专利名称：具有一阶温度补偿的电流源电路及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电流源电路及系统，尤指一种结构简单且具有一阶温度补偿的电流源电路及系统。
背景技术：
带隙基准电路是利用一个与温度成正比的电压与二极管压降之和，二者温度系数相互抵消，实现与温度无关的电压基准。因为其基准电压与硅的带隙电压差不多，因而称为带隙基准。现有的电流源电路通常采用的是带隙基准电路来产生电流源，使得电流源电路的面积很大，结构也较复杂，增加了芯片的成本，且产生的电流源会随着温度的变化而变化很大，因此有必要提供一种结构简单且具有一阶温度补偿的电流源电路及系统。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种结构简单且具有一阶温度补偿的电流源电路及系统。一种具有一阶温度补偿的电流源电路，包括一电源模块及一接地模块，所述具有一阶温度补偿的电流源电路还包括一控制模块、一与所述控制模块相连的偏置电流源模块及一与所述控制模块及所述偏置电流源模块相连的电流源输出模块，所述控制模块、所述偏置电流源模块及所述电流源输出模块分别与所述电源模块及所述接地模块相连，所述控制模块包括一与所述电源模块相连的第一场效应管、一与所述第一场效应管相连的第二场效应管及一与所述第二场效应管相连的第三场效应管，所述偏置电流源模块包括一与所述第二场效应管相连的第一偏置电流源及一与所述第三场效应管相连的第二偏置电流源，所述电流源输出模块包括一与所述第三场效应管及所述第二偏置电流源相连的第四场效应管、一与所述第四场效应管相连的第五场效应管及一与所述第四场效应管及所述第五场效应管相连的输出端。一种具有一阶温度补偿的电流源系统，包括一电源模块及一接地模块，所述具有一阶温度补偿的电流源电路还包括一用于对所述电流源系统进行温度补偿的控制模块、一与所述控制模块相连用于给所述电流源系统提供需要工作电流的偏置电流源模块及一与所述控制模块及所述偏置电流源模块相连用于产生电流源的电流源输出模块，所述控制模块、所述偏置电流源模块及所述电流源输出模块分别与所述电源模块及所述接地模块相连。相对现有技术，本发明具有一阶温度补偿的电流源电路及系统无需采用带隙基准电路即可产生高温度特性的电流源，结构简单，且易于实现。
图1为本发明具有一阶温度补偿的电流源系统较佳实施方式的系统框图。
图2为本发明具有一阶温度补偿的电流源电路较佳实施方式的电路图。
具体实施例方式请参阅图1，本发明具有一阶温度补偿的电流源系统较佳实施方式包括一控制模块、一与该控制模块相连的偏置电流源模块、一与该控制模块及该偏置电流源模块相连的电流源输出模块、一与该控制模块、偏置电流源模块及该电流源输出模块相连的电源模块及一与该控制模块、偏置电流源模块及该电流源输出模块相连的接地模块。该控制模块用于对该具有一阶温度补偿的电流源系统进行温度补偿，使得输出的电流源随着温度的变化而变化很小；该偏置电流源模块用于给该具有一阶温度补偿的电流源系统提供需要的工作电流；该电流源输出模块用于产生电流源；该电源模块用于给该具有一阶温度补偿的电流源系统提供需要的工作电压；该接地模块用于连接地端。请同时参阅图2，图2为本发明具有一阶温度补偿的电流源电路较佳实施方式的电路图。其中，该控制模块包括一第一场效应管Ml、一第二场效应管M2及一第三场效应管 M3，该偏置电流源模块包括一第一偏置电流源Il及一第二偏置电流源12，该电流源输出模块包括一第四场效应管M4、一第五场效应管M5及一输出端Vout ；该电源模块为一电源端 VCC ；该接地模块为一接地端GND。本发明具有一阶温度补偿的电流源电路较佳实施方式的连接关系如下该第一场效应管Ml的栅极、源级、该第二偏置电流源12的一端及该第四场效应管M4的源级共同连接该电源端VCC。该第二场效应管M2的栅极、源级及该第三场效应管M3的栅极共同连接该第一场效应管Ml的漏极，该第二场效应管M2的漏极与该第一偏置电流源Il的一端相连。 该第三场效应管M3的源级与该第二偏置电流源12的另一端及该第四场效应管M4的栅极相连。该第四场效应管M4的漏极与该第五场效应管M5的栅极及漏极共同连接该输出端 Vout。该第一偏置电流源Il的另一端、该第三场效应管M3的漏极及该第五场效应管M5的源级共同连接该接地端GND。本发明具有一阶温度补偿的电流源电路及系统较佳实施方式的工作原理如下所述首先设置该第一场效应管Ml、该第二场效应管M2及该第三场效应管M3的宽长相等，该第四场效应管M4的沟道长度L与该第一场效应管Ml、该第二场效应管M2及该第三场效应管M3的沟道长度相等，以使得该第一场效应管Ml、该第二场效应管M2、该第三场效应管M3 及该第四场效应管M4的阈值电压VTH相等。由图2所示的电路图可以得到 Vl = VCC - VGSl - VGS2 ；
V2 = V1+VGS3 = VCC — VGSl — VGS2+VGS3 ； 又因为 VGSl=VTH+(2*111*K1/ (WiL)l ) Oj .
VGS2=VTH+(2*I22*K1/ (WfL)2 ) Qi ；
VGS3=VTH+(2*I33*K1/ (WfL)i ) oj ；
其中VGS1、VGS2、VGS3分别为该第一场效应管Ml、该第二场效应管M2、该第三场效应管M3的栅源电压，Kl为工艺常数，Kl=yn*Cox, Cox为栅氧电容，VTH为场效应管的阈值电压，111、122、133分别为流过该第一场效应管Ml、该第二场效应管M2、该第三
5场效应管M3的电流，(Wirh、(WfL)2、(WfL)3分别为该第一场效应管Ml、该第二场效应管M2、该第三场效应管M3的宽长比。因此，V2=VCC-( VTH+(2*I11*K1/ (WfL)1 ) o^ )-(VTH+(2*I22*Kl/ (WfL)2 ) os ) + (VTH+(2*I33*K1/ (WfL)s ) os );
其中，111 = 122 = 11=1，133 = 12=41，(WiL)l = (WfL)2 = ( Τ/￡)3 ,则 V2 = VCC - VTH;
则该第四场效应管M4的栅源电压VGS4 = VCC - V2 = VTH ；
故可以认为该第四场效应管M4工作于亚阈值区，则流过该第四场效应管M4的电流为 I44=I0*e 職隱=IO^e 丽灯；
其中IO为常量，VT = KT/q, K与q为物理常量，T为温度，由于阈值电压VTH与温度 T成反比关系，故可知VTH/VT的温度系数可以相互抵消，即进行了一阶温度补偿。可得 I44=I0*e β ；其中a为不带一阶温度特性的参数。由于流过该第四场效应管M4的电流即为本发明具有一阶温度补偿的电流源电路及系统产生的电流源，由此可见，本发明具有一阶温度补偿的电流源电路及系统的结构对输出的电流源进行了一阶温度补偿。本发明具有一阶温度补偿的电流源电路及系统可以产生具有温度补偿的电流源， 经过验证，其输出电流在全温范围内(-40 125°C)的变化约为2%，可见本发明具有一阶温度补偿的电流源电路及系统无需采用带隙基准电路即可产生高温度特性的电流源，结构简单，且易于实现。
权利要求
1.一种具有一阶温度补偿的电流源电路，包括一电源模块及一接地模块，其特征在于 所述具有一阶温度补偿的电流源电路还包括一控制模块、一与所述控制模块相连的偏置电流源模块及一与所述控制模块及所述偏置电流源模块相连的电流源输出模块，所述控制模块、所述偏置电流源模块及所述电流源输出模块分别与所述电源模块及所述接地模块相连，所述控制模块包括一与所述电源模块相连的第一场效应管、一与所述第一场效应管相连的第二场效应管及一与所述第二场效应管相连的第三场效应管，所述偏置电流源模块包括一与所述第二场效应管相连的第一偏置电流源及一与所述第三场效应管相连的第二偏置电流源，所述电流源输出模块包括一与所述第三场效应管及所述第二偏置电流源相连的第四场效应管、一与所述第四场效应管相连的第五场效应管及一与所述第四场效应管及所述第五场效应管相连的输出端。
2.如权利要求1所述的具有一阶温度补偿的电流源电路，其特征在于所述电源模块为一电源端，所述第一场效应管的栅极、源级、所述第二偏置电流源的一端及所述第四场效应管的源级共同连接所述电源端。
3.如权利要求2所述的具有一阶温度补偿的电流源电路，其特征在于所述第二场效应管的栅极、源级及所述第三场效应管的栅极共同连接所述第一场效应管的漏极，所述第二场效应管的漏极与所述第一偏置电流源的一端相连。
4.如权利要求3所述的具有一阶温度补偿的电流源电路，其特征在于所述第三场效应管的源级与所述第二偏置电流源的另一端及所述第四场效应管的栅极相连。
5.如权利要求4所述的具有一阶温度补偿的电流源电路，其特征在于所述第四场效应管的漏极与所述第五场效应管的栅极及漏极共同连接所述输出端。
6.如权利要求5所述的具有一阶温度补偿的电流源电路，其特征在于所述接地模块为一接地端，所述第一偏置电流源的另一端、所述第三场效应管的漏极及所述第五场效应管的源级共同连接所述接地端。
7.一种具有一阶温度补偿的电流源系统，包括一电源模块及一接地模块，其特征在于 所述具有一阶温度补偿的电流源电路还包括一用于对所述电流源系统进行温度补偿的控制模块、一与所述控制模块相连用于给所述电流源系统提供需要工作电流的偏置电流源模块及一与所述控制模块及所述偏置电流源模块相连用于产生电流源的电流源输出模块，所述控制模块、所述偏置电流源模块及所述电流源输出模块分别与所述电源模块及所述接地模块相连。
8.如权利要求7所述的具有一阶温度补偿的电流源系统，其特征在于所述控制模块包括一与所述电源模块相连的第一场效应管、一与所述第一场效应管相连的第二场效应管及一与所述第二场效应管相连的第三场效应管，所述偏置电流源模块包括一与所述第二场效应管相连的第一偏置电流源及一与所述第三场效应管相连的第二偏置电流源，所述电流源输出模块包括一与所述第三场效应管及所述第二偏置电流源相连的第四场效应管、一与所述第四场效应管相连的第五场效应管及一与所述第四场效应管及所述第五场效应管相连的输出端。
9.如权利要求8所述的具有一阶温度补偿的电流源系统，其特征在于所述电源模块为一电源端，所述第一场效应管的栅极、源级、所述第二偏置电流源的一端及所述第四场效应管的源级共同连接所述电源端，所述第二场效应管的栅极、源级及所述第三场效应管的栅极共同连接所述第一场效应管的漏极，所述第二场效应管的漏极与所述第一偏置电流源的一端相连。
10.如权利要求9所述的具有一阶温度补偿的电流源系统，其特征在于所述第三场效应管的源级与所述第二偏置电流源的另一端及所述第四场效应管的栅极相连，所述第四场效应管的漏极与所述第五场效应管的栅极及漏极共同连接所述输出端，所述接地模块为一接地端，所述第一偏置电流源的另一端、所述第三场效应管的漏极及所述第五场效应管的源级共同连接所述接地端。
全文摘要
一种具有一阶温度补偿的电流源电路，包括一电源模块及一接地模块，所述具有一阶温度补偿的电流源电路还包括一控制模块、一与控制模块相连的偏置电流源模块及一与控制模块及偏置电流源模块相连的电流源输出模块，所述控制模块包括一第一场效应管、一与第一场效应管相连的第二场效应管及一与第二场效应管相连的第三场效应管，所述偏置电流源模块包括一与第二场效应管相连的第一偏置电流源及一与第三场效应管相连的第二偏置电流源，所述电流源输出模块包括一与第三场效应管及第二偏置电流源相连的第四场效应管、一与第四场效应管相连的第五场效应管及一输出端。本发明还提供一种具有一阶温度补偿的电流源系统。本发明结构简单，且易于实现。
文档编号G05F1/567GK102393782SQ20111031488
公开日2012年3月28日 申请日期2011年10月17日 优先权日2011年10月17日
发明者范方平 申请人:四川和芯微电子股份有限公司