[發明專利]一種互補式低漂移的恒流源及其控制方法

有效

• 申請號: 202010856544.3
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN111966158B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 楊陽;何崢嶸;王成鶴;黃治華;范國亮;周遠杰
• 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: G05F1/567
• 分類號: G05F1/567
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所 50215
• 代理人: 王海軍

本發明屬于模擬集成電路領域；涉及一種互補式低漂移的恒流源及其控制方法；所述恒流源包括等效電阻以及由NPN管和PNP管構成的互補電流鏡；等效電阻產生相對恒定電流，并提供給互補電流鏡和MOS電容；在NPN管和PNP管之間設置有MOS電容；上電瞬間，MOS電容通過交流短路拉低NPN管集電極的電位，從而PNP管的基極電位被拉低，使得上電時互補電流鏡中各個PNP管快速導通；通過金屬膜電阻對互補電流鏡進行修調，互補電流鏡通過反饋補償的方式產生溫漂較小的PTAT電流；由于互補電流鏡結構的作用，電路內部自身形成了電流映射關系；可通過后期金屬膜電阻激光修調來進行電流值控制，這也為實際生產提供了較好的解決方案。

技術領域

本發明涉及一種互補式低漂移的恒流源及其控制方法，主要應用領域是模擬集成電路中的電流基準源。

背景技術

在運算放大器領域，電流基準源可以為芯片內各模塊提供具有確定溫度特性的參考偏置電流，主要為芯片內部提供一個穩定的參考工作電流。通常電流源結構為單端輸出，且輸出電流會受到電源紋波及溫度變化的影響而出現波動，特別是在高精度電路中，電流源較大的波動會直接導致內部電路各個部分的參數特性變化，因此能夠提供上下對稱電流且具有低漂移特性的電流源尤為重要。

發明內容

本發明公開一種應用于電流源的互補式低漂移技術，其通過采用新型架構，通過片內方式產生一個恒定電流，然后通過溫度補償電路，可以顯著提升電流源的抗電源紋波及溫度變化影響的能力，同傳統電流源結構相比，穩定性更高，可以在全頻域使電流源擁有較小的工作電流及溫漂離散性，同時滿足電流源對于高集成度的要求。

在互補式低漂移恒流源設計中，針對常規恒流源實現方式存在的缺陷，本發明提出一種互補式低漂移的恒流源及其控制方法，以提升電流源穩定性。本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

在本發明的第一方面，本發明提供了一種互補式低漂移的恒流源，所述恒流源包括等效電阻以及由NPN管和PNP管構成的互補電流鏡；所述等效電阻產生相對恒定電流，并提供給互補電流鏡和MOS電容；在一個NPN管和一個PNP管之間設置有所述MOS電容；所述MOS電容在上電瞬間通過交流短路拉低該NPN管集電極的電位，從而該PNP管的基極電位被拉低，使得所述互補電流鏡中各個PNP管快速導通；通過金屬膜電阻對所述互補電流鏡進行修調，并以所述互補電流鏡通過反饋補償的方式產生溫漂較小的PTAT電流。

進一步的，所述NPN管和所述PNP管均為縱向管，即所述NPN管為縱向NPN管，所述PNP管為縱向PNP管。

進一步的，所述等效電阻包括提供微電流的常規電阻、N溝道結型場效應管或者P溝道結型場效應管。

進一步的，所述第二縱向PNP管與第三縱向PNP管相同。

進一步的，所述金屬膜電阻設置在等效電阻直接連接PNP管的發射極與上輸出端之間或者在等效電阻沒有直接連接的NPN的發射極與下輸出端之間。

進一步的，所述金屬膜電阻為低溫漂的電阻，并可采用正負溫度系數的不同類型來組合實現。

在本發明第一方面的基礎上，在本發明的第二方面，本發明提供了一種互補式低漂移的恒流源控制方法，所述方法包括以下步驟：

等效電阻提供相對恒定電流，并輸入到互補電流鏡和MOS電容中；

在上電瞬間，所述MOS電容通過交流短路拉低NPN管集電極的電位，從而該PNP管的基極電位被拉低，讓所述互補電流鏡中各個PNP管快速導通；

所述互補電流鏡通過金屬膜電阻進行修調，調整所輸出的PTAT電流的電流值大小。