偏压电路的制作方法_4

文档序号:8922124阅读:来源:国知局
流经第四转导元件162。
[0108]缓冲器164具有一个耦接到第四转导元件162的第二端的输入端,及一个输出端。
[0109]电阻串165具有一个親接到控制器12的放大器121的第二输入端的第一末端、一个耦接到缓冲器164的输出端的第二末端,及一个提供偏压电压vb的中间端。电阻串165在其第一末端及其第二末端间的电阻值为R。电阻串165在其第一末端及其中间端间的电阻值为KX R。
[0110]第二电流源166親接到电阻串165的第一末端,且提供参考电流信号Δ iin。参考电流信号Λ iin流经电阻串165。
[0111]在操作中,第一电流信号il流经第三转导元件161。第三转导元件161迫使第一电压信号vl的幅值为Vl = Γ1 (ID ο此外,第二电流信号i2及辅助电流Aia被合并成一个幅值为I2+NX Δ Iin且流经第四转导元件162的电流。第四转导元件162迫使缓冲器164的输入端上的电压的幅值为Tl (1/Ν) X (I2+NX Alin)]。缓冲器164、电阻串165及第二电流源166共同迫使第二电压信号v2的幅值及偏压电压vb的幅值分别为V2 = ^[(1/N) X (I2+NX Δ Iin)]-A IinXR 及 Vb = V2+A IinXRXK。
[0112]值得注意的是,在偏压电路I的其它实施态样中,第一电流信号il、第二电流信号?2及参考电流信号△ iin可以都是电流的数字表示,且第一电压信号vl及第二电压信号v2可以都是电压的数字表示。此时,例如转换器11除了第三转导元件及第四转导元件外的所有组件的功能及控制器12的功能可以以数字方式执行。
[0113]综上所述,本实施例的偏压电路I具有以下优点:
[0114]1.由于偏压电路I在T(.)是平滑的且单调的时能正常操作,相较于现有的定转导值偏压电路,偏压电路I相对较有弹性。
[0115]2.通过适当配置的K,无论待偏压转导元件2被用在大信号操作或小信号操作,偏压电路I能被用来偏压待偏压转导元件2。
[0116]3.当参考电流信号Δ?η是恒定的时,待偏压转导元件2响应一个幅值为AIinXR的输入电压所产生的输出电流的实际摆幅与制程、电源供应电压及温度无关。
[0117]4.当参考电流信号Λ iin的幅值是根据待偏压转导元件2的输出电流的期望摆幅来被决定时,待偏压转导元件2响应幅值为△ IinX R的输入电压所产生的输出电流的实际摆幅相对较为线性。
[0118]参阅图7,本发明偏压电路3的第二实施例适用于偏压一个待偏压转导元件4,使得待偏压转导元件4的转导值是恒定的。待偏压转导元件4的电压至电流转换函数为PXT(.),其中,P是一个大于零的预设常数(也就是Ρ>0),且Τ(.)是平滑的且单调的(例如单调递增或单调递减)。例如,待偏压转导元件4可以是一个N型金属氧化物半导体场效应晶体管,且P关联于其宽长比。偏压电路3包含一个转换器31及一个控制器32。
[0119]转换器31接收一个电压信号vO,且根据电压信号vO,产生一个第一电流信号il、一个第二电流信号i2及一个用于偏压待偏压转导元件4的偏压电压vb。
[0120]在本实施例中,转换器31可以是根据电压信号vO、第一电流信号il、第二电流信号i2及偏压电压vb间的预设关系来被设计。预设关系可以由下列方程式来表示:
[0121]Il = T(V0+A IinXR+A)+B, 方程式 5
[0122]12 = NXT(V0+A)+NX Δ Iin+NXB, 方程式 6
[0123]Vb = {VO+AIinXRXK 或 VO-AIinXRXK}, 方程式 7
[0124]此处,VO代表电压信号vO的幅值,Il及12分别代表第一电流信号il的幅值及第二电流信号i2的幅值,Vb代表偏压电压vb的幅值,T(.)代表一个关联于待偏压转导元件4的电压至电流转换函数,Λ Iin代表一个预设的参考电流信号Λ iin(见图8)的幅值,A代表一个预设电压值,B代表一个预设电流值,N代表一个大于零的预设常数(也就是N>0),R代表一个预设电阻值,及K代表一个大于零且小于一的预设常数(也就是0〈K〈1)。这些参数的细节将于下列实施态样中说明。较佳地,参考电流信号Aiin(见图8)是恒定的,且其幅值是根据待偏压转导元件4的一个输出电流的期望摆幅来被决定(也就是幅值正比于期望摆幅)。
[0125]控制器32耦接到转换器31,从转换器31接收第一电流信号il及第二电流信号i2,且根据第一电流信号il及第二电流信号i2,产生给转换器31的电压信号v0,以使第一电流信号il的幅值相同于第二电流信号i2的幅值的1/N倍(也就是Il = (1/Ν) XI2)。
[0126]方程式5可以改写为Il-B = T(V0+AIinXR+A)。由于Il = (1/Ν) X 12,方程式6可以改写为Il-AIin-B = T(V0+A)。无论Τ(.)的一阶导数是单调递增或单调递减,待偏压转导元件4的大信号转导值与关联于偏压电路3及待偏压转导元件4的制程、电源供应电压及温度无关,且相同于 P X [ (11-Β) - (I 1- Δ I in-B) ] / [ (V0+ ΔΙ?ηΧ R+A) - (V0+A)]=P/Ro此外,K被配置为最小化待偏压转导元件4的小信号转导值对制程、电源供应电压及温度的相依性。
[0127]图8说明偏压电路3的第一示范性实施态样。在第一示范性实施态样中,电压信号vO是一个模拟电压信号,且第一电流信号il、第二电流信号i2及参考电流信号Λ iin都是模拟电流?目号。
[0128]此外,控制器32包括一个第一电阻321、一个第二电阻322及一个放大器323。
[0129]第一电阻321具有一个耦接到转换器31以接收第一电流信号il的第一端,及一个耦接到一个参考节点(其被供应电源供应电压vdd)的第二端。
[0130]第二电阻322具有一个耦接到转换器31以接收第二电流信号i2的第一端,及一个耦接到第一电阻321的第二端的第二端。第二电阻322的电阻值为第一电阻321的电阻值的1/N倍。
[0131]放大器323具有一个親接到第一电阻321的第一端的第一输入端、一个親接到第二电阻322的第一端的第二输入端,及一个耦接到转换器31的输出端。放大器323根据第一电阻321的第一端上的电压及第二电阻322的第一端上的电压产生电压信号v0,且在其输出端输出电压信号vO。
[0132]在本实施态样中,A、B及Vb被设计为A = 0、B = O及Vb = VO+Δ IinXRXK,使得方程式5变成Il = T(V0+AIinXR),且方程式6变成12 = NXT(VO)+NX AIin0转换器31是根据方程式5及方程式6来被配置,且包括一个第一转导元件311、一个电阻串312、一个第一电流源313、一个第二转导元件314及一个第二电流源315。
[0133]第一转导元件311具有一个第一端,及一个耦接到控制器32的第一电阻321的第一端的第二端。第一转导元件311从其第一端到其第二端的电压至电流转换函数为T(.)。
[0134]电阻串312具有一个耦接到控制器32的放大器323的输出端的第一末端、一个耦接到第一转导元件311的第一端的第二末端,及一个提供偏压电压vb的中间端。电阻串312在其第一末端及其第二末端间的电阻值为R。电阻串312在其第一末端及其中间端间的电阻值为KX R。
[0135]第一电流源313耦接到第一转导元件311的第一端,且提供参考电流信号Λ iin。参考电流信号Δ iin流经电阻串312。
[0136]第二转导元件314具有一个耦接到控制器32的放大器323的输出端的第一端,及一个耦接到控制器32的第二电阻322的第一端的第二端。第二转导元件314从其第一端到其第二端的电压至电流转换函数为NXT (.)。
[0137]第二电流源315耦接到第二转导元件314的第二端,且提供一个幅值为NX Δ Iin的辅助电流Aia。辅助电流Aia构成第二电流信号i2的一部分。
[0138]在本实施态样中,第一转导元件311及第二转导元件314的每一个是例如一个N型金属氧化物半导体场效应晶体管,其具有一个作为第一端的栅极端、一个作为第二端的漏极端,及一个接地的源极端。第二转导元件314的宽长比为第一转导元件311的宽长比的N倍。待偏压转导元件4的宽长比为第一转导元件311的宽长比的P倍。值得注意的是,第一转导元件311、第二转导元件314及待偏压转导元件4可以都操作在饱和区或次临界区。
[0139]在操作中,电阻串312及第一电流源313共同迫使第一转导元件311的第一端上的电压的幅值及偏压电压vb的幅值分别为VO+Δ IinXR及Vb = VO+AIinXRXKo第一转导元件311产生幅值为Il = T(V0+AIinXR)的第一电流信号il。此外,第二转导元件314产生一个幅值为NXT(VO)的电流。第二电流信号i2包括第二转导元件314所产生的电流及辅助电流Aia,且其幅值为12 = NXT (VO)+NX AIin0
[0140]在本实施态样中,由于第一转导元件311、第二转导元件314及待偏压转导元件4的电压至电流转换函数都是单调递增,且由于其一阶导数都是单调递增,放大器323的第一输入端及第二输入端分别为反相输入端及非反相输入端,以使第一电流信号il的幅值相同于第二电流信号i2的幅值的1/N倍(也就是Il = (1/N) XI2)。然而,在其它实施例中,当第一转导元件311、第二转导元件314及待偏压转导元件4都为电压至电流转换函数是单调递增且电压至电流转换函数的一阶导数是单调递减的元件时,放大器323的第一输入端及第二输入端分别为非反相输入端及反相输入端,以使第一电流信号il的幅值相同于第二电流信号i2的幅值的1/N倍(也就是Il = (1/N) X 12)。
[0141]图9说明偏压电路3的第二示范性实施态样,其是第一示范性实施态样的变形,且与第一示范性实施态样不同的地方在于B = - Λ Iin及转换器31的配置。
[0142]由于A = O 且 B = -Alin,方程式 5 变成 Il = T (V0+Δ IinX R) - Λ Iin,且方程式6 变成 12 = NXT(VO) ο
[0143]转换器31包括一个第一转导元件331、一个电阻串332、一个第一电流源333、一个第二电流源334及一个第二转导元件335。
[0144]第一转导元件331 (例如一个N型金属氧化物半导体场效应晶体管)具有一个第一端(例如一个栅极端),及一个耦接到控制器32的第一电阻321的第一端的第二端(例如一个漏极端)。第一转导元件331从其第一端到其第二端的电压至电流转换函数为T(.)。
[0145]电阻串332具有一个耦接到控制器32的放大器323的输出端的第一末端、一个耦接到第一转导元件331的第一端的第二末端,及一个提供偏压电压vb的中间端。电阻串332在其第一末端及其第二末端间的电阻值为R。电阻串332在其第一末端及其中间端间的电阻值为KX R。
[0146]第一电流源333耦接到第一转导元件331的第一端,且提供参考电流信号Λ iin。参考电流信号Δ iin流经电阻串332。
[0147]第二电流源334耦接到第一转导元件331的第二端,且提供一个幅值为Δ Iin的辅助电流Aia。辅助电流Δ ia流经第一转导元件331。
[0148]第二转导元件335 (例如一个N型金属氧化物半导体场效应晶体管)具有一个耦接到控制器32的放大器323的输出端的第一端(例如一个栅极端),及一个耦接到控制器32的第二电阻322的第一端的第二端(例如一个漏极端)。第二转导元件335从其第一端到其第二端的电压至电流转换函数为NXT (.)。
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