低噪声电流源制造技术

在一个示例实施例中，电流源被提供以限制噪声和偏移。在一个实施例中，源极晶体管被提供，电流源自漏极。反馈网络从源节点运行到栅极。反馈网络提供跨导器(诸如晶体管)产生电压增益。还提供了合适的电容，并且两对开关被布置以通过在开关电容架构的增益和钳位模式之间切换而提供偏移取消。

【技术实现步骤摘要】
低噪声电流源交叉参考相关申请于2013年3月13日递交的、标题为“systemandmethoddorimprovingspeedandpowerinaswitched-capacitoramplifier”的美国专利申请13/801,317(下称“317专利”)在此通过引用并入其全文。
本申请涉及电子学领域，并且更具体地说，涉及一种开关电容电路中的低噪声电流源。
技术介绍
从理论上讲，电流源可以被分成多个不同类别。最简单的是恒定电流源，其可经配置以无论输入或输出条件提供固定的、不随时间变化的i安培的稳态直流(DC)。变形是固定的交流电流(AC)源，它提供了固定的随时间变化的电流，例如该形式：i(t)＝isin(t)。可变电流源在本领域也是已知的，并且可以被有用地分成电流控制的电流源，其中，i(t)＝f(iref(t))；和电压控制电流源，其中i(t)＝f(vref(t)。跨导在本领域中也是公知的。跨导在西门子测量，并且表征为：以及小信号AC。l附图说明本公开内容最好当阅读附图时从下面的详细描述中理解。要强调的是，按照在本行业的标准做法，各种特征没有按比例绘制，并仅供说明之用。事实上，各种特征的尺寸可任意放大或缩小，用于讨论的清晰性。图1是公开根据本专利技术的示例电流源的各个方面的电原理图。图2是公开电流源的各个方面的电原理图；图3是公开图1的电流源的某些特征的电原理图；图4是披露电流源的某些特征的电原理图；图5是公开图1的电流源的某些特征的电原理图；图6是公开了本公开的电流源的示例放大器的电原理图。具体实施方式概述在一个方面中，公开一种电流源，包括第一跨导器，其具有第一、第二和第三节点；第二跨导器，具有第一、第二和第三节点，其中所述第一跨导器的第一节点被电耦合到所述第二跨导器的第二节点，以及所述第一跨导器的第三节点被电耦合到所述第二跨导器的第一节点；和电阻器，电耦合到所述第一跨导器的第三节点；由此实质上恒定电流源在所述第一跨导器的第三节点起源。另一个方面，公开一种集成电路，包括其上设置多个微电子部件的半导体衬底，包括电源，包括：第一晶体管具有栅极、漏极和源极，其中所述源极经配置以提供实质上稳定的输出电流；具有栅极、漏极和源极的第二跨导，其中该第二跨导的栅极电耦合到所述第一晶体管的源极；以及从所述第一晶体管的源极耦合到公共节点的电阻。在又一个方面，公开一种放大器电路，包括数-模转换器，该数模转换器提供模拟信号电压；第一放大级，被配置为放大所述模拟信号电压，所述第一放大级包括电流源，其包括：第一放大级具有栅极、漏极和源极，第一晶体管经配置以在源极起源电流；第二晶体管具有栅极、漏极和源极，所述第二晶体管的栅极电耦合到所述第一晶体管的源极和偏置电压，第二晶体管的源极电耦合到公共结点，以及第二晶体管的漏极接收输入电流；以及在第一晶体管的源级和公共节点之间耦合的电阻器；以及第二放大器级经配置以从第一放大器器接收放大的模拟信号电压并提供放大的模拟信号电压上的增益。本公开的示例实施例下面的公开提供了许多不同的实施例或示例，用于实施本专利技术的不同特征。元件和配置的具体示例描述如下以简化本公开内容。当然，这些仅仅是示例并不意图是限制性的，而且，本专利技术可在多个示例中重复参考标记和/或字母。这种重复是为了简化和清楚，以及本身不声明各种实施例和/或配置之间的关系。不同的实施方案中有许多不同的优势，并没有特别的优势是任何实施例必需的。理论上理想的电流源在指定的电平提供恒定的、平坦的、无噪音的直流电流i，无论干扰、定时或功率限制。虽然该电流源不可能实现为物理电路，它提供了实际电流源的性能可以度量的基准线。作为实际问题，电流源提供不完美的随时间或频率变化的电流。在频域中，电流可被描述为I(s)＝i+Td(s)+K,其中Td(s)表示频率干扰函数，以及K表示常量偏移值。Td(s)和K取决于电流源内部和电流源外部的因素。内部因素包括例如泄漏、内部噪声和偏移量。外部因素包括例如定时、功率需求和反馈。Td(s)也可以特别依赖于电路中的噪声。在设计电流源时，期望减少时间Td(s)和K，以便I(s)尽可能接近i。在本说明书中，多个晶体管被示为跨导器的例子。具体而言，一些n型金属氧化物场效应晶体管(nMOSFET)已被公开，但本领域技术人员将认识到，nMOSFET仅是适于本说明书的许多这样跨导设备之一。该PMOS版本使用PMOS设备替换所有的NMOS设备，以及接地节点成为VDD或升压电源。此PMOS版本用于图6中的电流，作为设备612。具体而言，其它实施例可使用具有三个或更多节点的其它类型的非无源设备，通过非限制性示例，诸如三极管、双极结型晶体管(BJT)和结栅场效应晶体管(JFET)。为便于参考，所有这样的设备在本文中称为“跨导器”。一般来说，跨导器可以具有至少三个节点，其可以被称为第一节点(基极、栅极或类似的)，第二个节点(源极、发射极或类似的)，和第三个节点(漏极、集电极或类似的)。此外，在本说明书中，一些正或“供应”电压被示出，经常称为“V+”、“VCC”或“VDD”。以及较低的供应电压被示出，通常称为“通用”、“地面”、“V-”，“Vss”或“VEE”。按照惯例，VDD是最“正”电压的口语，以及VSS是最“负”电压的口语。然而，在适当情况下，VDD或VSS可以被认为是“供给”或“正”电压，并在其他情况下，VDD或VSS可以被认为是“地面”、“消极”或“负电源”电压。本领域技术人员也将认识到，VSS不需是绝对地面(“土线”或“底盘”)，也不一定关于地面或机箱接地是负的。此外，“正”和“负”可以在本领域中被理解为简单地指电位差的两个相对侧。因此，当信号具有“正侧”和“负侧”时，本领域技术人员将认识到，这一般可以理解为指该信号的正侧包括超出基准电压的那些部分，而信号的负侧包括低于基准电压的那些部分。在一些实施例中，零点被定义为接地或机壳接地，以及VDD和VSS将具有实质上相同幅度但符号相反的值。此外，请注意，在整个本说明书中，诸如Vbias110、地面190和类似标记的电压可以在不同的图中使用。虽然这些在一些实施例中表示实际电压节点，它并非旨在暗示所有地面节点或所有偏置节点应电短路到类似节点。图1是根据本公开的示例低噪声电流源的简化电原理图，在该示例实施例中，电流源100最初显示为它的电路符号。图1中所公开的示例电路经是配置以减少Td(s)和K。在本示例实施例中，提供了两对开关120和140，并且是相互排斥的。因此，开关120和140提供两种模式，钳模式，其中开关120关闭以及开关140打开，增益模式，其中开关120打开以及开关140关闭。输出电流在两种状态中是相同的，只要帽160足够大使得反馈带宽为最小时钟速率的1/10。需要两个阶段以刷新帽150上的偏移归零电压。在该示例实施例中，提供电源电压VDD102，以及公共或VSS电压190。跨导器310被提供，以增加电流源的输出阻抗，使电流不那么敏感于输出电压Vout180。跨导器510被提供以减少由跨导器310的非理想状态引入的偏移K。电容器150被设置在跨导器510的栅极，以在增益模式中去耦跨导器510的栅极-源极电压与跨接在电阻320的电压，并且在钳模式中偏移跨导器510的非本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电流源，包括：第一跨导器，具有第一、第二和第三节点；第二跨导器，具有第一、第二和第三节点，其中所述第一跨导器的第一节点被电耦合到所述第二跨导器的第二节点，以及所述第一跨导器的第三节点被电耦合到所述第二跨导器的第一节点；和电耦合到所述第一跨导器的第三节点的电阻器，其中，实质上稳定的电流源在所述第一跨导器的第三节点起源。

【技术特征摘要】
2013.08.13 US 13/966,0011.一种电流源，包括：第一跨导器，具有第一、第二和第三节点；第二跨导器，具有第一、第二和第三节点，其中所述第一跨导器的第一节点被电耦合到所述第二跨导器的第二节点，以及所述第一跨导器的第三节点被电耦合到所述第二跨导器的第一节点；和电耦合到所述第一跨导器的第三节点的电阻器，其中，实质上稳定的电流在所述第一跨导器的第三节点起源；在所述第一跨导器的第三节点和所述第二跨导器的第一节点之间连接的去耦电容器；在所述第一跨导器的第三节点和所述去耦电容器之间连接的第一开关；在所述去耦电容器和第一开关之间连接的偏置电压；在所述偏置电压和去耦电容器之间连接的第二开关；在所述第一跨导器的第一节点和公共节点之间连接的旁路电容器；在旁路电容器和所述第二跨导器的第二节点之间连接的第三开关；和连接在所述第二跨导器的第一和第二节点之间的第四开关。2.根据权利要求1所述的电流源，进一步包括：电耦合到所述第二跨导器的第一节点的偏置电流。3.根据权利要求1所述的电流源，进一步包括：电耦合到所述第一跨导器的第一节点和公共节点的旁路电容器。4.根据权利要求1所述的电流源，进一步包括：在第一跨导器的第三节点和所述第二跨导器的第一节点之间连接的去耦电容器。5.根据权利要求1所述的电流源，其中，当所述第一和第三开关闭合以及所述第二和第四开关打开时，提供增益模式，以及所述第一和第三开关打开以及第二和第四开关闭合时，提供钳模式，其中旁路电容器在所述第一跨导器的第一节点保持增益模式取样的值。6.根据权利要求5所述的电流源，其中，所述四个开关是晶体管。7.根据权利要求1所述的电流源，其中，所述跨导器是场效应晶体管。8.根据权利要求1所述的电流源，其中，所述跨导器是金属氧化物半导体场效应晶体管。9.如权利要求1所述的电流源，其中，所述跨导器是双极结型晶体管。10.一种集成电路，包括：具有其上设置多个微电子部件的半导体衬底，包括电源，包括：第一晶体管具有栅极、漏极和源极，其中所述源极经配置以提供实质上固定的输出电流；第二晶体管具有栅极、漏极和源极，其中所述第二晶体管的栅极电耦合到所述第一晶体管的源极；从所述第一晶体管的源极电耦合到公共节点的电阻器；在所述第一晶体管的源极和所述第二晶体管的栅极之间连接的去耦电容器；在所述第一晶体管的源极和所述去耦电容器之间连接的第一开关；在所述去耦电容器和第一开关之间施加的偏置电压；在所述偏置电压和所述去耦电容器之间连接的第二开关；在所述第一晶体管的栅极和公共节点之间连接的旁路电容器；在旁路电容器和第二晶体管的漏极之间连接的...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·T·博莱斯，M·R·埃里奥特，
申请(专利权)人：美国亚德诺半导体公司，
类型：发明
国别省市：美国;US