一种电流基准电路的制作方法

本发明涉及电路技术领域，特别是涉及一种电流基准电路。

背景技术

图1是现有的电流基准电路。图1中，运算放大器a’的输出端接到pmos管p6’的栅端，pmos管p6’的漏端反馈回运算放大器a’的正输入端，运算放大器a’的负输入端接电压基准源，电压基准源的电压为vbg’。这样，流过pmos管p6’的电流i’＝vbg’/r’，vbg’跟温度没有关系，电阻r’的温度系数很小，那么电流i’基本也是零温度系数的，可以作为电流基准。

但是，图1中的电流基准电路存在以下缺陷：运算放大器a’使得整个环路的电流建立起来比较慢，即基准电流的建立时间长，一般是100ns量级的。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本发明实施例的目的在于提供一种电流基准电路，以解决现有电流基准电路的基准电流建立时间长的问题。

为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种电流基准电路，包括：

第一电流产生模块，所述第一电流产生模块分别与电源和基准电压源相连，所述第一电流产生模块用于产生正温度系数的第一电流；

第二电流产生模块，所述第二电流产生模块分别与所述电源和所述第一电流产生模块的一端相连，所述第二电流产生模块用于产生负温度系数的第二电流；

第一电流输出模块，所述第一电流输出模块与所述第一电流产生模块的一端相连，且所述第一电流输出模块与所述第一电流产生模块镜像设置，所述第一电流输出模块用于根据所述第一电流镜像产生第三电流；

第二电流输出模块，所述第二电流输出模块与所述第二电流产生模块的一端相连，且所述第二电流输出模块与所述第二电流产生模块镜像设置，所述第二电流输出模块用于根据所述第二电流镜像产生第四电流；

所述第三电流和所述第四电流之和作为所述电流基准电路的输出电流。

可选地，所述第一电流产生模块包括：

第一pmos管，所述第一pmos管的源端与所述电源相连，所述第一pmos管的漏端与栅端相连，所述第一pmos管的栅端作为所述第一电流产生模块的一端；

第一nmos管，所述第一nmos管的栅端与所述基准电压源相连，所述第一nmos管的漏端与所述第一pmos管的漏端相连；

第一电阻模块，所述第一电阻模块的一端与所述第一nmos管的源端相连，所述第一电阻模块的另一端接地。

具体地，所述第一nmos管工作于亚阈值区。

可选地，所述第二电流产生模块包括：

第二pmos管，所述第二pmos管的源端与所述电源相连，所述第二pmos管的栅端与所述第一电流产生模块的一端相连；

第二nmos管，所述第二nmos管的漏端与所述第二pmos管的漏端相连，所述第二nmos管的源端接地；

第三pmos管，所述第三pmos管的源端与所述电源相连，所述第三pmos管的漏端与栅端相连，所述第三pmos管的栅端作为所述第二电流产生模块的一端；

第三nmos管，所述第三nmos管的漏端与所述第三pmos管的漏端相连，所述第三nmos管的栅端与所述第二pmos管的漏端相连；

第二电阻模块，所述第二电阻模块的一端分别与所述第二nmos管的栅端和所述第三nmos管的源端相连，所述第二电阻模块的另一端接地。

具体地，所述第二nmos管工作于亚阈值区。

可选地，所述第一电流输出模块包括：

第四pmos管，所述第四pmos管的源端与所述电源相连，所述第四pmos管的栅端与所述第一电流产生模块的一端相连，所述第四pmos管的漏端输出所述第三电流。

可选地，所述第二电流输出模块包括：

第五pmos管，所述第五pmos管的源端与所述电源相连，所述第五pmos管的栅端与所述第二电流产生模块的一端相连，所述第五pmos管的漏端输出所述第四电流。

可选地，还包括：

电容模块，所述电容模块的一端与所述第二pmos管的漏端相连，所述电容模块的另一端接地。

可选地，所述基准电压源为带隙基准电压源。

本发明实施例包括以下优点：设置电流基准电路包括第一电流产生模块、第二电流产生模块、第一电流输出模块、第二电流输出模块。其中，第一电流产生模块分别与电源和基准电压源相连，第一电流产生模块用于产生正温度系数的第一电流；第二电流产生模块分别与电源和第一电流产生模块的一端相连，第二电流产生模块用于产生负温度系数的第二电流；第一电流输出模块与第一电流产生模块的一端相连，且第一电流输出模块与第一电流产生模块镜像设置，第一电流输出模块用于根据第一电流镜像产生第三电流；第二电流输出模块与第二电流产生模块的一端相连，且第二电流输出模块与第二电流产生模块镜像设置，第二电流输出模块用于根据第二电流镜像产生第四电流；第三电流和第四电流之和作为电流基准电路的输出电流。这样，由于第三电流和第四电流之和为零温度系数的电流，因此，本发明实施例的电流基准电路在无需采用运算放大器的情况下，获得了电流基准，且与现有电流基准电路相比，有效减少了输出基准电流的建立时间，且结构简单，成本更低。

附图说明

图1是现有的电流基准电路的结构示意图；

图2是本发明的一种电流基准电路实施例的结构框图；

图3是本发明的一种电流基准电路实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图2，其示出了本发明的一种电流基准电路实施例的结构框图，具体可以包括如下模块：第一电流产生模块10，第一电流产生模块10分别与电源1和基准电压源2相连，第一电流产生模块10用于产生正温度系数的第一电流；第二电流产生模块20，第二电流产生模块20分别与电源1和第一电流产生模块10的一端相连，第二电流产生模块20用于产生负温度系数的第二电流；第一电流输出模块30，第一电流输出模块30与第一电流产生模块10的一端相连，且第一电流输出模块30与第一电流产生模块10镜像设置，第一电流输出模块30用于根据第一电流镜像产生第三电流；第二电流输出模块40，第二电流输出模块40与第二电流产生模块20的一端相连，且第二电流输出模块40与第二电流产生模块20镜像设置，第二电流输出模块40用于根据第二电流镜像产生第四电流；第三电流和第四电流之和作为电流基准电路的输出电流。

由于第一电流为正温度系数的电流，第二电流为负温度系数的电流，第三电流为第一电流的镜像电流，第四电流为第二电流的镜像电流，因此，第三电流和第四电流之和为零温度系数的电流，因此，本发明实施例的电流基准电路在无需采用运算放大器的情况下，获得了电流基准，与现有电流基准电路相比，有效减少了输出基准电流的建立时间。

可选地，参照图3，在本发明的一个实施例中，第一电流产生模块10可以包括：第一pmos管p1，第一pmos管p1的源端与电源1相连，第一pmos管p1的漏端p1_d与栅端相连，第一pmos管p1的栅端作为第一电流产生模块10的一端，电源1的电压为vdd；第一nmos管n1，第一nmos管n1的栅端与基准电压源2相连，第一nmos管n1的漏端与第一pmos管p1的漏端p1_d相连；第一电阻模块11，第一电阻模块11的一端与第一nmos管n1的源端相连，第一电阻模块11的另一端接地，流过第一电阻模块11的电流为第一电流。具体地，第一nmos管n1工作于亚阈值区。这样，流过第一电阻模块11的第一电流i1≈(vbg-vth1)/r1，vbg为基准电压源2的电压，r1为第一电阻模块11的阻值，vth1为第一nmos管n1的阈值电压，vth1正比与1/t，t为温度，所以，第一电流i1随着温度升高而增加，是正温度系数的电流。可选地，第一电阻模块11可以为第一电阻。

可选地，参照图3，在本发明的一个实施例中，第二电流产生模块20可以包括：第二pmos管p2，第二pmos管p2的源端与电源1相连，第二pmos管p2的栅端与第一电流产生模块10的一端相连；第二nmos管n2，第二nmos管n2的漏端与第二pmos管p2的漏端p2_d相连，第二nmos管n2的源端接地；第三pmos管p3，第三pmos管p3的源端与电源1相连，第三pmos管p3的漏端p3_d与栅端相连，第三pmos管p3的栅端作为第二电流产生模块20的一端；第三nmos管n3，第三nmos管n3的漏端与第三pmos管p3的漏端p3_d相连，第三nmos管n3的栅端与第二pmos管p2的漏端p2_d相连；第二电阻模块21，第二电阻模块21的一端分别与第二nmos管n2的栅端和第三nmos管n3的源端n3_s相连，第二电阻模块21的另一端接地，流过第二电阻模块21的电流为第二电流。具体地，第二nmos管n2工作于亚阈值区。可选地，第二电阻模块21可以为第二电阻。

需要说明的是，第三nmos管n3和第二nmos管n2构成负反馈环路。其中，如果第三nmos管n3的源端n3_s的电压升高，第二pmos管p2的漏端p2_d的电压将降低，通过第三nmos管n3后，第三nmos管n3的源端n3_s的电压降低，实现对第三nmos管n3的源端n3_s的电压进行稳压。

需要说明的是，第二pmos管p2和第二nmos管n2构成了一个简易的运算放大器。其中，第二pmos管p2的漏端p2_d作为该简易运算放大器的输出端，该简易运算放大器的增益a＝gm2*r0，其中，gm2为第二nmos管n2的跨导，r0为第二pmos管p2的漏端p2_d的输出电阻，该简易运算放大器使得第三nmos管n3的源端n3_s电压等于第二nmos管n2的栅源电压。

这样，流过第二电阻模块21的第二电流i2≈vth2/r2，r2为第二电阻模块21的阻值，vth2为第二nmos管n2的阈值电压，vth2正比与1/t，t为温度，所以，第二电流i2随着温度升高而减小，是负温度系数的电流。

可选地，参照图3，在本发明的一个实施例中，第一电流输出模块30可以包括：第四pmos管p4，第四pmos管p4的源端与电源1相连，第四pmos管p4的栅端与第一电流产生模块10的一端相连，第四pmos管p4的漏端输出第三电流。

可选地，参照图3，在本发明的一个实施例中，第二电流输出模块40可以包括：第五pmos管p5，第五pmos管p5的源端与电源1相连，第五pmos管p5的栅端与第二电流产生模块20的一端相连，第五pmos管p5的漏端输出第四电流。

具体地，若第四pmos管p4与第一pmos管p1的尺寸比为a，第五pmos管p5与第三pmos管p3的尺寸比为b，则第三电流为a*i1，第四电流为b*i2，第三电流和第四电流之和iout＝a*i1+b*i2。

可选地，在本发明的一个实施例中，电流基准电路还可以包括：电容模块，电容模块的一端与第二pmos管p2的漏端p2_d相连，电容模块的另一端接地，电容模块可以保证第三nmos管n3和第二nmos管n2构成的负反馈环路的稳定性。可选地，电容模块可以包括第一电容。

可选地，基准电压源2可以为带隙基准电压源。

与现有电流基准电路相比，图3所示的电流基准电路在无需采用运算放大器的情况下，不仅获得了电流基准，大大减少了输出基准电流的建立时间(20ns级的建立时间)，且结构更简单，成本更低。

本发明实施例包括以下优点：设置电流基准电路包括第一电流产生模块、第二电流产生模块、第一电流输出模块、第二电流输出模块。其中，第一电流产生模块分别与电源和基准电压源相连，第一电流产生模块用于产生正温度系数的第一电流；第二电流产生模块分别与电源和第一电流产生模块的一端相连，第二电流产生模块用于产生负温度系数的第二电流；第一电流输出模块与第一电流产生模块的一端相连，且第一电流输出模块与第一电流产生模块镜像设置，第一电流输出模块用于根据第一电流镜像产生第三电流；第二电流输出模块与第二电流产生模块的一端相连，且第二电流输出模块与第二电流产生模块镜像设置，第二电流输出模块用于根据第二电流镜像产生第四电流；第三电流和第四电流之和作为电流基准电路的输出电流。这样，由于第三电流和第四电流之和为零温度系数的电流，因此，本发明实施例的电流基准电路在无需采用运算放大器的情况下，获得了电流基准，且与现有电流基准电路相比，大大减少了输出基准电流的建立时间，且结构简单，成本更低。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种电流基准电路，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。