一种电流减法器电路、芯片及通信终端的制作方法

本发明涉及一种减法器电路，尤其涉及一种用于检测两路电流差别的电流减法器电路，同时也涉及包括该电流减法器电路的集成电路芯片及相应的通信终端，属于模拟集成电路技术领域。

背景技术：

在模拟集成电路设计中，为了防止两条支路的电流之间因差别过大而造成故障或无法产生预期效果，工作人员经常会检测两条支路所流经电流的差别。

在现有技术中，主要采用电流型运算放大器实现对两条支路的电流差别的检测，并将两条支路的电流差别进行输出，方便工作人员根据电流型运算放大器输出的检测结果，及时校正所设计的模拟集成电路。

但是上述的电流型运算放大器结构比较复杂，且检测结果通常只是二值化结果，不能够满足工作人员的实际需求。所以，为了解决上述问题，需要设计一种新的简洁方案，并能够实现对两条支路的电流的差别的检测。

技术实现要素：

本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种电流减法器电路。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种包括该电流减法器电路的集成电路芯片及相应的通信终端。

为了实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，提供一种电流减法器电路，包括电流镜电路、电流-电压转换电路，所述电流镜电路的输入端分别连接两条支路，所述电流镜电路的输出端与所述电流-电压转换电路连接。

其中较优地，所述电流镜电路采用威尔逊电流镜或共源共栅型电流镜，其中，所述威尔逊电流镜由三个NMOS晶体管组成，第一NMOS晶体管的源极与第二NMOS晶体管的源极串接在一起并与地线连接，所述第一NMOS晶体管的栅极与所述第二NMOS晶体管的栅极连接，所述第二NMOS晶体管的栅极与所述第二NMOS晶体管的漏极短接，所述第二NMOS晶体管的漏极与第三NMOS晶体管的源极连接，所述第三NMOS晶体管的栅极与所述第一NMOS晶体管的漏极连接。

其中较优地，第一支路与所述第一NMOS晶体管的漏极连接，第二支路与所述第三NMOS晶体管的漏极连接，通过所述威尔逊电流镜实现对两条支路的电流差别检测。

其中较优地，流经所述第三NMOS晶体管的电流与流经所述第一NMOS晶体管M1电流的大小相同。

其中较优地，所述电流-电压转换电路由运算放大器与电阻组成，所述电阻串接在所述运算放大器的反向输入端与输出端之间，所述运算放大器的正向输入端连接参考电压，所述运算放大器的反向输入端连接第三NMOS晶体管的漏极，用于将检测的两条支路的电流差别转换成电压进行输出。

其中较优地，所述电流减法器电路输出的电压表示为：Vout＝Vref-(I2-I1)×R，其中，Vref为所述参考电压，I1为流经第一支路的电流，I2为流经第二支路的电流，R为电阻。

其中较优地，所述第二支路与所述第一支路的电流差值为流经电阻的电流。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种集成电路芯片，其中包括有上述的电流减法器电路。

根据本发明实施例的第三方面，提供一种通信终端，其中包括有上述的电流减法器电路。

本发明所提供的电流减法器电路主要采用电流镜电路对两条支路的电流进行做差运算，实现对两条支路的电流差别的检测。并且，本电流减法器电路还可以将电流差别的检测结果通过电流-电压转换电路精确地转换为电压值进行输出，方便工作人员根据本电流减法器输出的电压值以及参考电压值判断出两条支路的电流差别。

附图说明

图1为本发明所提供的电流减法器电路的结构示意图；

图2为本发明所提供的电流减法器电路中，两支路随时间变化的波形示意图；

图3为本发明所提供的电流减法器电路中，输出电压(Vout)随时间变化的波形示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容做进一步的详细说明。

本发明所提供的电流减法器电路包括电流镜电路、电流-电压转换电路，电流镜电路与电流-电压转换电路连接。其中，电流镜电路可以采用威尔逊电流镜、共源共栅型电流镜或其它类似的结构。例如，如图1所示，当电流镜电路采用威尔逊电流镜时，该威尔逊电流镜由第一NMOS晶体管M1、第二NMOS晶体管M2以及第三NMOS晶体管M3组成，它们之间的连接关系描述如下：第一NMOS晶体管M1的源极与第二NMOS晶体管M2的源极串接在一起并与地线连接，第一NMOS晶体管M1的栅极与第二NMOS晶体管M2的栅极连接，第二NMOS晶体管M2的栅极与第二NMOS晶体管M2的漏极短接，第二NMOS晶体管M2的漏极与第三NMOS晶体管M3的源极连接，第三NMOS晶体管M3的栅极与第一NMOS晶体管M1的漏极连接，第三NMOS晶体管M3的漏极与电流-电压转换电路连接。由威尔逊电流镜的原理可知：当有电流通过该威尔逊电流镜时，流经第三NMOS晶体管M3的电流是流经第一NMOS晶体管M1电流的镜像，也就是说，流经第三NMOS晶体管M3的电流与流经第一NMOS晶体管M1电流的大小相同。

如图1所示，电流-电压转换电路可以由一个电阻R与一个运算放大器U组成，运算放大器U的正向输入端与参考电压Vref连接，运算放大器U的反向输入端与电流镜电路连接，具体地，运算放大器U的反向输入端可以与第三NMOS晶体管M3的漏极连接，运算放大器U的输出端Vout与运算放大器U的反向输入端之间串接电阻R。通过本电流减法器电路可以实现对两条支路的电流差别的检测，并可以将该检测结果转换为电压进行输出。

下面以图1示出的电流减法器电路为典型示例，对本发明所提供的电流减法器电路实现对两条支路的电流差别的检测过程进行具体说明。该检测过程为：将流经两条支路的电流I1和I2分别从第一NMOS晶体管M1与第三NMOS晶体管M3的漏极流入到本电流减法器电路中，其中，流经第一NMOS晶体管M1的电流大小为I1，流经第三NMOS晶体管M3漏极的电流大小为I2；由于流经第三NMOS晶体管M3的电流与流经第一NMOS晶体管M1电流的大小相同。所以，流经第三NMOS晶体管M3的电流大小为I1，流经电阻R的电流大小为流经第一NMOS晶体管M1的电流与流经第三NMOS晶体管M3的电流的差值。由于在运算放大器U的反向输入端与输出端串接电阻R组成了电压负反馈型运算放大器，所以，根据负反馈的原理，电阻R左端的电压值始终与运算放大器U的正向输入端的参考电压Vref相同，参考电压Vref与电阻R之间的电压差值即为运算放大器U输出端输出的电压值。根据本电流加法器输出的电压值以及参考电压值可以判断出两条支路的电流差别，实现了对电流I1和I2差别的检测，并将检测结果转换为电压值输出至Vout端。

由此可以得出：本电流减法器电路输出的电压(即运算放大器U的输出端输出的电压)可以表示为：

Vout＝Vref-(12-11)×R (I)

为了使本发明所提供的电流减法器电路的技术方案更加清晰，下面结合图2和图3并以一个具体的实施例为典型进行详细说明。

在该实施例中，假设电流I1固定为30uA，每一个NMOS晶体管的宽长比(W/L)均为20um/2um，电阻R的阻值为100KΩ，参考电压Vref为1.5，电流I2可以表示为：

I2＝[I1+W/Lsin(ωt)]uA (2)

将电流I 1、W/L的数值带入公式(2)可以得出：

I2＝[30+10sin(ωt)]uA (3)

由上述公式可以得知，在一个周期内，电流I2在0°～90°范围内逐渐增大，当ωt为0°时电流I2最小，ωt为90°时电流I2最大，所以，电流I2从30uA逐渐增大到40uA。

电流I2在90°～180°范围内逐渐减小，当ωt为90°时电流I2最大，ωt为180°时电流I2最小，所以，电流I2从40uA逐渐减小到30uA。

电流I2在180°～270°范围内逐渐减小，当ωt为180°时电流I2最大，ωt为270°时电流I2最小，所以，电流I2从30uA逐渐减小到20uA。

电流I2在270°～360°范围内逐渐增大，当ωt为360°时电流I2最大，ωt为270°时电流I2最小，所以，电流I2从20uA逐渐增加到30uA。

综上所述，电流I2在20uA～40uA之间以正弦形式变化，电流I1、I2随时间变化的波形图如图2所示。

基于公式(1)～(3)可以将输出电压Vout重新整理为：

Vout＝[1.5-sin(ωt)]V (4)

同理由公式(4)可以得出，在一个周期内，输出电压Vout在0°～90°范围内逐渐减小，当ωt为0°时输出电压Vout最大，ωt为90°时输出电压Vout最小，所以，输出电压Vout从1.5V逐渐减小到0.5V。

输出电压Vout在90°～180°范围内逐渐增大，当ωt为90°时输出电压Vout最小，ωt为180°时输出电压Vout最大，所以，输出电压Vout从0.5V逐渐增大到1.5V。

输出电压Vout在180°～270°范围内逐渐增大，当ωt为180°时输出电压Vout最小，ωt为270°时输出电压Vout最大，所以，输出电压Vout从1.5V逐渐增大到2.5V。

输出电压Vout在270°～360°范围内逐渐减小，当ωt为270°时输出电压Vout最大，ωt为360°时输出电压Vout最小，所以，输出电压Vout从2.5V逐渐减小到1.5V。

综上所述，输出电压Vout在0.5V～2.5V之间以正弦形式变化，输出电压Vout随时间变化的波形图如图3所示。

本发明所提供的电流减法器电路主要采用电流镜电路对两条支路的电流进行做差运算，实现对两条支路的电流差别的检测。并且本电流减法器电路还可以将电流差别的检测结果通过电流-电压转换电路精确地转换为电压值进行输出，方便工作人员根据本电流减法器输出的电压值以及参考电压值判断出两条支路的电流差别。

本发明所提供的电流减法器电路可以被用在模拟集成电路芯片中。对于该模拟集成电路芯片中的电流减法器电路的具体结构，在此就不再一一详述了。

另外，上述电流减法器电路还可以被用在通信终端中，作为模拟集成电路的重要组成部分。这里所说的通信终端是指可以在移动环境中使用，支持GSM、EDGE、TD_SCDMA、TDD_LTE、FDD_LTE等多种通信制式的计算机设备，包括移动电话、笔记本电脑、平板电脑、车载电脑等。此外，本发明所提供的技术方案也适用于其他模拟集成电路应用的场合，例如通信基站等。

以上对本发明所提供的电流减法器电路、芯片及通信终端进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将属于本发明专利权的保护范围。