一种具有功耗步进调节能力的互补双极性基准电流源的制作方法

本发明涉及模拟集成电路设计领域，具体来说，涉及一种具有功耗步进调节能力的互补双极性基准电流源。

背景技术：

基准电流源是集成电路中一个很重要的模块电路，它为整个电路提供不受温度变化影响的电流，即提供一个稳定的静态工作点，基准电流源被广泛运用于adc/dac、放大器、锁相环、ldo等电路中。

在传统的基准电流源中，通常使用的一些结构为widlar电流源和oguey电流源等，这些电流源均能提供一个稳定的静态工作点。传统的结构为多管偏置电流源，通过对称的多管结构在其中一边加入电阻，通过电流镜的对称性得到不受电路电压影响的基准电流，该结构设计复杂度较低，芯片所占面积小，且结构简单，但精度较低，且灵活性差，不能调节基准电流。另一种传统结构为带隙基准偏置电流源，与多管偏置电流源不同的是带隙基准偏置电流源是先在带隙电路中产生一个高精度且基本不受工艺和温度影响的基准电压，通过运算放大器的缓冲后经过电压-电流转换电路转换成基准电流，再通过电流镜将电流输出给系统的其他功能模块。该结构精度较高，但同样灵活性差，不能调节基准电流。在当前常用的传统基准电压源中，很少能有调节电流大小的基准电流源结构。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

针对传统的基准电流源只能提供同种大小电流不能通过更改偏置来调节不同大小电流而难以满足当前部分电路对不同大小偏置电流要求的问题，本发明提出一种具有功耗步进调节能力的互补双极性基准电流源，本发明通过设置两个不同的偏置电压，调节两个偏置电压的开启和关闭达到控制基准电流大小的效果，通过设置不同的偏置电压能得到满偏置电流、50％满偏置电流和25％满偏置电流，增加基准电流源的灵活性来适应越来越复杂的电路。

为此，本发明采用的具体技术方案如下：

一种具有功耗步进调节能力的互补双极性基准电流源，包括基准电压源产生电路结构和与所述基准电压源产生电路结构连接的基准电流源控制和产生电路结构。

进一步的，所述基准电压源产生电路结构包括三极管q1、三极管q2、三极管q3、三极管q4、三极管q5、三极管q6、三极管q7、三极管q8、三极管q9、三极管q10、三极管q11、三极管q12、三极管q13、三极管q14、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电源正极vdd、电源负极gnd、输出端out1、输出端out2及输出端out3。

进一步的，所述电源正极vdd依次与所述三极管q1的发射极、所述三极管q2的发射极、所述三极管q3的发射极、所述三极管q4的发射极、所述三极管q5的发射极、所述三极管q6的发射极、所述三极管q7的发射极及所述三极管q9的发射极连接，所述三极管q1的集电极与所述三极管q8的发射极连接，所述三极管q1的基极依次与所述三极管q2的基极及所述三极管q8的发射极连接，所述三极管q8的基极依次与所述三极管q8的集电极及所述三极管q12的集电极连接，所述三极管q12的基极依次与所述三极管q14的基极及所述三极管q14的集电极连接，所述三极管q12的发射极依次与所述电阻r1的一端、所述电阻r2的一端、所述电阻r4的一端、所述电阻r5的一端、所述电阻r6的一端、所述电阻r7的一端、所述三极管q13的发射极、所述三极管q14的发射极及所述电源负极gnd连接，所述电阻r1的另一端依次与所述三极管q2的集电极及所述三极管q9的基极连接，所述三极管q9的集电极依次与所述三极管q4的集电极、所述三极管q10的基极、所述三极管q11的集电极及所述三极管q11的基极连接，所述三极管q10的发射极依次与所述电阻r2的另一端及所述电阻r3的一端连接，所述电阻r3的另一端依次与所述三极管q13的基极及所述三极管q13的集电极连接，所述三极管q11的发射极依次与所述电阻r4的另一端及所述三极管q14的集电极连接，所述三极管q10的集电极依次与所述三极管q3的集电极、所述三极管q3的基极、所述三极管q4的基极、所述三极管q5的基极、所述三极管q6的基极及所述三极管q7的基极连接，所述三极管q5的集电极依次与所述输出端out1及所述电阻r5的另一端连接，所述三极管q6的集电极依次与所述输出端out2及所述电阻r6的另一端连接，所述三极管q7的集电极依次与所述输出端out3及所述电阻r7的另一端连接。

进一步的，所述基准电流源控制和产生电路结构包括线对线连接器ep1、线对线连接器ep2、直流电流源dc1、直流电流源dc2、电阻r1’、电阻r2’、电阻r3’、电阻r4’、电阻r5’、电阻r6’、电阻r7’、电阻r8’、电阻r9’、三极管q1’、三极管q2’、三极管q3’、三极管q4’、三极管q5’、三极管q6’、三极管q7’、三极管q8’、三极管q9’、三极管q10’、三极管q11’、三极管q12’、三极管q13’、三极管q14’、三极管q15’、三极管q16’、三极管q17’、二极管d1、二极管d2、输入端in1、输入端in2、输入端in3。

进一步的，所述线对线连接器ep1通过所述直流电流源dc1与所述电阻r4’的一端连接，所述电阻r4’的另一端与所述二极管d1的负极连接，所述二极管d1的正极依次与所述三极管q1’的集电极、所述三极管q3’的基极、所述三极管q4’的基极及所述三极管q7’的发射极连接，所述三极管q1’的基极与所述输入端in1连接，所述输入端in1与所述输出端out1连接，所述三极管q1’的集电极与所述电阻r1’的一端连接，所述三极管q3’的发射极依次与所述三极管q16’的集电极及所述三极管q14’的发射极连接，所述三极管q16’的发射极与所述电阻r7’的一端连接，所述三极管q16’的基极依次与所述三极管q17’的基极及所述三极管q2’的基极连接，所述三极管q17’的发射极通过所述电阻r8’依次与所述电阻r7’的另一端及所述电阻r9’的一端连接，所述电阻r9’的另一端与所述三极管q2’的发射极连接，所述三极管q2’的集电极与所述三极管q4’的发射极及所述三极管q12’的发射极连接，所述三极管q12’的基极与所述输入端in3连接，所述输入端in3与所述输出端out3连接，所述三极管q12’的集电极与所述三极管q13’的基极、所述三极管q14’的基极、所述三极管q8’的基极及所述三极管q6’的集电极连接，所述三极管q6’的发射极与所述电阻r3’连接，所述三极管q6’的基极与所述三极管q5’的基极连接，所述三极管q5’的发射极与所述电阻r2’连接，所述三极管q5’的集电极与所述三极管q8’的发射极连接，所述三极管q17’的集电极依次与所述三极管q11’的发射极及所述三极管q13’的发射极连接，所述三极管q11’的基极与所述依次与所述三极管q15’的发射极、所述三极管q10’的基极、所述三极管q9’的集电极及所述二极管d2的正极连接，所述三极管q9’的集电极与所述输入端in2连接，所述输入端in2与所述输出端out2连接，所述三极管q9’的发射极与所述电阻r5’连接，所述二极管d2的负极通过电阻r6’与所述直流电流源dc2连接，所述直流电流源dc2与所述线对线连接器ep2连接。

进一步的，所述二极管d1与所述二极管d2均为稳压二极管。

进一步的，所述三极管q5与所述三极管q6及所述三极管q7的规格均相同。

进一步的，所述电阻r5的阻值与所述电阻r6的阻值及所述电阻r7的阻值均不同。

本发明的有益效果为：

(1)、针对传统的基准电流源只能提供同种大小电流不能通过更改偏置来调节不同大小电流而难以满足当前部分电路对不同大小偏置电流要求的问题，提出一种具有功耗步进调节能力的互补双极性基准电流源，通过设置两个不同的偏置电压，调节两个偏置电压的开启和关闭达到控制基准电流大小的效果。

(2)、通过设置不同的偏置电压能得到满偏置电流、50％满偏置电流和25％满偏置电流，增加基准电流源的灵活性来适应越来越复杂的电路。

(3)、在保证了此基准电流源精度的情况下，增加了此结构的灵活性，使其能提供25％满偏电流、50％满偏电流和100％满偏电流这三种大小的基准电流，并且，本发明依旧有着传统基准电流源不受温度影响的良好特性，且结构并不复杂，易于实现，可满足一些复杂电路对于不同大小基准电流源的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的一种具有功耗步进调节能力的互补双极性基准电流源的基准电压源产生电路结构图；

图2是根据本发明实施例的一种具有功耗步进调节能力的互补双极性基准电流源的基准电流源控制和产生电路结构图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图，这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

根据本发明的实施例，提供了一种具有功耗步进调节能力的互补双极性基准电流源。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明，如图1-2所示，根据本发明实施例的具有功耗步进调节能力的互补双极性基准电流源，包括基准电压源产生电路结构和与所述基准电压源产生电路结构连接的基准电流源控制和产生电路结构。

在一个实施例中，所述基准电压源产生电路结构包括三极管q1、三极管q2、三极管q3、三极管q4、三极管q5、三极管q6、三极管q7、三极管q8、三极管q9、三极管q10、三极管q11、三极管q12、三极管q13、三极管q14、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电源正极vdd、电源负极gnd、输出端out1、输出端out2及输出端out3。

在一个实施例中，所述电源正极vdd依次与所述三极管q1的发射极、所述三极管q2的发射极、所述三极管q3的发射极、所述三极管q4的发射极、所述三极管q5的发射极、所述三极管q6的发射极、所述三极管q7的发射极及所述三极管q9的发射极连接，所述三极管q1的集电极与所述三极管q8的发射极连接，所述三极管q1的基极依次与所述三极管q2的基极及所述三极管q8的发射极连接，所述三极管q8的基极依次与所述三极管q8的集电极及所述三极管q12的集电极连接，所述三极管q12的基极依次与所述三极管q14的基极及所述三极管q14的集电极连接，所述三极管q12的发射极依次与所述电阻r1的一端、所述电阻r2的一端、所述电阻r4的一端、所述电阻r5的一端、所述电阻r6的一端、所述电阻r7的一端、所述三极管q13的发射极、所述三极管q14的发射极及所述电源负极gnd连接，所述电阻r1的另一端依次与所述三极管q2的集电极及所述三极管q9的基极连接，所述三极管q9的集电极依次与所述三极管q4的集电极、所述三极管q10的基极、所述三极管q11的集电极及所述三极管q11的基极连接，所述三极管q10的发射极依次与所述电阻r2的另一端及所述电阻r3的一端连接，所述电阻r3的另一端依次与所述三极管q13的基极及所述三极管q13的集电极连接，所述三极管q11的发射极依次与所述电阻r4的另一端及所述三极管q14的集电极连接，所述三极管q10的集电极依次与所述三极管q3的集电极、所述三极管q3的基极、所述三极管q4的基极、所述三极管q5的基极、所述三极管q6的基极及所述三极管q7的基极连接，所述三极管q5的集电极依次与所述输出端out1及所述电阻r5的另一端连接，所述三极管q6的集电极依次与所述输出端out2及所述电阻r6的另一端连接，所述三极管q7的集电极依次与所述输出端out3及所述电阻r7的另一端连接。

在一个实施例中，所述基准电流源控制和产生电路结构包括线对线连接器ep1、线对线连接器ep2、直流电流源dc1、直流电流源dc2、电阻r1’、电阻r2’、电阻r3’、电阻r4’、电阻r5’、电阻r6’、电阻r7’、电阻r8’、电阻r9’、三极管q1’、三极管q2’、三极管q3’、三极管q4’、三极管q5’、三极管q6’、三极管q7’、三极管q8’、三极管q9’、三极管q10’、三极管q11’、三极管q12’、三极管q13’、三极管q14’、三极管q15’、三极管q16’、三极管q17’、二极管d1、二极管d2、输入端in1、输入端in2、输入端in3。

在一个实施例中，所述线对线连接器ep1通过所述直流电流源dc1与所述电阻r4’的一端连接，所述电阻r4’的另一端与所述二极管d1的负极连接，所述二极管d1的正极依次与所述三极管q1’的集电极、所述三极管q3’的基极、所述三极管q4’的基极及所述三极管q7’的发射极连接，所述三极管q1’的基极与所述输入端in1连接，所述输入端in1与所述输出端out1连接，所述三极管q1’的集电极与所述电阻r1’的一端连接，所述三极管q3’的发射极依次与所述三极管q16’的集电极及所述三极管q14’的发射极连接，所述三极管q16’的发射极与所述电阻r7’的一端连接，所述三极管q16’的基极依次与所述三极管q17’的基极及所述三极管q2’的基极连接，所述三极管q17’的发射极通过所述电阻r8’依次与所述电阻r7’的另一端及所述电阻r9’的一端连接，所述电阻r9’的另一端与所述三极管q2’的发射极连接，所述三极管q2’的集电极与所述三极管q4’的发射极及所述三极管q12’的发射极连接，所述三极管q12’的基极与所述输入端in3连接，所述输入端in3与所述输出端out3连接，所述三极管q12’的集电极与所述三极管q13’的基极、所述三极管q14’的基极、所述三极管q8’的基极及所述三极管q6’的集电极连接，所述三极管q6’的发射极与所述电阻r3’连接，所述三极管q6’的基极与所述三极管q5’的基极连接，所述三极管q5’的发射极与所述电阻r2’连接，所述三极管q5’的集电极与所述三极管q8’的发射极连接，所述三极管q17’的集电极依次与所述三极管q11’的发射极及所述三极管q13’的发射极连接，所述三极管q11’的基极与所述依次与所述三极管q15’的发射极、所述三极管q10’的基极、所述三极管q9’的集电极及所述二极管d2的正极连接，所述三极管q9’的集电极与所述输入端in2连接，所述输入端in2与所述输出端out2连接，所述三极管q9’的发射极与所述电阻r5’连接，所述二极管d2的负极通过电阻r6’与所述直流电流源dc2连接，所述直流电流源dc2与所述线对线连接器ep2连接。

在一个实施例中，所述二极管d1与所述二极管d2均为稳压二极管。

在一个实施例中，所述三极管q5与所述三极管q6及所述三极管q7的规格均相同。

在一个实施例中，所述电阻r5的阻值与所述电阻r6的阻值及所述电阻r7的阻值均不同。

工作原理：该具有功耗步进调节能力的互补双极性基准电流源在具体应用时，该具有功耗步进调节能力的互补双极性基准电流源的基准电压源产生三部分的结构如图1所示。从图1中可以看出，三极管q5、三极管q6、三极管q7为三个相同的三极管，对应着三个不同阻值的电阻r5、电阻r6、电阻r7，通过电路的左半部分的结构产生一个合适的电压加在三极管q5、三极管q6、三极管q7的基极端，在三极管q5、三极管q6、三极管q7的基极端与接地端形成相同的压降，而由于设置的电阻r5、电阻r6、电阻r7的阻值不同，会在电阻与三极管发射极之间的线路得到了三个不同大小的基准电压用于后面的基准电流源产生与控制的主体部分。

为此我们提出了一种通过调节两个偏置电压的值为零或标准压值来控制基准电流大小的基准电流源结构，来增强基准电流源电路的灵活性，去满足电路对不同数值电流源的需求。如图2所示，图1的基准电压源产生结构产生的三个基准电压用于基准电流源结构中部分三极管(q1’、q9’、q12’)的基极电压。在电路的左侧通过两个肖特基二极管和电阻来接入结构中所设置的两个偏置电压，通过偏置电压的数值来控制电流流入下一级基准电流源结构的数值大小，输入电流通过右侧结构在q6’管中的到一个所需要的电流，再通过一个威尔逊电流镜使此基准电流通过q8’管的集电极输出。通过设置不同的电路参数可得到不同的基准电流，例如此电路中当两个偏置电压均为标准值时得到满偏置基准电流，一个为标准值一个为零值时分别得到25％和50％的满偏置基准电流，两个均为零值时得到的是零值基准电流。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，针对传统的基准电流源只能提供同种大小电流不能通过更改偏置来调节不同大小电流而难以满足当前部分电路对不同大小偏置电流要求的问题，提出一种具有功耗步进调节能力的互补双极性基准电流源，通过设置两个不同的偏置电压，调节两个偏置电压的开启和关闭达到控制基准电流大小的效果。通过设置不同的偏置电压能得到满偏置电流、50％满偏置电流和25％满偏置电流，增加基准电流源的灵活性来适应越来越复杂的电路。在保证了此基准电流源精度的情况下，增加了此结构的灵活性，使其能提供25％满偏电流、50％满偏电流和100％满偏电流这三种大小的基准电流，并且，本发明依旧有着传统基准电流源不受温度影响的良好特性，且结构并不复杂，易于实现，可满足一些复杂电路对于不同大小基准电流源的要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。