对负载的偏置电流的控制制造技术

一种电路部分包括负载电路部分和偏置电路部分。所述负载电路部分包括负载晶体管。所述偏置电路部分包括复制晶体管，其与所述负载晶体管匹配并在节点处连接到所述负载晶体管，使得当电流流经所述复制晶体管时，与流经所述复制晶体管的所述电流成比例的电流流经所述负载晶体管。所述偏置电路部分还包括：电流输入端，其用于接收输入电流；电源电压输入端，其用于接收电源电压；和反馈回路，其被布置为：调整连接所述复制晶体管和所述负载晶体管的所述节点处的电压，使得所述复制晶体管传导与所述输入电流成比例的电流，并且抵消由所述电源电压的变化引起的连接所述复制晶体管和所述负载晶体管的所述节点处的所述电压的变化。负载晶体管的所述节点处的所述电压的变化。负载晶体管的所述节点处的所述电压的变化。

【技术实现步骤摘要】
对负载的偏置电流的控制


[0001]本专利技术涉及一种用于向负载电路部分提供偏置电流的偏置电路，特别是但非排外地与正弦至方波缓冲器中的逆变放大器有关。

技术介绍

[0002]在许多应用中，各种组件和/或电路部分(典型地是有源组件)需要向其提供偏置电流或电压以便为这些组件供电。在一些应用中，如果组件要能够以低噪声操作(例如，提供低噪声输出信号)，则为特定组件或电路部分提供基本上恒定的偏置电流或电压并使其噪音最小是重要的。另外，在一些应用中，在工艺、电压和温度(PVT)变化范围内维持特定组件或电路部分的性能也是重要的。
[0003]特别是逆变放大器典型地需要向其提供低噪声偏置电流或电压，因为它们的电源抑制比(PSRR)较差，这意味着由逆变放大器输出的信号中的噪声电平高度依赖于向其提供的电源/偏置电压中的噪声电平。因此，为了使逆变放大器能够输出低噪声信号，将逆变放大器连接到清洁电源是重要的。逆变放大器典型地还需要控制向其提供的偏置电流，以便在PVT变化中提供一致的性能。如果从电源汲取足够大的电流，例如通过使用可配置的分流器，则生成受控偏置电流可能相对简单。然而，以这种方式汲取大电流的能量效率非常低，并且希望能够在使用最少的额外电流的同时提供受控的偏置电流。
[0004]正弦至方波缓冲器/转换器典型地用于生成时钟信号，该时钟信号可用于协调电子电路的动作，特别是用于定时目的。时钟信号典型地包括周期性的单相方波信号，该信号允许时钟组件通过检测时钟信号的边沿(上升或下降取决于应用)来协调它们的定时。在实践中生成周期性正弦信号相当简单，因为已知许多不同类型的振荡器，包含石英晶体振荡器、电阻
‑
电容(RC)振荡器、电感
‑
电容(LC)振荡器等。为了使这些正弦信号能够要有效地用作时钟信号，必须首先将其转换为方波信号。
[0005]逆变放大器可用于从正弦输入信号生成方波时钟信号。它们对于正弦至方波缓冲器特别有吸引力，因为它们典型地是低噪声的。结果，由基于逆变器的正弦至方波缓冲器输出的时钟信号可为低抖动的，只要向其提供干净的电压源和受控的偏置电流。
[0006]本专利技术旨在解决上面提出的一些问题。

技术实现思路

[0007]从第一方面来看，本专利技术提供了一种电路部分，其包括：
[0008]负载电路部分，其包括负载晶体管；和
[0009]偏置电路部分，其包括：
[0010]复制晶体管，其与负载晶体管匹配并在节点处连接到负载晶体管，使得当电流流经复制晶体管时，与流经复制晶体管的电流成比例的电流流经负载晶体管；
[0011]电流输入端，其用于接收输入电流；
[0012]电源电压输入端，其用于接收电源电压；和
[0013]反馈回路，其被布置为：
[0014]调整连接复制晶体管和负载晶体管的节点处的电压，使得复制晶体管传导与输入电流成比例的电流；和
[0015]抵消由电源电压的变化引起的连接复制晶体管和负载晶体管的节点处的电压的变化。
[0016]因此可看出，根据本专利技术，偏置电路部分在连接复制晶体管和负载晶体管的节点处有效地向负载电路部分提供偏置电压。偏置电压由偏置电路部分的反馈回路调节，使得负载晶体管传导与输入电流成比例的电流，因此偏置电路部分还有效地向负载电路部分提供受控偏置电流。偏置电路部分因此有效地将提供给负载电路部分的偏置电压与电源电压隔离，从而使负载电路部分的输出中的噪声和/或抖动最小化。
[0017]如本文所用，术语“匹配”是指两个或多个晶体管为相同类型(例如PMOS或NMOS)并被选择为具有相似特性(例如偏移电压、温度漂移、电流增益等)，使得在给定的一组条件(电压、温度等)下流经它们的电流基本上相同或在由其相对大小确定的比率内相同(在本文中也称为倍增或M因子比)。在一组实施例中，复制晶体管和负载晶体管的M因子比为1。
[0018]另外，偏置电路部分有效地向负载电路部分提供偏置电流，该偏置电流可能具有可预测的关系——例如，在甚至大的PVT变化上也与输入电流成比例，因为负载晶体管中的任何PVT变化均被复制到匹配的复制晶体管中，通过该复制晶体管的电流由输入电流控制。可控制输入电流，使其表现出可预测的或小的PVT变化，因此通过确保提供给负载电路部分的偏置电流与输入电流具有可预测的(例如成比例的)关系，偏置电流中的任何PVT变化均可跟踪输入电流中的微小或可预测的PVT变化。这意味着负载电路部分中的任何PVT变化可对偏置电路部分向其提供的偏置电流的影响最小。此外，偏置电路部分只需要很小的输入电流。其优势是，根据本专利技术的电路部分可更省电。在一些实施例中，输入电流小于或等于50nA，更优选地小于或等于10nA，更优选地小于或等于5nA，更优选地小于或等于3nA。
[0019]在一组实施例中，负载晶体管形成负载逆变器的一部分，负载逆变器在本文中也可称为负载逆变放大器。负载逆变器可包括多个晶体管，该多个晶体管包含负载晶体管。
[0020]类似地，在一组实施例中，复制晶体管形成复制逆变器的一部分，该复制逆变器在本文中也可称为复制逆变放大器。复制逆变器可包括多个晶体管，该多个晶体管包含复制晶体管。复制逆变器可被布置为复制负载逆变器。复制逆变器的该晶体管或每个晶体管可与负载逆变器的该晶体管或每个晶体管匹配。
[0021]在一组实施例中，负载电路部分包括第二负载晶体管，并且偏置电路部分包括与第二负载晶体管匹配的第二复制晶体管。第一和第二复制晶体管可按复制第一和第二负载晶体管的布置的方式布置。第一和第二复制晶体管可被布置为复制包括第一和第二负载晶体管的负载电路部分的电流支路。
[0022]通过在偏置电路部分中包含第一和第二复制晶体管并将它们布置为复制第一和第二负载晶体管的布置，潜在地复制负载电路部分的整个电流支路，偏置电路部分能够控制连接第一复制晶体管和第一负载晶体管的节点处的电压，使用反馈回路，使得复制电流支路传导与输入电流成比例的电流。由于复制晶体管和负载晶体管匹配，因此偏置电路部分也能够控制提供给负载电路部分的复制电流支路的偏置电流。
[0023]在一组实施例中，偏置电路部分包括多个另外的晶体管，其中另外的晶体管中的
至少一个与至少一个其它的另外的晶体管匹配。偏置电路部分的匹配的另外的晶体管可具有选择为使偏置电路部分适应负载电路部分的DC负载电流的M因子比。负载电路部分可包括未在偏置电路部分中复制的另外的电流支路，从而增加负载电路部分的总DC负载电流。偏置电路部分的匹配的另外的晶体管的M因子比可被选择为确保供应给连接第一复制晶体管和第一负载晶体管的节点的总电流足以提供负载电路部分所需的总DC负载电流。
[0024]偏置电路部分可在连接第一复制晶体管和第一负载晶体管的节点处具有不可忽略不计的输出阻抗。结果，负载电路部分的DC负载电流可影响连接第一复制晶体管和第一负载晶体管的节点处的电压。这可改变偏置电路部分的偏置点，从而降低偏置电路部分的有效性。因此，偏置电路部分的匹配的另外本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电路部分，其包括：负载电路部分，其包括负载晶体管；和偏置电路部分，其包括：复制晶体管，其与所述负载晶体管匹配并在节点处连接到所述负载晶体管，使得当电流流经所述复制晶体管时，与流经所述复制晶体管的所述电流成比例的电流流经所述负载晶体管；电流输入端，其用于接收输入电流；电源电压输入端，其用于接收电源电压；和反馈回路，其被布置为：调整连接所述复制晶体管和所述负载晶体管的所述节点处的电压，使得所述复制晶体管传导与所述输入电流成比例的电流；和抵消由所述电源电压的变化引起的连接所述复制晶体管和所述负载晶体管的所述节点处的所述电压的变化。2.根据权利要求1所述的电路部分，其被布置为使得由所述偏置电路部分向所述负载电路部分提供基本上与所述输入电流成比例的偏置电流。3.根据权利要求1或2所述的电路部分，其被布置为使得所述负载晶体管中的工艺、电压和温度变化被复制到匹配的复制晶体管中。4.根据权利要求1或2所述的电路部分，其中所述负载电路部分包括第二负载晶体管，并且所述偏置电路部分包括与所述第二负载晶体管匹配的第二复制晶体管。5.根据权利要求4所述的电路部分，其中所述第一和第二复制晶体管被布置为复制所述第一和第二负载晶体管的布置。6.根据权利要求4所述的电路部分，其中所述第一和第二复制晶体管被布置为复制所述负载电路部分的电流支路，所述电流支路包括所述第一和第二负载晶体管。7.根据权利要求1或2所述的电路部分，其中所述反馈回路包括多个反馈晶体管，至少一个反馈...

【专利技术属性】
技术研发人员：哈拉尔德，
申请(专利权)人：北欧半导体公司，
类型：发明
国别省市：