一种偏置电流源电路和电路板的制作方法

本发明涉及电流源，具体涉及一种偏置电流源电路和电路板。

背景技术：

1、电流源作为模拟集成电路的关键电路单元，广泛应用于运算放大器、a/d转换器和d/a转换器中，为这些电路提供高精度、低温漂的基准电流。

2、在设计与电源无关的偏置电路时，电路设计者需要考虑“简并点”的存在。当根据kcl/kvl建立电路的电学关系方程组时，有可能存在至少两个满足方程的解，即存在至少两个工作点。对于有的工作点，当出现扰动时，比如实际电路中的各种噪声，电路中的各个元器件可能会稍微偏离原本的工作点，但是随着时间的推移，电路最后会自动回归稳定，满足这些情况的工作点称为稳定解；而对于有些工作点，当任何扰动出现时，电路会偏离这个工作点过渡到另一个工作点，这样的工作点称为非稳定解。如果一个电路存在两个以上的稳定解，但是通常其中只有一个解是目标工作点，另外的解不是我们需要的，则应该增加启动电路使新的方程组只有一个稳定解。

3、现有的偏置电路如图1所示，该电路有两个简并点，一个正常工作，另一个就是所有mos管的电流为零，mos管m3的栅极栅高电位，因此需要一个启动电路将mos管m3栅极电位拉低，让电路能够正常工作，而在图2中，通过设置二极管连接的mos管m5，这样在vdd上电时提供了vdd到mos管m3到mos管m5到mos管m1再到地的电流通路，所以mos管m3和mos管m1不会关断，从而mos管m2和mos管m4都不会关断。

4、但是在实际使用时，这种启动方法存在前提条件，vdd必须满足下列两个条件：条件1：vth1+vth5+|vth3|<vdd，其中vth1、vth3和vth5分别为mos管m1、mos管m3和mos管m5管子的阈值电压，条件2：vdd-vgs1-|vgs3|<vth5，其中vgs1和vgs3分别是电路启动后mos管m1和mos管m3的栅源电压，即vdd电压要小于mos管m1和mos管m3的栅源电压以及mos管m5的阈值电压之和。其中条件1是为了满足mos管m5在vdd上电后能导通，条件2是为了保证电路在启动达到稳定状态后mos管m5能保持关断。从上述两个条件可以得到，现有启动电路在vdd比较大时，mos管m5很容易关不断，导致mos管m5有漏电流。另外从图2所示的仿真图可以得到，在vdd＝1.6v时，mos管m5就有131na的漏电流，因此传统的电流源启动电路的vdd的工作范围很受限制。

技术实现思路

1、鉴于背景技术的不足，本发明是提供了一种偏置电流源电路和电路板，所要解决的技术问题是电流源在启动时，如果电源电压过大会存在产生漏电流的情况。

2、为解决以上技术问题，第一方面，本发明提供了如下技术方案：一种偏置电流源电路，包括基于pmos管的第一电流镜、基于nmos管的第二电流镜、基于nmos管的第三电流镜、电流复制单元、电压上拉单元、电压下单元、第一电子开关和第二电子开关；

3、所述第一电流镜的两个电流输出端与第二电流镜的两个电流输入端电连接，所述第二电流镜的两个电流输出端与第三电流镜的两个电流输入端电连接，所述第三电流镜的两个电流输出端接地；所述电流复制单元与所述第一电流镜电连接，复制第一电流镜产生的电流并输出偏置电流；

4、所述第一电流镜的pmos管的栅极通过所述第一电子开关与第二电流镜的nmos管的栅极电连接，所述第一电流镜的pmos管的栅极还通过第二电子开关与第三电流镜的nmos管的栅极电连接；

5、所述电压上拉单元分别与所述第一电子开关的控制端和第二电子开关的控制端电连接，用于在上电时输出驱动第一电子开关和第二电子开关导通的上拉电压；

6、所述电压下拉单元与所述第三电流镜的nmos管的栅极电连接，基于第三电流镜的nmos管的栅极电压将电压上拉单元的电压输出端的电压下拉，使第一电子开关和第二电子开关关断。

7、在第一方面的某种实施方式中，所述第一电流镜包括pmos管p1和pmos管p2，所述pmos管p1的源极与pmos管p2的源极电连接，用于接入工作电压vdd；所述pmos管p1的栅极分别与pmos管p2的栅极和pmos管p2的漏极电连接，pmos管p1的漏极和pmos管p2的漏极为第一电流镜的两个电流输出端；

8、所述电流复制单元用于复制流过pmos管p2的电流。

9、在第一方面的某种实施方式中，所述电流复制单元包括pmos管p4，pmos管p4的源极与pmos管p2的源极电连接，pmos管p4的栅极与pmos管p2的栅极电连接，pmos管p4的漏极用于输出偏置电流。

10、在第一方面的某种实施方式中，所述第二电流镜包括nmos管n6和nmos管n7，nmos管n6的漏极分别与pmos管p1的漏极、nmos管n6的栅极和nmos管n7的栅极电连接，nmos管n7的漏极与pmos管p2的漏极电连接，nmos管n6的源极和nmos管n7的源极为第二电流镜的两个电流输出端。

11、在第一方面的某种实施方式中，所述第一电子开关为nmos管n2，pmos管p2的栅极与nmos管n2的漏极电连接，nmos管n2的源极与nmos管n6的栅极电连接，nmos管n2的栅极为第一电子开关的控制端。

12、在第一方面的某种实施方式中，所述第三电流镜包括nmos管n8和nmos管n9，nmos管n8的漏极分别与nmos管n6的源极、nmos管n8的栅极和nmos管n9的栅极电连接，nmos管n9的漏极与nmos管n7的源极电连接，nmos管n8的源极和nmos管n9的源极为第三电流镜的两个电流输出端；其中nmos管n9的源极通过电阻r2接地。

13、在第一方面的某种实施方式中，所述第二电子开关为nmos管n3，nmos管n3的漏极与pmos管p2的栅极电连接，nmos管n3的源极与nmos管n9的栅极电连接，nmos管n3的栅极为第二电子开关的控制端。

14、在第一方面的某种实施方式中，所述电压上拉单元包括电阻r1、pmos管p3和nmos管n1，电阻r1一端用于输入工作电压vdd，电阻r1另一端与pmos管p3的源极电连接，pmos管p3的栅极分别与pmos管p3的漏极、nmos管n1的漏极、nmos管n1的栅极第一电子开关的控制端和第二电子开关的控制端电连接，nmos管n1的源极与电压下拉单元电连接。

15、在第一方面的某种实施方式中，所述电压下拉单元包括nmos管n4和nmos管n5；nmos管n5的栅极与第三电流镜的nmos管的栅极电连接，nmos管n5的源极和nmos管n4的源极电连接，nmos管n5的漏极分别与nmos管n4的栅极、nmos管n4的漏极和nmos管n1的源极电连接。

16、第二发明，本发明提供了一种电路板，电路板上设有上述的一种偏置电流源电路。

17、本发明与现有技术相比所具有的有益效果是：发明的偏置电流源电路分别通过第一电子开关和第二电子开关将第一电流镜的pmos管的栅极与第二电流镜的nmos管的栅极以及将第一电流镜的pmos管的栅极和第三电流镜的nmos管的栅极电连接，这样在上电时，电压上拉单元通过驱动第一电子开关和第二电子开关导通，从而使第一至第三电流镜产生电流，随着产生电流越来越大，第三电流镜的nmos管的栅极电压变大，电压下拉单元基于越来越大的第三电流镜的nmos管的栅极电压将电压上拉单元的输出电压拉低，从而使第一电子开关和第二电子开关关断，这样不用担心电源电压过大产生漏电流。