[發明專利]一種包含自偏置低壓電流鏡的高精度電流源

有效

• 申請號: 201911038497.5
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN110568903B
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發明（設計）人: 吳強;李勛;馮全源;邸志雄;朱樟明
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G05F3/26
• 分類號: G05F3/26
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 陳選中

本發明提供一種包含自偏置低壓電流鏡的高精度電流源，具有零溫系數、寬工作電壓范圍，包括基準電流產生電路和自偏置電流鏡。本發明對傳統的串級電流鏡和基準電流產生電路進行了改進，通過此設計可顯著提高電流源輸出電流的精確度、穩定性和抗溫度干擾能力，普遍適用于模擬芯片的電流源設計。本發明可用于高精度電流源的設計，提高電流源輸出電流的精確度、穩定性和抗溫度干擾能力，并且可在低電源電壓環境下正常工作。

技術領域

本發明屬于集成電路技術領域，尤其涉及一種包含自偏置低壓電流鏡的高精度電流源。

背景技術

傳統串級鏡像電流源電路中采用一對的MOS管組成一對基本鏡像電流源；另外一對為基本鏡像電流源源端同時與基本電流源的漏端和柵極相接，源極和柵極相連并接入基準電流。4個MOS管特性對稱且在正常工作狀態的時候，均工作在飽和區。由于MOS管開啟電壓的關系，采用上述方式會增大串級鏡相電流源所需要的最小輸入電壓，縮小了實際可應用范圍。

基準電流的產生方式，較為常見的有采用電阻和二極管連接性器件產生基準電流，采用二極管連接型器件的NMOS管柵極和漏極接入電源電壓，漏端接到串級鏡相電流源。兩者對電源電壓的固有誤差、電流鏡MOS管參數不同、溫度變化等引起的電流誤差沒有良好的自適應能力。

發明內容

針對現有技術中的上述不足，本發明提供的一種包含自偏置低壓電流鏡的高精度電流源，涉及一種寬電壓范圍的高精度電流源和一種高抗干擾力的自偏置電流鏡技術，本方案可用于低壓電流源設計，提高電流源輸出電流的精確度、穩定性和抗溫度干擾能力的同時可在低電源電壓環境下正常工作。

為了達到以上目的，本發明采用的技術方案為：

本方案提供一種包含自偏置低壓電流鏡的高精度電流源，包括基準電流源電路，以及與所述基準電流源電路連接的自適應電流鏡電路。

本發明的有益效果是：本發明提供一種具有零溫系數、寬電壓范圍的高精度自偏置電流鏡，對傳統的串級電流鏡和基準電流產生電路進行了改進，通過此設計可顯著提高電流鏡輸出電流的精確度、穩定性和抗溫度干擾能力。

進一步地，所述基準電流源電路包括由限流電阻R1、限流電阻R2和BJT管T1構成分壓子電路、基準電流電阻R3以及MOS管M1；

所述基準電流電阻R3的a3端分別與所述分壓子電路以及所述MOS管M1的源極連接，所述MOS管M1的漏極與所述自適應電流鏡電路連接，所述MOS管M1的柵極與所述分壓子電路連接，所述基準電流電阻R3的b3端與所述分壓子電路連接，并接地。

再進一步地，所述分壓子電路將所述基準電流源電路的電壓分成四個部分，其包括限流電阻R1的電壓、BJT管T1集電極和基極之間的電壓Ucb、BJT管T1基極和發射極之間的電壓Ube和限流電阻R2的電壓。

上述進一步方案的有益效果是：本發明采用分壓電路控制基準電流電阻R3兩端的電壓，進而控制基準電流，分壓電路流過電流值控制的較小的情況下，BJT管T1的基極與發射極之間基本無電流流過，根據電路分壓關系即可得出基準電流控制電阻R3兩端的電壓，電壓控制精確。

再進一步地，所述限流電阻R1的a1端連接電源VDD，限流電阻R1的b1端分別與BJT管T1的集電極以及MOS管M1的柵極連接，所述BJT管T1的基極分別與MOS管M1的源極以及基準電流控制電阻R3的a3端連接，所述BJT管T1的發射極與限流電阻R2的a2端連接，限流電阻R2的b2端與基準電流控制電阻R3的b3端連接并接地，所述MOS管M1的漏極與所述自適應電流鏡電路連接。

上述進一步方案的有益效果是：本發明中BJT管T1的基極和發射極之間的電壓呈現出負溫度系數，限流電阻R2上的電壓呈現出正溫度系數，合適的參數選用可使得兩個電壓相加值對溫度變化呈現出零溫度系數，本發明通過基準電流源產生精準的基準電流，其正常工作溫度區間較大、應用范圍較廣。