[發明專利]一種窄脈寬高重復頻率脈沖電流源的電路結構

在審

• 申請號: 201410324657.3
• 申請日: 2014-07-09
• 公開（公告）號: CN104135253A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 周海兵;魯華祥;陳剛;邊昳
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H03K7/08
• 分類號: H03K7/08
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

1.一種窄脈寬高重復頻率脈沖電流源的電路結構，其特征在于，包括可調基準電壓輸入模塊(1)、電流源模塊(2)、可調窄脈沖產生和整形模塊(3)、高速選擇模塊(4)以及電流鏡模塊(5)；其中，所述的可調基準電壓輸入模塊(1)、電流源模塊(2)、電流鏡模塊(5)依次電連接，所述的可調脈沖產生和整形模塊(3)、高速選擇模塊(4)、電流鏡模塊(5)依次電連接；

所述可調基準電壓輸入模塊用于將外部輸入的指定電流大小的數字量轉化為基準電壓模擬量；

所述電流源模塊在基準電壓輸入模塊所產生的基準電壓模擬量控制下，通過深度負反饋原理，產生恒定電流，作為電流鏡模塊的電源信號；

可調脈沖產生和整形模塊將所述外部輸入的指定電流脈沖寬度和脈沖頻率的數字量轉化為脈沖信號；

高速選擇模塊在可調脈沖產生和整形模塊所產生的脈沖信號的控制下，選擇接通兩路不同的輸入信號；所述兩路輸入信號為電流鏡模塊的電源信號和電流鏡模塊的第一晶體管的柵極信號；

電流鏡模塊，其包括第一晶體管和第二晶體管，在所述高速選擇模塊選通電源信號時，不輸出電流，在所述高速選擇模塊選通所述第一晶體管的柵極信號時，所述第一晶體管和第二晶體管構成電流鏡結構，并復制所述電流源模塊的電流后輸出。

2.根據權利要求1所述的電路結構，其特征在于，所述可調基準電壓輸入模塊(1)包括：

數模轉換器(11)，用于將所述指定電流脈沖幅度對應的數字量轉換成對應的模擬量電流；

運算放大器(12)，用于將數模轉換器(11)輸出的模擬量電流轉換成模擬量電壓后輸出。

3.根據權利要求1所述的電路結構，其特征在于，所述電流源模塊(2)包括：

深度負反饋電流源電路，包括：運算放大器，第一電阻、第二電阻、第三電阻、取樣電阻，第一電容、第二電容和第三晶體管；其中所述第一電阻和第一電容構成并聯電路，該并聯電路的輸入端接運算放大器的輸出端，輸出端連接到第三晶體管的柵極，第二電阻和第二電容組成串聯電路，該串聯電路的電阻端接運算放大器的反向輸入端，電容端接地，第三電阻連接運算放大器的反向輸入端和第三晶體管的源極，取樣電阻一端接第三晶體管的源極，一端接地，第三晶體管的漏極接電流鏡模塊，所述運算放大器U1的正向輸入端接可調基準電壓輸入模塊的輸入端。

4.根據權利要求1所述的電路結構，其特征在于，所述可調脈沖產生和整形模塊包括：

脈沖產生電路(31)，用于生成可變脈沖寬度和可變脈沖頻率的脈沖；

脈沖整形電路(32)，用于對脈沖產生電路生成的脈沖進行整形，使前沿陡峭，其輸出端與高速選擇模塊的輸入端相連。

5.根據權利要求1所述的電路結構，其特征在于，所述高速選擇模塊是一個高速的二選一選通器，其兩個輸入端分別與電流鏡模塊的電源信號以及電流鏡模塊的第一晶體管的柵極信號相連，其控制端與脈沖整形電路的輸出端相連，其輸出端接電流鏡模塊的第二晶體管的柵極。

6.根據權利要求1所述的電路結構，其特征在于，所述電流鏡模塊的第一晶體管的柵極和漏極相連，接電流源模塊的輸出端，第一晶體管的柵極還與高速選擇模塊的一個輸入端相連，第二晶體管的柵極跟高速選擇模塊的輸出端相連，第二晶體管的漏極接輸出端，用于輸出脈沖電流。

7.根據權利要求5所述的電路結構，其特征在于，所述高速選擇模塊的第一輸入端與所述電流鏡模塊的第一晶體管和第二晶體管的源極相連，并接至電源信號；所述高速選擇模塊的第二輸入端接第一晶體管的柵極和漏極。

8.根據權利要求4所述的電路結構，其特征在于，所述脈沖產生電路采用微控制器的PWM模塊實現或者采用FPGA模塊實現。