專利名稱：多檔位恒定電流源電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電子電路領(lǐng)域，具體而言，涉及一種多檔位恒定電流源電路。
背景技術(shù)：
通常在集成電路中一個恒定電流源會通過一個基準電壓源，一個運放和一個電阻來實現(xiàn)。圖I和圖2示出了兩種現(xiàn)有技術(shù)中的恒定電流源的電路，圖I是一個低成本的電流源裝置，該裝置由一個場效應(yīng)管Mnl組成，其中，場效應(yīng)管Mnl的柵極連接參考電壓Vref，場效應(yīng)管Mnl的源極接地，場效應(yīng)管Mnl的漏極作為電流源裝置的輸出端，該裝置盡管成本低，易于實現(xiàn)，但是精度低，易受輸出電壓和溫度的影響。圖2是一種高精度恒定電流源電流，由運算放大器I、電流設(shè)定電阻2 (由一個阻值大小為R電阻構(gòu)成)和場效應(yīng)管Mnl組成的電流源裝置，其中，運算放大器I的正向參考端連接參考電壓Vref，場效應(yīng)管Mnl的漏極作為電流源裝置的輸出端，對于理想的運算放大器，此種電流源電路對應(yīng)的電流和電壓關(guān)·系如下(2.1)
D R實際上，運算放大器都有失調(diào)電壓Vos，如果考慮Vos對電流精度的影響，則公式
2.I修正如下
V+ VIn =...................^......^....................^ (2.2)
R此種電流源電路在實現(xiàn)不同檔位的電流輸出時，通過改變參考電壓來實現(xiàn)，如果Vos恒定，則隨著Vref的降低，曾加，恒流源的精度隨之下降。為避免此種恒流源精度
I
的下降，現(xiàn)有技術(shù)中通常采用降低運算放大器的失調(diào)電壓Vos，從而降低失調(diào)電壓Vos對電流源精度的影響，實現(xiàn)電流源精度的提高，但是這種降低Vos的方法通常會通過失調(diào)電壓調(diào)零電路或增加芯片面積來實現(xiàn)，這種技術(shù)不僅僅增加了芯片設(shè)計難度，同時也增加了芯片的功耗和成本。針對相關(guān)技術(shù)中的恒定電流源在進行多檔位電流輸出時容易造成電流精度降低的問題，目如尚未提出有效的解決方案。

實用新型內(nèi)容本實用新型的主要目的在于提供一種多檔位恒定電流源電路，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的恒定電流源在進行多檔位電流輸出時容易造成電流精度降低的問題。為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本實用新型，提供了一種多檔位恒定電流源電路，包括運算放大器，運算放大器的第一輸入端用于連接第一電壓源；第一開關(guān)；第二開關(guān)；第一場效應(yīng)管，第一場效應(yīng)管的柵極通過第一開關(guān)連接于運算放大器的輸出端，第一場效應(yīng)管的漏極作為電流輸出端；第二場效應(yīng)管，第二場效應(yīng)管的柵極通過第二開關(guān)連接于運算放大器的輸出端，第二場效應(yīng)管的漏極連接于電流輸出端；第一限流電阻，第一限流電阻的第一端連接于第一場效應(yīng)管的源極，第一限流電阻的第二端作為限位端；第二限流電阻，第二限流電阻的第一端連接于第二場效應(yīng)管的源極，第二限流電阻的第二端連接于第一限流電阻的第一端或第二端；第三開關(guān)，設(shè)置在運算放大器的第二輸入端與第一節(jié)點之間，其中，第一節(jié)點為第一限流電阻與第一場效應(yīng)管的源極之間的節(jié)點；以及第四開關(guān)，設(shè)置在運算放大器的第二輸入端與第二節(jié)點之間，其中，第二節(jié)點為第二限流電阻與第二場效應(yīng)管的源極之間的節(jié)點。進一步地，第二限流電阻的第二端連接于第一限流電阻的第二端，第二限流電阻與第一限流電阻為阻值不同的限流電阻。進一步地，限位端為信號地，第一場效應(yīng)管和第二場效應(yīng)管均為NMOS管。 進一步地，限位端為第二電壓源，第一場效應(yīng)管和第二場效應(yīng)管均為PMOS管。進一步地，多檔位恒定電流源電路還包括第五開關(guān)，連接在第一場效應(yīng)管的柵極與限位端之間；以及第六開關(guān)，連接在第二場效應(yīng)管的柵極與限位端之間。進一步地，多檔位恒定電流源電路還包括控制器，與第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)、第四開關(guān)、第五開關(guān)和第六開關(guān)分別相連接。本實用新型通過對現(xiàn)有技術(shù)中的高精度多檔位恒定電流源電路進行改進，使多檔位恒定電流源電路在進行不同檔位電流輸出時對應(yīng)采用不同的電流支路，無需改變運算放大器輸入端參考電壓的大小，避免了現(xiàn)有技術(shù)中的恒定電流源隨著參考電壓的降低所帶來的恒流源精度的降低，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的恒定電流源在進行多檔位電流輸出時容易造成電流精度降低的問題，進而達到了提高恒定電流源電流輸出精度的效果。

構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的不當(dāng)限定。在附圖中圖I是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的多檔位恒定電流源電路的電路圖；圖2是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的高精度多檔位恒定電流源電路的電路圖；圖3是根據(jù)本實用新型第一實施例的多檔位恒定電流源電路的電路圖；圖4是根據(jù)本實用新型第二實施例的多檔位恒定電流源電路的電路圖；圖5是根據(jù)本實用新型第一優(yōu)選實施例的多檔位恒定電流源電路的電路圖；以及圖6是根據(jù)本實用新型第三實施例的多檔位恒定電流源電路的電路圖。
具體實施方式
需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本實用新型。本實用新型實施例提供了一種多檔位恒定電流源電路，以下對本實用新型實施例所提供的多檔位恒定電流源電路進行具體介紹圖3是根據(jù)本實用新型第一實施例的多檔位恒定電流源電路的電路圖，如圖3所示，該實施例的多檔位恒定電流源電路包括運算放大器I、由第一限流電阻Rl和第二限流電阻R2組成的電流設(shè)定電阻2、第一開關(guān)KA1、第二開關(guān)KA2、第三開關(guān)KC1、第四開關(guān)KC2、第一場效應(yīng)管Mnl和第二場效應(yīng)管Mn2。具體地，運算放大器I的第一輸入端用于連接第一電壓源Vref ;第一場效應(yīng)管Mnl的柵極通過第一開關(guān)KAl連接于運算放大器I的輸出端，第一場效應(yīng)管Mnl的漏極作為電流輸出端；第二場效應(yīng)管Mn2的柵極通過第二開關(guān)KA2連接于運算放大器I的輸出端，第二場效應(yīng)管Mn2的漏極連接于電流輸出端；第一限流電阻Rl的第一端連接于第一場效應(yīng)管Mnl的源極，第一限流電阻Rl的第二端作為限位端；第二限流電阻R2的第一端連接于第二場效應(yīng)管Mn2的源極，第二限流電阻R2的第二端連接于第一限流電阻Rl的第二端，其中，第一限流電阻Rl與第二限流電阻R2為阻值不同的限流電阻；第三開關(guān)KC1，設(shè)置在運算放大器I的第二輸入端與第一節(jié)點之間，其中，第一節(jié)點為第一限流電阻Rl與第一場效應(yīng)管Mnl的源極之間的節(jié)點；以及第四開關(guān)KC2，設(shè)置在運算放大器I的第二輸入端與第二節(jié)點之間，其中，第二節(jié)點為第二限流電阻R2與第二場效應(yīng)管Mn2的源極之間的節(jié)點。進一步地，在本實用新型第一實施例的多檔位恒定電流源電路中，限位端為信號地，第一場效應(yīng)管Mnl和第二場效應(yīng)管Mn2均為NMOS管。以下結(jié)合本實用新型第一實施例的多檔位恒定電流源電路的工作原理來說明本實用新型第一實施例的多檔位恒定電流源電路，當(dāng)KAl和KCl導(dǎo)通，KA2和KC2截止時1D=^l (3-1)
￡\. j考慮到失調(diào)電壓Vos對電流精度的影響，則公式3. I修正如下
γ +VId =...................." (3.2)
j同理，如果KAl和KCl截止，KA2和KC2導(dǎo)通，則此時Id(3·3)
K ^考慮到失調(diào)電壓Vos對電流精度的影響，則公式3. 3修正如下
V + VId = ref~ 05 (3.4)其中，由于第一限流電阻Rl與第二限流電阻R2為阻值不同的限流電阻，可以設(shè)計第二限流電阻R2的阻值遠遠大于第一限流電阻Rl的阻值，則通過公式3. I (或公式3. 2)和公式3. 3 (或公式3. 4)中能夠得到不同檔位的電流，而這兩個不同檔位的電流的獲得與運算放大器輸入端的參考電壓的大小沒有關(guān)系，避免了現(xiàn)有技術(shù)中的恒定電流源隨著參考電壓的降低所帶來的恒流源精度的降低。也即，本實用新型實施例的多檔位恒定電流源電路通過控制不同電流檔位所處支路的導(dǎo)通來實現(xiàn)對外輸出不同檔位的恒定電流，而無需改變運算放大器輸入端的參考電壓。本實用新型第一實施例的多檔位恒定電流源電路通過控制不同電流檔位所處支路的導(dǎo)通來實現(xiàn)對外輸出不同檔位的恒定電流，無需改變運算放大器輸入端參考電壓的大小，避免了現(xiàn)有技術(shù)中的恒定電流源隨著參考電壓的降低所帶來的恒流源精度的降低，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的恒定電流源在進行多檔位電流輸出時容易造成電流精度降低的問題，進而達到了提高恒定電流源電流輸出精度的效果。優(yōu)選地，本實用新型第一實施例的多檔位恒定電流源電路還包括第五開關(guān)KBl和第六開關(guān)KB2，其中，第五開關(guān)KBl連接在第一場效應(yīng)管Mnl的柵極與限位端之間；第六開關(guān)KB2連接在第二場效應(yīng)管Mn2的柵極與限位端之間。當(dāng)KAl和KCl導(dǎo)通、KA2和KC2截止時，第五開關(guān)KBl截止、第六開關(guān)KB2導(dǎo)通，實現(xiàn)了當(dāng)?shù)谝幌蘖麟娮鑂l所處的恒定電流支路導(dǎo)通時，第二限流電阻R2所處的恒定電流支路上的場效應(yīng)管的柵極接地；當(dāng)KAl和KCl截止、KA2和KC2導(dǎo)通時，第五開關(guān)KBl導(dǎo)通、第六開關(guān)KB2截止，實現(xiàn)了當(dāng)?shù)诙蘖麟娮鑂2所處的恒定電流支路導(dǎo)通時，第一限流電阻Rl所處的恒定電流支路上的場效應(yīng)管的柵極接地。通過在第一電流檔位所處的恒定電流支路導(dǎo)通時，將第二電流檔位所處的恒定電流支路上的場效應(yīng)管的柵極接地，實現(xiàn)了避免第二電流檔位上的場效應(yīng)管因柵極懸空而出現(xiàn)第二場效應(yīng)管上的電壓差達到第二場效應(yīng)管的導(dǎo)通閾值，造成第二場效應(yīng)管出現(xiàn)誤導(dǎo)通，進而造成對外輸出的恒定電流與第一電流檔位對應(yīng)的電流不相符；同理，在第二電流檔位所處的恒定電流支路導(dǎo)通時，將第一電流檔位所處的恒定電流支路上的場效應(yīng)管的柵極接地，達到了避免對外輸出的恒定電流與第二電流檔位對應(yīng)的電流不相符。通過設(shè)置第五開關(guān)KBl和第六開關(guān)KB2，達到了保證多檔位恒定電流源電路輸出電流的精度的效果。圖4是根據(jù)本實用新型第二實施例的多檔位恒定電流源電路的電路圖，如圖4所示，與圖3中示出的本實用新型第一實施例的恒定電流源的電路相比，本實用新型第二實施例的多檔位恒定電流源電路中的第二限流電阻R2的第二端連接與第一限流電阻Rl的第一端，即第二限流電阻R2經(jīng)由第一限流電阻Rl后再連接至信號地，并且，第一限流電阻Rl的阻值和第二限流電阻R2的阻值沒有相互限定關(guān)系。以下結(jié)合本實用新型第二實施例的多檔位恒定電流源電路的工作原理來說明本實用新型第二實施例的多檔位恒定電流源電路，當(dāng)KAl和KCl導(dǎo)通、KBl和KC2截止時，此時Id與Vref和Rl的關(guān)系式依然是公式3. I (或公式3. 3)，而Mn2沒有被關(guān)斷。當(dāng)KAl和KCl截止、KBl和KC2導(dǎo)通時，則
權(quán)利要求1.一種多檔位恒定電流源電路，其特征在于，包括 運算放大器，所述運算放大器的第一輸入端用于連接第一電壓源； 第一開關(guān)； 第二開關(guān)； 第一場效應(yīng)管，所述第一場效應(yīng)管的柵極通過所述第一開關(guān)連接于所述運算放大器的輸出端，所述第一場效應(yīng)管的漏極作為電流輸出端； 第二場效應(yīng)管，所述第二場效應(yīng)管的柵極通過所述第二開關(guān)連接于所述運算放大器的輸出端，所述第二場效應(yīng)管的漏極連接于所述電流輸出端； 第一限流電阻，所述第一限流電阻的第一端連接于所述第一場效應(yīng)管的源極，所述第一限流電阻的第二端作為限位端； 第二限流電阻，所述第二限流電阻的第一端連接于所述第二場效應(yīng)管的源極，所述第二限流電阻的第二端連接于所述第一限流電阻的第一端或第二端； 第三開關(guān)，設(shè)置在所述運算放大器的第二輸入端與第一節(jié)點之間，其中，所述第一節(jié)點為所述第一限流電阻與所述第一場效應(yīng)管的源極之間的節(jié)點；以及 第四開關(guān)，設(shè)置在所述運算放大器的第二輸入端與第二節(jié)點之間，其中，所述第二節(jié)點為所述第二限流電阻與所述第二場效應(yīng)管的源極之間的節(jié)點。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多檔位恒定電流源電路，其特征在于，所述第二限流電阻的第二端連接于所述第一限流電阻的第二端，所述第二限流電阻與所述第一限流電阻為阻值不同的限流電阻。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多檔位恒定電流源電路，其特征在于， 所述限位端為信號地， 所述第一場效應(yīng)管和所述第二場效應(yīng)管均為NMOS管。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多檔位恒定電流源電路，其特征在于， 所述限位端為第二電壓源， 所述第一場效應(yīng)管和所述第二場效應(yīng)管均為PMOS管。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多檔位恒定電流源電路，其特征在于，所述多檔位恒定電流源電路還包括 第五開關(guān)，連接在所述第一場效應(yīng)管的柵極與所述限位端之間；以及 第六開關(guān)，連接在所述第二場效應(yīng)管的柵極與所述限位端之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多檔位恒定電流源電路，其特征在于，所述多檔位恒定電流源電路還包括 控制器，與所述第一開關(guān)、所述第二開關(guān)、所述第三開關(guān)、所述第四開關(guān)、所述第五開關(guān)和所述第六開關(guān)分別相連接。
專利摘要本實用新型公開了一種多檔位恒定電流源電路。該多檔位恒定電流源電路包括多個電流檔位的電流支路，在進行不同檔位電流輸出時對應(yīng)采用不同的電流支路。通過本實用新型，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的恒定電流源在進行多檔位電流輸出時容易造成電流精度降低的問題，進而達到了提高恒定電流源電流輸出精度的效果。
文檔編號G05F1/56GK202735882SQ20122033937
公開日2013年2月13日 申請日期2012年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月12日
發(fā)明者曹會賓, 其他發(fā)明人請求不公開姓名 申請人:圣邦微電子(北京)股份有限公司