[發(fā)明專利]低功耗電流源、電流源電路、芯片及具有其的電子設備

在審

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• 申請日: 2023-07-24
• 公開（公告）號: CN116633116A
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發(fā)明（設計）人: 伍滔
• 申請（專利權）人: 深圳市思遠半導體有限公司
• 主分類號: H02M1/00
• 分類號: H02M1/00;H02M1/36;H02M1/08;H02M3/158;G05F3/26
• 代理公司: 深圳市君之泉知識產權代理有限公司 44366
• 代理人: 程苗

本發(fā)明提供一種低功耗電流源、電流源電路、芯片及具有其的電子設備，包括：P管電流鏡，其電源輸入端連接至電源，P管電流鏡用于被鏡像引出電源，以向外提供電源；N管電流鏡，連接在P管電流鏡和地之間，N管電流鏡與P管電流鏡構成電流源；簡并點切換模塊，連接在P管電流鏡的偏置節(jié)點和地之間，簡并點切換模塊在電流源的穩(wěn)定輸出電源之前，保持常通狀態(tài)，當P管電流鏡接入電源時，P管電流鏡的偏置節(jié)點流出的電流經由簡并點切換模塊流通，當P管電流鏡的偏置節(jié)點流出的電流超過閾值時，簡并點切換模塊斷開，以使電流源電流零點的穩(wěn)定狀態(tài)切換到電源穩(wěn)定輸出的穩(wěn)定狀態(tài)。減小電流源電路的啟動功耗并節(jié)約電阻的面積。

技術領域

本發(fā)明涉及電流源技術領域，具體涉及一種低功耗電流源、電流源電路、芯片及具有其的電子設備。

背景技術

在低功耗芯片中，需要設計一款常在且功耗低的電流源為整個芯片模擬電路進行供電，提供電流偏置。而低功耗芯片一般應用在電池領域，由于電池的電壓跟材質以及節(jié)數有關，要求電路還需滿足電源電壓有較寬的變化范圍內均保持低功耗的屬性，且輸出的電流不隨電源電壓的變化而變化。

現有技術中，請參考圖1，圖1為現有技術中的一種電流源電路原理示意圖，電流源存在簡并點，即，電流源的兩種工作狀態(tài)，從電流零點的穩(wěn)定狀態(tài)切換到電源穩(wěn)定輸出的穩(wěn)定狀態(tài)，為實現電流源工作狀態(tài)的平穩(wěn)切換，通常需要加入啟動電路，圖1中晶體管M5即是為該電流源提供啟動偏置，從而擺脫啟動時的簡并點，所以在電源VDD上電時晶體管M5打開，連通晶體管M3、M4的柵極和晶體管M1和M2柵極，由此為電流鏡提供偏置電壓，在電流鏡輸出穩(wěn)定后需關閉晶體管M5才不影響電流源的輸出。電路通過晶體管M1和晶體管M2對外提供N型電流源；晶體管M3和晶體管M4構成的電流鏡實現對外提供P型電流源。由于低功耗應用下電源的變化范圍較大（1V~5.5V），在不同的電源電壓下節(jié)點a的電壓Va=VDD-VGS_M4，節(jié)點b的電壓Vb=VGS_M1，當電源電壓越大；Va與Vb的差值越大，將導致電流鏡的鏡像失調較大，所以該電路的電流精度隨電源電壓的變化變化較大。

由于要實現低功耗下晶體管M5的關閉，需要滿足如下關系：

I_M6*R₂?VDD-VGS_M4-VGS_M5

其中，I_M6為流過晶體管M6的電流，VGS_M4、VGS_M5分別為晶體管M4、M5的柵源電壓，由此可見，當VDD電壓較大時，需要實現低功耗需要較大的電阻R2，例如，I_M6的電流為10nA，VDD=5.5V?VGS_M4=VGS_M5=1V，此時R2的電阻需要350M左右，這會導致成本較大。

因此，如何減小電流源電路的簡并點狀態(tài)切換的功耗并節(jié)約電阻的面積成為亟待解決的技術問題。

發(fā)明內容

基于上述現狀，本發(fā)明的主要目的在于提供一種低功耗電流源、電流源電路、芯片及具有其的電子設備，以減小電流源電路的啟動功耗并節(jié)約電阻的面積。

為實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下：

第一方面，本發(fā)明實施例公開了一種電流源電路，包括：

P管電流鏡，其電源輸入端連接至電源，P管電流鏡用于被鏡像引出電源，以向外提供電源；

N管電流鏡，連接在P管電流鏡和地之間，N管電流鏡與P管電流鏡構成電流源；

簡并點切換模塊，連接在P管電流鏡的偏置節(jié)點和地之間，簡并點切換模塊在電流源的穩(wěn)定輸出電源之前，保持常通狀態(tài)，當P管電流鏡接入電源時，P管電流鏡的偏置節(jié)點流出的電流經由簡并點切換模塊流通，當P管電流鏡的偏置節(jié)點流出的電流超過閾值時，簡并點切換模塊斷開，以使電流源電流零點的穩(wěn)定狀態(tài)切換到電源穩(wěn)定輸出的穩(wěn)定狀態(tài)。

第二方面，本發(fā)明實施例公開了一種低功耗電流源，包括：