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CN101976094B - 一种精确的电流产生电路 - Google Patents

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CN101976094B
CN101976094B CN2010105520945A CN201010552094A CN101976094B CN 101976094 B CN101976094 B CN 101976094B CN 2010105520945 A CN2010105520945 A CN 2010105520945A CN 201010552094 A CN201010552094 A CN 201010552094A CN 101976094 B CN101976094 B CN 101976094B
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CN
China
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current
drain electrode
generating circuit
electric current
grid
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蒋仁杰
陈怒兴
陈宝民
石大勇
李俊丰
谭晓强
郭斌
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Changsha Jingjia Microelectronic Co., Ltd.
Original Assignee
CHANGSHA JINGJIA MICROELECTRONICS Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种精确的1/β倍电流产生电路。本电路通过采用共源共栅电流镜结构，增强其输出阻抗，从而提高了电流的稳定性，且负载采用自偏置的形式，减小了电路的开销，并利用三极管良好的电流特性，使输出电流I out 精确的等于输入电流I in 的1/β倍。

Description

一种精确的电流产生电路
技术领域
本发明主要涉及电流放大器的设计领域，特指一种精确的                                                
Figure 2010105520945100002DEST_PATH_IMAGE001
倍电流产生电路。
背景技术
在现在的模拟CMOS集成电路设计中，有很多地方需要精确的电流偏置，例如A/D、D/A转换器、各类数模混合IC。通常情况下都是通过将某个基准电流进行放大，以得到我们需要的参考电流，当然，此放大倍数不一定都是大于一，很多地方要求此放大倍数要小于一，或者是基于某个参数进行放大，特别是在带隙基准中，为了进行二阶温度补偿，通常需要采用一些电流补偿方式，而此补偿电流通常都是其基准电流的
Figure 2010105520945100002DEST_PATH_IMAGE002
倍，此处的
Figure 2010105520945100002DEST_PATH_IMAGE003
是指三极管的电流放大系数，
Figure 2010105520945100002DEST_PATH_IMAGE004
是大于或等于一的整数，因此只要能精确产生
Figure 103209DEST_PATH_IMAGE001
倍电流，就可以很容易得到
Figure 261658DEST_PATH_IMAGE002
倍电流，因为整数被电流放大通过简单的电流镜像就可以实现，因此怎么产生精确的
Figure 707683DEST_PATH_IMAGE001
倍电流成了我们关注的焦点和难点。
发明内容
本发明要解决的问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，提供一种与CMOS完全兼容的、精确的
Figure 900767DEST_PATH_IMAGE001
倍电流产生电路。
本发明提出的解决方案为：首先利用三极管基极电流
Figure 2010105520945100002DEST_PATH_IMAGE005
 、集电极电流
Figure 2010105520945100002DEST_PATH_IMAGE006
和发射极电流
Figure 2010105520945100002DEST_PATH_IMAGE007
之间的关系，即
Figure 2010105520945100002DEST_PATH_IMAGE008
，且
Figure 2010105520945100002DEST_PATH_IMAGE009
，其中
Figure 226575DEST_PATH_IMAGE003
是三级管的电流放大系数，将输入电流
Figure 2010105520945100002DEST_PATH_IMAGE010
注入PNP管的发射极，就可以得到一个单位电流
Figure 872320DEST_PATH_IMAGE005
，然后结合高精度电流镜实现电流加减运算，从而使得
Figure 2010105520945100002DEST_PATH_IMAGE011
，即产生了精确的
Figure 184352DEST_PATH_IMAGE001
倍电流。
与现有技术相比，本发明的优点就在于：
1、性能优异：本发明通过利用三极管良好的电流特性，并采用高精度的共源共栅电流镜实现精确的电路运算，从而得到精确的
Figure 169626DEST_PATH_IMAGE001
倍电流；
2、结构简单：本发明中提出的电路结构采用自偏置形式，无须额外的偏置电路，降低了设计成本；
3、应用范围广：本发明由于能够提供精度高电流、且与普通的CMOS工艺完全兼容，无需额外的工艺步骤来实现对特殊器件的兼容，所以应用范围更广。
附图说明
图1是本发明的电路原理示意图。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，本发明是一种精确的
Figure 479385DEST_PATH_IMAGE001
倍电流产生电路，该电路由PMOS管M1~M6、NMOS管M7~M10、电阻R和PNP管Q1组成，其中M1~M6和电阻R组成共源共栅电流镜，设通过电阻的电流为
Figure 2010105520945100002DEST_PATH_IMAGE012
，通过M1、M4支路的电流为
Figure 2010105520945100002DEST_PATH_IMAGE013
，而通过M3、M6支路的电流为
Figure 2010105520945100002DEST_PATH_IMAGE014
，根据电流镜像原理可得，
Figure 2010105520945100002DEST_PATH_IMAGE015
                                （1）
则流入Q1发射极的电流为，M9与M10的栅源电压相同，故通过M9与M10的电流也相同，考虑到沟道调制效应对MOS管电流的影响，加入了M7和M8分别与M9与M10连接成共源共栅的形式，从而使得M9与M10漏极电压精确相等，从而消除了沟道调制效应对M9与M10的电流的影响，即使得通过M9与M10的电流精确相等。如图1可知，通过M10的电流即Q1基极电流
Figure 816954DEST_PATH_IMAGE005
，则有，根据PNP管电流特性，
Figure 2010105520945100002DEST_PATH_IMAGE018
                              （2）
则有，
Figure 2010105520945100002DEST_PATH_IMAGE019
                           （3）
由于
Figure 994995DEST_PATH_IMAGE017
，联立式（1）、式（2）、式（3）可得，
  
Figure 2010105520945100002DEST_PATH_IMAGE020
                                 （4）
从而实现了精确的
Figure 897092DEST_PATH_IMAGE001
倍电流。

Claims (1)

1.一种精确的                                               
Figure 2010105520945100001DEST_PATH_IMAGE002
倍电流产生电路，其特征在于：由PMOS管M1、M2、M3、M4、M5、M6和NMOS管M7、M8、M9、M10以及一个PNP管Q1和电阻R组成，参数
Figure 2010105520945100001DEST_PATH_IMAGE004
是PNP管集电极电流相对于基极电流的电流放大系数；M1、M2、M3的源极接电源，栅极与M5的漏极和电阻R的一端相连，漏极分别与M4、M5、M6的源极相连，形成共源共栅结构，增强其输出阻抗；M4、M5、M6的栅极以及M7的漏极与电阻R另一端相连；M7的源极与M9漏极相连，M8的源极与M10的漏极相连，M7、M8的栅极以及Q1的发射极与M4的漏极相连，M9、M10的栅极以及M8的漏极与Q1的基极相连，输入电流连接到Q1的发射极，Q1的集电极以及M9、M10的源极接地；M6的漏极即输出电流
Figure 2010105520945100001DEST_PATH_IMAGE008
。
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