电流镜装置及相关放大电路制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电流镜装置，该电流镜装置包含一输入端、一输出端、第一至第三晶体管，以及一运算放大器。输入端用来接收一输入信号，而输出端用来输出放大后的输入信号。第一晶体管于一第一端接收一参考电流，其第二端耦接于一偏压。第二晶体管的控制端耦接于输入端。第三晶体管的第一端耦接于输出端，第二端耦接于第二晶体管的第一端，而控制端耦接于一参考电压。运算放大器用来将第一晶体管的第一端上的一第一电位以及第二晶体管的第一端上的一第二电位维持实质上相等，以准确地将流经第一晶体管的参考电流放大特定倍而映射成为流经第二晶体管的负载电流。

Current Mirror Device and Related Amplifier Circuit

The invention discloses a current mirror device, which comprises an input terminal, an output terminal, a first to third transistor and an operational amplifier. The input is used to receive an input signal, while the output is used to output the amplified input signal. The first transistor receives a reference current at the first end, and the second end is coupled to a bias voltage. The control end of the second transistor is coupled to the input end. The first end of the third transistor is coupled to the output end, the second end to the first end of the second transistor, and the control end to a reference voltage. Operational amplifiers are used to maintain substantially the first potential at the first end of the first transistor and the second potential at the first end of the second transistor, so as to accurately magnify the reference current flowing through the first transistor by a specific factor and map it to the load current flowing through the second transistor.

【技术实现步骤摘要】
电流镜装置及相关放大电路
本专利技术涉及一种电流镜装置及相关放大电路，尤指一种提升输出电流的稳定性与准确度的电流镜装置及相关放大电路。
技术介绍
电流镜(currentmirror)是类比电路中的基本组件，广泛地应用在各种的电路的偏压与放大级的负载上。正因如此，电流镜的精准映射特性就显得特别重要，其输出电流的稳定性与准确度乃是决定电流镜特性的好与坏。现有技术的电流镜装置通常使用金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-SemiconductorFieldEffectTransistor,MOSFET)。当MOSFET组件工作于线性区时，其有效的沟道长度将会固定不变。但是当其漏极偏压提升至饱和区时会缩短沟道长度，使得饱和区内操作电流与电压关系式并非如理想状态下只和晶体管的栅极-源极电压(VGS)有关，而会因为上述沟道长度调制效应(channellengthmodulationeffect)而相关于晶体管的漏极-源极电压(VDS)。因此，现有技术的电流镜装置容易受到MOSFET工艺(process)和偏压变化影响，无法准确稳定地映射出输出电流。
技术实现思路
本专利技术提供一种放大电路，其包含一输入端、一输出端、一第一晶体管、一第二晶体管、一第三晶体管，以及一运算放大器。该输入端用来接收一输入信号，而该输出端用来输出放大后的该输入信号。该第一晶体管包含一第一端，用来接收一第一参考电流；一第二端，耦接于一第一偏压；以及一控制端。该第二晶体管包含一第一端；一第二端，耦接于该第一偏压；以及一控制端，耦接于该输入端与该第一晶体管的该控制端。该第三晶体管包含一第一端，耦接于该输出端；一第二端，耦接于该第二晶体管的该第一端；以及一控制端，耦接于一参考电压。该运算放大器用来将该第一晶体管的该第一端上的一第一电位以及该第二晶体管的该第一端上的一第二电位维持实质上相等。本专利技术另提供一种电流镜装置，其包含第一至第五晶体管以及一运算放大器。该第一晶体管包含一第一端，用来接收一第一参考电流；一第二端，耦接于一第一偏压；以及一控制端。该第二晶体管包含一第一端；一第二端，耦接于该第一偏压；以及一控制端，耦接于该第一晶体管的该控制端。该第三晶体管包含一第一端；一第二端，耦接于该第二晶体管的该第一端；以及一控制端，耦接于一参考电压。该第四晶体管包含一第一端；一第二端，耦接于该第一偏压；以及一控制端。该第五晶体管包含一第一端，耦接于一第二偏压；一第二端，耦接于该第四晶体管的该第一端；以及一控制端，耦接于该第三晶体管的该控制端。该运算放大器包含一第一端，耦接于该第四晶体管的该第一端；一第二端，耦接于该第一晶体管的该第一端；以及一输出端，耦接于该第一晶体管的该控制端。与现有技术相比较，本专利技术所提供的技术方案具有以下优点：本专利技术使用运算放大器的电气特性来锁住两晶体管的漏极端电压，改善因晶体管工艺或偏压变化形成的沟道长度调制效应所造成的波动，进而使得流经第一晶体管之的第一参考电流能被精准地映射m倍而成为流经第二晶体管的负载电流。因此，本专利技术之的放大电路和电流镜装置能提升输出电流的稳定性与准确度。附图说明关于本专利技术的优点与精神可以通过以下的专利技术详述及所附图式得到进一步的了解。图1为本专利技术实施例中放大电路的示意图；图2为本专利技术实施例中放大电路的应用的示意图；图3为本专利技术另一实施例中电流镜装置的示意图；图4为本专利技术另一实施例中电流镜装置的应用的示意图。主要图示说明：10电流源15电流源电路20负载电路30、40电流镜装置100、200放大电路N1输入端N2输出端T1～T6晶体管R1～R2电阻C1～C3电容F1～F3滤波电路OP运算放大器IREF、IREF1、IREF2参考电流ILOAD负载电流VDS1、VDS2、VDS3电压VREF参考电压VDD、GND偏压RFIN输入信号RFOUT输出信号具体实施方式图1为本专利技术实施例中一放大电路100的示意图。图2为本专利技术实施例中放大电路100的应用的示意图。于图2中，放大电路100耦接到一电流源10，且放大电路100包含一输入端N1、一输出端N2、以及一电流镜装置30。电流镜装置30包含晶体管T1～T3、以及一运算放大器OP。在本专利技术另一实施例中，放大电路100更耦接到一负载电路20；电流镜装置30更包含电阻R1～R2、以及电容C1～C2。VDD和GND为放大电路100运作所需的偏压。偏压VDD例如是电源电压、偏压GND例如是接地端(ground)、公共端(common)或回流端(return)。负载电路20例如是耦接于偏压VDD与晶体管T3的第一端之间的电感。电流镜装置30可将电流源10所提供的参考电流IREF放大成流经晶体管T3的负载电流ILOAD。在本专利技术另一实施例中，流经晶体管T3的负载电流ILOAD亦即负载电路20的负载电流ILOAD。放大电路100可于输入端N1接收一输入信号RFIN，负载电路20用来依据负载电流ILOAD来提供放大后的输入讯号，即将输入信号RFIN放大成一输出信号RFOUT，并于输出端N2提供输出信号RFOUT。在电流镜装置30中，运算放大器OP和晶体管T1～T3为三端组件。运算放大器OP的第一端为正输入端，第二端为负输入端，第三端为输出端，其电气特性为极高输入电阻和极低输出电阻。晶体管T1的第一端耦接至电流源10以接收参考电流IREF，第二端耦接于偏压GND，而控制端耦接于运算放大器OP的输出端。晶体管T2的第一端耦接于晶体管T3的第二端，第二端耦接于偏压GND，而控制端耦接于输入端N1和晶体管T1的控制端。晶体管T3的第一端耦接于输出端N2，第二端耦接于晶体管T2的第一端，而控制端耦接于一参考电压VREF。电阻R1的第一端耦接于运算放大器OP的第二端，而第二端耦接于晶体管T2的第一端和晶体管T3的第二端之间。电阻R2的第一端耦接于晶体管T1的控制端和运算放大器OP的输出端，而第二端耦接输入端N1和晶体管T2的控制端。电容C1的第一端耦接于运算放大器OP的第二端和电阻R1之间，而第二端耦接于偏压GND。电容C2的第一端耦接于电阻R2和晶体管T1的控制端之间，而第二端耦接于偏压GND。运算放大器OP用来将晶体管T1的第一端上的第一电位以及晶体管T2的第一端上的第二电位维持实质上相等。在本专利技术放大电路100中，电阻R1和电容C1可组成滤波电路F1、以及电阻R2和电容C2可组成滤波电路F2，进而允许特定频率通过。举例来说,电阻R1和电容C1可组成一低通滤波器，而电阻R2和电容C2可组成一低通滤波器，进而隔绝输入信号RFIN中的交流信号(例如是高频成分)传送到运算放大器OP以影响其运作。其中，滤波电路F1耦接于晶体管T2的第一端和运算放大器OP的第二端之间。滤波电路F2耦接于晶体管T1的控制端和输入端N1之间。在本专利技术其它实施例中，电阻R1或R2可以由一电感或一电感-电容并联电路来取代。然而，放大电路100中滤波电路的实施方式并不限定本专利技术的范畴。当在一个晶圆上制作晶体管时，不同位置的电子漂移速度可能不一样，而在不同电压或温度之下晶体管的特性也会不同，因此需要考虑很多工艺/电压/温度(process/voltage/temperature,PVT)的工艺角(processco本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种放大电路，其特征在于，该放大电路包含：一输入端，用来接收一输入信号；一输出端，用来输出放大后的该输入信号；一第一晶体管，其包含：一第一端，用来接收一第一参考电流；一第二端，耦接于一第一偏压；以及一控制端；一第二晶体管，其包含：一第一端；一第二端，耦接于该第一偏压；以及一控制端，耦接于该输入端与该第一晶体管的该控制端；一第三晶体管，其包含：一第一端，耦接于该输出端；一第二端，耦接于该第二晶体管的该第一端；以及一控制端，耦接于一参考电压；以及一运算放大器，用来将该第一晶体管的该第一端上的一第一电位以及该第二晶体管的该第一端上的一第二电位维持相等。

【技术特征摘要】
2017.05.12 TW 1061157011.一种放大电路，其特征在于，该放大电路包含：一输入端，用来接收一输入信号；一输出端，用来输出放大后的该输入信号；一第一晶体管，其包含：一第一端，用来接收一第一参考电流；一第二端，耦接于一第一偏压；以及一控制端；一第二晶体管，其包含：一第一端；一第二端，耦接于该第一偏压；以及一控制端，耦接于该输入端与该第一晶体管的该控制端；一第三晶体管，其包含：一第一端，耦接于该输出端；一第二端，耦接于该第二晶体管的该第一端；以及一控制端，耦接于一参考电压；以及一运算放大器，用来将该第一晶体管的该第一端上的一第一电位以及该第二晶体管的该第一端上的一第二电位维持相等。2.如权利要求1所述的放大电路，其特征在于，其中该运算放大器包含：一第一端，耦接于该第一晶体管的该第一端；一第二端，耦接于该第二晶体管的该第一端；以及一输出端，耦接于该第一晶体管的该控制端。3.如权利要求2所述的放大电路，其特征在于，该放大电路还包含：一第一滤波电路，耦接于该第二晶体管的该第一端和该运算放大器的该第二端之间。4.如权利要求2所述的放大电路，其特征在于，该放大电路还包含：一第二滤波电路，耦接于该第一晶体管的该控制端和该输入端之间。5.如权利要求1所述的放大电路，其特征在于，其中该第一晶体管和该第二晶体管具有一致的一第一工艺偏差方向。6.如权利要求1所述的放大电路，其特征在于，该放大电路还包含：一第四晶体管，其包含：一第一端；一第二端，耦接于该第一偏压；以及一控制端；以及一第五晶体管，其包含：一第一端，耦接于一第二偏压；一第二端，耦接于该第四晶体管的该第一端；以及一控制端，耦接于该第三晶体管的该控制端。7.如权利要求6所述的放大电路，其特征在于，其中该第三晶体管和该第五晶体管具有一致的一第二工艺偏差方向。8.如权利要求6所述的放大电路，其特征在于，该放大电路还包含：一第六晶体管，其包含：一第一端，用来接收一第二参考电流；一第二端，耦接于该第一偏压；以及一控制端，耦接于该第四晶体管的该控制端和该第六晶体管的该第一端。9.如权利要求8所述的放大电路，其特征在于，其中该第四晶体管和该第六晶体管具有一致的一第三工艺偏差方向。10.如权利要求6所述的放大电路，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈智圣，彭天云，
申请(专利权)人：立积电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71