电流源制造技术

一种产生输出电流的方法和电路，将两热温度系数相反的电流相加产生输出电流。两电流的第一电流Ｉ↓［１］为温度补偿带隙基准电路中产生的电流按比例模拟的电流。两电流的第二电流是带隙电路产生的温稳电压除以正温度系数电阻得出的。两电流相加得出的电流Ｉ↓［１］＋Ｉ↓［２］形成输出电流。所述电路包括第一电路、第二电路和第三电路。第一电路供产生（ｉ）正温度系数的基准电流，和（ｉｉ）在输出端在预定范围内大致不受电源电压和温度变化影响的输出电压。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

Current source

A method and circuit for generating an output current that adds the current of two thermal temperature coefficients to produce an output current. The first of the two currents, current I: 1 for temperature compensated band gap reference circuit current generated in the proportion of simulation. The second current of the two current is produced by a bandgap circuit with a temperature dependent voltage divided by a positive temperature coefficient resistor. Two currents derived by adding the I: 1 I: 2 form output current. The circuit comprises a first circuit, a second circuit and a third circuit. The first circuit is a reference current for generating (I) positive temperature coefficients, and (II) an output voltage that is substantially unaffected by changes in the supply voltage and temperature at the output terminal within a predetermined range.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总的说来涉及电流源，更具体地说，涉及适宜产生不受温度和外部电压源变化的影响的电流的电流源。 如本
所周知的那样，在许多应用场合需要使用电流源。美国纽约John Wiley & Sons公司1993年出版、Paul R.Gray和RobertG.Meyer编写的《模拟集成电路分析与设计》一书(第三版)第4章介绍了各种类型的电流源。如该书中所述的那样，这些电流源既用作偏置元件，也用作放大级的负荷器件。此外，在本技领域中，大家都知道，经常需要配备适宜产生不受温度和外部电压源变化影响的电流的电流源。本专利技术的一个目的是提供一种产生输出电流的方法。这种方法是将两种温度系数相反的电流加起来产生这种输出电流。两种电流中的第一种电流I1是温度补偿带隙基准电路产生的电流按比例模拟的电流。两电流中的第二种电流I2是从带隙电路产生的稳温电压除以正温度电阻值得出的。叠加电流I1+I2形成输出电流。按本专利技术的另一目的是提供一种电流源。这种电流源包括第一电路、第二电路和第三电路。第一电路供产生(i)正温度系数的基准电流；和(ii)在输出节点在预定范围内基本不受供电电压和温度变化影响的输出电压。电流源包括第二电路，第二电路接所述输出节点，供产生从基准电流获得的第一电流，第一电流的温度系数为正。还配置了第三电路，第三电路接所述输出节点，供产生从输出电压获得的第二电流，第二电流的电流温度系数为负。第一电流和第二电流在所述输出节点相加，在所述输出节点产生与第一和第二电流的总和有关的输出电流，这种输出电流在预定的范围内基本上不受温度和供电电压变化的影响。按照本专利技术的另一个实施例，第二电路包括电流反射镜。按照本专利技术的另一个实施例，第三电路电阻器。按照一个实施例，第一电路包括带隙基准电路。按照一个实施例，所述带隙基准电路是个自偏压带隙基准电路。按照一个实施例，所述自给偏压带隙基准电路包括CMOS(互补型金属氧化物半导体)晶体管。本专利技术提供的电流源，其带隙基准电路适宜耦合到供电电压。所述带隙基准电路产生正温度系数的带隙基准电流，并在输出电流求和节点产生在预定范围内基本上不受供电电压和温度变化影响的输出电压。电流源配备有一个电流相加电路，此电路有一对电流通路，其中一个电流通路产生从带隙基准电流获得的第一电流。第一电流的温度系数为正。另一个电流通路产生从输出电压获得的第二电流。第二电流的电流温度系数为负。第一和第二电流在求和节点相加，在求和节点产生在预定范围内基本上不受温度和供电电压变化影响的电流。按照本专利技术的一个实施例，本专利技术提供的电流源有一个带隙基准电路，供产生随温度而增加的温度相关电流和温稳电压，此外还配备有一个差动放大器。放大器的一对输入端馈以所述温稳电压，放大器的输出端连接一个MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)的栅极。MOSFET的源极或漏极以负反馈的方式连接放大器的其中一个输入端，漏极或源极耦合到一个电压源。放大器的输出端设有求和节点，一个电阻器与求和节点连接，电阻器的作用是传送所述求和节点的第一电流。求和节点的第二电流由一个电流反射镜传送，随温度变化的电流即馈给此电流反射镜。MOSFET让与第一与第二电流的总和有关的第三电流流过其源极和漏极，这种第三电流不受温度的影响。结合附图阅读下面的详细说明可以更清楚地了解本专利技术及其其它特点。附图中 附图说明图1是本专利技术电流源的原理图；图2是图1电路中产生的电流随温度T而变化的示意图；图3是图1电路SPICE(集成电路专用模拟程序)模拟效果的曲线图。现在参阅图1，图中示出了不受温度和电压源影响的电流源10。电流源10有一个带隙基准电路12，供产生随温度T的上升而增加的温度相关电流IBGR，并根据温度相关电流IBGR在电路12的输出端11产生温稳电压VBGR。电流源10还有一个差动放大器14，放大器14的一个输入端(这里为倒相输入端(一))馈以温稳电压VBGR。P沟道MOSFET T1的栅极接放大器14的输出端。MOSFET T1的源极或漏极(这里为漏极)以负反馈的方式接另一个输入端(这里为放大器14的同相输入端(+))。MOSFET T1漏极或源极(这里为源极)通过电流反射镜20耦合到电压源18。求和节点22接MOSFET T1的漏极。电阻器R接求和节点22，供传送求和节点22的电流IR，其电阻R(T)随温度T而增大。更具体地说，电阻器R连接在求和节点22与基准电位(这里为地)之间，如图中所示。电流反射镜部分26根据带隙基准电路12中产生的随温度变化的电流IBGR传送求和节点22的第二电流nIBGR，其中n为比例因子，其选择方式稍后即将说明。但这里可以这样说，求和节点22处的电压V’BGR由放大器14和MOSFETT1形成的反馈线路使其基本上不随温度和电源18的变化而变化。就是说，求和节点22的电压V’BGR传送到馈给放大器14倒相输入端(-)的基准电压VBGR(即带隙基准电路12产生的隙基准电压)。稍后即将谈到，如上面所述的那样，电流IBGR随温度T而增加。因此，电流nIBGR也随温度T而增加，如图2中所示。另一方面，由于电阻器R的电阻R(T)随温度而增加，而电压V’BGR基本上不随温度T变化，因而从求和节点22通过电阻器R接地的电流IR随温度T而减小，如图2中所示。电阻器R的电阻值和n值选择得使电流nIBGR和IR的总和基本上不随温度T而变化，如图2中所示。换句话说，电流源10工作时产生基本上不随温度T的变化和电源18的变化而变化、流入求和节点22的输出电流IREF＝nIBGR+IR。电路10通过将两个温度系数相反的电流相加产生这种不随温度/电源变化而变化的电流IREF，从而产生这个输出电流。两电流中的第一电流nIBGR为温度补偿带隙基准电路12中产生的电流IBGR按比例的模拟电流，两电流中的第二电流IR是将带隙电路12产生的温稳电压VBGR除以正温度系数电阻值(即电阻器R的电阻)得出的，如此相加的电流nIBGR+IR即为输出电流IREF。电流反射镜20(图1)用来产生电流IOUT＝IREF，其中M/N为电流反射镜20中使用的P沟道晶体管T2和T3规定的比例因子。更具体地说，带隙基准电路10包括P沟道MOSFET T4，T5和T6、n沟道MOSFET T7和T8、二极管A0和A1，如图中所示那样配置。带隙基准电路12接电压值大于二极管D1两端正向电压降、晶体管T5的阈电压和晶体管T8的阈电压三者的电压总和的+电压源18。带隙基准电路12还包括电阻器R1和二极管D1，如图中所示那样配置。二极管D1，A0和A1在热性能上彼此相当。在稳定状态下，流过二极管A1的电流(即带隙基准电流IBGR)按函数VT＝kT/q而增加，其中k为波耳兹曼常数，T为温度，q为电子的电荷。硅的k/q约为0.086毫伏/℃。此电流IBGR由晶体管T5，T6，T7和T8的电路反映出来，从而使电流IBGR通过二极管A1和二极管D1，但带隙基准电路12输出端11的电压(即电压VBGR)由于尽管流过电阻器R1、反映电流IBGR的电流也会随温度而增加，但二极管D1两端的电压会按-2毫伏/℃随温度而降低，因而基本上不变。这样，11处的输出电压(即电压VBGR)可用VBGR＝V本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种产生不受温度影响的电流的方法，其特征在于，包括将两个温度系数相反的电流相加的步骤。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：RJ霍顿，EJ斯塔尔，
申请(专利权)人：因芬尼昂技术北美公司，国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]