一种基于CMOS结构的宽电压范围采样电路制造技术

本实用新型专利技术提供一种基于CMOS结构的宽电压范围采样电路，包括第一跟随器和第二跟随器，第一跟随器通过第三电阻与运放器的同相输入端连接，第二跟随器通过第四电阻与运放器的反相输入端连接，输出级电路反馈钳位电流至运放器的同相输入端，第二跟随器与第一电流镜电路连接产生第三电流，第三电流与钳位电流相等，电流电压转换电路将第一采样电流信号转换为采样电压信号输出，通过改变第三电阻和采样电阻的阻值比例，实现采样电压信号放大倍数的调整。本实用新型专利技术通过运放电路将采样钳位电流进行反馈，使采样电压完全跟随外部待采样电压，采样钳位电流不再经过外部PCB应用板的采样路径，以提高采样电路功耗和精度方面的性能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于CMOS结构的宽电压范围采样电路


[0001]本技术涉及集成电路
，具体涉及一种基于CMOS结构的宽电压范围采样电路。

技术介绍

[0002]在现代集成电路电源管理系统中，电路的采样电流和电压的应用范围越来越广，对采样电路低功耗、高精度要求越来越高。传统的电流采样技术包括电阻采样、RDS采样、SenseFET采样以及DCR(Direct Current Resistance)采样等。采样电阻一般需要使用精密电阻，其阻值精密度一般在
±
1％以内，但对精密度要求更高的电路，需要采样电阻的精密度一般在
±
0.01％，但是生产在低温度系数、高精密度和超低阻值上做到满足电路要求的采样电阻的难度很大。此外，在传统的电阻电流采样电路中，若内部运放的正相钳位采样路径需要从外部PCB应用板上流经电流，那么PCB板上的寄生电阻压降会产生采样误差，如果想消除此误差就需要PCB和内部电路版图做精确对称匹配处理，因此传统的外置或者内置电阻电流采样正在逐渐被淘汰。
[0003]DCR采样可以达到无损电流采样的目的，因此利用电感电阻DCR采样电流的技术应用越来越广泛。参见图1，图1是典型的DCR电流采样电路原理图，其主要包括典型开关稳压系统、电感L1、电感的电阻R
DCR1
、输出电容C0以及输出负载R
L
。目前典型的DCR电阻电流采样应用阻容(图中R
S1
和C
S1
)结构。根据DCR采样原理，R
S1
和C
S1
若参数满足条件R
S1
C
S1
＝L/R
DCR1
，则C
S1
两端的电压V
S1
基本跟随R
DCR1
两端的电压V
DCR1
。通过将电压V
S1
送入集成电路内部进行采样处理，就可以准确得到流经电感的电流值。但是由于其采样电路结构的特殊性，不同于传统的输出端高边或者低边电阻采样结构，DCR采样结构要求准确采样外部压差且采样路径不能流经电流，否则会严重干扰V
S1
的电压值。此外，另外无源元件的容差也会造成电路间测试精度的不同，如电感的温度系数及电容的容差都会增加电流采样的不准确性。电感值和电容值都是不能严格控制的，设计没有调整功能的DCR采样电路会导致最高可达35％电流测量误差。同样，DCR采样电路也需要进行调试后才能准确采样。
[0004]因此，需要一种能够适应DCR采样并保持传统电阻采样优势的高精度采样电路，使采样钳位电流不再经过外部PCB应用板的采样路径，以提高采样电路功耗和精度方面的性能，同时可以灵活应用于有宽的电压输入和输出范围要求的电路。

技术实现思路

[0005]本技术提供的一种基于CMOS结构的宽电压范围采样电路，主要用于解决现有采样电路的采样路径需要从外部PCB应用板上流经电流，由此产生的寄生电阻压降会导致采样误差等问题，从而达到使采样钳位电流不再经过外部PCB应用板的采样路径，以提高采样电路功耗和精度方面的性能，并能够应用于有宽的电压输入和输出范围要求的电路，提高采样电路的灵活性和适用性的效果。
[0006]本技术通过以下技术方案来实现上述目的：
[0007]一种基于CMOS结构的宽电压范围采样电路，包括：源跟随电路、第一偏置电路、运放电路以及电流电压转换电路，所述源跟随电路的输入端与待采样电路连接，包括第一跟随器和第二跟随器，所述第一偏置电路接入电源电压，其第一输入端与所述第一跟随器连接，其第二输入端与所述第二跟随器连接，用于提供偏置电流，所述运放电路包括第三电阻、第四电阻、运放器以及输出级电路，所述第一跟随器通过所述第三电阻与所述运放器的同相输入端连接，所述第二跟随器通过所述第四电阻与所述运放器的反相输入端连接，所述输出级电路与所述运放器的输出端连接，并反馈钳位电流至所述运放器的同相输入端，所述电流电压转换电路包括第一电流镜电路和采样电阻，所述第二跟随器与所述第一电流镜电路连接产生第三电流，所述第三电流与所述钳位电流相等，所述输出级电路输出第一采样电流信号至所述第一电流镜电路，所述电流电压转换电路将所述第一采样电流信号转换为采样电压信号输出，通过改变所述第三电阻和所述采样电阻的阻值比例，实现所述采样电压信号放大倍数的调整。
[0008]进一步的方案是，所述源跟随电路还包括第一电阻和第二电阻，所述第一跟随器的第一输出端通过所述第一电阻与高电位连接，所述第二跟随器的第一输出端通过所述第二电阻与高电位连接，流过所述第一电阻的第一电流与流过所述第二电阻的第二电流相等。
[0009]进一步的方案是，所述第一偏置电路包括第九晶体管、第一COMS电路以及第二COMS电路，所述第九晶体管的栅极与其漏极短接，其漏极接入所述电源电压，源极接地，所述第一COMS电路和所述第二COMS电路的公共栅极端均接入所述电源电压，所述第一COMS电路的第二输入端接地，其第一输入端与所述第一跟随器的第二输入端连接，所述第二COMS电路的第二输入端接地，其第一输入端与所述第二跟随器的第二输入端连接。
[0010]进一步的方案是，所述运放电路还包括第三COMS电路，所述第三COMS电路用于为所述运放器提供浮动电流偏置，所述第三COMS电路的公共栅极端接入所述电源电压，其第一输入端与所述运放器连接，其第二输入端接地。
[0011]进一步的方案是，所述第一电流镜电路包括第四CMOS电路和第五CMOS电路，所述第四CMOS电路公共栅极端接入所述电源电压，其第一输入端与所述第二跟随器连接，其第二输入端接地，所述第五CMOS电路的第一输入端与所述输出级电路连接，其第二输入端接地。
[0012]进一步的方案是，所述电压电流转换电路还包括第十五晶体管和第二电流镜，所述第二电流镜接入所述电源电压，所述第十五晶体管的漏极与所述第二电流镜连接，其栅极与所述第五CMOS电路连接，其源极接地，流过所述第十五晶体管源极的电流为第十五电流。
[0013]进一步的方案是，所述采样电阻的一端与所述第二电流镜连接，另一端接地，流过所述采样电阻的电流为第二采样电流，所述第十五电流与所述第二采样电流相等。
[0014]进一步的方案是，还包括滤波电路，所述滤波电路用于将所述采样电压信号进行滤波，以输出平滑的采样电压信号。
[0015]因此，本技术通过运放电路将采样钳位电流进行反馈，使采样电压完全跟随外部待采样电压，使采样钳位电流不再经过外部PCB应用板的采样路径，提高了采样电路功耗和精度方面的性能，同时通过改变电阻比例实现所述采样电压信号放大倍数的调整，使
本专利技术能够应用于电压变化范围较大电路，提高了采样电路的灵活性和适用性。
[0016]下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细说明。
附图说明
[0017]图1是现有技术DCR电流采样电路原理图。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于CMOS结构的宽电压范围采样电路，其特征在于，包括：源跟随电路、第一偏置电路、运放电路以及电流电压转换电路，所述源跟随电路的输入端与待采样电路连接，包括第一跟随器和第二跟随器，所述第一偏置电路接入电源电压，其第一输入端与所述第一跟随器连接，其第二输入端与所述第二跟随器连接，用于提供偏置电流，所述运放电路包括第三电阻、第四电阻、运放器以及输出级电路，所述第一跟随器通过所述第三电阻与所述运放器的同相输入端连接，所述第二跟随器通过所述第四电阻与所述运放器的反相输入端连接，所述输出级电路与所述运放器的输出端连接，并反馈钳位电流至所述运放器的同相输入端，所述电流电压转换电路包括第一电流镜电路和采样电阻，所述第二跟随器与所述第一电流镜电路连接产生第三电流，所述第三电流与所述钳位电流相等，所述输出级电路输出第一采样电流信号至所述第一电流镜电路，所述电流电压转换电路将所述第一采样电流信号转换为采样电压信号输出，通过改变所述第三电阻和所述采样电阻的阻值比例，实现所述采样电压信号放大倍数的调整。2.根据权利要求1所述的基于CMOS结构的宽电压范围采样电路，其特征在于：所述源跟随电路还包括第一电阻和第二电阻，所述第一跟随器的第一输出端通过所述第一电阻与高电位连接，所述第二跟随器的第一输出端通过所述第二电阻与所述高电位连接，流过所述第一电阻的第一电流与流过所述第二电阻的第二电流相等。3.根据权利要求2所述的基于CMOS结构的宽电压范围采样电路，其特征在于：所述第一偏置电路包括第九晶体管、第一COMS电路以及第二COMS电路，所述第九晶体管的栅极与其漏极短接，其漏极接入所述电源电压，源极接地，所述第一COMS电路和所述第二COMS电路的...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎永泉，
申请(专利权)人：珠海英集芯半导体有限公司，
类型：新型
国别省市：