CN106055001A

CN106055001A - 一种改进的参考电流源电路

Info

Publication number: CN106055001A
Application number: CN201610403300.3A
Authority: CN
Inventors: 李现坤; 张勇; 潘福跃; 宣志斌; 肖培磊; 王彬
Original assignee: CETC 58 Research Institute
Current assignee: CETC 58 Research Institute
Priority date: 2016-06-08
Filing date: 2016-06-08
Publication date: 2016-10-26

Abstract

本发明涉及一种改进的参考电流源电路，参考电流源电路包括由MOS管组成的镜像电流源，通过第三PMOS管MP3、第三NMOS管MN3引入一条负反馈环路。本发明为了解决自偏置结构的参考电流源电路、峰值结构的电流源电路中由于电路的二阶效应，特别是MOS沟道长度调制效应引起的电流失配导致参考电流源精度比较低，提出了改进的抑制沟道长度调制效应的电路结构，通过引入一条负反馈环路，消除了参考电流源的MOS沟道长度调制效应，以实现高精度的参考电流源。

Description

一种改进的参考电流源电路

技术领域

本发明属于集成电路领域，尤其是一种改进的参考电流源电路。

背景技术

在集成电路的设计中，参考电流源是决定电路性能与可靠性工作的关键因素之一。参考电流源通常通过电流镜镜像为其他电路提供所需的电流偏置，因此参考电流源的精度决定了其他偏置电路电流的精度，乃至整个电路***的性能。

图1是自偏置结构的与电源电压、温度无关的参考电流源电路。由MP1、MP2、MN1、MN2组成的自偏置电路结构，将三极管Q1、Q2和电阻R1、R2引入约束关系，从而得到一个与电源电压、温度无关的参考电流源。其中MP1与MP2、MN1与MN2各自为一组电流镜。

I_{D} \approx \frac{1}{2} {μC}_{O X} \frac{W}{L} {(V_{G S} - V_{T H})}^{2} (1 + {λV}_{D S}) - - - (1)

其中μ为电子迁移率参数；C_ox为单位面积的栅氧化层电容；V_TH为NMOS管阈值电压，λ为沟道长度调制系数。

式(1)为考虑沟道长度调制效应的MOS管“平方律”公式，对于MP1与MP2，V_DS,MP2＝V_GS,MP2>V_DS,MP1，对于MN1与MN2，V_DS,MN1＝V_GS,MN1>V_DS,MN2；由于镜像管和被镜像管的源漏电压V_DS不同，导致电流不能够精确地镜像，从而影响参考电流源的精度。

图2是峰值结构的与电源电压无关的参考电流源电路。同样由于MP1与MP2的源漏电压V_DS不同，导致电流不能够精确地镜像，从而影响参考电流源的精度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有自偏置结构参考电流源电路、峰值结构参考电流源电路，由于MOS沟道长度调制效应导致电流不能够精确地镜像，从而影响参考电流源的精度的问题，提供一种改进的参考电流源电路，通过在原有电路结构的基础上，引入一条负反馈环路，消除了参考电流源的MOS沟道长度调制效应，以实现高精度的参考电流源。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明一种改进的参考电流源电路，参考电流源电路包括由MOS管组成的镜像电流源，通过第三PMOS管MP3、第三NMOS管MN3引入一条负反馈环路。

进一步地，参考电流源电路中由第一PMOS管MP1与第二PMOS管MP2、第一NMOS管MN1与第二NMOS管MN2两组镜像电流源、与两组镜像电流源连接的第三PMOS管MP3、第三NMOS管MN3构成的负反馈环路组成自偏置结构。

进一步地，自偏置结构的参考电流源电路包括第一PMOS管MP1、第二PMOS管MP2、第三PMOS管MP3、第一NMOS管MN1、第二NMOS管MN2、第三NMOS管MN3、第一NPN三极管Q1、第二NPN三极管Q2、第三NPN三极管Q3、第一电阻R1和第二电阻R2，第一PMOS管MP1、第二PMOS管MP2、第三PMOS管MP3的源极与电源端VDD连接；第一PMOS管MP1的栅极与第二PMOS管MP2的栅极和漏极、第二NMOS管MN2的漏极连接；第一PMOS管MP1的漏极与第三PMOS管MP3的栅极、第一NMOS管MN1的漏极连接；第三PMOS管MP3的漏极与第三NMOS管MN3的漏极和栅极、第一NMOS管MN1的栅极、第二NMOS管MN2的栅极连接；第三NMOS管MN3的源极与第三NPN三极管Q3的集电极和基极连接；第一NMOS管MN1的源极与第二NPN三极管Q2的集电极、第二电阻R2一端连接；第二NMOS管MN2与第一NPN三极管Q1的集电极和基极、第二NPN三极管Q2的基极连接；第二NPN三极管Q2的发射极与第一电阻R1的一端连接；第一NPN三极管Q1的发射极、第三NPN三极管Q3的发射极、第一电阻R1的另一端、第二电阻R2的另一端与地连接。

进一步地，参考电流源电路中由第一PMOS管MP1与第二PMOS管MP2一组镜像电流源、与一组镜像电流源连接的第三PMOS管MP3、第三NMOS管MN3构成的负反馈环路组成峰值结构。

进一步地，峰值结构的参考电流源电路包括第一PMOS管MP1、第二PMOS管MP2、第三PMOS管MP3、第一NMOS管MN1、第二NMOS管MN2、第三NMOS管MN3、第一电阻R1和第二电阻R2，第一PMOS管MP1、第二PMOS管MP2、第三PMOS管MP3的源极与电源端VDD连接；第一PMOS管MP1的栅极与第二PMOS管MP2的栅极、第三PMOS管MP3的栅极和漏极、第三NMOS管MN3的漏极、第二电阻R2的一端连接；第一PMOS管MP1的漏极与第二NMOS管MN2的漏极、第一电阻R1的一端连接；第一电阻R1的另一端与第一NMOS管MN1的栅极和漏极连接；第二PMOS管MP2的漏极与第二NMOS管MN2的漏极、第三NMOS管MN3的栅极连接；第一NMOS管MN1、第二NMOS管MN2、第三NMOS管MN3、第二电阻R2的另一端与地连接。

本发明的有益效果：为了解决自偏置结构的参考电流源电路、峰值结构的参考电流源电路中由于电路的二阶效应，特别是MOS沟道长度调制效应引起的电流失配导致参考电流源精度比较低，提出了改进的抑制沟道长度调制效应的电路结构，通过引入一条负反馈环路，消除了参考电流源的MOS沟道长度调制效应，以实现高精度的参考电流源。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是现有自偏置结构的与电源电压、温度无关的参考电流源电路原理图；

图2是现有峰值结构的与电源电压无关的参考电流源电路原理图；

图3是改进的自偏置结构的参考电流源电路原理图；

图4是改进的峰值结构的参考电流源电路原理图。

具体实施方式

本发明一种改进的参考电流源电路，包括由MOS管组成的镜像电流源，通过第三PMOS管MP3、第三NMOS管MN3引入一条负反馈环路。

实施例一：改进的自偏置结构的参考电流源电路。

如图3所示，第一PMOS管MP1、第二PMOS管MP2、第三PMOS管MP3的源极与电源端VDD连接；第一PMOS管MP1的栅极与第二PMOS管MP2的栅极和漏极、第二NMOS管MN2的漏极连接；第一PMOS管MP1的漏极与第三PMOS管MP3的栅极、第一NMOS管MN1的漏极连接；第三PMOS管MP3的漏极与第三NMOS管MN3的漏极和栅极、第一NMOS管MN1的栅极、第二NMOS管MN2的栅极连接；第三NMOS管MN3的源极与第三NPN三极管Q3的集电极和基极连接；第一NMOS管MN1的源极与第二NPN三极管Q2的集电极、第二电阻R2一端连接；第二NMOS管MN2与第一NPN三极管Q1的集电极和基极、第二NPN三极管Q2的基极连接；第二NPN三极管Q2的发射极与第一电阻R1的一端连接；第一NPN三极管Q1的发射极、第三NPN三极管Q3的发射极、第一电阻R1、第二电阻R2与地连接。

实施例二：改进的峰值结构的参考电流源电路。

如图4所示，第一PMOS管MP1、第二PMOS管MP2、第三PMOS管MP3的源极与电源端VDD连接；第一PMOS管MP1的栅极与第二PMOS管MP2的栅极、第三PMOS的栅极和漏极、第三NMOS管的漏极、第二电阻R2的一端连接；第一PMOS管MP1的漏极与第二NMOS管MN2的漏极、第一电阻R1的一端连接；第一电阻R1的另一端与第一NMOS管MN1的栅极和漏极连接；第二PMOS管MP2的漏极与第二NMOS管MN2的漏极、第三NMOS管MN3的栅极连接；第一NMOS管MN1、第二NMOS管MN2、第三NMOS管MN3、第二电阻R2的另一端与地连接。

方案一和方案二的电路通过第三PMOS管MP3、第三NMOS管MN3引入一条负反馈环路，强制将PMOS管MP1的源漏压V_DS,MP1降箝位为V_GS，等于MP2的源漏压V_GS,MP2。根据式(1)，抑制了第一PMOS管MP1、第二PMOS管MP2的漏电流失配，提高了参考电流源的精度。

在本发明中，“连接”、“相连”、“连”、“接”等表示电性相连的词语，如无特别说明，则表示直接或间接的电性连接。上述的所有电阻的第一端和第二端均是按照电流的流经方向定义的，电流首先经过的电阻的一端为第一端，另一端就为第二端。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，本技术领域的普通技术人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims

1.一种改进的参考电流源电路，参考电流源电路包括由MOS管组成的镜像电流源，其特征在于：通过第三PMOS管MP3、第三NMOS管MN3引入一条负反馈环路。

2.根据权利要求1所述的改进的参考电流源电路，其特征在于：所述参考电流源电路中由第一PMOS管MP1与第二PMOS管MP2、第一NMOS管MN1与第二NMOS管MN2两组镜像电流源、与两组镜像电流源连接的第三PMOS管MP3、第三NMOS管MN3构成的负反馈环路组成自偏置结构。

3.根据权利要求2所述的改进的参考电流源电路，其特征在于：所述自偏置结构的参考电流源电路包括第一PMOS管MP1、第二PMOS管MP2、第三PMOS管MP3、第一NMOS管MN1、第二NMOS管MN2、第三NMOS管MN3、第一NPN三极管Q1、第二NPN三极管Q2、第三NPN三极管Q3、第一电阻R1和第二电阻R2，第一PMOS管MP1、第二PMOS管MP2、第三PMOS管MP3的源极与电源端VDD连接；第一PMOS管MP1的栅极与第二PMOS管MP2的栅极和漏极、第二NMOS管MN2的漏极连接；第一PMOS管MP1的漏极与第三PMOS管MP3的栅极、第一NMOS管MN1的漏极连接；第三PMOS管MP3的漏极与第三NMOS管MN3的漏极和栅极、第一NMOS管MN1的栅极、第二NMOS管MN2的栅极连接；第三NMOS管MN3的源极与第三NPN三极管Q3的集电极和基极连接；第一NMOS管MN1的源极与第二NPN三极管Q2的集电极、第二电阻R2一端连接；第二NMOS管MN2与第一NPN三极管Q1的集电极和基极、第二NPN三极管Q2的基极连接；第二NPN三极管Q2的发射极与第一电阻R1的一端连接；第一NPN三极管Q1的发射极、第三NPN三极管Q3的发射极、第一电阻R1的另一端、第二电阻R2的另一端与地连接。

4.根据权利要求1所述的改进的参考电流源电路，其特征在于：所述参考电流源电路中由第一PMOS管MP1与第二PMOS管MP2一组镜像电流源、与一组镜像电流源连接的第三PMOS管MP3、第三NMOS管MN3构成的负反馈环路组成峰值结构。

5.根据权利要求4所述的改进的参考电流源电路，其特征在于：所述峰值结构的参考电流源电路包括第一PMOS管MP1、第二PMOS管MP2、第三PMOS管MP3、第一NMOS管MN1、第二NMOS管MN2、第三NMOS管MN3、第一电阻R1和第二电阻R2，第一PMOS管MP1、第二PMOS管MP2、第三PMOS管MP3的源极与电源端VDD连接；第一PMOS管MP1的栅极与第二PMOS管MP2的栅极、第三PMOS管MP3的栅极和漏极、第三NMOS管MN3的漏极、第二电阻R2的一端连接；第一PMOS管MP1的漏极与第二NMOS管MN2的漏极、第一电阻R1的一端连接；第一电阻R1的另一端与第一NMOS管MN1的栅极和漏极连接；第二PMOS管MP2的漏极与第二NMOS管MN2的漏极、第三NMOS管MN3的栅极连接；第一NMOS管MN1、第二NMOS管MN2、第三NMOS管MN3、第二电阻R2的另一端与地连接。