一种电流源制造技术

一种电流源，其特征在于：所述电流源包括第一支路、第二支路、等效电阻单元和输出单元；其中，所述等效电阻单元，采用工作于线性区的级联MOS管形成等效电阻以克服工艺角影响；所述第一支路与所述等效电阻单元连接，并与所述第二支路通过镜像方式连接，以生成恒定压差来控制所述级联MOS管的漏源电压；所述输出单元，与所述第一支路、第二支路镜像连接，采集所述第一支路与所述第二支路的镜像电流并输出。本发明专利技术通过等效电阻单元替代普通的电阻元件，并采用BJT管构成非线性电流镜，提升电路全PVT条件下的电阻阻值精度，防止电流源设计过程中出现无解问题。现无解问题。现无解问题。

【技术实现步骤摘要】
一种电流源


[0001]本专利技术涉及集成电路领域，更具体的，涉及一种电流源。

技术介绍

[0002]目前，传统的Widlar电流源常采用纯电阻与MOS管构成的非线性电流镜来获得输出电流。这种电流源生成的电流既受到电阻阻值随工艺角变化的影响，又受到MOS管非线性电流镜的栅源极电压差随PVT(工艺角、电压和温度)变化的影响。当电路工作过程中的PVT条件发生较大变化时，电流源输出的电流就难以与设计时的理想电流保持一致，并且这种差异还会较大，这导致传统电流源难以实现高精度的电流输出。
[0003]针对这种问题，本专利技术提供了一种新型的电流源。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种电流源，通过等效电阻单元替代普通的电阻元件，并使用BJT管非线性电流镜进一步提升等效电阻单元电阻精度，从而实现准确输出。
[0005]本专利技术采用如下的技术方案。
[0006]本专利技术涉及一种电流源，电流源包括第一支路、第二支路、等效电阻单元和输出单元；其中，等效电阻单元，采用工作于线性区的级联MOS管形成等效电阻以克服工艺角影响；第一支路与等效电阻单元连接，并与第二支路通过镜像方式连接，以生成恒定压差来控制级联MOS管的源漏电压；输出单元，与第一支路、第二支路镜像连接，采集第一支路与第二支路的镜像电流并输出。
[0007]优选的，等效电阻单元包括第四镜像管Mp4、第一级联管Mn1和第二级联管Mn2；其中，第四镜像管Mp4的栅极分别与第一支路、第二支路、输出单元采用镜像方式连接，源极接电源电压，漏极分别连接至第一级联管Mn1的漏极和栅极、第二级联管Mn2的栅极；第一级联管Mn1的源极与用以形成等效电阻的第二级联管Mn2的漏极连接，第二级联管Mn2的源极接地。
[0008]优选的，第一支路包括第一镜像管Mp1、第一晶体管Qn1；其中，第一镜像管Mp1的栅极、漏极相互连接，并接入至第一晶体管Qn1的集电极，第一镜像管Mp1的源极接电源电压；第一晶体管Qn1的发射极接入至第一级联管Mn1的源极、第二级联管Mn2的漏极上，且第一晶体管Qn1的基级与第二晶体管Qn2的基级、集电极连接。
[0009]优选的，第二支路包括第二镜像管Mp2、第二晶体管Qn2；其中，第二镜像管Mp2的源极接电源电压，栅极与第一镜像管的栅极、漏极连接，漏极与第二晶体管Qn2的栅极、集电极连接；第二晶体管Qn2的发射极接地。
[0010]优选的，输出单元为输出管Mp3，输出管源极接电源电压，漏极作为电流源的输出端，栅极与第一镜像管Mp1的栅极和漏极、第二镜像管Mp2的栅极、第四镜像管Mp4的栅极连接。
[0011]优选的，第一级联管Mn1基于其栅极电压的控制工作于饱和区，第二级联管Mn2基于其栅极电压的控制工作于线性区。
[0012]优选的，电流源的输出电流与温度的4/3次方成正比。
[0013]优选的，当电流源所在电路的环境温度位于
‑
55℃至135℃之间时，电流源的输出电流在理想输出电流的65％至150％之间波动。
[0014]本专利技术的有益效果在于，与现有技术相比，本专利技术中一种电流源，采用等效电阻单元替代电阻，降低了PVT下阻值变化对不同工艺角下电流的负面影响，确保了电流的准确性。另外，本专利技术采用BJT(Bipolar Junction Transistor，双极结型三极管)构成的非线性电流镜替代了MOS管构成的非线性电流镜，既进一步提升了等效电阻单元的电阻精度，又避免了采用MOS管非线性电流镜时电路的无解状态。
附图说明
[0015]图1为现有技术中一种电流源的电路结构示意图；
[0016]图2为本专利技术一种电流源的电路结构示意图；
[0017]图3为现有技术中镜像MOS管与级联管饱和特性的示意图；
[0018]图4为本专利技术一种电流源中镜像BJT管与级联管饱和特性的示意图。
具体实施方式
[0019]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。本申请所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术精神，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的有所其它实施例，都属于本专利技术的保护范围。
[0020]图1为现有技术中一种电流源的电路结构示意图。如图1所示，现有技术中，通常采用Widlar电流源来实现电流的输出。该电流源的原理是通过电流镜方式连接第一支路与第二支路，通过在其中一条支路上增加电阻，实现电流源中镜像电流的生成。
[0021]然而，这种电流源存在较大的问题。具体来说，该电路中输出电流的大小与电阻的大小呈反比，在这种情况下，当电路的PVT条件发生变化时，电阻元件将会受到较大的影响，从而使得电路的输出电流在芯片不同工艺角下的差异较大。
[0022]因此，本专利技术提供了一种新的电流源。
[0023]图2为本专利技术中一种电流源的电路结构示意图。如图2所示，本专利技术涉及一种电流源，电流源包括第一支路、第二支路、等效电阻单元和输出单元；其中，等效电阻单元，采用工作于线性区的级联MOS管形成等效电阻以克服工艺角影响；第一支路与等效电阻单元连接，并与第二支路通过镜像方式连接，以生成恒定压差来控制级联MOS管的漏源电压；输出单元，与第一差分支路、第二差分支路连接，采集第一支路与第二支路的镜像电流并输出。
[0024]可以理解的是，本专利技术的方法中，等效电阻单元中的一个级联MOS管能够起到原有电流源电路中电阻的作用，且与第一支路串联，并连接在电源电压和地之间。另外，第一支路和第二支路镜像方式连接，并各自生成第一支路电流和第二支路电流，在等效电阻的作用下，第一支路电流和第二支路电流所导致的镜像电流则能够通过输出单元输出。具体来说，由于第一支路和第二支路中BJT管数量的不同，会产生一个相对恒定的压差，也就是两
个BJT管各自的基极
‑
发射极电压差之差ΔVbe，由于该电压差作用在等效电阻上，并使得等效电阻，也就是级联MOS管工作于线性状态下。因此，等效电阻不再受到工艺角变化的影响，电流源能够输出精度较高的电流。
[0025]优选的，等效电阻单元包括第四镜像管Mp4、第一级联管Mn1和第二级联管Mn2；其中，第四镜像管Mp4的栅极分别与第一支路、第二支路、输出单元采用镜像方式连接，源极接电源电压，漏极分别连接至第一级联管Mn1的漏极和栅极、第二级联管Mn2的栅极；第一级联管Mn1的源极与用以形成等效爱电阻的第二级联管Mn2的漏极连接，第二级联管Mn2的源极接地。
[0026]可以理解的是，本专利技术中的等效电阻单元中的第四镜像管，分别能够与电路中的第一支路、第二支路和输出支路实现镜像连接，因此，这种连接方式使得镜像管之间通过MOS管的宽长比之比来实现镜像电流的输出。本专利技术一实施例中，Mp4与Mp1之间的比例为M：1，因此，通过这种方式使得Mp4能够提供Mp1相应的倍数电流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电流源，其特征在于：所述电流源包括第一支路、第二支路、等效电阻单元和输出单元；其中，所述等效电阻单元，采用工作于线性区的级联MOS管形成等效电阻以克服工艺角影响；所述第一支路与所述等效电阻单元连接，并与所述第二支路通过镜像方式连接，以生成恒定压差来控制所述级联MOS管的漏源电压；所述输出单元，与所述第一支路、第二支路镜像连接，采集所述第一支路与所述第二支路的镜像电流并输出。2.根据权利要求1中所述的一种电流源，其特征在于：所述等效电阻单元包括第四镜像管Mp4、第一级联管Mn1和第二级联管Mn2；其中，所述第四镜像管Mp4的栅极分别与所述第一支路、第二支路、输出单元采用镜像方式连接，源极接电源电压，漏极分别连接至所述第一级联管Mn1的漏极和栅极、第二级联管Mn2的栅极；所述第一级联管Mn1的源极与用以形成等效电阻的所述第二级联管Mn2的漏极连接，所述第二级联管Mn2的源极接地。3.根据权利要求2中所述的一种电流源，其特征在于：所述第一支路包括第一镜像管Mp1、第一晶体管Qn1；其中，所述第一镜像管Mp1的栅极、漏极相互连接，并接入至所述第一晶体管Qn1的集电极，所述第一镜像管Mp1的源极接电源电压；所述第一晶体管Qn1的发射极接入至所述第一级联...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵新生，于翔，
申请(专利权)人：圣邦微电子北京股份有限公司，
类型：发明
国别省市：