[發(fā)明專利]一種有效抑制電源電壓影響的電流鏡

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610333070.8
• 申請日: 2016-05-18
• 公開（公告）號: CN105867518B
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發(fā)明（設計）人: 王宇星;錢英杰;居吉喬
• 申請（專利權）人: 無錫科技職業(yè)學院
• 主分類號: G05F3/26
• 分類號: G05F3/26
• 代理公司: 無錫盛陽專利商標事務所(普通合伙)32227
• 代理人: 顧吉云

技術領域

本發(fā)明涉及模擬電路設計技術領域，尤其是一種電流鏡，具體為一種有效抑制電源電壓影響的電流鏡。

背景技術

在模擬電路設計中，電路模塊經(jīng)常需要用到比較精確的偏置電流，這對電路性能的穩(wěn)定和提高非常重要，特別是隨著近年來便攜式消費類電子產(chǎn)品的普及，要求供電電源電壓在一定范圍內(nèi)變化設備都能正常工作，這對電流鏡電路的設計提出了更高的要求。

傳統(tǒng)的電流鏡電路如圖1所示，電路中的所有管子都要求工作在飽和區(qū)，其中PMOS管PM1的柵極接NMOS管NM1的漏極，PMOS管PM1的源極接電源，PMOS管PM1的漏極接NMOS管NM1的漏極；PMOS管PM2的柵極接NMOS管NM1的漏極，PMOS管PM2的源極接電源，PMOS管PM2的漏極接NMOS管NM2的漏極；NMOS管NM1的柵極接外部電壓偏置端口Vbias，NMOS管NM1的源極接地；NMOS管NM2的柵極接NMOS管NM2的漏極，NMOS管NM2的源極接地；NMOS管NM3的柵極接NMOS管NM2的漏極，NMOS管NM3的源極接地，NMOS管NM3的漏極接電流輸出端口Iout1；NMOS管NM3的柵極接NMOS管NM2的漏極，NMOS管NM3的源極接地，NMOS管NM4的漏極接電流輸出端口Iout2；

在不考慮溝道長度調制效應的前提下，根據(jù)飽和區(qū)MOS管的電路公式(1)為

如果考慮MOS管的二級效應，可以得到更為精確的電流公式(2)為

現(xiàn)在對流過NMOS管NM2和NMOS管NM3的電流做一個簡單地分析：

式子中μ_n為電子遷移率，介電常數(shù)其中ε_o為真空介電常數(shù)，為二氧化硅相對介電常數(shù)，t_ox為柵氧化層的厚度，W為溝道寬度，L為溝道長度，稱為器件的寬長比，V_TH為MOS管的閾值電壓，V_GS為柵源級電壓，V_DS為漏源級電壓；V_GSNM2為NMOS管NM2的柵極對源極電壓，V_DSNM2為NMOS管NM2的漏極對源極電壓，對NMOS管NM2來說，兩者在數(shù)值上是相等的，同理得到流經(jīng)NMOS管NM3的電流

式子中V_GSNM3為NMOS管NM3的柵極對源極電壓，V_DSNM3為NMOS管NM3的漏極對源極電壓；

因為NMOS管NM2和NMOS管NM3的柵極電壓相同，公式(3)、(4)兩式相比，得到

由上式(5)中可以看出，復制的鏡像電流值有兩個影響因素：1.寬長比，2.電流鏡管子的漏源極電壓偏差，然而事實上，公式(5)的結論是在忽略NMOS管NM2和NMOS管NM3的閾值電壓的不同得到的，在精確的電流鏡電路中，這個影響因子是不能簡單忽略的；其中管子的寬長比通過版圖的布局優(yōu)化可以做到相當小的差別，因此影響電流鏡電流精度很大程度上取決于鏡像管的漏源電壓差，而在傳統(tǒng)電流鏡電路中，由于結構上的缺陷，兩個鏡像管漏源電壓的壓差較大，特別是當電源電壓出現(xiàn)波動時，會引起電流輸出部分鏡像管的漏源電壓隨之出現(xiàn)較大的變化，導致輸出電流嚴重偏離設計值。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有電流鏡鏡像管的漏源電壓差對輸出電流影響大的問題，本發(fā)明提供了一種有效抑制電源電壓影響的電流鏡，其可有效提高輸出電流對電源電壓波動的抑制能力，保證電流精度。

其技術方案是這樣的，其特征在于：其包括參考電流產(chǎn)生電路、第一鏡像電路、第二鏡像電路及電流輸出電路，所述參考電流產(chǎn)生電路的輸出端連接所述第一鏡像電路、第二鏡像電路的輸入端，所述第一鏡像電路、第二鏡像電路的輸出端輸出至所述電流輸出電路。

其進一步特征在于：所述參考電流產(chǎn)生電路包括PMOS管PM1、NMOS管NM1，所述PMOS管PM1的柵極接所述NMOS管NM1的漏極，所述PMOS管PM1的源極接電源，所述PMOS管PM1的漏極接所述NMOS管NM1的漏極；所述NMOS管NM1的柵極接對外端口的偏置電壓Vbias，所述NMOS管NM1的源極接地；