[發明專利]一種電壓轉電流電路及裝置

有效

• 申請號: 201710652628.3
• 申請日: 2017-08-02
• 公開（公告）號: CN107463201B
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 胡蓉彬;王永祿;張正平;王健安;陳光炳;付東兵;王育新;蔣和全;胡剛毅
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十四研究所
• 主分類號: G05F3/26
• 分類號: G05F3/26
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 李琦

本發明提供一種電壓轉電流電路，包括：第一放大器，用于接收差分電壓信號的正相電壓信號；第二放大器，其與所述第一放大器相連構成第一反饋環路，將所述正相電壓信號轉換為第一電流信號；第三放大器，用于接收差分電壓信號的負相電壓信號；第四放大器，其與所述第三放大器相連構成第二反饋環路，將所述負相電壓信號轉換為第二電流信號；第一電流鏡，用于按比例復制所述第一電流信號，輸出正相電流；第二電流鏡，用于按比例復制所述第二電流信號，輸出負相電流；其中，所述正相電流與負相電流合成差分電流。采用共源共柵放大器與共源放大器構成反饋回路，兩個反饋回路使用相同電流源，使得輸出的電流穩定于一恒定值，提高了線性度與精度。

技術領域

本發明屬于集成電路領域，涉及模擬信號或混合信號，確切地說是一種具有高線性度與高輸入阻抗的電壓轉電流電路及裝置。

背景技術

在集成電路設計中，涉及數模轉換器、鎖相環、時鐘占空比調節電路等高性能模擬/混合信號集成電路，需要將電壓信號線性地轉換成電流信號。

然而，目前的電壓轉電流電路，具有結構復雜，占用太多芯片面積與功耗的缺點，當要滿足結構簡單的要求時，需要引入過多的非線性電子器件，無法使得電壓轉換成電流具有高線性度。

例如，在鎖相環電路中的壓控振蕩器(VCO)通常會用到差分電壓轉電流電路，差分電壓轉電流電路通過電壓變化引起電流變化，再通過電流變化控制壓控振蕩器的頻率輸出。在設計時要求較寬的差值電壓范圍，以及很高的差分電壓-電流轉換線性度，同時輸出電流也要盡量大以滿足越來越高的鎖相環頻率要求。習慣上通過線性跨導放大器進行差分電壓到電流的轉換，但是線性跨導放大器一般線性輸入范圍較窄，以及存在轉換線性度不理想的缺點。差分電壓-電流轉換線性度不高會導致壓控振蕩器的輸出頻率的線性度也變低，因而可能會導致整個鎖相環的不穩定。

因此，如何使電壓轉電流電路同時滿足高線性度與高輸入阻抗是本領域技術人員需要解決的問題。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種電壓轉電流電路及裝置，用于解決現有技術中無法同時滿足高線性度與高輸入阻抗的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種電壓轉電流電路，包括：

第一放大器，用于接收差分電壓信號的正相電壓信號；

第二放大器，其與所述第一放大器相連構成第一反饋環路，采用負載將所述正相電壓信號轉換為第一電流信號；

第三放大器，用于接收差分電壓信號的負相電壓信號；

第四放大器，其與所述第三放大器相連構成第二反饋環路，采用負載將所述負相電壓信號轉換為第二電流信號；

第一電流鏡，用于按比例鏡像復制所述第一電流信號，輸出正相電流；

第二電流鏡，用于按比例鏡像復制所述第二電流信號，輸出負相電流；

其中，所述正相電流與負相電流合成差分電流。

于本發明的一實施例中，所述第一放大器為共源共柵放大器，所述第二放大器為共源放大器，所述共源共柵放大器的輸入與共源放大器的輸出相連，所述共源放大器的輸入與共源共柵放大器的輸出相連，所述共源共柵放大器與共源放大器構成第一反饋環路。

于本發明的一實施例中，所述共源共柵放大器包括第一NMOS管、第二NMOS管與第一PMOS管，所述第一NMOS管的柵極連接第一偏置電壓，其源極接地；所述第一PMOS管的源極連接電源電壓，其柵極連接第二偏置電壓；所述第二NMOS管的柵極連接差分電壓信號的正相電壓信號，其源極連接所述第一NMOS管的漏極，其漏極連接第一PMOS管的漏極。