一种自偏置的恒流生成电路结构及恒流生成方法技术

本发明专利技术公开了一种自偏置的恒流生成电路结构及恒流生成方法，通过基于自偏置的内置反馈电路产生具有正温度系数的PTAT电流以及具有负温度系数的偏置电流，通过对PTAT电流及偏置电流求和，产生一个恒定的输出电流，实现了与外加电源电压、温度以及工艺参数等弱相关的恒流输出。本发明专利技术电路结构可以采用较少的器件、相对简单的电路结构实现自偏置的恒流功能，既适用于低压电源的工作环境的偏置，也适用于高压电源的应用场合的偏置，偏置精密度较高、且功耗低。

【技术实现步骤摘要】
一种自偏置的恒流生成电路结构及恒流生成方法
本专利技术涉及电气
，尤其涉及一种自偏置的恒流生成电路结构及恒流生成方法。
技术介绍
在各种各样的电气系统中，恒定电流电路是一个不可缺少的模块。现有恒流电路实现方式是先生成恒定电压，再采用运放生成恒定输出电流。现有实现方式需要比较多的器件，一般应用在比较大规模的系统里。由于现有实现方式电路结构器件多，功耗大，在一些相对小规模的系统中，特别是在高压/低压电源共存的电路系统中会相对浪费资源。参考图1，现有自偏置电路结构示意图。所述自偏置电路包括第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3以及第四晶体管M4，以上晶体管中第一-第二晶体管M1、M2采用PMOS晶体管、第三-第四晶体管M3、M4采用NMOS晶体管。所述第一晶体管M1的栅极电连接所述第二晶体管M2的栅极，其中栅极上形成一偏置电压vb；所述第一晶体管M1的源极接入电源电压VCC，其漏极作为所述自偏置电路的输出节点vs；所述第二晶体管M2的漏极与其栅极短接并电连接所述第三晶体管M3的漏极，其源极接入电源电压VCC；所述第一晶体管M1与所述第二晶体管M2共栅共源构成电流镜；所述第三晶体管M3与所述第四晶体管M4共栅共源构成电流镜；所述第三晶体管M3的漏极作为所述电流镜的输入端，而其源极接地；所述第四晶体管M4的漏极与其栅极短接并作为所述电流镜的输出端，而其源极接地。现有自偏置电路，结构简单，但是输出电流与电路的工艺参数、工作的系统温度、以及电压都有较强的相关性，不适用于精密的偏置电路。因此，如何采用较少的器件、相对简单的电路结构实现自偏置的恒流功能，既适用于低压电源的工作环境的偏置，也适用于高压电源的应用场合的偏置，偏置精密度较高、且功耗低，成为恒流电路技术发展亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对现有技术中存在的技术问题，提供一种自偏置的恒流生成电路结构及恒流生成方法，可以采用较少的器件、相对简单的电路结构实现自偏置的恒流功能，既适用于低压电源的工作环境的偏置，也适用于高压电源的应用场合的偏置，偏置精密度较高、且功耗低。为实现上述目的，本专利技术提供了一种自偏置的恒流生成电路结构；所述恒流生成电路结构包括：PTAT电流生成单元、第一偏置电压生成单元、第二偏置电压生成单元以及恒流生成单元；所述PTAT电流生成单元，用于在所述恒流生成电路结构通过外部启动电路启动后，生成具有正温度系数的PTAT电流，并根据所述PTAT电流分别形成一镜像电流以及一反馈电流；所述第一偏置电压生成单元，用于接收所述反馈电流，通过镜像形成第一偏置电流并输出至所述PTAT电流生成单元以及所述第二偏置电压生成单元，从而生成第一偏置电压，其中，所述PTAT电流生成单元与所述第一偏置电压生成单元形成闭环反馈电路；所述第二偏置电压生成单元，用于获取所述第一偏置电流并生成第二偏置电压，所述第二偏置电压同时作为所述PTAT电流生成单元的偏置电压；所述恒流生成单元，用于获取所述第一偏置电压与所述第二偏置电压的差值，并生成具有负温度系数的第二偏置电流，以及用于接收所述镜像电流，并根据所述镜像电流以及所述第二偏置电流生成与温度无关的恒定电流并输出。为实现上述目的，本专利技术还提供了一种恒流生成方法，所述方法采用本专利技术所述的恒流生成电路结构，所述方法包括如下步骤：(1)在所述恒流生成电路结构通过外部启动电路启动后，通过所述PTAT电流生成单元生成具有正温度系数的PTAT电流，并根据所述PTAT电流分别形成一镜像电流以及一反馈电流；(2)通过所述第一偏置电压生成单元接收所述反馈电流，通过镜像形成第一偏置电流并输出至所述PTAT电流生成单元以及所述第二偏置电压生成单元，从而生成第一偏置电压；(3)通过所述第二偏置电压接收所述第一偏置电流并生成第二偏置电压，所述第二偏置电压同时作为所述PTAT电流生成单元的偏置电压；(4)通过所述恒流生成单元获取所述第一偏置电压与所述第二偏置电压的差值，并生成具有负温度系数的第二偏置电流；(5)通过所述恒流生成单元接收所述镜像电流，并根据所述镜像电流以及所述第二偏置电流生成与温度无关的恒定电流并输出。本专利技术的优点在于：本专利技术所提出的自偏置的恒流生成电路结构，实现了与外加电源电压、温度以及工艺参数等弱相关的恒流输出。本专利技术电路结构不仅适用于低压电源的工作环境的偏置，同时也适用于高压电源的应用场合的偏置，且偏置精密度较高。所生成的恒定电流既可以选择输出到外部电压源作为输出电压，也可以输出到本专利技术电路结构内部以生成现有的偏置电压。相对于现有的电路结构先生成恒定电压，再采用运放生成恒定输出电流的方式，本专利技术电路结构采用了更少的器件以及更低的功耗，且电路结构中的MOS管器件耐压性要求较低，优势明显。附图说明图1，现有自偏置电路结构示意图；图2，本专利技术自偏置的恒流生成电路结构示意图；图3，本专利技术自偏置的恒流生成电路结构第一实施例的电路原理图；图4，本专利技术自偏置的恒流生成电路结构第二实施例的电路原理图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。此外，本专利技术在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。请参考图2，本专利技术自偏置的恒流生成电路结构示意图。本专利技术自偏置的恒流生成电路结构，包括PTAT电流生成单元21、第一偏置电压生成单元22、第二偏置电压生成单元23以及恒流生成单元24。所述PTAT电流生成单元21分别电连接所述第一偏置电压生成单元22以及所述恒流生成单元24，用于在所述恒流生成电路结构通过外部启动电路启动后，生成具有正温度系数的PTAT电流，并根据所述PTAT电流分别形成一镜像电流输出至所述恒流生成单元24，以及形成一反馈电流输出至所述第一偏置电压生成单元22。具体的，所述PTAT电流生成单元22包括第一三极管、第二三极管、第一电阻、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管及第六晶体管；所述第一三极管与所述第一电阻相配合生成正反馈电流，并输入至所述第三晶体管的输入端；所述第二三极管与所述第四晶体管相配合生成所述PTAT电流，通过所述第五晶体管镜像后形成负反馈电流，并输入至所述第三晶体管的输入端；所述第三晶体管对所述正反馈电流及所述负反馈电流进行求和，形成所述反馈电流并输出；所述第六晶体管对所述PTAT电流进行镜像，形成所述镜像电流并输出。PTAT(ProportionalToAbsoluteTemperature，与绝对温度成正比)电流指的是输出电流大小与绝对温度(热力学温度)成正比例关系的电流，即输出电流大小I(单位:安培)和其所在环境温度T(单位:开尔文)的关系满足I＝AT(A为固定常量)。所述第一偏置电压生成单元22分别电连接所述PTAT电流生成单元21、所述第二偏置电压生成单元23以及所述恒流生成单元24，用于接收所述反馈电流，通过镜像形成第一偏置电流并输出至所述PTAT电流生成单元21以及所述第二偏置电压生成单元23，从而生成第一偏置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自偏置的恒流生成电路结构，其特征在于，所述恒流生成电路结构包括：PTAT电流生成单元、第一偏置电压生成单元、第二偏置电压生成单元以及恒流生成单元；所述PTAT电流生成单元，用于在所述恒流生成电路结构通过外部启动电路启动后，生成具有正温度系数的PTAT电流，并根据所述PTAT电流分别形成一镜像电流以及一反馈电流；所述第一偏置电压生成单元，用于接收所述反馈电流，通过镜像形成第一偏置电流并输出至所述PTAT电流生成单元以及所述第二偏置电压生成单元，从而生成第一偏置电压，其中，所述PTAT电流生成单元与所述第一偏置电压生成单元形成闭环反馈电路；所述第二偏置电压生成单元，用于获取所述第一偏置电流并生成第二偏置电压，所述第二偏置电压同时作为所述PTAT电流生成单元的偏置电压；所述恒流生成单元，用于获取所述第一偏置电压与所述第二偏置电压的差值，并生成具有负温度系数的第二偏置电流，以及用于接收所述镜像电流，并根据所述镜像电流以及所述第二偏置电流生成与温度无关的恒定电流并输出。

【技术特征摘要】
1.一种自偏置的恒流生成电路结构，其特征在于，所述恒流生成电路结构包括：PTAT电流生成单元、第一偏置电压生成单元、第二偏置电压生成单元以及恒流生成单元；所述PTAT电流生成单元，用于在所述恒流生成电路结构通过外部启动电路启动后，生成具有正温度系数的PTAT电流，并根据所述PTAT电流分别形成一镜像电流以及一反馈电流；所述第一偏置电压生成单元，用于接收所述反馈电流，通过镜像形成第一偏置电流并输出至所述PTAT电流生成单元以及所述第二偏置电压生成单元，从而生成第一偏置电压，其中，所述PTAT电流生成单元与所述第一偏置电压生成单元形成闭环反馈电路；所述第二偏置电压生成单元，用于获取所述第一偏置电流并生成第二偏置电压，所述第二偏置电压同时作为所述PTAT电流生成单元的偏置电压；所述恒流生成单元，用于获取所述第一偏置电压与所述第二偏置电压的差值，并生成具有负温度系数的第二偏置电流，以及用于接收所述镜像电流，并根据所述镜像电流以及所述第二偏置电流生成与温度无关的恒定电流并输出。2.如权利要求1所述的恒流生成电路结构，其特征在于，所述PTAT电流生成单元包括第一三极管、第二三极管、第一电阻、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管及第六晶体管；所述第一三极管与所述第一电阻相配合生成正反馈电流，并输入至所述第三晶体管的输入端；所述第二三极管与所述第四晶体管相配合生成所述PTAT电流，通过所述第五晶体管镜像后形成负反馈电流，并输入至所述第三晶体管的输入端；所述第三晶体管对所述正反馈电流及所述负反馈电流进行求和，形成所述反馈电流并输出；所述第六晶体管对所述PTAT电流进行镜像，形成所述镜像电流并输出。3.如权利要求2所述的恒流生成电路结构，其特征在于，所述第一三极管以及所述第二三极管均为PNP型三极管，所述第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管以及第六晶体管均为NMOS晶体管；所述第一三极管的基极电连接所述第二三极管的基极，其发射极通过所述第一电阻电连接至所述第一偏置电压生成单元的输出节点，其集电极分别电连接所述第三晶体管的栅极以及所述第五晶体管的漏极；所述第二三极管的发射极电连接至所述第一偏置电压生成单元的输出节点，其集电极电连接所述第四晶体管的漏极；所述第三晶体管的漏极电连接所述第一偏置电压生成单元的输入节点，其源极接地；所述第四晶体管的栅极与其漏极短接并分别电连接第五晶体管的栅极以及第六晶体管的栅极，其源极接地；所述第五晶体管的源极接地；所述第六晶体管的漏极接入所述恒流生成单元，其源极接地。4.如权利要求1所述的恒流生成电路结构，其特征在于，所述第一偏置电压生成单元包括：第一晶体管以及第二晶体管；所述第二晶体管，用于接收所述反馈电流；所述第一晶体管为所述第二晶体管的镜像输出极，用于对所述反馈电流进行镜像，形成第一偏置电流并输出，从而生成所述第一偏置电压。5.如权利要求4所述的恒流生成电路结构，其特征在于，所述第一晶体管、所述第二晶体管均为PMOS晶体管；所述第一晶体管的栅极电连接所述第二晶体管的栅极，其源极接入电源电压，其漏极作为所述第一偏置电压生成单元的输出节点，所述第一偏置电流经所述输出节点输出从而形成所述第一偏置电压；所述第二晶体管的漏极与其栅极短接作为所述第一偏置电压生成...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄在龙，
申请(专利权)人：南京芯耐特半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32