电流镜制造技术

本发明专利技术提供了一种电流镜，包括参考端晶体管和输出端晶体管，两晶体管的栅极相互连接，源极均接电路的最低电位或最高电位，参考端晶体管的漏极为电流镜的电流输入端，输出端晶体管的漏极为电流镜的电流输出端；还包括一电压运算放大器，所述电压运算放大器的正输入端与电流镜的电流输入端连接，负输入端与电流镜的电流输出端连接，输出端与两晶体管的栅极连接。上述技术方案通过引入电压运算放大器，解决了由于参考端与输出端电压不一致而造成镜像电流的精度问题。运算放大器的引入在电流镜内部构成了负反馈，使两晶体管的栅极能够在电路上电后快速且自适应地达到稳压状态。运算放大器的差分输入端能够有效改善电流镜的噪声。大器的差分输入端能够有效改善电流镜的噪声。大器的差分输入端能够有效改善电流镜的噪声。

【技术实现步骤摘要】
电流镜


[0001]本专利技术涉及集成电路设计领域，尤其涉及一种电流镜。

技术介绍

[0002]电流镜是一种典型的电流模式电路，属于模拟集成电路设计的一种基本单元电路，它既可作为偏置电流，也可以作为有源负载用于信号处理。目前，电流镜还被广泛应用于实现电流信号的复制。众多高精度集成电路设计的电流模式系统如人工神经网络、高频连续时间滤波器等应用对精确的电流镜有很大的需求。
[0003]附图1所示是现有技术中普遍的电流镜结构示意图。现有技术中的电流镜结构普遍存在镜像电流输出端与基准电流输入端电位无法保证完全一致的问题，即电流镜电路中同型的两个MOS管的栅
‑
源电压(V
GS
)不严格相等，导致镜像电流对参考电流的跟随精度不高，两者是一种近似相等的关系：Iout≈n
×
Iref。
[0004]共源共栅电流镜结构是一种提高电流镜精度的典型结构，共源共栅电流镜通过弱化漏源电压(V
DS
)对输出电压的敏感程度来提高电流镜的精确度，但该结构消耗了较大的电压余度或者需要提供额外的偏置电压，因此共源共栅电流镜的应用范围受到较大的限制。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种电流跟随精度更高的电流镜。
[0006]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种电流镜，包括参考端晶体管和输出端晶体管，两晶体管的栅极相互连接，源极均接电路的最低电位或最高电位，参考端晶体管的漏极为电流镜的电流输入端，输出端晶体管的漏极为电流镜的电流输出端；还包括一电压运算放大器，所述电压运算放大器的正输入端与电流镜的电流输入端连接，负输入端与电流镜的电流输出端连接，输出端与两晶体管的栅极连接。
[0007]上述技术方案通过引入电压运算放大器，实现电流镜输出端与参考输入端的电压钳位，由此解决了由于参考端与输出端电压不一致而造成镜像电流的精度问题，忽略电流镜对电源、工艺变化、温度等因素的依赖性。运算放大器的引入在电流镜内部构成了负反馈，使两晶体管的栅极能够在电路上电后快速且自适应地达到稳压状态，以此保证了电流镜具备自适应开启能力。而且，运算放大器的差分输入端可以有效改善电流镜的噪声。
附图说明
[0008]附图1所示是现有技术中一种电流镜的结构示意图。
[0009]附图2A所示是本专利技术一具体实施方式所述电流镜的结构示意图。
[0010]附图2B所示是本专利技术一具体实施方式所述电流镜的结构示意图。
具体实施方式
[0011]下面结合附图对本专利技术提供的电流镜的具体实施方式做详细说明。
[0012]附图2A所示是本专利技术一具体实施方式所述电流镜的结构示意图，包括：参考端的N型晶体管NM1、输出端的N型晶体管NM2、以及电压运算放大器OPA。两晶体管的栅极相互连接，源极均接电路的最低电位，即地电位，参考端晶体管NM1的漏极为电流镜的输入参考电流I
ref
的输入端，输出端晶体管NM2的漏极为电流镜的输出电流I
out
的输出端。所述电压运算放大器的正输入端V
+
与电流镜的电流输入端A连接，负输入端V
‑
与电流镜的电流输出端B连接，输出端与两晶体管的栅极端C连接。以上技术方案中，源漏极可以根据实际情况互换，并不影响电路工作。
[0013]上述具体工作原理：工作在深度负反馈状态下且开环电压放大倍数很大的电压运算放大器其差分输入端具有虚短和虚断特性，即
[0014]v
+
＝v
‑
；i
+
＝i
‑
＝0。
[0015]对应在图2A中即v
A
＝v
B
，虚短特性保证了NM1和NM2的栅
‑
源电压严格相等；而虚断特性保证了运算放大器的引入不会在参考端或输出端造成电流分流问题，从而实现了镜像电流源结构输出端与参考端的电压钳位，解决了镜像电流的精度问题，忽略电流镜对电源、工艺变化、温度等因素的依赖性，镜像电流与参考电流的关系如下：Iout≡n
×
Iref，其中n为NM2与NM1宽长比的比值。其次，运算放大器的引入在B点
‑
C点
‑
B点形成了环路负反馈机制。对NM1、NM2的栅极来说，整个电路上电以后v
C
通过环路负反馈能够快速达到自适应稳压状态，使得电流镜具备自适应开启能力。第三，运算放大器的差分输入端可以有效改善电流镜的噪声。
[0016]附图2B所示是本专利技术一具体实施方式所述电流镜的结构示意图，包括：参考端的P型晶体管PM1、输出端的P型晶体管PM2、以及电压运算放大器OPA。两晶体管的栅极相互连接，源极均接电路的最高电位，即电源电位，参考端晶体管PM1的漏极为电流镜的输入参考电流I
ref
的输入端，输出端晶体管PM2的漏极为电流镜的输出电流I
out
的输出端。所述电压运算放大器的正输入端V
+
与电流镜的电流输入端A连接，负输入端V
‑
与电流镜的电流输出端B连接，输出端与两晶体管的栅极端C连接。上述电路结构仅根据晶体管类型不同进行了相应调整，工作原理与附图2A类似，不再赘述。
[0017]以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电流镜，包括参考端晶体管和输出端晶体管，两晶体管的栅极相互连接，源极均接电路的最低电位或最高电位，参考端晶体管的漏极为电流镜的电流输入端，输出端晶体管的漏极为电流镜的电流输出端；其特征在于，还包括一电压运算放大器，所述电压运算放大器的正输入端与电流镜的电流输入端连接，负输入端与电流镜的电流输出端连接，输出端与两晶体管的栅极连接。2.根据权利要求1所述的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈静，刘玉兰，胡一波，任志鹏，尹伊哲，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：