专利名称：控制电路与电路控制方法
控制电路与电路控制方法技术领域
本发明是关于一控制电路与其电路控制方法，尤指一数字模拟转换器的电流源的 控制电路与其电路控制方法。
背景技术：
在一电子装置系统中，一数字模拟转换器(Digital-to-analog converter)是用 来将一数字信号码转换为一模拟信号。举例来说，当一处理器产生一数字影音(Video)信 号后，该数字模拟转换器就可以用来将该数字影音频号转换为一模拟影音信号以播放于一 影像显示器。然而，随着科技的演进，该数字影音频号的所夹带的数据量与速率都会快速地 提升，以致于该数字模拟转换器的操作速率与稳定度也要相对的提升。换句话说，当该数字 模拟转换器将该数字影音频号转换为该模拟影音频号时，该数字模拟转换器的一电流源就 必须维持于稳定的状态，以提供精准的电流给该数字模拟转换器。因此，如何以一便宜且有 效的方法来设计一可维持于稳定的状态的数字模拟转换器的一电流源已成为业界亟需解 决的问题。发明内容
有鉴于此，有必要提供一可维持于稳定的状态的数字模拟转换器的电流源的控制 电路与其相关电路控制方法。
依据本发明的一第一实施例，其是提供一种控制电路。该控制电路包含有一第一 电流产生电路、一第二电流产生电路以及一随耦电路。该第一电流产生电路是用来依据一 参考信号来产生至少一输出电流。该第二电流产生电路是用来依据该参考信号来产生对应 该输出电流的一参考电流。该随耦电路是耦接于该第二电流产生电路用来依据该参考电流 来产生一控制电流并将该控制电流以随耦的方式从该第二电流产生电路反馈至该第一电 流产生电路以控制该参考信号。
依据本发明的一第二实施例，其是提供一种电路控制方法。该电路控制方法包含 有依据一参考信号来产生至少一输出电流；依据该参考信号来产生对应该输出电流的一 参考电流；以及依据该参考电流来产生一控制电流并将该控制电流通过一电路以随耦的方 式反馈控制该参考信号。
本发明的控制电路以及电路控制方法，能够利用随耦电路来将控制电流以随耦的 方式反馈至第一电流产生电路以控制参考信号，并籍以增加控制电路的相位余裕来提高其 稳定度。
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不 构成对本发明的限定。在附图中
图1是本发明的控制电路的一实施例示意图。
图2是本发明一控制电路处于一正常操作状态时的一交流信号电路的一实施例 示意图。
图3A是本发明一交流信号电路的一回路增益与频率之间的特征曲线图。
图3B是本发明一交流信号电路的一相位与频率之间的特征曲线图。
图4是本发明的电路控制方法的一实施例示意图。
具体实施方式
在本说明书以及权利要求书当中使用了某些词汇来指代特定的组件。本领域的技 术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同样的组件。本说明书及权利要 求并不以名称的差异作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异作为区分的准则。 在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”是一个开放式的用语，因此应解释成“包含 但不限定于”。另外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中 描述第一装置耦接于第二装置，则代表第一装置可以直接电气连接于第二装置，或通过其 它装置或连接手段间接地电气连接至第二装置。
请参考图1，图1所示是依据本发明一种控制电路100的一实施例示意图。控制 电路100包含有一参考信号产生电路102、一第一电流产生电路104、一第二电流产生电路 106以及一随耦电路108。第一电流产生电路104用来依据一参考信号Vy来产生一输出电 流Ιο。第二电流产生电路106用来依据该参考信号Vy来产生对应输出电流Io的一参考电 流Ir。随耦电路108是耦接于第二电流产生电路106，用来依据参考电流Ir来产生一控制 电流Ic，并将控制电流Ic以随耦的方式从第二电流产生电路106反馈至第一电流产生电 路104，以控制参考信号Vy。参考信号产生电路102是耦接于第一电流产生电路104、第二 电流产生电路106以及随耦电路108，用来产生参考信号Vy。请注意，本发明的一较佳实施 例是利用控制电路100来控制一数字模拟转换器的电流源，因此图1中的第一电流产生电 路104可以看成是该数字模拟转换器的电流源数组(Current source array) 110的部份电 路。此外，为了简化起见，参考信号Vy可以看成是一电压信号。
第一电流产生电路104包含有多个P型场效应管Mpl-Mpn，每一个P型场效应管都 会依据参考信号Vy来产生一输出电流，而为了简化起见，上述的输出电流Io为P型场效应 管Mpl-Mpn所产生的输出电流总和。
第二电流产生电路106包含有一 P型场效应管Ml、一 P型场效应管M2以及一参考 电流源1062。P型场效应管Ml具有一控制端(亦即栅极，以下同)Ny耦接于参考信号Vy、 一第一连接端(亦即源极，以下同)耦接于一第一参考电压Vdd以及一第二连接端(亦即 漏极，以下同)用来输出参考电流Ir。P型场效应管M2具有一控制端耦接于一偏压Vbl、一 第一连接端耦接于P型场效应管M2的该第二连接端以及一第二连接端Nx耦接于参考电流 源1062的第一端点以提供参考电流Ir。参考电流源1062的第二端点耦接于一第二参考电 压Vgnd，参考电流源1062用来产生一定电流Ib2。此外，在本实施例中，第一参考电压Vdd 是一电源电压，而第二参考电压Vgnd是一接地电压。
随耦电路108包含有一 N型场效应管M3，具有一控制端耦接于一偏压Vb2、一第一 连接端耦接于该参考电流(亦即第二连接端Nx)以及一第二连接端(亦即控制端Ny)用来 产生控制电流Ic。在本实施例中，N型场效应管M3是一共栅极(Common Gate)N型场效应管。进一步来说，N型场效应管M3的控制端的偏压Vb2可设定来将N型场效应管M3的操 作区域维持在一饱和区。如此一来，N型场效应管M3的第一连接端的信号变化就会呈现在 其第二连接端的信号(如控制电流Ic)上，进而达到信号随耦的机制。
参考信号产生电路102包含有一 P型场效应管M4、一参考电流源1022以及一 P型 场效应管M5。P型场效应管M4具有一第一连接端I禹接于第一参考电压Vdd,以及一控制端 耦接于其一第二连接端以输出偏压Vbl。参考电流源1022具有一第一端点耦接于P型场效 应管M4的该第二连接端以及一第二端点耦接于第二参考电压Vgnd，参考电流源1022是用 来产生一定电流Ibl。P型场效应管M5具有一第一连接端耦接于第一参考电压Vdd、一控制 端耦接于P型场效应管M4的该控制端以及一第一连接端(亦即控制端Ny)输出参考信号 Vy。
当控制电路100处于一正常操作状态时，参考信号产生电路102会产生参考信号 Vy以及输出偏压Vbl分别提供给第一电流产生电路104以及第二电流产生电路106。第一 电流产生电路104会依据参考信号Vy来产生输出电流Io至该数字模拟转换器，而第二电 流产生电路106会依据参考信号Vy与输出偏压Vbl来产生参考电流Ir。在此一实施例中， 由于参考电流源1062用来产生一定电流Ib2，因此参考电流Ir与电流Ib2之间的一电流差 就会流经随耦电路108，以产生控制电流Ic来反馈控制参考信号Vy。举例来说，当参考信 号Vy的电压准位提升时，参考电流Ir会对应的减少，进而增加控制电流Ic。当控制电流 Ic变大时，控制端Ny上参考信号Vy的电压准位就会下降。如此一来，输出电流Io就可以 维持不变。
此外，当控制电路100处于该正常操作状态以提供输出电流Io至该数字模拟转换 器时，在N型场效应管M3的该第一连接端(亦即第二连接端Nx)所看到的一第一电容的电 容值Cl以及一第一电阻的电阻值Rl均分别小于在P型场效应管M5的该第二连接端(亦 即控制端Ny)所看到的一第二电容的电容值C2以及一第一电阻的电阻值R2。更进一步来 说，当N型场效应管M3处于该饱和区时，第二连接端Nx所看到的电容值Cl约等于P型场 效应管M2的漏极端电容值、N型场效应管M3的源极端电容值以及参考电流源1062的输出 端电容值的总和电容值，而控制端Ny所看到的电容值C2约等于P型场效应管M5的漏极端 电容值、N型场效应管M3的漏极端电容值、P型场效应管Ml与P型场效应管Mpl-Mpn的栅 极端电容值的总和电容值。因此，电容值Cl会比电容值C2来得小。另一方面，第二连接端 Nx所看到的电阻值Rl约等于往P型场效应管M2的漏极端看进去的输出电阻与往N型场效 应管M3的源极端看进去的电阻(亦即N型场效应管M3的转导(Transconductance)值的 倒数，1/gm)的并联电阻值，而控制端Ny所看到的电阻值R2约等于往P型场效应管M5的 漏极端看进去的输出电阻与往N型场效应管M3的漏极端看进去的输出电阻的并联电阻值。 因此，电阻值Rl会比电阻值R2来得小。
进一步来说，请参考图2。图2所示是控制电路100处于该正常操作状态时的一交 流信号(亦即小信号)电路200的一实施例示意图。交流信号电路200包含有一第一信号 放大电路202、一第二信号放大电路204、一第一等效电阻206、一第二等效电阻208、一第一 等效电容210以及一第二等效电容212。第一信号放大电路202的输出端耦接于第二信号 放大电路204的输入端,亦即第二连接端Nx。第二信号放大电路204的输出端稱接于第一 信号放大电路202的输入端，亦即控制端Ny。第一等效电阻206为第二连接端Nx所看到的等效电阻，故其电阻值为R1。第二等效电阻208控制端Ny所看到的等效电阻，故其电阻值 为R2。第一等效电容210为第二连接端Nx所看到的等效电容，故其电容值为Cl。第二等 效电容212控制端Ny所看到的等效电容，故其电容值为C2。此外，交流信号电路200具有 一虚接地端Ng耦接于第一等效电阻206、第二等效电阻208、第一等效电容210以及第二等 效电容212。
另一方面，第一信号放大电路202代表控制电路100中P型场效应管Ml与P型场 效应管M2所形成的一等效转导放大电路,而第二信号放大电路204代表控制电路100中N 型场效应管M3所形成的一等效共基极放大器。
因此，经由对交流信号电路200的极点(pole)分析可以得出交流信号电路200共 有两个主要的极点，第一个极点频率Pl与第二个极点频率P2可由以下方程序(I)与(2) 表不:
Pl =-1/(R2*C2)， (I)
P2 =-1/(R1*C1). (2)
从上述关于控制电路100的教导可得知，第二电容的电容值C2与第二电阻的电阻 值R2均分别大于第一电容的电容值Cl与第一电阻的电阻值Rl，故第二电容的电容值C2与 第二电阻的电阻值R2的乘积就可以远大于第一电容的电容值Cl与第一电阻的电阻值Rl 的乘积。换句话说，若忽略方程式(I)与(2)中的负号的话，则第一个极点频率Pl会远小 于第二个极点频率P2。进一步来说，本发明的控制电路100可在不使用传统的频率补偿方 式就可以使得其两个主要极点的极点频率差扩大，进而使得控制电路100可以稳定地操作 于该正常操作状态。
请参考图3A与图3B，图3A所示是本发明交流信号电路200的一回路增益与频率 之间的特征曲线图；图3B所示是本发明交流信号电路200的一相位与频率之间的特征曲线 图。从图3A与图3B可以得知，第一个极点频率Pl与第二个极点频率P2会分别处于一极 低的频率与一极高的频率，而对应到该回路增益为O的频率Fz则位于第一个极点频率Pl 与第二个极点频率P2之间。换句话说，本发明的交流信号电路200会具有极佳的相位余裕 (Phase Margin),进而大幅提高了控制电路100稳定度。
请参考图4，图4所示是依据本发明一种电路控制方法400的一实施例示意图。电 路控制方法400是用来控制一数字模拟转换器的电流源。换句话说，电路控制方法400可以 用本发明的控制电路100来加以实作。因此，为了简化起见，电路控制方法400的操作原理 是搭配控制电路100来加以描述，然此一实施例并不是本发明电路控制方法400的唯一实 施例。此外，倘若大体上可达到相同的结果，并不需要一定照图4所示的流程中的步骤顺序 来进行，且图4所示的步骤不一定要连续进行，亦即其他步骤亦可插入。电路控制方法400 包含有下列步骤
步骤402 :依据参考信号Vy来产生输出电流Io ；
步骤404 :依据参考信号Vy来产生对应输出电流Io的参考电流Ir ；以及
步骤406 :依据参考电流Ir来产生控制电流Ic并将控制电流Ic通过随耦电路108 以随耦的方式反馈控制参考信号Vy，以使得输出电流Io得以维持稳定。
从图1可以得知，随耦电路108是以N型场效应管M3来加以实作，其中，N型场效 应管M3的栅极耦接于一偏压Vb2，源极耦接于第二连接端Nx，而漏极耦接于控制端Ny以产生控制电流Ic。因此，N型场效应管M3是以随耦的方式依据参考电流Ir来产生反馈控制 电流Ic，以使得参考信号Vy以及输出电流Io得以维持稳定(步骤406)。
综上所述，本发明的控制电路100与电路控制方法400，利用随耦电路108来将控 制电流Ic以随耦的方式反馈至第一电流产生电路104以控制参考信号Vy，并籍以增加控制 电路100的相位余裕来提高其稳定度。
虽然本发明已以较佳实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技 术领域中的技术人员，在不脱离本发明的范围内，可以做一些改动，因此本发明的保护范围 应以权利要求所界定的范围为准。
权利要求
1.一种控制电路，其特征在于，包含有 一第一电流产生电路，用来依据一参考信号来产生至少一输出电流； 一第二电流产生电路，用来依据所述参考信号来产生对应所述输出电流的一参考电流；以及 一随耦电路，耦接于所述第二电流产生电路，用来依据所述参考电流来产生一控制电流并将所述控制电流以随耦的方式从所述第二电流产生电路反馈至所述第一电流产生电路以控制所述参考信号。
2.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述随耦电路包含有 一场效应管，具有一控制端稱接于一偏压、一第一连接端稱接于所述参考电流以及一第二连接端用来输出所述控制电流。
3.如权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述场效应管是一共栅极场效应管。
4.如权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述场效应管是一N型场效应管。
5.如权利要求2所述的控制电路，其特征在于，在所述场效应管的所述第二连接端所看到的一第一电容的电容值以及一第一电阻的电阻值均分别大于在所述场效应管的所述第一连接端所看到的一第二电容的电容值以及一第二电阻的电阻值。
6.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述第二电流产生电路包含有 一第一场效应管，具有一第一控制端耦接于所述参考信号、一第一连接端耦接于一第一参考电压以及一第二连接端，所述第二连接端用来输出所述参考电流；以及 一第一参考电流源，具有一第一端点耦接于所述第一场效应管的所述第二连接端以及一第二端点稱接于一第二参考电压，所述第一参考电流源用来产生一第一定电流。
7.如权利要求6所述的控制电路，其特征在于，所述第一场效应管是一P型场效应管。
8.如权利要求6所述的控制电路，其特征在于，所述随耦电路包含有 一第二场效应管，具有一第二控制端耦接于一偏压、一第三连接端耦接于所述第一场效应管的所述第二连接端以及一第四连接端，所述第四连接端用来输出所述控制电流。
9.如权利要求8所述的控制电路，其特征在于，所述第二场效应管是一N型场效应管。
10.如权利要求6所述的控制电路，其特征在于，所述第二电流产生电路另包含有 一第三场效应管，具有一第三控制端耦接于一第一偏压、一第五连接端耦接于所述第一场效应管的所述第二连接端以及一第六连接端耦接于所述第一参考电流源的所述第一端点，所述第六连接端用以输出所述参考电流。
11.如权利要求10所述的控制电路，其特征在于，所述第三场效应管是一P型场效应管。
12.如权利要求10所述的控制电路，其特征在于，所述随耦电路包含有 一第四场效应管，具有一第四控制端耦接于一第二偏压、一第七连接端耦接于所述第二场效应管的所述第六连接端以及一第八连接端，所述第八连接端用来输出所述控制电流。
13.如权利要求12所述的控制电路，其特征在于，所述第四场效应管是一N型场效应管。
14.如权利要求12所述的控制电路，其特征在于，另包含有 一参考信号产生电路，耦接于所述第一电流产生电路，用来产生所述参考信号以及所述第二偏压。
15.如权利要求14所述的控制电路，其特征在于，所述参考信号产生电路包含有 一第五场效应管，具有一第九连接端耦接于所述第一参考电压，以及一第五控制端耦接于一第十连接端，所述第五控制端用以输出所述第一偏压； 一第二参考电流源，具有一第三端点耦接于所述第五场效应管的所述第十连接端以及一第四端点耦接于所述第二参考电压，所述第二参考电流源用来产生一第二定电流；以及 一第六场效应管，具有一第十一连接端耦接于所述第一参考电压、一第六控制端耦接于所述第五场效应管的所述第五控制端以及一第十二连接端，所述第十二连接端用来输出所述参考信号。
16.如权利要求15所述的控制电路，其特征在于，所述第五场效应管以及所述第六场效应管均是P型场效应管。
17.—种电路控制方法，其特征在于，所述电路控制方法包含有 依据一参考信号来产生至少一输出电流； 依据所述参考信号来产生对应所述输出电流的一参考电流；以及 依据所述参考电流来产生一控制电流并将所述控制电流通过一电路以随耦的方式反馈控制所述参考信号。
全文摘要
本发明提供一种控制电路，其包含有一第一电流产生电路，用来依据一参考信号来产生至少一输出电流；一第二电流产生电路，用来依据该参考信号来产生对应该输出电流的一参考电流；以及一随耦电路，耦接于该第二电流产生电路，用来依据该参考电流来产生一控制电流，并将该控制电流以随耦的方式从该第二电流产生电路反馈至该第一电流产生电路，以控制该参考信号。本发明还提供一种电路控制方法。该控制电路以及电路控制方法能够利用随耦电路来将控制电流以随耦的方式反馈至第一电流产生电路以控制参考信号，并籍以增加控制电路的相位余裕来提高其稳定度。
文档编号H03M1/66GK103019287SQ201110295640
公开日2013年4月3日 申请日期2011年9月27日 优先权日2011年9月27日
发明者陶成 申请人:联发科技(新加坡)私人有限公司