[發明專利]開關電流源電路及開關電流源快速建立方法

有效

• 申請號: 202010270340.1
• 申請日: 2020-04-08
• 公開（公告）號: CN113364278B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 印健;江立新;俞惠
• 申請（專利權）人: 瀾起電子科技（昆山）有限公司
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 施婷婷

本發明提供一種開關電流源電路及開關電流源快速建立方法，包括并聯連接于負載一端的第一、第二開關電流源支路；開關使能信號切換時，第一、第二開關電流源支路由于電荷耦合分別導致偏置電壓產生與開關使能信號跳變方向相同及相反的抖動；兩次抖動相互抵消使電流源偏置電壓在開關切換時快速恢復。或包括串聯連接負載一端的開關電流源支路；開關使能信號切換時，開關電流源支路中第一、第二偏置節點分別發生與開關使能信號的跳變方向相同及相反的抖動；兩次抖動相互抵消，電流源偏置電壓在開關切換時快速恢復。本發明通過電荷的耦合加速電流的建立，并且能夠同時減少去耦電容，以進一步減小電路面積，降低成本。

技術領域

本發明涉及模擬集成電路領域，特別是涉及一種開關電流源電路及開關電流源快速建立方法。

背景技術

隨著集成電路的集成度與性能的不斷發展，如今的集成電路已達到百瓦量級，這需要昂貴的封裝，散熱片及冷卻環境。根據摩爾定律，每18個月晶體管密度增加一倍，而電源技術要達到相同的增速，需要5年，顯然電源技術已成瓶頸。電路里的大電流會使產品的壽命和可靠性降低，且電源的動態壓降嚴重的時候還會造成失效。因此，需要降低集成電路的功耗，通常我們通過降低偏置電流來節省功耗。

一種降低功耗的方法是切斷偏置電壓路徑，并將偏置電壓拉至地(對于NMOS管)或電源(對于PMOS管)，以此禁用電流源，達到降低功耗的目的。如圖1所示，模擬負載11、第一晶體管Q1及第二晶體管Q2依次串聯，其中，第一晶體管Q1的柵極連接預設電壓Vb_cas(第一晶體管Q1作為共源共柵管，用于提高電流源內阻)；第二晶體管Q2的柵極通過第一開關S1接收偏置電壓Vb，偏置電壓Vb由電流鏡Q3輸出，第二晶體管Q2的柵極還通過第二開關S2接地，第二開關S2與第一開關S1的使能信號相反(分別對應使能信號En_b及En)，擇一開啟，第二晶體管Q2作為電流源；去耦電容C連接在晶體管Q2的柵極與地之間。當電流源正常工作時，第一開關S1導通，在第二晶體管Q2的漏極產生對應于偏置電壓Vb的偏置電流；當禁用電流源時，第二開關S2導通，第二晶體管Q2的柵極被拉低至地，電流源被禁用。在此過程中，由于去耦電容C的電容值比較大且電流鏡Q3輸入端的偏置電流比較弱，柵極控制電流源需要較長的設置時間，時間常數約為C/gm_dio(C為去耦電容的容值，gm_dio為電流鏡Q3的跨導)；同時由于第一開關S1本身產生一定壓降，第二晶體管Q2柵極電壓小于偏置電壓Vb，導致實際電流源與預設值存在偏差(系統性誤差)。

還可以在電流源電路中設置開關器件以到達禁用電流源、減小功耗的目的。開關可設置于模擬負載和電流源之間，或者設置于在電流源和地(PMOS對應電源)之間，但是當開關的使能信號切換時，偏置電壓會發生相應的抖動，導致偏置電流不能快速建立，需要增加大的去耦電容來抑制電流的波動。

因此，如何在利用開關電流源降低功耗的同時又能保證開關電流源的建立速度、降低成本，已成為本領域技術人員亟待解決的問題之一。

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開關電流源電路及開關電流源快速建立方法，用于解決現有技術中降低偏置電流時開關電流源性能差的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種開關電流源電路，所述開關電流源電路至少包括：

并聯連接于負載一端的第一開關電流源支路及第二開關電流源支路，所述第一開關電流源支路及所述第二開關電流源支路用于調節流經所述負載的電流；

開關使能信號跳變時，所述第一開關電流源支路中偏置節點發生與所述開關使能信號的跳變方向相同的正抖動，所述第二開關電流源支路中偏置節點發生與所述開關使能信號的跳變方向相反的負抖動，所述正抖動與所述負抖動相互抵消，使得流經所述負載的電流在開關切換時得以快速建立。