CN101382811A - 电流源稳定电路 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种电流源稳定电路，其系用于在温度改变的情况下稳定一电流源所输出的一电流值，该电流源的该电流值会随温度升高而上升，该电流源稳定电路包括：一电流源电路，其系用于提供一电流，该电流随温度升高而上升；一修正电路，耦接于该电流源电路，用于提供一输入电流，该输入电流随温度提高而上升；其中，该电流源电路的该电流与该输入电流相减后成为一电流源电流，该电流源电流不随温度改变而变化。本发明所述的电流源稳定电路，可以有效的节省成本以及硬件空间。

Description

电流源稳定电路
技术领域
本发明相关于一种电流源稳定电路，尤指一种用于稳定电流源电流会随温度升高而升高的电流源稳定电路。
背景技术
在集成电路设计中，时常需要一些参考电压、参考电流、而参考电压和参考电流通常被包括在整个集成电路的偏压部分。在一般的应用中，这些偏压通常是以电路工作时的温度为基准来设计，而没有特别去考虑随温度变化的关系。
然而事实上，在电路工作时，时常会因为环境温度的变化或电路中电子元件产生的热量而改变电路工作时的温度，温度的改变可能会影响信号转换时的电路应用，使转换的信号带有温度影响的噪声，例如模拟数字转换器会受到温度噪声的影响。另外附有感测器的微处理***对温度的变化也较为敏感，温度的改变也会影响此类电子电路工作的情形。
一般利用来产生和温度变化有关的电路，通常会使用双极结型晶体管(Bipolar Junction Transistor；BJT)，然而在BJT的基极和射极跨压(VBE)具有和集极电流成对数的关系，并且受到温度变化的影响。VBE和温度的关系可表示为VBE(H，IC)＝EGE-H(EGE-VBEN)+VTNHlog(IC/IN)-ηVTNHlogH，其中H＝T/TN，T是绝对温度，而TN是正规化(normalized)的温度，通常TN会取在电路工作的温度范围的中间值，通常为300K(27℃)。EGE代表VBE在绝对零度时的假定值，大约在1.14V到1.19V之间。VBEN是当晶体管结温度在特定TN及IC等于某一特定IN时的VBE值。VTN是热电压VT＝kT/q在正规化温度下的值。η为曲线常数，约在2到4之间。
请参考图1，图1是描述方程式VBE(H，IC)＝EGE-H(EGE-VBEN)+VTNHlog(IC/IN)-ηVTNHlogH的表现，如图1所示，当温度T上升时，VBE是下降的。而当IC上升(increasing)时，VBE是上升的。此为BJT电路的特性，而将BJT通常应用在随温度升高而电流提高的电路中以平衡电流，使电流尽量的保持在一定值。
但BJT电路由于需要使用二极管，因此耗费较高的硬件成本，以及占有较大的硬件空间，在使用上有其无可避免的消耗，因此如何研发出一种新的电流源稳定方法成为目前迫切需要解决的一个课题。
发明内容
因此，本发明的目的之一，在于提供一种电流源稳定方法，其用于在温度改变的情况下稳定一电流源所输出的一电流值，该电流源的该电流值会随温度升高而上升，该方法包括：提供一修正电路，该电路的一输出电流随温度升高而上升，并且该电流随温度升高而上升的一系数与该电流源随温度升高而上升的一系数相等；提供一连接法，使该电流源的该电流值输出前与该输出电流相减；其中，该电流源的该电流值与该输出电流相减后，该电流源的该电流值输出时不随着温度改变。
本发明还提供一种电流源稳定电路，其用于在温度改变的情况下稳定一电流源所输出的一电流值，该电流源的该电流值会随温度升高而上升，该电流源稳定电路包括：一电流源电路，其用于提供一电流，该电流随温度升高而上升；一修正电路，耦接于该电流源电路，用于提供一输入电流，该输入电流随温度升高而上升；其中，该电流源电路的该电流与该输入电流相减后成为一电流源电流，该电流源电流不随温度改变而变化。
本发明所述的电流源稳定电路，该电流源电路的该电流与该输入电流随温度升高而上升的系数相同。
本发明所述的电流源稳定电路，该电流源电路为一自偏金属氧化物半导体场效应晶体管电压参考电流源。
本发明所述的电流源稳定电路，该修正电路为一启动电路。
本发明所述的电流源稳定电路，该修正电路主要由多个金属氧化物半导体所构成。
本发明所述的电流源稳定电路，通过调整该修正电路中的该多个金属氧化物半导体的数目，以调整该输入电流随温度升高而上升的系数。
本发明所述的电流源稳定电路，该修正电路不包括二极管。
本发明所述的电流源稳定电路，可以有效的节省成本以及硬件空间。
附图说明
图1是描述方程式VBE(H，IC)＝EGE-H(EGE-VBEN)+VTNHlog(IC/IN)-ηVTNHlogH的表现。
图2为本发明较佳实施例的电流源稳定电路结构图。
图3是显示本发明电流值处理示意图。
具体实施方式
请参阅图2，图2为本发明较佳实施例的电流源稳定电路结构图，如图2所示，电流源稳定电路2包括一电流源电路21以及一修正电路22，电流源电路21包括第一PMOS(P型金属氧化物半导体)211、第一NMOS(N型金属氧化物半导体)212、第一电阻213、第二PMOS214、第二NMOS215和接地端216。
修正电路22包括第三NMOS221、第四NMOS222、第五NMOS223和第六NMOS224。
第一PMOS211的源极耦接至第二PMOS214和第三NMOS221的源极，栅极耦接至第二PMOS214的栅极，漏极耦接至第一NMOS212的源极。第一NMOS212的栅极耦接至第二PMOS214的漏极以及第二NMOS215的源极，漏极耦接至第一电阻213的一端和第二NMOS215的栅极，第一电阻213的另一端耦接至接地端216。
第二PMOS214的漏极耦接至第二NMOS215的源极以及第五NMOS223的漏极和第六NMOS224的源极。第二NMOS215的漏极耦接至接地端216。
第三NMOS221的漏极耦接至第四NMOS222的源极，第四NMOS222的漏极耦接至第五NMOS223的源极，第五NMOS223的漏极耦接至第六NMOS224的源极，第六NMOS224的漏极耦接至接地端216，第五NMOS223的栅极与第六NMOS224的栅极互连，并且耦接至第三NMOS221、第二PMOS214以及第一PMOS211的源极。
其中电流源电路21可为一自偏金属氧化物半导体场效应晶体管电压参考电流源(self-biasing MOSFET Vt referencecurrent source)，用以提供一电流作为电流源，修正电路22可为启动电路(start up)，提供输入电流，利用能带(bandgap)参考电压的方式，利用修正电路22产生的输入电流随着温度提高而上升的特性，将电流源电路21的电流在输入的前与输入电流相减。由于修正电路22中的多个MOS可以利用增加或减少MOS以改变电流温度系数的方法，将输入电流随温度提高而上升的系数调整为与电流源电路21提供电流随温度提高而上升的系数相同，因此在电流源电路21提供电流值与输入电流值相减后，所输出的电流将成为一个稳定的电流值，而不会因为温度的提高而升高，也不会因温度的下降而下降，在输出电流的时候排除温度的不稳定因素而成为更稳定的电流源电路。
请再参考图3，其系显示本发明电流值处理示意图，如第三图所示，电流源电路21所产生电流值与温度的关系如关系图31所示，修正电路22所产生输入电流值与温度如关系图32所示，其中横轴为温度，纵轴为电流值大小，关系图31与关系图32的电流值和温度的关系系数相同，即关系图31与关系图32中所示曲线斜率相同，因此将其相减后为最后电流源稳定电路2所输出的电流值与温度的关系图33，在关系图33中，电流值并不会随着温度而改变，而成为一定值。
本发明修正电路22中，所举较佳实施例中为四个NMOS组成的启动电路，但不以此为限，电流源电路也不局限于自偏金属氧化场效电压参考电流源。
本发明由于没有使用传统的BJT电路，因此也没有使用到BJT电路中常用到的二极管，可以有效的节省成本以及硬件空间。
以上所述仅为本发明较佳实施例，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉本项技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可在此基础上做进一步的改进和变化，因此本发明的保护范围当以本申请的权利要求书所界定的范围为准。
附图中符号的简单说明如下：
2：电流源稳定电路
21：电流源电路
211：第一PMOS
212：第一NMOS
213：第一电阻
214：第二PMOS
215：第二NMOS
216：接地端
22：修正电路
221：第三NMOS
222：第四NMOS
223：第五NMOS
224：第六NMOS
31：电流源电路21所产生电流值与温度的关系图
32：修正电路22所产生输入电流值与温度关系图
33：电流源稳定电路2所输出的电流值与温度关系图

Claims (7)

1.一种电流源稳定电路，其特征在于，其用于在温度改变的情况下稳定一电流源所输出的一电流值，该电流源的该电流值会随温度升高而上升，该电流源稳定电路包括:
一电流源电路，其用于提供一电流，该电流随温度升高而上升；
一修正电路，耦接于该电流源电路，用于提供一输入电流，该输入电流随温度升高而上升；
其中，该电流源电路的该电流与该输入电流相减后成为一电流源电流，该电流源电流不随温度改变而变化。
2.根据权利要求1所述的电流源稳定电路，其特征在于，该电流源电路的该电流与该输入电流随温度升高而上升的系数相同。
3.根据权利要求1所述的电流源稳定电路，其特征在于，该电流源电路为一自偏金属氧化物半导体场效应晶体管电压参考电流源。
4.根据权利要求1所述的电流源稳定电路，其特征在于，该修正电路为一启动电路。
5.根据权利要求1所述的电流源稳定电路，其特征在于，该修正电路主要由多个金属氧化物半导体所构成。
6.根据权利要求5所述的电流源稳定电路，其特征在于，通过调整该修正电路中的该多个金属氧化物半导体的数目，以调整该输入电流随温度升高而上升的系数。
7.根据权利要求1所述的电流源稳定电路，其特征在于，该修正电路不包括二极管。
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