电压电流转换器的制作方法

1.本发明涉及一种电压电流转换器，尤其涉及一种可减小电压电流转换器的尺寸和改善不匹配造成的准确度下降的电压电流转换器。


背景技术：

2.电压电流转换器将参考电压转换成输出电流。随着小尺寸趋势席卷，业界致力于在维持性能下缩小电压电流转换器。然而，当晶体管/开关变得更小，电阻值将难以满足规格要求。
3.此外，制程中可能发生微小的变异，并导致晶体管/开关的电性特性发生变化。例如，晶体管/开关可能不匹配并具有不同的电阻值。输出电流可能从预定目标偏离，可能使得电压电流转换器的精确度降低。因此仍须改进电压电流转换器，以稳定提供输出电流而不论晶体管/开关是否不匹配。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本发明提供一种体积更小且几乎不会因不匹配而导致精确度下降的电压电流转换器。
5.本技术的一实施例公开了一种电压电流转换器，其包括一第一晶体管，具有一漏极耦接至一第一节点，其中所述电压电流转换器的一输出电流由所述第一节点产生；一第二晶体管，具有一漏极耦接至所述第一节点；一运算放大器，具有一第一输入端及一第二输入端，所述第一输入端用以接收一参考电压，所述第二输入端耦接至所述第一晶体管的一源极或所述第二晶体管的一源极；一控制电路，具有一输入端、一第一输出端及一第二输出端，所述输入端耦接至所述运算放大器的一输出端，所述第一输出端耦接至所述第一晶体管的一闸极，且所述第二输出端耦接至所述第二晶体管的一闸极；一第一电阻，耦接在所述第一晶体管的所述源极与一接地端之间；以及一第二电阻，耦接在所述第二晶体管的所述源极和所述接地端之间。
6.本技术的一实施例公开了一种电压电流转换器，其包括一第一晶体管，具有一漏极耦接至一第一节点，其中所述电压电流转换器的一输出电流由所述第一节点产生；一运算放大器，具有一输入端及一第一输入端，所述输入端耦接至所述第一晶体管的一闸极，所述第一输入端用以接收一参考电压；一第一电阻，具有一第一端及一第二端，所述第一端耦接至一接地端，所述第二端耦接至所述第一晶体管的一源极，其中所述第一电阻的所述第二端耦接至所述运算放大器的一第二输入端或一判断电路的一第一输入端耦接至所述运算放大器的所述第二输入端；以及一第二电阻，具有一及一第二端，所述第一端耦接至所述接地端，其中所述第二电阻的所述第二端耦接至所述运算放大器的一第三输入端或所述判断电路的一第二输入端。
7.本技术的一实施例公开了一种电压电流转换器，其包括一第一晶体管，具有一漏极耦接至一第一节点，其中所述电压电流转换器的一输出电流由所述第一节点产生；一第
二晶体管，具有一漏极耦接至所述第一节点；一运算放大器，具有一第一输入端用来接收一参考电压；一控制电路，具有一输入端耦接至所述运算放大器的一输出端，一第一输出端耦接至所述第一晶体管的一闸极，以及一第二输出端耦接至所述第二晶体管的一闸极；一第一电阻，具有一第一端及第二端，所述第一端耦接至一接地端，所述第二端耦接至所述第一晶体管的一源极，其中所述第一电阻的所述第二端耦接至所述运算放大器的一第二输入端或一判断电路的一第一输入端耦接至所述运算放大器的所述第二输入端；以及一第二电阻，具有一第一端及第二端，所述第一端耦接至所述接地端，所述第二端耦接至所述第二晶体管的一源极，其中所述第二电阻的所述第二端耦接至所述运算放大器的一第三输入端或所述判断电路的一第二输入端。
附图说明
8.图1至图6是本发明实施例电压电流转换器的示意图。
9.图7是本发明实施例一运算放大器的示意图。
10.图8是本发明实施例判断电路的示意图。
11.图9是本发明实施例控制电路的示意图。
12.其中，附图标记说明如下：
13.10
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电压电流转换器
14.100
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运算放大器
15.120
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控制电路
16.140m1,140m2
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晶体管
17.160r1,160r2
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电阻
18.180sw1,180sw2
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开关
19.vref
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参考电压
20.n100,n140
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节点
21.vn100
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节点电压
22.v100
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输出电压
23.iout
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输出电流
24.n160r1,n160r2
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端点
25.v160r1,v160r2
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电压
具体实施方式
26.图1是本发明实施例一电压电流转换器(voltage-to-current converter)10的示意图。电压电流转换器10包括一运算放大器(operational amplifier)100、一控制电路120、晶体管(transistor)140m1、140m2、电阻160r1、160r2和开关180sw1、180sw2。
27.运算放大器100用来响应一参考电压vref和一节点n100的一节点电压vn100以输出一输出电压v100。参考电压vref施加到运算放大器100的一正输入端。节点电压vn100施加到运算放大器100的一负输入端。运算放大器100的一输出端是(直接)连接到控制电路120的一输入端。
28.控制电路120用来利用输出电压v100控制晶体管140m1的闸极(gate)或晶体管
140m2的闸极，以开启晶体管140m1或140m2。控制电路120的一输出端耦接至晶体管140m1的闸极；控制电路120的另一输出端耦接至晶体管140m2的闸极。控制电路120在晶体管140m1和140m2之间切换，使得产生电压电流转换器10的输出电流iout的节点n140路由到电阻160r1或160r2。
29.晶体管140m1、140m2用来利用电阻160r1、160r2来改变等效电阻值(equivalent resistance)(稍后详述)。晶体管140m1的闸极或晶体管140m2的闸极被控制电路120路由至运算放大器100的输出端。晶体管140m1与140m2的漏极(drain)耦接至提供输出电流iout的节点n140。晶体管140m1的源极(source)耦接(或电气/直接连接)至电阻160r1的一端点n160r1，电阻160r1的另一端点接地。晶体管140m2的源极耦接(或电气/直接连接)到电阻160r2的一端点n160r2，电阻160r2的另一端点接地。反馈回路(feedback loop)可耦接晶体管140m1和140m2的源极到运算放大器100的负输入端。
30.开关180sw1、180sw2分别对应晶体管140m1、140m2。一反馈回路内的开关180sw1耦接在晶体管140m1的源极和运算放大器100的负输入端之间。另一反馈回路内的开关180sw2耦接在晶体管140m2的源极与运算放大器100的负输入端之间。在晶体管140m1或140m2导通/关断时，开关180sw1或180sw2可同时导通/关断。开关180sw1可响应晶体管140m1是否导通/关断而导通/关断；开关180sw2可响应晶体管140m2是否导通/关断而导通/关断。
31.电压电流转换是利用运算放大器100保持横跨电阻160r1或160r2的参考电压vref来完成。传送到运算放大器100的正输入端的参考电压vref也出现在节点n100(因此施加到电阻160r1或160r2)。输出电流iout可表示成iout＝vref/req，req是对应电阻160r1或160r2的等效电阻值。直接实现输出电流iout可调的方法是使等效电阻值req可调。
32.晶体管140m1、140m2和开关180sw1、180sw2是程式设计可切换的，以改变等效电阻值req(以及输出电流iout)。当晶体管140m1(和开关180sw1)导通而晶体管140m2(和开关180sw2)关断时，等效电阻值req可等于电阻160r1的电阻值(称作r160r1)。当晶体管140m1(和开关180sw1)关断而晶体管140m2(和开关180sw2)导通时，等效电阻值req可等于电阻160r2的电阻值(称作r160r2)。在一实施例，当晶体管140m1、140m2(和开关180sw1、180sw2)导通(即短路或闭合)，等效电阻值req可等于电阻160r1和160r2的电阻值的倒数的和的倒数(即1/
33.(1/r160r1+1/r160r2))。当控制电路120导通电阻160r1和160r2时，输出电流iout可最大化。在其他实施例，若要将输出电流iout加倍，利用将对应于具有相同的电阻值的电阻160r1和160r2的晶体管140m1、140m2(和开关180sw1、180sw2)导通，等效电阻值req可减半。
34.图2是本发明实施例一电压电流转换器20的示意图。图2a绘示电压电流转换器20的功能方块图。图2b绘示电压电流转换器20的实施示例。
35.相较电压电流转换器10，电压电流转换器20还包括开关250sw1、250sw2。闭合的开关250sw1或250sw2可将电压电流转换器20的晶体管240m的源极短路到电阻160r1或160r2，从而改变等效电阻值。如此一来，因为晶体管240m始终导通，节点n140由闭合的开关250sw1或250sw2路由到电阻160r1或160r2。开关250sw1或250sw2的切换功能由电压电流转换器10的晶体管140m1、140m2提供，用来将节点n140与电阻160r1或160r2短路/断开。
36.此外，如图2中所示，电压电流转换器10的晶体管140m1、140m2以电压电流转换器
20的晶体管240m置换(例如合并成晶体管240m)。因为通过晶体管240m的输出电流iout有时可流向电阻160r1和160r2，晶体管240m对应于电阻160r1和160r2。因为通过晶体管140m1(或140m2)的电流流向电阻160r1(或160r2)，晶体管140m1(或140m2)对应于电阻160r1(或160r2)。电压电流转换器20的晶体管240m1的面积大于电压电流转换器10的晶体管140m1或140m2的面积。
37.除了晶体管240m，开关250sw1、250sw2使电压电流转换器20的面积大于电压电流转换器10的面积。连接到晶体管(例如晶体管240m)的源极以控制(相当大的)电流(例如输出电流iout)流动的开关(例如开关250sw1或250sw2)，(在面积、功能等等方面)完全不同于连接到晶体管的闸极以控制闸极电压的另一开关。(连接到晶体管240m的源极的)开关250sw1或250sw2在电流路径内，因此开关250sw1或250sw2必须具有更大的面积使输出电流iout可以通过。
38.此外，开关250sw1、250sw2使电压电流转换器20的面积远大于电压电流转换器10的面积。当电压电流转换器20的输出电流iout流经晶体管240m、闭合的开关250sw1(或250sw2)以及电阻160r1(或160r2)时，闭合的开关250sw1或250sw2会影响节点n140和接地端(the ground)之间的总电阻值。换言之，(设置在电流路径中的)开关250sw1或250sw2的电阻值可能使总电阻值高于规格所要求的总电阻值。晶体管240m必须更宽/大，使得晶体管240m的电阻值变小，以满足节点n140和接地端之间的总电阻值的规格要求。另一方面，开关250sw1、250sw2不在电压电流转换器10；如此一来，进入节点n140的电压电流转换器10的输出电流iout，在流经电阻值160r1或160r2前只经过晶体管140m1或140m2，因而符合节点n140与接地端之间的总电阻值的规格要求，而无需进一步调整晶体管140m1或140m2的面积。电压电流转换器20的晶体管240m的面积可因此大于电压电流转换器10的晶体管140m1和140m2的总面积。
39.例如，如果电压电流转换器20的有效面积是3n(假定开关250sw1、250sw2和晶体管240m的有效面积分别是n)，电压电流转换器10的有效面积在相同余量(headroom)条件下可等于2n/3(即1/(1/n+1/2
×
n)＝2
×
n/3)。意即，电压电流转换器10的有效面积约是电压电流转换器20的有效面积的22％，因此比电压电流转换器20的有效面积小很多。
40.电压电流转换器20的开关250sw1和250sw2之间的不匹配(mismatch)会降低少电压电流转换器20的准确性/精确度。如果开关250sw1和250sw2不匹配，闭合的开关250sw1的电阻值不同于闭合的开关250sw2的电阻值。输出电流iout不能如预期均匀/适当地到流过闭合的开关250sw1和250sw2。电流可能(从端点n160r1到端点n160r2，反之亦然)通过闭合开关180sw1、180sw2。在电阻160r1的端点n160r1的电压v160r1可能因此不同于在电阻160r2的端点n160r2的电压v160r2(和/或施加到运算放大器100的负输入端的节点电压vn100)。如此一来，当开关250sw1、250sw2、180sw1、180sw2导通时，运算放大器100的负输入端的节点电压vn100是不(如预期地)正确/满足/合适，导致准确性/精确度的下降。
41.为了改善开关250sw1与250sw2之间的不匹配造成的准确度下降，请参考图3a，图3a是本发明实施例一电压电流转换器30a的示意图。相较于电压电流转换器20，电压电流转换器30a还包括一判断电路390。此外，电压电流转换器30a的一运算放大器300具有两个负输入端，其不同于电压电流转换器10或20的运算放大器100。
42.判断电路390用来判断施加到运算放大器300的一第二/负输入端的电压vn300t1
和施加到运算放大器300的另一负输入端(称作第三输入端)的电压vn300t2。当开关250sw1、250sw2均导通时，判断电路390的第一输出端将电阻160r1的端点n160r1的电压v160r1传送至运算放大器300的第二/负输入端，判断电路390的第二输出端将电阻160r2的端点n160r2的电压v160r2传送至运算放大器300的第三/负输入端。当开关250sw1导通而开关250sw2关断时，判断电路390的第一输出端和第二输出端将端点n160r1的电压v160r1分别传送至运算放大器300的第二/负输入端和第三/负输入端。当开关250sw1关断而开关250sw2导通时，判断电路390的第一输出端与第二输出端分别将端点n160r2的电压v160r2传送至运算放大器300的第二/负输入端与第三/负输入端。换言之，电压电流转换器10或20的开关180sw1、180sw2的切换功能可由(用来控制电压v160r1或v160r2传输路径的)电压电流转换器30a的判断电路390提供。
43.运算放大器300相对于施加到正输入端的参考电压vref处理施加到第二/负输入端的电压vn300t1与施加到第三/负输入端的电压vn300t2，使得输出电流iout不受开关250sw1和250sw2之间的不匹配影响。例如，运算放大器300可平均(在第二/负输入端的)电压vn300t1和(在第三/负输入端的)电压vn300t2。负反馈在施加到正输入端的参考电压vref和施加到负输入端的电压vn300t1和vn300t2的平均之间建立平衡(即vref＝(vn300t1+vn300t2)/2)。在一实施例，当端点n160r1的电压v160r1和端点n160r2的电压v160r2分别提供至运算放大器300的第二/负输入端和第三/负输入端时，电压vn300t1和vn300t2的平均是电压v160r1和v160r2的平均的函数(例如等式)。据此，输出电流iout不受到开关250sw1和250sw2之间不匹配影响，从而改善电压电流转换器30a准确性/精确度。
44.为改善开关250sw1与250sw2的不匹配造成的精确度下降，可参考图4，图4是本发明实施例一电压电流转换器40的示意图。相较于电压电流转换器20，电压电流转换器40还包括一判断电路490。
45.判断电路490用来判断施加到运算放大器100的负输入端的电压。电压电流转换器10或20的开关180sw1、180sw2的切换功能可由(用在控制电压v160r1或v160r2传输路径的)电压电流转换器40的判断电路490提供。当开关250sw1导通而开关250sw2关断时，判断电路490的输出端将电阻160r1的端点n160r1的电压v160r1传送到运算放大器100的负输入端。当开关250sw1关断但开关250sw2导通时，判断电路的输出端490将电阻160r2的端点n160r2的电压v160r2传送到运算放大器100的负输入端。
46.当开关250sw1、250sw2都导通时，判断电路490根据电阻160r1的端点n160r1的电压v160r1和电阻160r2的端点n160r2的电压v160r2，处理/输出节点电压vn100，从而解决开关250sw1、250sw2之间的不匹配。例如，判断电路490可平均端点n160r1的电压v160r1和端点n160r2的电压v160r2，然后将平均(即(v160r1+v160r2)/2)输出到运算放大器100的负输入端。或者，判断电路490可根据电阻160r1的电阻值对电阻160r2的电阻值的比值，计算横跨电阻160r1的电压v160r1与横跨电阻160r2的电压v160r2的组合电压，然后输出(加权后的)组合电压到运算放大器100的负输入端。(例如，电阻160r1的电阻值等于电阻160r2的电阻值时，组合电压可以等于(v160r1+v160r2)/2；当电阻160r1的电阻值(称作r160r1)和电阻160r2的电阻值(称作r160r2)满足r160r1＝2
×
r160r2时，组合电压可以等于(v160r1+2
×
v160r2)/3)。换言之，从判断电路490输出到运算放大器100的节点电压vn100是电压v160r1、v160r2、电阻160r1的电阻值和/或电阻160r2的电阻值的函数。据此，输出电流iout
不受开关250sw1和250sw2之间的不匹配影响，从而改善电压电流转换器40的准确性/精确度。
47.类似于电压电流转换器20的开关250sw1和250sw2之间的不匹配，电压电流转换器10的晶体管140m1和140m2之间的不匹配会降低电压电流转换器10的准确性/精确度。如果晶体管140m1和140m2不匹配，则电阻160r1的端点n160r1的电压v160r1可能不同于电阻160r2的端点n160r2的电压v160r2。如此一来，当晶体管140m1、140m2和开关180sw1、180sw2导通时，运算放大器100的负输入端的节点电压vn100不正确/不理想，导致准确性/精确度降低。
48.为了改善晶体管140m1与140m2之间的不匹配造成的准确度下降，请参考图3b所示，图3b是本发明实施例一电压电流转换器30b的示意图。如图3a和图3b所示，电压电流转换器30a可从电压电流转换器20演进而来，而电压电流转换器30b可从电压电流转换器10演进而来。类似于电压电流转换器30a的运算放大器300防止输出电流iout被开关250sw1以及250sw2之间的不匹配影响，电压电流转换器30b的运算放大器1300用来解决晶体管140m1和140m2之间的不匹配。
49.运算放大器1300处理施加到运算放大器1300的第二/负输入端的电压v160r1和施加到运算放大器1300的第三/负输入端的电压v160r2，使得输出电流iout不受晶体管140m1和140m2之间的不匹配影响。当晶体管140m1导通而晶体管140m2关断时，运算放大器1300响应于施加到第二/负输入端的电压v160r1和施加到运算放大器1300的正输入端的参考电压vref而输出输出电压v100。当晶体管140m1关断而晶体管140m2导通时，运算放大器1300响应于施加到第三/负输入端的电压v160r2和参考电压vref而输出输出电压v100。
50.当晶体管140m1和140m2都导通时，运算放大器1300处理施加到第二/负输入端的电压v160r1和施加到第三/负输入端的电压v160r2，以解决晶体管140m1和140m2之间的不匹配。例如，运算放大器1300可平均电压v160r1和v160r2，然后响应于参考电压vref和此平均(即(v160r1+v160r2)/2)而发送输出电压v100。或者，运算放大器1300也可根据电阻160r1的电阻值对电阻160r2的电阻值的比值，计算电压v160r1和v160r2的组合电压，然后响应于参考电压vref和组合电压而发送输出电压v100。据此，输出电流iout不受晶体管140m1与140m2之间的不匹配影响，进而提升电压电流转换器30b的准确性/精确度。
51.总之，运算放大器1300响应于施加到其正输入端的参考电压vref和所有电阻160r1和160r2的电压v160r1和v160r2的组合(例如，对应于导通的晶体管140m1和140m2的电阻160r1和160r2的电压v160r1和v160r2的平均，或仅对应于导通的晶体管140m1的电阻160r1的电压v160r1)而输出输出电压v100。
52.图3a的判断电路390不存在于图3b的电压电流转换器30b。图3b的运算放大器1300可提供图3a的判断电路390和运算放大器300的功能，因此可代替判断电路390和运算放大器300。
53.具体而言，运算放大器300和1300之间存在差异。运算放大器1300的输入指(input finger)的数量可以是可变的。运算放大器1300可判断有多少用在运算放大器1300的正输入端的输入指。例如，运算放大器1300可判断有多少的(运算放大器1300的输入级的差动放大器的)晶体管的闸极(例如图7的一晶体管704m2的闸极)路由到运算放大器1300的正输入端以接收参考电压vref。例如，当晶体管140m1和140m2导通时，电压v160r1和v160r2传送到
运算放大器1300的两个负输入端。相应地，用在运算放大器1300的两个负输入端的输入指的数量是两个；用在运算放大器1300的两个正输入端的输入指的数量也是两个。当晶体管140m1导通而晶体管140m2关断时，电压v160r1传送到运算放大器1300的(相应的)负输入端。由于电压v160r2是零伏特，因此对应于电压v160r2的输入指未使用。用在运算放大器1300的两个负输入端的输入指的数量是一个。因此，(运算放大器1300的差动放大器的相应的)晶体管(例如图7的晶体管704m1)关断，使得用在运算放大器1300的正输入端的输入指的数量改成一个。换言之，在此实施例，用在负输入端的输入指的数量等于用在正输入端的输入指的数量。在另一实施例，用于负输入端的输入指的数量对用于正输入端的输入指的数量的比值对应于用在组合电压的电压v160r1和v160r2的权重。
54.在另一方面，运算放大器300的输入指的数量可以是固定的。(运算放大器300的输入级的差动放大器的)晶体管的闸极(例如图7的晶体管704m1～704m4的闸极)始终分别路由到运算放大器300的正/负输入端。判断电路390可决定哪个电压传送到运算放大器300的哪个负输入端。例如，当开关250sw1和250sw2导通时，电压v160r1和v160r2输送到运算放大器300的两个负输入端。或者，当开关250sw1导通而开关250sw2关断时，判断电路390可将电压v160r1传送到运算放大器300的两个负输入端。对应地，(运算放大器1300的差动放大器的)两个晶体管的闸极路由到运算放大器1300的正输入端。如此一来，用在运算放大器300的两个负输入端的输入指的数量是两个；用在运算放大器1300的正输入端的输入指的数量也是两个。换言之，用在负输入端的输入指的数量等于用在正输入端的输入指的数量。
55.上述电压电流转换器是本发明的示范性实施例，本领域技术人员可进行不同的替换修改。例如，晶体管140m1的面积对晶体管140m2的面积的比值是电阻160r1的电阻值对电阻160r2的电阻值的比值的函数。当电阻160r1的电阻值等于电阻160r2的电阻值时，晶体管140m1的面积可等于晶体管140m2的面积。
56.此外，当电阻160r1的电阻值等于电阻160r2的电阻值时，可能有两种切换/路由：晶体管140m1和140m2(或开关250sw1和250sw2)都导通；或者，晶体管140m1和140m2中一者(或开关250sw1和250sw2中一者)导通。当电阻160r1的电阻值不同于电阻160r2的电阻值，可能有三种切换/路由：晶体管140m1和140m2(或250sw1开关和250sw2)都导通；或者，晶体管140m1(或开关250sw1)导通而晶体管140m2(或开关250sw2)关断；或者，晶体管140m1(或开关250sw1)关断，而晶体管140m2(或开关250sw2)导通。
57.等效电阻值可利用多个电阻来改变。例如，图5是本发明实施例一电压电流转换器50的示意图。图5a绘示电压电流转换器50的功能方块图。图5b示出电压电流转换器50实施示例。相比于电压电流转换器30b、30a或10，电压电流转换器50包括电阻160r1～160rn和晶体管140m1～140mn，其中n是整数。
58.类似于控制电路120的功能，电压电流转换器50的一控制电路520使用输出电压v100控制晶体管140m1～140mn的导通/关断，以将输出电流iout从节点n140路由到电阻160r1、
…
、或160rn。
59.电压电流转换器50的一运算放大器500具有多个负输入端。负输入端的数量等于电阻160r1～160rn的数量和/或晶体管140m1～140mn的数量。类似于运算放大器300的功能，运算放大器500处理/平均施加到运算放大器500的负输入端的电压vn500t1～vn500tn。随后，运算放大器500响应于施加到运算放大器500的正输入端的参考电压vref和电压
vn500t1～vn500tn的组合/平均而输出输出电压v100，以改善晶体管140m1～140mn之间不匹配所造成的精确度下降。如此一来，输出电流iout不受晶体管140m1～140mn之间不匹配的影响，进而提升电压电流转换器50的准确性/精确度。
60.类似于判断电路390的功能，电压电流转换器50的一判断电路590用来判断分别施加到运算放大器500的负输入端的电压vn500t1～vn500tn。判断电路590可响应于晶体管140m1～140mn的导通/关状态而改变从电阻160r1～160rn到运算放大器500的负输入端的路由。判断电路590可从图5中去除，使得运算放大器500的负输入端分别电性/直接连接到晶体管140m1～140mn。(类似于电压电流转换器30b的运算放大器1300，)判断电路590的功能可由运算放大器500提供。
61.相似地，图6是本发明实施例一电压电流转换器60的示意图。图6a绘示了电压电流转换器60的功能方块图。图6b绘示电压电流转换器60的实施示例。
62.相较于电压电流转换器10、40或50，电压电流转换器60的一判断电路690用来判断施加到运算放大器100的负输入端的电压，从而改善晶体管140m1～140mn之间的不匹配导致的精确度下降。例如，类似于判断电路490的功能，判断电路690处理/平均电阻160r1～160rn的横跨电压。从判断电路490输出到运算放大器100的负输入端的节点电压vn100可以是电阻160r1～160rn的横跨电压与电阻160r1～160rn的电阻值的函数/组合。例如，组合可以是电阻160r1～160rn中一者的横跨电压、电阻160r1～160rn的横跨电压的平均(即算术平均)、电阻160r1～160rn的横跨电压的几何平均、电阻160r1～160rn的横跨电压的调和平均(harmonic mean)、或电阻160r1～160rn的横跨电压的二次平均等等。据此，输出电流iout不受晶体管140m1～140mn之间不匹配的影响，从而提高电压电流转换器60的准确性/精确度。
63.具有多个负输入端的运算放大器可通过多种方式实现。例如，图7是本发明实施例一运算放大器700的示意图。运算放大器300或1300可替换成运算放大器700。运算放大器700可包括一输入级、一增益级和一输出级。运算放大器700的输入级可包括一差动放大器。运算放大器700的差动放大器可包括晶体管704m1～704m4和一电流源707。
64.运算放大器700可具有两个负输入端来实现电压电流转换器30a的运算放大器300。晶体管704m1、704m2的闸极可连接/路由到运算放大器700的正输入端以接收参考电压vref。(因此，用在运算放大器700的正输入端的输入指的数量可以是一或两个)。晶体管704m3的闸极可连接/路由到运算放大器700的第二/负输入端以接收电压vn300t1。晶体管704m4的闸极可连接/路由到运算放大器700的第三/负输入端以接收电压vn300t2。(因此，用在运算放大器700的两个负输入端的输入指的数量可以是一或两个)。晶体管704m1～704m4的源极连接到电流源707。
65.运算放大器700的差动放大器可处理/平均施加到第二/负输入端的电压vn300t1与施加到第三/负输入端的电压vn300t2。当负反馈稳定时，流过晶体管704m1和704m2的总电流等于流经晶体管704m3和704m4的总电流。假设晶体管704m1～704m4的跨导(transconductance)相同(即gm704m1＝gm704m2＝gm704m3＝gm704m4)，则一等式“gm704m1
×
vref+gm704m2
×
vref＝m704m3
×
vn300t1+gm704m4
×
vn300t2”可简化成另一等式“vref＝(vn300t1+vn300t2)/2"。也就是说，如果晶体管704m1～704m4的跨导相等，则运算放大器700能够计算施加到第二/负输入端的电压vn300t1和施加到第三/负输入端的电压vn300t2
的平均。
66.判断电路可通过一/多个开关或逻辑电路实现。例如，图8是本发明实施例判断电路890a和890b的示意图。图8a图8a示出判断电路890a；图8b示出判断电路890b。图3所示的判断电路390可用判断电路890a或890b代替。
67.判断电路890a或890b具有两个输入端和两个输出端。判断电路890a或890b的一第一输入端可连接电阻160r1的端点n160r1以接收电压v160r1。判断电路890a或890b的一第二输入端可连接电阻160r2的端点n160r2以接收电压v160r2。判断电路890a或890b的一第一输出端可连接运算放大器300的第二/负输入端以发送电压vn300t1。判断电路890a或890b的一第二输出端可连接运算放大器300的第三/负输入端以发送电压vn300t2。
68.判断电路890a可包括一双刀三掷(double pole three throw，dp3t)开关，判断电路890b可以包括两个单刀双掷(single pole double throw，spdt)开关898sw1和898sw2。双刀三掷开关(或单刀双掷开关898sw1和898sw2)被布线以实现判断电路890a(或890b)的功能/目的。当双刀三掷开关处在向上位置(或者当单刀双掷开关898sw1和898sw2拨向上)，电阻160r1的端点n160r1路由到运算放大器300第二/负输入端与第三/负输入端。当双刀三掷开关处在中间位置(或者当单刀双掷开关898sw1和898sw2拨向下)，电阻160r2的端点n160r2路由到运算放大器300的第二/负输入端与第三/负输入端。当双刀三掷开关处在向下位置(或者单刀双掷开关898sw1拨向上且单刀双掷开关898sw2拨向下)，端点n160r1路由到第二/负输入端而端点n160r2路由到第三/负输入端。
69.控制电路可通过一/多个开关或逻辑电路实现。例如，图9是本发明实施例控制电路920a和920b的示意图。图9a绘示控制电路920。图9b绘示控制电路920b。图1的控制电路120可用控制电路920a或920b代替。
70.控制电路920a或920b具有一输入端和两个输出端。控制电路920a或920b的输入端可连接运算放大器100的输出端以接收输出电压v100。控制电路920a或920b的一第一输出端可以连接晶体管140m1的闸极。控制电路920a或920b的一第二输出端可连接晶体管140m2的闸极。控制电路120a或920b可控制晶体管140m1的闸极或晶体管140m2的闸极，以将晶体管140m1或140m2与输出电压v100导通。
71.控制电路920a可包括一双刀三掷开关，控制电路920b可包括两个单刀双掷开关925sw1和925sw2。双刀三掷开关(或单刀双掷开关925sw1和925sw2)被布线以实现控制电路920a(或控制电路920b)的功能/目的。当双刀三掷开关处在向上位置(或者当单刀双掷开关925sw1和925sw2拨向上)，运算放大器100的输出端路由到晶体管140m1和140m2的闸极。当双刀三掷开关处在中间位置(或者当单刀双掷开关925sw1拨向上且单刀双掷开关925sw2拨向下)，运算放大器100的输出端路由到晶体管140m1的闸极而晶体管140m2的闸极接地(或连接到一低电压)。当双刀三掷开关处在向下位置(或者当单刀双掷开关925sw1拨向下而单刀双掷开关925sw2拨向上)，运算放大器100的输出端路由到晶体管140m2的闸极而晶体管140m1的闸极接地(或连接到低电压)。控制电路120因此可在晶体管140m1和140m2之间切换。
72.显而易见地，任何其他类型的晶体管(例如双极npn晶体管、双极pnp晶体管或n或p型mos晶体管)都可以用在实现电流信号切换/路由，且任何此类的实施例等同于上述和所附权利要求描述的实施例。
73.综上所述，本发明的控制电路控制(源极连接到一电阻的)晶体管的导通/关断，以将电压电流转换器的输出电流从一节点路由到至少一电阻。进入节点的输出电流经过(用来改变电阻的路由以改变等效电阻值的)晶体管而在到电阻前不流过额外开关，因此本发明的电压电流转换器具有更小的尺寸和符合规格要求的电阻。为改善导通晶体管之间不匹配造成的精确度下降，本发明的运算放大器响应于施加到其正输入端的参考电压和对应于导通的晶体管的电阻的电压的平均而输出电压。
74.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。