专利名称：具有模式识别功能的电流源的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电流源，尤其涉及具有模式识别功能的电流源。
背景技术：
在集成电路设计领域中，经常需要外接一个电阻到某一电位来设置芯片内部参考电流，同时也要设置芯片的工作模式。现有的芯片上会同时使用两个引脚，一个用于设置芯片内部参考电流，另一个用于设置芯片的工作模式，这种方法存在下面的缺点在管脚较少或不够用的情况下，使用两个引脚是一个浪费；往往需要较大的补偿电容以保证系统稳定； 当要求多个同样的芯片相级联，在不同模式下工作时，模式识别需要另外作特殊处理。
发明内容
本发明的目的在于提供具有模式识别功能的电流源，用以解决现有的芯片同时使用两个引脚，一个用于设置芯片内部参考电流，另一个用于设置芯片的工作模式，造成引脚不够用的情况下的浪费、需要较大的补偿容以及当要求多个同样的芯片相级联，在不同模式下工作时，模式识别需要另外作特殊处理的问题。。为了实现上述目的，本发明提供了一种具有模式识别功能的电流源，包括，一电流设置电阻模块，用于设置所需的输出电流大小；一电压跟随器模块，用于将输入的高参考电位和低参考电位传递到所述设置电阻模块的参考电压端，并消除对所述高参考电位和低参考电位的阻性负载效应，所述电压跟随器模块能够根据电流设置电阻模块的输入电压端的电压和参考电压端的所述高参考电位的电位差，产生一高参考电流，根据电流设置电阻模块的输入电压端的电压和参考电压端的所述低参考电位的电位差，产生一低参考电流；一电流发生器模块，用于用于根据电流设置电阻模块设置的所述所需输出电流的大小，产生所述所需的输出电流；一模式判断逻辑模块，用于对所述高参考电流和所述低参考电流的大小进行比较，并根据比较结果，产生相应的逻辑驱动信号。在本发明具有模式识别功能的电流源的一实施例中，其中，所述电压跟随器模块的电路结构包括，一高电压跟随器，用于将输入的低参考电位传递到设置电阻的参考电压端；一低电压跟随器，用于将输入的高参考电位传递到设置电阻的参考电压端，所述低电压跟随器单元和高电压跟随器单元具有一共同输出端与所述电流设置电阻模块连接。在本发明具有模式识别功能的电流源的一实施例中，其中，所述模式判断逻辑模块能够将所述低电压跟随器和所述高电压跟随器产生的电流作差，将电流差转化为电压，产生一高电压或一低电压，以作为两种状态判断逻辑信号。在本发明具有模式识别功能的电流源的一实施例中，其中，所述电流发生器模块能够镜像所述低电压跟随器和所述高电压跟随器的输出的电流，并对电流求和，求和后的电流为所述所需的输出电流。
在本发明具有模式识别功能的电流源的一实施例中，其中，所述电流设置电阻模块的电路结构包括一个电流设置电阻，其一端接设置电流大小的输入电压信号，另一端为所述参考电压端，并与所述共同输出端连接。在本发明具有模式识别功能的电流源的一实施例中，其中，所述高电压跟随器的电路结构包括第一 NMOS管的栅极接高参考电压信号，第二 NMOS管和第一 NMOS管的源极接到第一电流源上；第二 NMOS管 的栅极和源极接在一起，并通过第二电流源接到电源线上；第一 PMOS管的栅极和漏极连接，第二 PMOS管的栅极和漏极连接，第一 PMOS管的源极和第二PMOS管的漏极连接，第二 PMOS管的源极和第二 NMOS管的栅极连接；第一 PMOS管的漏极通过第四电流源接到地上；第一 PMOS管的栅极连接第三PMOS管的栅极，第二 PMOS管的栅极连接第四PMOS管的栅极，第三MOS管的漏极通过第五电流源接到地线上，源极与第四PMOS管的漏极连接，第四PMOS管的源极连接第一 PMOS管开关的漏极，第五PMOS管开关的源极与第三电流源相连，该第三电流源另一端接到电源线，所述第一 PMOS管开关的栅极连接所述模式判断逻辑模块的状态输出端；第三PMOS管的漏极还与第三NMOS管的栅极连接，所述第三NMOS管的漏极与地线连接，所述第三NMOS管的源极与所述电流设置电阻的参考电压端相连，第三NMOS管的栅极还与所述的模式判断逻辑模块的输入端连接；另外第四PMOS管的漏端，通过串联的第一电阻和第一电容接到自身的源极。在本发明具有模式识别功能的电流源的一实施例中，其中，所述低电压跟随器的电路结构包括第六PMOS管的源极与第七PMOS管的漏极接在一起，并通过第六电流源连接到电源线，第六PMOS管的源极与第七PMOS管的源极连接第七电流源，且第六PMOS管的源极还连接地线；第六PMOS管的栅极接低参考电压信号；第七PMOS管的栅极和源极接在一起；第四NMOS管和第五NMOS管均为自身漏极与源极连接，第四NMOS管的源极和第五NMOS管的漏极连接，第五NMOS管的源极和第七PMOS管的栅极连接；第四NMOS管的漏极通第八电流源接到电源线上；第四NMOS管的栅极连接第六NMOS管的栅极，第五NMOS管的栅极连接第七NMOS管的栅极，第六NMOS管的漏极通过第九电流源接到电源线上，第六NMOS管的源极与第七NMOS管的漏极连接，第七NMOS管的源极通过一个第二 NMOS开关管与第十电流源相连，该电流源另一端接到地；第二 NMOS开关管的栅极连接模式判断逻辑模块的输出状态端，第六NMOS管的漏极还与一个第八PMOS管的栅极连接，第八PMOS管的源极与所述电源线连接，漏极与所述电流设置电阻的参考电压端相连，第八PMOS管的栅极还与所述的模式判断逻辑模块的输入端；另外第七NMOS管的漏极，通过串联的第二电阻和第二电容接到自身的源极。在本发明具有模式识别功能的电流源的一实施例中，其中，所述电流发生器模块的电路结构包括接收低电压跟随器和所述高电压跟随器输出的电流偏置电压信号，其中第九PMOS管的栅极与所述第八PMOS管的的栅极连接，第九PMOS管的漏极接到电源线上，第八NMOS管漏极与自身的栅极连接；第八NMOS管的源极与地相连；第八NMOS管的栅极还与第九NMOS管栅极相连，第九NMOS管的漏极与第十PMOS管的源极连接，第十PMOS管的栅极与自身的源极连接，第十PMOS管的漏极接到所述电源线上，第十PMOS管栅极与第十一 PMOS管的栅极连接；第十一 PMOS管的源极接所述电源线，漏极作为电流发生器单元电流输出端；第十PMOS管的漏极还与第十二 PMOS管的漏极连接，第十二 PMOS管的栅极与高电压跟随时器的第三NMOS管的栅极连接，第十二 PMOS管的漏极与地线连接。在本发明具有模式识别功能的电流源的一实施例中，其中，所述模式判断逻辑模块的电路结构包括第十NMOS管与第三NMOS管的栅极连接，第十NMOS管的漏极与地线连接，第十三PMOS管的源极与第十NMOS管的漏极连接，栅极与第八PMOS管的栅极连接，第十三PMOS管的漏极通过电容与地连接，第十三PMOS管的漏极还与迟滞反相器的输入端相连，迟滞反相器的输出接反相器输入，反相器输出为模式判断逻辑模块的状态输出端。在本发明具有模式识别功能的电流源的一实施例中，其中，所述第一电流源能够输出两倍单位电流，所述第二电流源能够输出一倍单位电流，所述第三电流源能够输出一倍单位电流，第四电流源能够输出一倍单位电流，第五电流源能够输出一倍单位电流，第六电流源能够输出二倍单位电流，第七电流源能够输出二倍单位电流，第八电流源能够输出一倍单位电流，第九电流源能够输出一倍单位电流，第十电流源能够输出一倍单位电流。
综上所述，通过本发明具有模式识别功能的电流源，具有如下效果I、能够将设置芯片的内部参考电流的管脚与设置芯片工作模式的管脚合二为一，减少一个管脚的实用；2、通过环路的而不需要较大的补偿容就可以保持系统的稳定；3、能够在多个同样的芯片相级联的情况下，完成不同工作模式下的设置。
图I所示为本发明具有模式识别功能的电流源的实施例一的模块图；图2所示为本发明具有模式识别功能的电流源的实施例二的模块图；图3所示为本发明具有模式识别功能的电流源的一实施例的电路图。
具体实施例方式以下结合附图及具体实施方式
对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施方式
仅用于解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。首先参考图I示出的本发明具有模式识别功能的电流源的实施例一的模块图，如图I所示，本发明具有模式识别功能的电流源的电路包括，电流设置电阻模块1，其具有一个输入电压端和一个参考电压端；电压跟随器模块2,其外接一高参考电位和一低参考电位(未在图I中示出)，电压跟随器模块2包括共同输出端和电流输出端，所述共同输出端连接电流设置电阻模块I的参考电压端；一电流发生器模块3，其输入端连接电压跟随器模块2的电流输出端，其输出端输出可设置电流源所需的输出电流；一模式判断逻辑模块4，其输入端连接电压跟随器模块2的电流输出端，其输出端输出可设置电流源的模式识别信号。电流设置电阻模块I用于设置所需的输出电流大小，所述输入电压端用于接收给定电压，电流设置电阻模块I将接收的给定电压通转化为电流从所述参考电压端输出，所述电流的大小即为本发明的可设置电流源最后输出的所需要的电流大小，因此，通过提供给电流设置电阻模块I输入电压端不同大小的电压可以设置输出电流的大小。电压跟随器模块2用于将所述输入的高参考电位和低参考电位通过所述共同输出端传递到电流设置电阻模块I的参考电压端，并消除对所述高参考电位和低参考电位的阻性负载效应，电压跟随器模块2能够根据电流设置电阻模块I的输入电压端的电压和参考电压端的所述高参考电位的电位差，产生一高参考电流，根据电流设置电阻模块的输入电压端的电压和参考电压端的所述低参考电位的电位差，产生一低参考电流，所述高参考电流和所述低参考电流通过其电流输出端输出；电流发生器模块3用于产生所述所需的输出电流，将所述高参考电流和所述低参考电流接收后，转化为本发明的可设置电流源所需的输出电流；模式判断逻辑模块4用于对所述高参考电流和所述低参考电流的大小进行比较，并根据比较结果，产生相应的逻辑驱动信号，具体地，根据高参考电流是否大于所述低参考电流来产生一个高电压或低电压，即得到状态判断逻辑信号。下面简述本发明具有模式识别功能的电流源的工作原理。电压跟随器模块2将所述输入的高参考电位和低参考电位通过所述共同输出端传递到电流设置电阻模块I的参考电压端，电流设置电阻模块I根据参考电压端和输入电压端的电位 差，确定最终输出的输出电流的大小，电流发生器模块3根据所确定的最终输出的输出电流的大小产生对应的输出电流，而模式判断逻辑模块4对所述高参考电流和所述低参考电流的大小进行比较，并根据比较结果，产生相应的逻辑驱动信号，其中，可以通过高参考电流和所述低参考电流做差，根据差值的来确定两种逻辑驱动信号。图2为本发明具有模式识别功能的电流源的实施例二的模块图，如图2所示，本实施例中，实施例一中的电压跟随器模块2包括低电压跟随器5和高电压跟随器6，其中，低电压跟随器5和高电压跟随器6的共同输出端和电流设置电阻模块I的参考电压端相连，在本实施例中，低电压跟随器5的电流输出端连接电流发生器模块3 —个电流输入端，高电压跟随器6的电流输出端连接电流发生器模块3的另一个电流输入端。进一步地，低电压跟随器5—端连接的外延输入线表示为低参考电位输入，低电压跟随器5用于将输入的低参考电位传递到设置电阻的参考电压端，再根据电流设置电阻模块I的输入电压端的电压和参考电压端的所述低参考电位的电位差，产生一低参考电流，所述低参考电流通过低电压跟随器5的电流输出端输出；高电压跟随器6，其一端连接的外延输入线表示为高参考电位输入，高电压跟随器6用于将输入的高参考电位传递到设置电阻的参考电压端，再根据电流设置电阻模块I的输入电压端的电压和参考电压端的所述高参考电位的电位差，产生一高参考电流，所述高参考电流通过高电压跟随器6的电流输出端输出。模式判断逻辑模块4的输入端分别连接低电压跟随器5的电流输出端和高电压跟随器6的电流输出端，模式判断逻辑模块4将所述低电压跟随器5和所述高电压跟随器6产生的低参考电流和高参考电流作差，将得到的电流差转化为电压，所述电流差或正或负，从而模式判断逻辑模块4产生一高电压或一低电压，以作为两种状态判断逻辑信号。进一步地，在一个实施例中，电流发生器模块3的输入端分别连接低电压跟随器5的电流输出端和高电压跟随器6的电流输出端，电流发生器模块3中包括镜像电路，用于镜像低电压跟随器5和高电压跟随器6输出的电流，从而实现准确接收低电压跟随器5和高电压跟随器6输出的电流的功能，再通过镜像电路求和，得到的电流等于低电压跟随器5和高电压跟随器6输出的电流总和，求和后的电流为所述所需的输出电流，本发明通过电流发生器模块3的输出端输出最终所需的电流。
本发明实施例二能够根据设置电压与参考电压的相对大小得到一高一低两种电平的状态识别逻辑信号，同时产生所需电流输出，通过一个管脚实现现有技术中2个管脚的功能，节省面积，实用性强。图3示出本发明具有模式识别功能的电流源的一实施例的电路图。具体地，以下先说明电路中的具体连接结构，再分析本发明功能的实现过程，图3中的多个电流源大小通过计算得到，以满足电流匹配的需要，图3中的MOS管分为PMOS管和NMOS管，均为增强型MOS管，本领域技术人员应当理解，图3所示的实施例作为一个示范参考，可以根据图3中的具体设置变换使用PMOS管和NMOS管，也可以采用耗尽型MOS管，这样的变化对于本领域技术人员来说是显而易见的，在此不予赘述。先看图3中标号为I的电流设置电阻模块的具体电路部分所述电流设置电阻模块包括一个电流设置电阻Rset，其一端接设置电流大小的输入电压信号Vset，另一端为所述参考电压端Vref，并与所述共同输出端连接。
结合图2参考图3中的高电压跟随器6的电路部分，所述高电压跟随器的电路结构包括第一 NMOS管M_dnp的栅极接高参考电压信号，第二 NMOS管M_dnn和第一 NMOS管M_dnp的漏极接到第一电流源361上；第二 NMOS管M_dnn的栅极和源极接在一起，并通过第二电流源363接到电源线上；第一 PMOS管M_HDH的栅极和漏极连接，第二 PMOS管M_HDL的栅极和漏极连接，第一 PMOS管M_HDH的源极和第二 PMOS管M_HDL的漏极连接，第二 PMOS管M_HDL的源极和第二 NMOS管M_dnn的栅极连接；第一 PMOS管M_HDH的漏极通过第四电流源364接到地上；第一 PMOS管M_HDH的栅极连接第三PMOS管M_HDHM的栅极，第二 PMOS管M_HDL的栅极连接第四PMOS管M_HDLM的栅极，第三MOS管M_HDHM的漏极通过第五电流源311接到地线上，源极与第四PMOS管M_HDLM的漏极连接，第四PMOS管M_HDLM的源极连接第一 PMOS管开关M_lckH的漏极，第五PMOS管开关M_lckH的源极与第三电流源312相连，所述第三电流源312另一端接到电源线，所述第一 PMOS管开关M_lckH的栅极连接所述模式判断逻辑模块的状态输出端；第三PMOS管M_HDHM的漏极还与第三NMOS管M_HF的栅极连接，所述第三NMOS管M_HF的漏极与地线连接，所述第三NMOS管M_HF的源极与所述电流设置电阻Rset的参考电压端相连，第三NMOS管M_HF的栅极还与所述的模式判断模块的一第一控制端连接；另外第四PMOS管M_HDLM的漏极，通过串联的第一电阻R_Hm和第一电容C_Hm接到自身的源极。下面简述高电压跟随器6的具体工作原理。高电压跟随器6输入端部分通过第一 NMOS管M_dnp和第二 NMOS管M_dnn的右差分放大电路组成，相比直接耦合电路，差分放大电路的对称性使得所述高参考电压VrefH几乎无误差通过所述右差分放大电路平移至第二 PMOS管M_HDL源极，这样的设计避免了输出电流对所述高参考电位阻性负载效应。第一 PMOS管M_HDH、第二 PMOS管M_HDL以及电流源363和电流源364组成的电位平移电路用于降低第二 PMOS管M_HDL源极输入的电压，高参考电压VrefH平移至第二 PMOS管M_HDL源极后，再降低一个第二 PMOS管M_HDL的栅源电压，此时，所述经过降低电位后的电压作为第四PMOS管M_HDLM的栅极电压。其中，第四PMOS管M_HDLM和第三NMOS管M_HF形成带反馈环的源跟随器结构，第四PMOS管M_HDLM与第二 PMOS管M_HDL共栅连接，为保证环路的稳定，在第四PMOS管M_HDLM漏极与电流源311之间串入第三PMOS管M_HDHM，第三PMOS管M_HDHM和第一 PMOS管M_HDH的栅极连接，在第三PMOS管M_HDHM的源极与第三NMOS管M_HF的漏极之间接入相串联的右电容C_Hm和右电阻R_Hm以形成密勒效应，并使右半平面零点向高频方向移动，保证了环路的稳定。再进一步分析电路，将图3中高电压跟随器6之外的部分视为外接负载，对右节点321处分以下两种情况进行分析。当外接负载要求第四PMOS管M_HDLM向内吸收电流时由于电流源311和电流源312所在支路电流有差值，第四PMOS管M_HDLM的源极电流变化时，在第四PMOS管M_HDLM的漏极(高阻结点)产生同相放大电压信号；所述同相放大电压信号驱动第三NMOS管M_HF的栅极，使得第三NMOS管M_HF的栅源电压变大，从而输出很大的反向电流，此时，在第三NMOS管M_HF的漏极得到的反相放大电流信号反馈至第 四PMOS管M_HDLM的源极，由此实现了电流负反馈，使得Vref = VrefH,并保证了第四PMOS管M_HDLM源极电流的稳定，即第四PMOS管M_HDLM源极(也就是右结点321处)为低阻抗结点，能够保持电压稳定；由于第四PMOS管M_HDLM漏极和源极分别以同样大小的电流源作负载，所以其源极外接负载所需的电流均由第三NMOS管M_HF提供，镜相第三匪OS管M_HF的电流即可得所需的电流；另外此时第十NMOS管M_Hst(即第三NMOS管M_HF的镜像管)栅源电压较高，第十NMOS管M_Hst的漏端与源端间电阻很低，以确保模式判断逻辑模块4的正常工作；当外接负载要求第四PMOS管M_HDLM向外提供电流时因为第三NMOS管M_HF源端接地，漏极和源极间的电流只能流向地，因此输出的电流只可能由电流源311和电流源312所在支路电流的差值提供，所述电流差值由第四PMOS管M_HDLM的源极检测，第四PMOS管M_HDLM源极电流的变化在其漏极产生负的同相放大电压信号，所述同相放大电压信号驱动共源结构的第三NMOS管M_HF栅极，使其关断，这时第
三NMOS管M_HF的镜像管第十NMOS管M_Hst也关断，关断电阻很高，为模式判断逻辑模块正常工作提供支持；由于电流源311和电流源312为平衡的电流源，系统稳定时，输出电流只可能取极小的值，可忽略，于是这时右结点321，在此条件下将为高阻抗结点。进一步地，参考图3的高电压跟随器6中的第一 PMOS管开关M_lckH接收模式判断逻辑模块的输出信号401，使电流源312和第四PMOS管M_HDLM之间导通，在外接负载要求第四PMOS管M_HDLM向内吸收电流时，，第三电流源312因此能够提供第四PMOS管M_HDLM偏置电流；在外接负载要求第四PMOS管M_HDLM向外提供电流时，使第三电流源312关断，阻断电流源312电流流入负载。图3中还示出低电压跟随器5的电路部分，所述低电压跟随器的电路结构包括 第六PMOS管M_dpp的源极与第七PMOS管M_dpn的源极接在一起，并通过第六电流源351连接到电源线，第六PMOS管M_dpp的源极与第七PMOS管M_dpn的源极连接第七电流源353，且第六PMOS的源极还连接地线；第六的栅极接低参考电压信号；第七PMOS管M_dpn的栅极和源极接在一起；第四NMOS管M_LDH和第五NMOS管M_LDL均为自身漏极与源极连接，第四NMOS管M_LDH的源极和第五NMOS管M_LDL的漏极连接，第五NMOS管M_LDL的源极和第七PMOS管M_dpn的栅极连接；第四NMOS管M_LDH的漏极通第八电流源354接到电源线上；第四NMOS管M_LDH的栅极连接第六NMOS管M_LDHM的栅极，第五NMOS管M_LDL的栅极连接第七NMOS管M_LDLM的栅极，第六NMOS管M_LDHM的漏极通过第九电流源313接到电源线上，第六NMOS管M_LDHM的源极与第七NMOS管M_LDLM的漏极连接，第七NMOS管M_LDLM的源极通过一个第二 NMOS开关管M_lckL与第十电流源314相连，所述电流源另一端接到地；第二NMOS开关管M_lckL的栅极连接模式判断逻辑模块的输出状态端status，第六NMOS管M_LDHM的漏极还与一个第八PMOS管M_LF的栅极连接，第八PMOS管M_LF的源极与所述电源线VDDA连接，漏极与所述电流设置电阻Rset的参考电压端相连，第八的栅极还与所述的模式判断逻辑模块的第二控制端互连；另外第七NMOS管M_LDLM的漏极，通过串联的第二电阻R_Lm和第二电容C_Lm接到自身的源极。低电压跟随器5输入端为包括第六PMOS 管M_dpp和第七PMOS管M_dnn的左差分放大电路，相比直接耦合电路，差分放大电路的对称性使得所述低参考电压VrefL几乎无误差通过所述左差分放大电路平移至第五NMOS管M_LDL源极，这样的设计避免了输出电流对所述低参考电位阻性负载效应。第五NMOS管M_LDL、第四NMOS管M_LDH以及电流源354和电流源353组成的电位平移电路用于抬升第五NMOS管M_LDL源极输入的电压，低参考电压VrefL平移至第五NMOS管M_LDL源极后，再进行电位升高，具体升高的数值等于抬升一个第五NMOS管M_LDL的栅源电压，所述经过升高电位后的电压作为第七NMOS管M_LDLM的栅极电压。其中，第七NMOS管M_LDLM和第八PMOS管M_LF形成带反馈环的源跟随器结构，第七NMOS管M_LDLM与第五NMOS管M_LDL的栅极连接，为保证环路的稳定，在第七NMOS管M_LDLM漏极与电流源313之间串有第六NMOS管M_LDHM，第六NMOS管M_LDHM和第四NMOS管M_LDH共栅连接，在第六NMOS管M_LDHM的源极与第八PMOS管M_LF的漏极之间接入相串联的左电容C_Lm和左电阻R_Lm实现了密勒效应，并使右半平面零点向高频方向移动，保证了环路的稳定。第八PMOS管M_LF的源极和栅极共同连接第七NMOS管M_LDLM的源极，为共源结构，第八PMOS管M_LF的漏极连接图3中电流设置电阻模块I的参考电压端Vref处。再进一步分析电路，将图3中低电压跟随器5之外的部分视为外接负载，对左节点322处分以下两种情况进行分析。当外接负载要求第七NMOS管M_LDLM向外提供电流时由于电流源313和电流源314所在支路电流有差值，第七NMOS管M_LDLM的源极电流变化时，在第七NMOS的漏极(高阻结点)产生同相放大电压信号；所述同相放大电压信号驱动第八PMOS管M_LF的栅极，使得第八PMOS管M_LF的栅源电压变大，从而输出很大的反向电流，此时，在第八PMOS的漏极得到的反相放大电流信号反馈至第七NMOS管M_LDLM的源极，由此实现了电流负反馈，使得Vref = VrefL,并保证了第七NMOS管M_LDLM源极电流的稳定，即第七NMOS管M_LDLM源极(也就是左结点322处)为低阻抗结点，能够保持电压稳定；由于第七NMOS管M_LDLM漏极和源极分别以同样大小的电流源作负载，所以其源极外接负载所需的电流均由第八PMOS管M_LF提供，镜相第八PMOS管M_LF的电流即可得所需的电流；另外此时第十三PMOS管M_Lst (即第八PMOS管M_LF的镜像管)栅源电压较高，第十三PMOS管M_Lst的漏端与源端间电阻很低，给模式判断逻辑模块4的正常工作提供支持；当外接负载要求第七NMOS管M_LDLM向内吸收电流时
因为第八PMOS管M_LF源端接电源，漏源极间的电流只能流出电源，因此输入的电流只可能由电流源313和电流源314所在支路电流的差值提供，所述电流差值由第七NMOS管M_LDLM的源极检测，第七NMOS管M_LDLM源极电流的变化在其漏极产生负的同相放大电压信号，所述同相放大电压信号驱动共源结构的第八PMOS管M_LF栅极，使其关断，这时第八PMOS管M_LF的镜像管第十三PMOS管M_Lst也关断，关断电阻很高，为模式判断逻辑模块正常工作提供支持；由于电流源313和电流源314为平衡的电流源，系统稳定时，输入电流只可能取极小的值，可忽略，于是这时左结点322，在此条件下将为高阻抗结点。进一步地，参考图3的低电压跟随器5中的第二 NMOS开关管M_lckL接收模式判断逻辑模块的输出信号402，在外接负载要求第七NMOS管M_LDLM向内吸收电流时，使电流源314导通，电流源314因此能够提供第七匪05管10)1^偏置电流；在外接负载要求第七NMOS管M_LDLM向外提供电流时，使电流源314关断，阻断电流源314电流流入负载。 在一个优选例中，上述的低电压跟随器5和高电压跟随器6组成电压跟随器模块2。再看图3中的电流发生器模块3，电流发生器模块3接收低电压跟随器5和所述高电压跟随器6输出的电流偏置电压信号，电流发生器模块的电路结构包括第九PMOS管M_isL的栅极与所述第八PMOS管的M_LF的栅极连接，第九PMOS管M_isL的漏极接到电源线VDDA上，第八NMOS管M_isLd漏极与自身的栅极连接；第八NMOS管M_isLd的源极与地GNDA相连；第八NMOS管M_isLd的栅极还与第九NMOS管M_isLdm栅极相连，第九NMOS管M_isLdm的漏极与第十PMOS管M_is的源极连接，第十PMOS管M_is的栅极与自身的源极连接，第十PMOS管的漏极接到所述电源线上，第十PMOS管M_is栅极与第i^一 PMOS管M_ism的栅极连接；第十一 PMOS管M_ism的源极接所述电源线，漏极作为电流发生器单元电流输出端i_out ;第十PMOS管M_is的漏极还与第十二 PMOS管M_isH的漏极连接，第十二 PMOS管M_isH的栅极与高电压跟随时器6的第三NMOS管M_HF的栅极连接，第十二 PMOS管M_isH的漏极与地线GNDA连接。具体地，第九PMOS管M_isL是第八PMOS管的M_LF的镜像管，第十二 PMOS管M_isH是第三NMOS管M_HF的镜像管，所述低电压跟随器5和所述高电压跟随器6输出的电流分别通过所述两个镜像管得到镜像电流。第九NMOS管M_isLdm和第八NMOS管M_isLd是一对镜像管，其中，第八NMOS管M_isLd的栅极和漏极相连，相当于一个二极管。第九PMOS管M_isL和第十二 PMOS管M_isH生成的镜像电流从其各自的漏极输出，在第十PMOS管M_is求和后，经过第十PMOS管M_is的镜像管第i^一 PMOS管M_ism的漏极输出，如图3中的i_out。如图3所示，模式判断逻辑模块4的电路部分中，电路结构包括第十NMOS管M_Hst与第三NMOS管M_HF的栅极连接，第十NMOS管M_Hst的漏极与地线连接，第十三PMOS管M_Lst的源极与第十NMOS管M_Hst的漏极连接，栅极与第八PMOS管M_LF的栅极连接，第十三PMOS管M_Lst的漏极通过电容C_D与地连接，第十三PMOS管M_Lst的漏极还与迟滞反相器INV_lst的输入端相连，迟滞反相器INV_lst的输出接反相器INV_lstB输入，反相器INV_lstB输出为模式判断逻辑模块的状态输出端status。其中，迟滞反相器INV_lst就是斯密特触发器，这样提供了输出的两种状态，将原有高电压跟随器6和低电压跟随器5中输出的波形整形，输出或高电压、或低电压，再进过反相器后输出。具体的，通过将所述低电压跟随器和所述高电压跟随器产生的电流作差，将电流差转化为电压，或者通过判断第十三PMOS管M_Lst的源漏极电阻是否比第十NMOS管M_Hst的源漏极电阻的大来输出模式状态,其中，输入电压为Vset,模式输出为status,可以得到如下关系若Vset < VrefL 时，Iset = (VrefL-Vset)/Rset, status = H—lQgic,模式输出高电平；若Vset > VrefH 时，Iset = (Vset-Vrefa) /Rset, status = L—lQgic,模式输出低电平；若VrefL ( Vset ( VrefH 时，Iset = O, status = HZ—lQgic,模式输出高阻态。本发明的可设置电流源中，需要一个设置电压输入脚，一个参考电位输入脚，一个模式状态输出脚，一个电流输出脚，以上为4个，相比现有技术中，将原有的模式输入脚节省掉。
值得一提的是，为反馈环路的稳定，由于在IC设计中难以使用大电容，因此为了加强密勒效应，引入两对共源共栅结构(第七NMOS管M_LDLM和第六NMOS管M_LDHM ;第四PMOS管M_HDLM和第三PMOS管M_HDHM)，可以最大限度的利用环路增益，有效的减少了补偿所需电容的面积。综上所述，通过本发明具有模式识别功能的电流源，不仅能够将设置芯片的内部参考电流的管脚与设置芯片工作模式的管脚合二为一，减少一个管脚的实用；并能通过环路的而不需要较大的补偿容就可以保持系统的稳定；还能够在多个同样的芯片相级联的情况下，完成不同工作模式下的设置。本领域技术人员应所述理解，本领域技术人员结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应所述理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
权利要求
1.一种具有模式识别功能的电流源，包括， 一电流设置电阻模块，用于设置所需的输出电流大小； 一电压跟随器模块，用于将输入的高参考电位和低参考电位传递到所述设置电阻模块的参考电压端，并消除对所述高参考电位和低参考电位的阻性负载效应，所述电压跟随器模块能够根据电流设置电阻模块的输入电压端的电压和参考电压端的所述高参考电位的电位差，产生一高参考电流，根据所述电流设置电阻模块的输入电压端的电压和参考电压端的所述低参考电位的电位差，产生一低参考电流； 一电流发生器模块，用于根据电流设置电阻模块设置的所述所需输出电流的大小，产生所述所需的输出电流； 一模式判断逻辑模块，用于对所述高参考电流和所述低参考电流的大小进行比较，并根据比较结果，产生相应的逻辑驱动信号。
2.根据权利要求I所述的电流源，其特征在于，所述电压跟随器模块的电路结构包括，一高电压跟随器，用于将输入的低参考电位传递到设置电阻的参考电压端；一低电压跟随器，用于将输入的高参考电位传递到设置电阻的参考电压端，所述低电压跟随器和高电压跟随器具有一共同输出端与所述电流设置电阻模块连接。
3.根据权利要求2所述地电流源，其特征在于，所述模式判断逻辑模块能够将所述低电压跟随器和所述高电压跟随器产生的电流作差，将电流差转化为电压，产生一高电压或一低电压，以作为两种状态判断逻辑信号。
4.根据权利要求2所述的电流源，其特征在与，所述电流发生器模块能够镜像所述低电压跟随器和所述高电压跟随器的输出的电流，并对电流求和，求和后的电流为所述所需的输出电流。
5.根据权利要求2所述的电流源，其特征在于，所述电流设置电阻模块的电路结构包括一个电流设置电阻，其一端接设置电流大小的输入电压信号，另一端为所述参考电压端，并与所述共同输出端连接。
6.根据权利要求2所述的电流源，其特征在于，所述高电压跟随器的电路结构包括 第一 NMOS管的栅极接高参考电压信号，第二 NMOS管和第一 NMOS管的源极接到第一电流源上；第二 NMOS管的栅极和源极接在一起，并通过第二电流源接到电源线上；第一 PMOS管的栅极和漏极连接，第二 PMOS管的栅极和漏极连接，第一 PMOS管的源极和第二 PMOS管的漏极连接，第二 PMOS管的源极和第二 NMOS管的栅极连接；第一 PMOS管的漏极通过第四电流源接到地上；第一 PMOS管的栅极连接第三PMOS管的栅极，第二 PMOS管的栅极连接第四PMOS管的栅极，第三MOS管的漏极通过第五电流源接到地线上，源极与第四PMOS管的漏极连接，第四PMOS管的源极连接第一 PMOS管开关的漏极，第五PMOS管开关的源极与第三电流源相连，该第三电流源另一端接到电源线，所述第一 PMOS管开关的栅极连接所述模式判断逻辑模块的状态输出端；第三PMOS管的漏极还与第三NMOS管的栅极连接，所述第三NMOS管的漏极与地线连接，所述第三NMOS管的源极与所述电流设置电阻的参考电压端相连，第三NMOS管的栅极还与所述的模式判断逻辑模块的输入端连接；另外第四PMOS管的漏端，通过串联的第一电阻和第一电容接到自身的源极。
7.根据权利要求6所述的电流源，其特征在于，所述低电压跟随器的电路结构包括第六PMOS管的源极与第七PMOS管的漏极接在一起，并通过第六电流源连接到电源线，第六PMOS管的源极与第七PMOS管的源极连接第七电流源，且第六PMOS管的源极还连接地线；第六PMOS管的栅极接低参考电压信号；第七PMOS管的栅极和源极接在一起；第四NMOS管和第五NMOS管均为自身漏极与源极连接，第四NMOS管的源极和第五NMOS管的漏极连接，第五NMOS管的源极和第七PMOS管的栅极连接；第四NMOS管的漏极通第八电流源接到电源线上；第四NMOS管的栅极连接第六NMOS管的栅极，第五NMOS管的栅极连接第七NMOS管的栅极，第六NMOS管的漏极通过第九电流源接到电源线上，第六NMOS管的源极与第七NMOS管的漏极连接，第七NMOS管的源极通过一个第二 NMOS开关管与第十电流源相连，该电流源另一端接到地；第二NMOS开关管的栅极连接模式判断逻辑模块的输出状态端，第六NMOS管的漏极还与一个第八PMOS管的栅极连接，第八PMOS管的源极与所述电源线连接，漏极与所述电流设置电阻的参考电压端相连，第八PMOS管的栅极还与所述的模式判断逻辑模块的输入端；另外第七匪OS管的漏极，通过串联的第二电阻和第二电容接到自身的源极。
8.根据权利要求7所述的电流源，其特征在于，所述电流发生器模块的电路结构包括 接收低电压跟随器和所述高电压跟随器输出的电流偏置电压信号，其中第九PMOS管的栅极与所述第八PMOS管的的栅极连接，第九PMOS管的漏极接到电源线上，第八NMOS管漏极与自身的栅极连接；第八NMOS管的源极与地相连；第八NMOS管的栅极还与第九NMOS管栅极相连，第九NMOS管的漏极与第十PMOS管的源极连接，第十PMOS管的栅极与自身的源极连接，第十PMOS管的漏极接到所述电源线上，第十PMOS管栅极与第十一 PMOS管的栅极连接；第十一 PMOS管的源极接所述电源线，漏极作为电流发生器模块的电流输出端；第十PMOS管的漏极还与第十二 PMOS管的漏极连接，第十二 PMOS管的栅极与高电压跟随时器的第三NMOS管的栅极连接，第十二 PMOS管的漏极与地线连接。
9.根据权利要求8所述的电流源，其特征在于，所述模式判断逻辑模块的电路结构包括 第十NMOS管与第三NMOS管的栅极连接，第十NMOS管的漏极与地线连接，第十三PMOS管的源极与第十NMOS管的漏极连接，栅极与第八PMOS管的栅极连接，第十三PMOS管的漏极通过电容与地连接，第十三PMOS管的漏极还与迟滞反相器的输入端相连，迟滞反相器的输出接反相器输入，反相器输出为模式判断逻辑模块的状态输出端。
10.根据权利要求7所述的电流源，其特征在于，所述第一电流源能够输出两倍单位电流，所述第二电流源能够输出一倍单位电流，所述第三电流源能够输出一倍单位电流，第四电流源能够输出一倍单位电流，第五电流源能够输出一倍单位电流，第六电流源能够输出二倍单位电流，第七电流源能够输出二倍单位电流，第八电流源能够输出一倍单位电流，第九电流源能够输出一倍单位电流，第十电流源能够输出一倍单位电流。
全文摘要
本发明公开了一种具有模式识别功能的电流源，包括，一电流设置电阻模块，用于设置所需的输出电流大小；一电压跟随器模块，用于将输入的高参考电位和低参考电位传递到所述设置电阻模块的参考电压端，并消除对所述高参考电位和低参考电位的阻性负载效应，所述电压跟随器模块能够根据电流设置电阻模块的输入电压端的电压和参考电压端的所述高参考电位的电位差，产生一高参考电流，根据电流设置电阻模块的输入电压端的电压和参考电压端的所述低参考电位的电位差，产生一低参考电流；一电流发生器模块，用于产生所述所需的输出电流；一模式判断逻辑模块，用于对所述高参考电流和低参考电流的大小进行比较，并根据比较结果，产生相应的逻辑驱动信号。
文档编号G05F1/56GK102955488SQ20111024922
公开日2013年3月6日 申请日期2011年8月26日 优先权日2011年8月26日
发明者胡如波, 马军 申请人:华润矽威科技(上海)有限公司