一种高精度宽电流范围电流镜的制作方法_3

文档序号:9187070阅读:来源:国知局
NM6、备用晶体管醒7、开关SWl1、开关SW21、开 关SW31,基本晶体管NM4和备用晶体管醒5、备用晶体管NM6、备用晶体管醒7的漏极互连接 到开关管NM8的源极,基本晶体管NM4和备用晶体管醒5、备用晶体管NM6、备用晶体管醒7 的源极互连接地,备用晶体管醒5、备用晶体管NM6、备用晶体管醒7的栅极设有开关SWl1、 开关SW21、开关SW31,开关SWl1、开关SW21、开关SW31按一定顺序将备用晶体管NM5、备用 晶体管NM6、备用晶体管醒7的栅极切换接地或连接基本晶体管NMO的栅极,基本晶体管 NM4的栅极接到基本晶体管NMO的栅极;运算放大器AMP2的正输入端接到基本晶体管NMO 漏极,运算放大器AMP2的负输入端接开关管NM8的源极,运算放大器AMP2的输出端接到 开关NM8的栅极,开关NM8的漏极接到电流输出Ioutl。镜像电流输出部分12的作用是根 据参考电流输入部分Il的输入电流在晶体管上形成的VGS和VDS电压镜像到,基本晶体管 NM4和备用晶体管醒5、备用晶体管NM6、备用晶体管醒7上,形成输出电流Ioutl。 阳0巧如图4所示,电流档位判断与控制逻辑13,它的作用是根据VG电压的大小来打开 备用晶体管的个数,进而来实现电流档位的切换,电流档位判断与控制逻辑13的VG端接 到运算放大器AMPl的输出,输出开关SW口CHl接开关SW10、开关SWll的控制端,输出开关 SW口C肥接开关SW20、开关SW21的控制端,输出开关SW口C册接开关SW30、开关SW31的控 制端。
[0073] 如图4所示,该技术方案的主要改进将开关管的位置由控制漏极电压的打开与关 闭,改变到切换栅极电压的打开与关闭,W实现电流镜像的高精度实现方法,运是由于在图 3所示的电路中SW的实现一般由晶体管来实现,由于SW存在导通电阻Rdson和通过大电 流的影响,运会使得VDS电压在镜像的过程中会逐渐减小,同时VDS电压较小,使得运个压 降所占比重较大,严重影响了电流镜像精度,同时为了减小导通电阻,会使得SW所占面积 较大,浪费了版图面积,同时SW采用串联的结构,会随着级数的增加,VDS下降越多,精度 越低。在本实用新型所实现的方式中,通过控制栅极电压的通断来实现,栅极上没有电流 经过,SW压降较低,压降与导通电阻无关,所WSW面积不需要做大,节省了面积,因此采用 本方案既节省了面积,又大大提高的电流精度,同时级数可任意增加,提高了电流范围的宽 度。
[0074] 实施例2。 阳0巧]如图5如示,一种高精度宽电流范围电流镜包括参考电流输入部分II、电流档位 判断与控制逻辑18和若干个镜像电流输出部分12,镜像电流输出部分12优选为多个,本 实施例W两个为例进行说明,分别为,镜像电流输出部分12和镜像电流输出部分120。
[0076] 如图5如示,参考电流输入部分Il包括电流镜像晶体管和运算放大器AMP1,其中 电流镜像晶体管包含基本晶体管醒1和备用晶体管醒2、备用晶体管醒3、备用晶体管NM4, 基本晶体管醒1和备用晶体管醒2、备用晶体管醒3、备用晶体管NM4的漏极互连接到基准 电流Iref,基本晶体管醒1和备用晶体管醒2、备用晶体管醒3、备用晶体管NM4的源极互连 接地,备用晶体管醒2、备用晶体管醒3、备用晶体管NM4的栅极设有开关SW10、开关SW20、 开关SW30,开关SW10、开关SW20、开关SW30按一定顺序将备用晶体管醒2、备用晶体管醒3、 备用晶体管NM4的栅极切换接地或连接基本晶体管醒1的栅极,备用晶体管醒2、备用晶 体管醒3、备用晶体管NM4开关控制信号依次为开关SWl值1的qb端)、开关SW2值2的qb 端)、开关SW3值3的qb端)。运算放大器AMPl的负输入端接参考电压化ef,运算放大器 AMPl的正输入端接电流镜像晶体管的公共漏端,运算放大器AMPl的输出接基本晶体管醒1 的栅极。该模块的作用是通过放大器的特性嵌位VDS的电压在化ef上,迫使输入电路单元 和输出电路单元所有晶体管的漏极具有相同的电压并且工作在线性区,同时根据电流Iout 的大小产生栅极偏置电压Vg。
[0077] 如图5如示,电流档位判断与控制逻辑18包括两个电流档位判断比较器C0MP1、电 流档位判断比较器C0MP2,逻辑口器件U1、逻辑口器件U2、逻辑口器件U3、逻辑口器件U4、 逻辑口器件呪、逻辑口器件U6、逻辑口器件U7、逻辑口器件U8、逻辑口器件U9、逻辑口器件 UlO、逻辑口器件Ull、逻辑口器件U12、逻辑口器件U13和触发器Dl、触发器D2、触发器D3。 阳07引如图5如示,电流档位判断比较器COMPl的负输入端接参考电压化efh,电流档位 判断比较器COMPl的正输入端接基本晶体管醒1的栅极,输出V曲分别接到逻辑口器件U7、 逻辑口器件U10、逻辑口器件U13的输入端。
[0079] 如图5如示,电流档位判断比较器C0MP2的负输入端接参考电压化efl,电流档位 判断比较器C0MP2的正输入端接基本晶体管醒1的栅极,输出Vgl分别接到逻辑口器件U5、 逻辑口器件U8、逻辑口器件Ull的输入端。
[0080] 如图5如示,逻辑口器件Ul的一个输入接触发器Dl的qb端,另一个输入接触发 器D2的q端。逻辑口器件U2的一个输入接触发器D2的qb端,另一个输入接触发器D3的 q端。
[0081] 如图5如示,逻辑口器件U1、逻辑口器件U2的输出和复位信号REST分别接到逻辑 口器件U3的输入端,逻辑口器件U3的输出接到逻辑口器件U4的输入端,逻辑口器件U4的 输出接到触发器D1、触发器D2和触发器D3的复位端r。
[0082] 如图5如示,逻辑口器件呪两个输入端,一个输入接到电流档位判断比较器C0MP2 的输出,一个接到触发器Dl的q端。
[0083] 如图5如示,逻辑口器件U6的=个输入端为逻辑口器件呪的输出,逻辑口器件U7 的输出和触发器D2的qb端,输出为触发器Dl的d端。
[0084] 如图5如示,逻辑口器件U8两个输入端为电流档位判断比较器C0MP2输出端和触 发器D2的q端。
[0085] 如图5如示,逻辑口器件UlO输入端为触发器Dl的q端和电流档位判断比较器 COMPl的输出端。
[0086] 如图5如示,逻辑口器件U9输入端为逻辑口器件U8输出端、逻辑口器件UlO输出 端和触发器D3的qb端,输出到触发器D2的输入d端。
[0087] 如图5如示,逻辑口器件Ull两输入端为电流档位判断比较器C0MP2输出如图5 如示,端和触发器D3的q端。
[0088] 逻辑口器件U13 =个输入端为触发器D2的q端、触发器Dl的q端和电流档位判 断比较器COMPl的输出端。
[0089] 如图5如示,逻辑口器件U12两个输入为逻辑口器件Ull和逻辑口器件U13的输 出端,逻辑口器件U12的输出接到触发器D3的D端。
[0090] 如图5如示,触发器D1、触发器D2、触发器D3的r端相连接到逻辑口器件U4输出, 触发器D3的CK端短接相连接到时钟信号化K,触发器Dl的q端接逻辑口器件U6输出,触 发器D2的q端接逻辑口器件U9输出,触发器D3的q端接逻辑口器件U12输出,触发器Dl、 触发器D2、触发器D3的qb端分别输出该模块为开关SW1、开关SW2、开关SW3信号。该模块 的作用是根据Vg电压的大小,通过与化e化和化efl进行比较产生VCffl和V化脉冲,产生 SW1、SW2、SW3开关信号,控制备选晶体管的导通与截止。
[0091] 如图5如示,镜像电流输出部分12分为电流开关部分14和电流镜像部分15,电流 开关部分14主要由运算放大器AMP2和开关管醒13组成,其中电流镜像部分15包含基本 晶体管醒5和备用晶体管NM6、备用晶体管醒7、备用晶体管NM8,开关SWl1、开关SW21、开关 SW31,基本晶体管醒5和备用晶体管NM6、备用晶体管醒7、备用晶体管NM8的漏极互连接到 开关管醒13的源极,基本晶体管醒5和备用晶体管NM6、备用晶体管醒7、备用晶体管NM8 的源极互连接地,备用晶体管NM6、备用晶体管醒7、备用晶体管NM8的栅极设有开关SWl1、 开关SW21、开关SW31,开关SWl1、开关SW21、开关SW31按一定顺序将备用晶体管NM6、备用 晶体管醒7、备用晶体管NM8的栅极切换接地或连接基本晶体管醒1的栅极。 阳09引如图5如示,基本晶体管醒5的栅极接到基本晶体管醒1的栅极;运算放大器AMP2 正输入端接到基本晶体管醒1漏极,运算放大器AMP2负输入端接开关管醒13的源极,运算 放大器AMP2输出端接到开关管醒13的栅极,开关管醒13漏极接到电流输出Ioutl。
[0093] 如图5如示,镜像电流输出部分120为镜像电流的另一个输出部分,分为电流开 关部分16和电流镜像部分口,电流开关部分16主要由运算放大器AMP3和开关管醒14组 成,其中电流镜像部分口包含基本晶体管NM9和备用晶体管醒10、备用晶体管醒11、备用 晶体管醒12,开关SW12、开关SW22、开关SW32,基本晶体管NM9和备用晶体管醒10、备用晶 体管醒11、备用晶体管醒12的漏极互连接到开关管醒14的源极,基本晶体管NM9和备用 晶体管醒10、备用晶体管醒11、备用晶体管醒12的源极互连接地,备用晶体管醒10、备用 晶体管醒11、备用晶体管醒12的栅极设有开关SW12、开关SW22、开关SW32,开关SW12、开 关SW22、开关SW32按一定顺序将备用晶体管醒10、备用晶体管醒11、备用晶体管醒12的栅 极切换接地或连接基本晶体管醒1的栅极,基本晶体管NM9的栅极接到基本晶体管醒1的 栅极;运算放大器AMP3正输入端接到基本晶体管醒1漏极,运算放大器AMP3负端接开关管 醒14的源极,运算放大器AMP3输出端接到开关管醒14的栅极,开关管醒14漏极接到电流 输出Iout2。镜像电流输出部分12和镜像电流输出部分120的作用是镜像电流输出部分, 根据电流档位判断与控制逻辑18产生的开关SW1、开关SW2、开关SW3信号和VDS、VGS电压 实现电流的镜像输出。
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