端，第一輸出端和反饋端，第二場(chǎng)效應(yīng)管包括第二輸入端，第二輸出端和控制端，第一場(chǎng)效應(yīng)管和第二場(chǎng)效應(yīng)管極性相同，基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路輸出的電壓輸入到第一輸入端，反饋端與第一輸出端相連，第一輸出端與控制端相連，第二輸入端與第一電阻的一端相連，第二輸出端與輸出端相連，第一電阻的另一端接地。其提供的電路通過其中極性相同的兩個(gè)集體管的相互作用，兩者在溫度改變的情況下同時(shí)，同向，同量的變化，使得輸出的參考電流相對(duì)溫度變化的時(shí)候更加穩(wěn)定，不隨溫度的改變而發(fā)生變化，并且使得輸出的電流的精度較高。
文檔編號(hào)G05F3/24GK101739056SQ200810217689
公開日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2008年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月27日
發(fā)明者馮衛(wèi), 尹輝, 張禮振, 徐坤平, 楊云 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司