[發明專利]一種高電源抑制比的高精度電流源電路

無效

• 申請號: 201410232046.6
• 申請日: 2014-05-28
• 公開（公告）號: CN103970169A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 周澤坤;董淵;程潔;張瑜;石躍;明鑫;王卓;張波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G05F1/46
• 分類號: G05F1/46
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 李順德;王睿

技術領域

本發明涉及模擬集成電路技術，具體的說是涉及一種高電源抑制比的高精度電流鏡電流源電路。

背景技術

電流鏡電流源電路是模擬集成電路設計中一種最常見和最重要的集成電路模塊。其功能是產生一股穩定的電流源，供給其他模塊使用，以保證其他模塊的電路性能不會因為偏置電流源的改變而變化。由此可見，如何保證電流鏡電流源的輸出電流值大小恒定，不隨輸入電壓變化，是電流鏡電流源電路的設計關鍵所在。

PTAT(Proportional to absolute temperature)電流源是電流鏡電流源中一種重要的電流源，即電流源的大小隨著溫度的升高而變大。對于CMOS運算放大器等具有尾電流源的放大模塊模塊來說，電路跨導通常為：其中，G_m為放大器的跨導，I_B為放大器的尾電流，K為跨導參數與寬長比的乘積，即K＝μC_OX(W/L)，其中K隨溫度升高而下降。由上式可得，當溫度升高時，放大器的跨導會隨著下降。而放大器的跨導性能對電路的性能有著至關重要的作用，譬如電路的響應速度往與跨導直接相關，因此為了減小放大器跨導的改變對電路的影響，就需要讓I_B隨溫度的升高而變大，通常的做法是采用PTAT電流作為運算放大器的尾電流。此外，PTAT電流源也是構成電流偏置、溫度采樣、基準源等電路的核心模塊，其性能直接影響著系統的整體性能。

傳統的PTAT電流源的產生原理是通過三極管的帶隙基準產生，利用三極管上的偏置電流隨溫度成正比的特性，鏡像三極管上的PTAT電流提供給其他模塊使用。但這種結構的PTAT電流源對供電電壓的抑制比太低，當供電電壓變化時，由于溝道調制效應的影響，會導致流過三極管上的電流因為電源電壓的變化發生變化，即供給其他模塊的電流也會受到很大影響，使其他模塊工作不正常，這無疑會對整體電路性能造成惡劣影響。這一問題在寬電源電壓范圍的應用下，更為突出。常規緩解該問題的方法主要是增加晶體管溝道長度，減小溝道長度調制效應，但這無疑會增加芯片面積，提高成本，尤其在寬電源電壓應用下，面積的急劇增加通常是不可接受的。

發明內容

本發明所要解決的，就是針對上述傳統電流鏡電流源電路結構簡單、電源抑制比差的問題，提出一種適用于多種模擬電路模塊的高電源抑制比的高精度電流源電路

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是：一種高電源抑制比的高精度電流源電路，其特征在于，包括依次連接的啟動電路、溫度正比例電流產生電路、電源抑制比增強反饋電路和鏡像輸出電路；其中，

啟動電路由MOS管MPB1和電阻RB1構成；其中MPB1的源極接電源VIN，其漏極通過RB1后接地VSS，其柵極和漏極互連；

溫度正比例電流產生電路由PMOS管MPB2、MPB3、三極管QNB1、QNB2、電阻RB2、RB3、RB4構成；其中MPB2的源極接電源VIN，其柵極和漏極互連，其柵極接MPB1的柵極，其漏極接QNB1的集電極；QNB1的發射極通過RB2后接地VSS，其基極接MPB3的漏極；MPB3的源極接電源VIN，其柵極接MPB2的柵極，其漏極接QNB2的集電極；QNB2的基極通過RB3接QNB1的基極，其發射極通過RB4后接地VSS；

電源抑制比增強反饋電路由PMOS管MPB4、MPB5、NMOS管MNB1構成；其中MPB4的源極接電源VIN，其柵極和漏極互連，其柵極接MPB5的柵極，其漏極接MNB1的漏極；MPB5的源極接電源VIN，其漏極通過RB4接地VSS；MNB1的柵極接MPB2的漏極，其源極通過RB4后接地VSS；

鏡像輸出電路由PMOS管MPB6構成；MPB6的源極接電源VIN，其柵極接MP4的漏極，其漏極為鏡像電流輸出端。

本發明的有益效果為，利用嵌位原理和反饋原理，極大地降低了溝道調制效應對于電流源的影響，提高了鏡像電流源模塊對于電源電壓變化的抑制比，并且提高了輸出鏡像電流的精度，使得輸出電流為穩定的不隨其他因素變化的PTAT電流。

附圖說明

圖1是傳統的PTAT電流源電路；

圖2是本發明的高電源抑制比的高精度PTAT電流源電路結構示意圖；

圖3是為本發明的PTAT電流源的另一種實施方式電路結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖，詳細描述本發明的技術方案：

現有的傳統PTAT電流源產生電路原理，如圖1所示，左半部分是PTAT電流產生電路，其利用了帶隙基準的產生原理，可得：