[發明專利]多比特數字控制的精確電流源電路

在審

• 申請號: 201811088957.0
• 申請日: 2018-09-18
• 公開（公告）號: CN109062307A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 曹天霖;何一超;樓潔;李晴平;李卓遠
• 申請（專利權）人: 杭州洪芯微電子科技有限公司
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56
• 代理公司: 杭州裕陽聯合專利代理有限公司 33289
• 代理人: 姚宇吉

本發明提供了一種多比特數字控制的精確電流源電路，包括基準電流檢測單元、電壓緩沖單元、數字邏輯控制單元、開關陣列單元以及電流源陣列單元，基準電流檢測單元用于根據基準電流源的基準電流生成第一偏置電壓；電壓緩沖單元用于接收第一偏置電壓，同時，根據第一偏置電壓生成緩沖電壓；數字邏輯控制單元用于接收緩沖電壓，同時，根據緩沖電壓生成數字控制信號；開關陣列單元用于接收數字控制信號，同時，根據數字控制信號生成控制電流源陣列單元的通斷信號；電流源陣列單元用于接收并響應開通斷信號控制電流源陣列單元中的電流源導通或關斷。本發明僅通過增加了一個電壓緩沖器即構成了級聯結構的電流源陣列，大幅度減少了精確電流源的面積。

技術領域

本發明涉及電路設計技術領域，特別涉及一種多比特數字控制的精確電流源電路。

背景技術

多比特數字控制的電流源電路廣泛應用在多種集成電路中，例如電流型模數轉換器，電流型激光驅動器，以及各種CML電平接口電路。

多比特數控電流源一般由數字邏輯控制電路、開關陣列和電流源陣列組成。一個n比特數控電流源框圖如圖1所示，數字邏輯控制電路的輸出總線控制開關陣列中每一路開關的導通或關斷，從而控制電流源陣列輸出電流的大小。

圖2所示為某種傳統的n比特電流源電路，開關陣列和電流源陣列均由NMOS管實現。NMOS管mn接收基準電流i_ref并產生偏置電壓Vref。電流源陣列中每一路包含2ⁱ個電流源單元。第i(i＝0,1,…,n-1)路電流源在Vref的控制下可以產生2ⁱ·i_ref的電流。數字控制電路輸出n比特控制碼，當B_i(i＝0,1,…,n-1)為邏輯1時，Vb_i等于數字電源電壓DVDD，此時第i路電流源導通；當B_i(i＝0,1,…,n-1)為邏輯0時，Vb_i等于地電平VSS，此時第i路電流源關斷。

該實現方法的主要缺陷是，受溝道長度調制效應的影響，電流源陣列的輸出電流精度與輸出電壓Vout有關，當Vout與Vref不相等時，輸出電流則會與設計值產生偏差，且Vout與Vref相差越大，輸出電流的誤差就會越大。如果需要提高輸出電流的精度，則需要增加電流鏡單元的溝道長度，或采用如圖3所示的級聯結構電流源。而上述兩種改進方式均增大了芯片的面積，并且隨著電流源位數n的增大而顯著增大。

發明內容

本發明提供一種多比特數字控制的精確電流源電路，解決現有上述的問題。

為解決上述問題，本發明實施例提供一種多比特數字控制的精確電流源電路，包括：

基準電流檢測單元，耦接基準電流源，用于根據所述基準電流源的基準電流生成第一偏置電壓；

電壓緩沖單元，耦接所述基準電流檢測單元，用于接收所述基準電流檢測單元的第一偏置電壓，同時，根據第一偏置電壓生成緩沖電壓；

數字邏輯控制單元，耦接所述電壓緩沖單元，用于接收所述電壓緩沖單元的緩沖電壓，同時，根據緩沖電壓生成數字控制信號；

開關陣列單元，耦接所述數字邏輯控制單元，用于接收所述數字邏輯控制單元的數字控制信號，同時，根據數字控制信號生成控制電流源陣列單元的通斷信號；以及

電流源陣列單元，耦接所述開關陣列單元和所述基準電流檢測單元，用于接收并響應所述開關陣列單元的通斷信號控制電流源陣列單元中的電流源導通或關斷。

作為一種實施方式，所述基準電流檢測單元包括：

電阻，包括正端和反端，正端耦接基準電流源的輸出端和所述電壓緩沖單元的輸入端，負端耦接第一NMOS管的漏端和第二NMOS管的柵端；