小与VGS电压的大小有关。 假设初始状态为所有开关接地，当Iref电流进来的时候，若Iref电流过大，则Vg电压会很 高，导致电流档位判断比较器COMP1和电流档位判断比较器C0MP2输出高电平，该时候内部 逻辑模块使得开关SW3首先发生反转，该时候开关SW30、开关SW31、开关SW32使得备用晶 体管栅极接Vg电压，由式（5)可知Vg电压随着备用晶体管的接入而下降，若该时候Vg电 压还是很高，则会在开关SW3反转的基础上继续使得开关SW2发生反转，直到Vg电压稳定 在适当的值或者开关SW1也打开为止。
[009引如图5如示，若Iref电流较小的时候，则Vg较小，VGH、VGL为低电平，使得开关SW1、开关SW2、开关SW3处在稳定状态，该种状态下不需要开通过多的备用晶体管。
[0096] 如图5如示，而镜像电流输出部分则根据开关的个数和漏极电压，栅极偏置电压 大小实现电流的镜像输出。
[0097] 如图5如示，该方案极大的拓宽了电流范围，电压检测模块自动调整Vg电压和开 关个数，采用栅极控制的方法，提高了电流精度，节省了版图面积。
[009引本发明提供的一种高精度宽电流范围电流镜，通过改变电流镜像管的控制位置，SW由控制漏极改为控制栅极电压来实现电流镜像管的通断，消除了SW导通电阻的影响，减 小了VDS和VGS对电流的影响，进一步提高了电流镜像精度，拓宽电流镜像范围，缩小了电 路的版图面积。
[0099] W上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定 本发明的具体实施只局限于该些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在 不脱离本发明构思的前提下，还可w做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的 保护范围。
【主权项】
1. 一种高精度宽电流范围电流镜，其特征在于：包括参考电流输入部分、电流档位判 断与控制逻辑、镜像电流输出部分；所述参考电流输入部分、镜像电流输出部分分别与所述 电流档位判断与控制逻辑连接。2. 根据权利要求1所述的高精度宽电流范围电流镜，其特征在于：所述参考电流输入 部分包括电流镜像晶体管和运算放大器AMP1，其中，所述电流镜像晶体管包含基本晶体管 NMO和备用晶体管匪1、备用晶体管匪2、备用晶体管匪3,基本晶体管NMO和备用晶体管 匪1、备用晶体管匪2、备用晶体管匪3的漏极互连接到基准电流Iref，基本晶体管NMO和备 用晶体管匪1、备用晶体管匪2、备用晶体管匪3的源极互连接地，备用晶体管匪1的栅极设 有开关SWlO，备用晶体管匪2的栅极设有开关SW20,备用晶体管匪3的栅极设有开关SW30， 开关SWlO、开关SW20、开关SW30将备用晶体管匪1、备用晶体管匪2、备用晶体管匪3的栅极 切换接地或连接基本晶体管匪1的栅极，备用晶体管匪1、备用晶体管匪2、备用晶体管匪3 的开关控制信号依次为开关SWITCH1、开关SWITCH2、开关SWITCH3，运算放大器AMPl的负 输入端接参考电压Vref，运算放大器AMPl的正输入端接电流镜像晶体管的公共漏端，运算 放大器AMPl的输出端接基本晶体管NMO的栅极，参考电流输入部分的作用是提供镜像电 流输出部分的VDS电压和VGS电压。3. 根据权利要求2所述的高精度宽电流范围电流镜，其特征在于：所述备用晶体管匪1 通过开关SWITCH1与所述电流档位判断与控制逻辑连接，所述备用晶体管匪2通过开关 SWITCH2与所述电流档位判断与控制逻辑连接，所述备用晶体管匪3通过开关SWITCH3与所 述电流档位判断与控制逻辑连接。4. 根据权利要求2所述的高精度宽电流范围电流镜，其特征在于：所述算放大器AMPl 的输出端与所述电流档位判断与控制逻辑连接。5. 根据权利要求2所述的高精度宽电流范围电流镜，其特征在于：镜像电流输出部分 包括电流开关部分和电流镜像部分，电流开关部分包括运算放大器AMP2和开关管NM8,其 中电流镜像部分包含基本晶体管NM4和备用晶体管匪5、备用晶体管NM6、备用晶体管匪7， 基本晶体管NM4和备用晶体管匪5、备用晶体管NM6、备用晶体管匪7的漏极互连接到开关 管NM8的源极，基本晶体管NM4和备用晶体管匪5、备用晶体管NM6、备用晶体管匪7的源极 互连接地，备用晶体管NM5的栅极设有开关SWl 1，备用晶体管NM6的栅极设有开关SW21，备 用晶体管匪7的栅极设有开关SW31，开关SWl 1、开关SW21、开关SW31将备用晶体管匪5、备 用晶体管NM6、备用晶体管匪7的栅极切换接地或连接基本晶体管NMO的栅极，基本晶体管 NM4的栅极接到基本晶体管NMO的栅极；运算放大器AMP2正输入端接到基本晶体管NMO的 漏极，运算放大器AMP2的负输入端接开关管NM8的源极，运算放大器AMP2的输出端接到 开关管NM8的栅极，开关管NM8的漏极接到电流输出Ioutl，镜像电流输出部分的作用是根 据参考电流输入部分的输入电流在晶体管上形成的VGS电压和VDS电压镜像到基本晶体管 NM4、备用晶体管匪5、备用晶体管NM6、备用晶体管匪7上，形成输出电流Ioutl。6. 根据权利要求5所述的高精度宽电流范围电流镜，其特征在于：所述电流档位判断 与控制逻辑的VG端接到运算放大器AMPl的输出端，:所述电流档位判断与控制逻辑的输出 经开关SWITCH1接开关SW10、开关SWll的控制端，所述电流档位判断与控制逻辑的输出经 开关SWITCH2接开关SW20、开关SW21的控制端，所述电流档位判断与控制逻辑的输出经开 关SWITCH3接开关SW30、开关SW31的控制端。7. 根据权利要求6所述的高精度宽电流范围电流镜，其特征在于：所述电流档位判断 与控制逻辑根据VG电压的大小来控制打开备用晶体管的个数，进而来实现电流档位的切 换。8. 根据权利要求6所述的高精度宽电流范围电流镜，其特征在于：所述电流档位判断 与控制逻辑包括电流档位判断比较器C0MP1、电流档位判断比较器C0MP2、逻辑门器件U1、 逻辑门器件U2、逻辑门器件U3、逻辑门器件U4、逻辑门器件U5、逻辑门器件U6、逻辑门器件 U7、逻辑门器件U8、逻辑门器件U9、逻辑门器件U10、逻辑门器件U11、逻辑门器件U12、逻辑 门器件U13和触发器D1、触发器D2、触发器D3,电流档位判断比较器COMPl的负输入端接 参考电压 Vrefh，电流档位判断比较器COMPl的正输入端接基本晶体管匪1的栅极，电流档 位判断比较器COMPl的输出Vgh分别接到逻辑门器件U7、逻辑门器件U10、逻辑门器件U13 的输入端，电流档位判断比较器C0MP2的负输入端接参考电压Vrefl，电流档位判断比较器 C0MP2的正输入端接基本晶体管的栅极，电流档位判断比较器C0MP2的输出Vgl分别接到逻 辑门器件U5、逻辑门器件U8、逻辑门器件Ull的输入端。9. 根据权利要求8所述的高精度宽电流范围电流镜，其特征在于：所述逻辑门器件Ul 的一个输入接触发器Dl的qb端，所述逻辑门器件Ul另一个输入接触发器D2的q端；所述 逻辑门器件U2的一个输入接触发器D2的qb端，所述逻辑门器件U2的另一个输入接触发 器D3的q端；逻辑门器件U1、逻辑门器件U2的输出和复位信号REST分别接到逻辑门器件 U3的输入端；逻辑门器件U3的输出接到逻辑门器件U4的输入端，逻辑门器件U4的输出接 到触发器Dl、触发器D2和触发器D3的复位端r ;所述逻辑门器件U5两个输入端，一个输入 接到电流档位判断比较器C0MP2的输出，另一个接到触发器Dl的q端；所述逻辑门器件U6 的三个输入端为逻辑门器件U5的输出；逻辑门器件U7的输出和触发器D2的qb端，输出为 触发器Dl的d端；逻辑门器件U8两个输入端为电流档位判断比较器C0MP2输出端和触发 器D2的q端；逻辑门器件UlO输入端为触发器Dl的q端和电流档位判断比较器COMPl的 输出端；逻辑门器件U9输入端为逻辑门器件U8输出端、逻辑门器件UlO输出端和触发器D3 的qb端，逻辑门器件U9输出到触发器D2的输入d端；逻辑门器件Ull两输入端为电流档 位判断比较器C0MP2输出端和触发器D3的q端；逻辑门器件U13三个输入端为触发器D2 的q端、触发器Dl的q端和电流档位判断比较器COMPl的输出端；逻辑门器件U12两个输 入为逻辑门器件Ull和逻辑门器件U13的输出端，逻辑门器件U12的输出接到触发器D3的 D端；触发器D1、触发器D2、触发器D3的r端相连接到逻辑门器件U4输出；触发器D3的CK 端短接相连接到时钟信号CLK，触发器Dl的q端接逻辑门器件U6输出，触发器D2的q端接 逻辑门器件U9输出，触发器D3的q端接逻辑门器件U12输出，触发器D1、触发器D2、触发器 D3的qb端分别输出电流档位判断与控制逻辑的开关SWITCH1、开关SWITCH2、开关SWITCH3 信号；电流档位判断与控制逻辑的作用是根据Vg电压的大小，通过与Vrefh和Vref 1进行 比较产生VGH和VGL脉冲，产生开关SWITCH1、开关SWITCH2、开关SWITCH3开关信号，控制 备选晶体管的导通与截止。10. 根据权利要求1所述的高精度宽电流范围电流镜，其特征在于：所述镜像电流输出 部分至少有二个。
【专利摘要】本发明提供了一种高精度宽电流范围电流镜，包括参考电流输入部分、电流档位判断与控制逻辑、镜像电流输出部分；所述参考电流输入部分、镜像电流输出部分分别与所述电流档位判断与控制逻辑连接。本发明的有益效果是：采用可以电流档位切换的工作于线性区的电流镜，通过改进电流镜电路，提高VDS电压精度，从而提高电流镜像精度，拓宽电流镜像范围。
【IPC分类】G05F3/26
【公开号】CN104965560
【申请号】CN201510409777
【发明人】李科举, 秦鹏举
【申请人】深圳市富满电子集团股份有限公司
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年7月13日