一種電流鏡互補偏置方法和一種電流鏡的製作方法
2023-05-29 16:59:01 2
專利名稱：一種電流鏡互補偏置方法和一種電流鏡的製作方法
技術領域：
本申請涉及電流鏡電路領域，特別涉及一種電流鏡互補偏置方法和一種電流鏡。
背景技術：
電流鏡是模擬電路的一個重要的電路單元，可以用於複製電流，它既可以作為偏置單元也可以作為信號處理元件，被廣泛地應用於各種模擬和射頻電路設計中。電流鏡的一個主要作用是和參考源相結合，給模擬電路的核心功能部分提供偏置，比如給電阻做負載的差分放大器提供尾電流源，性能優良的參考源與電流鏡相結合，可以使得模擬電路核心功能部分的靜態工作點在溫度、電源電壓和工藝發生變化時依然保持穩定。現有的電流鏡是由偶數個電晶體並聯組成的，其偏置方法是在電流鏡中的電晶體的基極輸入一個直流分量，直流分量的電壓是一個固定值，通常情況下，為了滿足電晶體處於正向放大區的考慮，電晶體的基極電壓要小於集電極電壓，這就要求直流分量的電壓較小，也就導致電晶體的集電極總電流較小，在需要電流鏡輸出較大電流的情況下，現有的電流鏡偏置方法不能滿足要求。
發明內容
有鑑於此，本申請實施例提供一種電流鏡互補偏置方法和一種電流鏡，可以使電流鏡中電晶體的集電極輸出較大的電流。為了實現上述目的，本申請提供的技術方案如下—種電流鏡互補偏置方法，用於對電流鏡電路中的電晶體進行偏置，所述電晶體的總數量為偶數個，偶數個所述電晶體的發射極與地電平相連，偶數個所述電晶體的基極作為電流輸入端，偶數個所述電晶體的集電極作為電流輸出端，所述互補偏置方法包括在電流鏡電路中所有電晶體的電流輸入端輸入一個直流分量；選擇所述電流鏡電路中第一數量個電晶體，所述第一數量為偶數；將第一數量電晶體按照對分的方式分成兩部分；在第一數量所述電晶體中第一部分電晶體的基極上輸入第一交流分量；在第一數量所述電晶體中第二部分電晶體的基極上輸入第二交流分量，所述第一交流分量和第二交流分量大小相等、方向相反。優選地，所述第一數量小於總數量。優選地，所述第一數量等於總數量。優選地，所述電晶體的參數相同。優選地，所述電晶體為NPN型電晶體。優選地，所述電晶體為PNP型電晶體。本申請實施例還提供了一種電流鏡，所述電流鏡包括電晶體電路、分類電路和偏置電路，其中
所述電晶體電路包括偶數個電晶體，並且所述電晶體的基極作為所述電流鏡電路的輸入端，所述電晶體的集電極作為所述電晶體電路的輸出端，所述電晶體的發射極與地電平相連；所述分類電路用於選擇所述電晶體電路中第一數量個電晶體，且將第一數量個電晶體按照對分的方式分成兩部分，其中，所述第一數量為偶數； 所述偏置電路與所述分類電路相連接，用於生成直流分量且將直流分量輸出到第一數量個電晶體的基極中；且生成第一交流分量和第二交流分量，並將所述第一交流分量輸出到第一部分電晶體的基極中，將第二交流分量輸出到第二部分電晶體的基極中，第一交流分量和第二交流分量大小相等、方向相反。優選地，所述第二數量小於總數量。優選地，所述第二數量等於總數量。優選地，所述電晶體的參數相同。由以上技術方案可以看出，與現有技術相比，本申請提供的電流鏡互補偏置方法通過在電流鏡電路中增加大小相等、方向相反的交流電分量，使電流鏡中的電晶體的輸入埠分量在與現有偏置方法相同的情況下，集電極輸出總電流比現有偏置方法的輸出電流大，互補偏置方法較為簡單，並且容易實現，本申請提供的電流鏡通過分類電路和偏置電路可以在電流鏡模塊中輸入不同的交流分量，從而可以得到更大的輸出電流。
為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本申請實施例提供的一種電流鏡互補偏置方法的流程示意圖；圖2為本申請實施例提供的一種電流鏡中電晶體的連接示意圖；圖3為本申請實施例提供的另一種電流鏡中電晶體的連接示意圖；圖4為本申請實施例提供的一種電流鏡的電路結構示意圖。
具體實施例方式為了使本技術領域的人員更好地理解本申請中的技術方案，下面將結合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬於本申請保護的範圍。實施例一圖1為本申請實施例提供的一種電流鏡互補偏置方法的流程示意圖。該方法應用於電流鏡電路中，該電路中電晶體的總數量為偶數個，所有電晶體的發射極與地電平相連，所有電晶體的基極作為電流輸入端，所有電晶體的集電極作為電流輸出端。
如圖1所示，該互補偏置方法包括:S100、在電流鏡電路中所有電晶體的電流輸入端輸入一個直流分量。電流鏡電路中的所有電晶體的電流輸入端可以連接一個直流恆流源，該直流恆流源可以生成一個直流分量，即在所有電晶體的基極上都輸入一個相同的直流分量。S200、選擇電流鏡電路中第一數量個電晶體。為了使所有電晶體的電流輸入端的電流平均值與現有方法相比不至於發生改變，該第一數量為偶數，並且，該第一數量可以小於總數量，也可以等於總數量。S300、將第一數量個電晶體按照對分的方式分成兩部分。S400、在第一數量個電晶體中第一部分電晶體的基極上輸入第一交流分量。
S500、在第一數量個電晶體中第二部分電晶體的基極上輸入第二交流分量。上述的第一交流分量和第二交流分量是大小相等、方向相反的交流分量，在實際應用中，可以由一個交流電流源產生一個基準交流分量，在第一部分電晶體的基極上輸入該基準交流分量，該基準交流分量可以經過一個反相器改變該基準交流分量的方向後即是第二交流分量，把該第二交流分量輸入到第二部分電晶體的基極中，此外，兩部分電晶體的基極還可以分別與兩個交流電流源相連，這兩個交流電流源可以生成兩個大小相等、並且方向相反的交流分量，在實際應用中，第一交流分量和第二交流分量可以由電流鏡所在實際電路的內部產生，例如由振蕩器的輸出來提供，這樣就不會在實際電路中產生一個信號源，對整體電路的輸出沒有影響。由以上技術方案可以看出，本申請實施例提供的電流鏡互補偏置方法通過在電流鏡電路中增加大小相等、方向相反的交流分量，使電流鏡中的電晶體的輸入埠分量在與現有偏置方法相同的情況下，集電極輸出總電流比現有偏置方法的輸出電流大，該互補偏置方法較為簡單，並且容易實現，通過在電晶體中輸入不同的交流分量，從而可以得到更大的輸出電流。下面結合具體案例對本申請實施例提供的該方法進行詳細闡述:圖2為本申請實施例提供的一種電流鏡中電晶體的連接示意圖，其中，電流鏡的整體連接情況與現有一致，電晶體的數量為m個，m設為偶數，偶數個電晶體的發射極與地電平相連，偶數個電晶體的基極作為電流輸入端，偶數個電晶體的集電極作為電流輸出端，在電流輸入端輸入一個直流分量，電晶體可以是NPN電晶體，也可以是PNP電晶體，為敘述方便，在本申請實施例中，電晶體為NPN電晶體。如圖2所示，m是電晶體並聯的數量，在這裡設m為偶數，在現有偏置方法中，在m個電晶體的基極都只輸入一直流分量Vtl，即Vb=Vci,由此可以得到m個電晶體的集電極總電流iai為:.T Vt
1C^m* 1S *e(I)式中，Is為集電極反向飽和電流，Vt為熱電壓。圖3是本申請實施例提供的另一種電流鏡中電晶體的連接示意圖。如圖3所示，電流鏡的整體連接情況與現有一致，電晶體的數量為m個，m設為偶數，偶數個電晶體的發射極與地電平相連，偶數個電晶體的基極作為電流輸入端，偶數個電晶體的集電極作為電流輸出端，在電流輸入端輸入一個直流分量，電晶體可以是NPN電晶體，也可以是PNP電晶體,為敘述方便,在本申請實施例中，電晶體為NPN電晶體。在對電流鏡電路中的電晶體進行互補偏置的過程中，先選擇第一數量個電晶體，如果電晶體的總數量為兩個，則選取兩個電晶體進行互補偏置，如果電晶體的數量為大於兩個的偶數個，可以選擇所有的電晶體進行互補偏置，也可以從中選取2個、4個、6個或更多的偶數個電晶體。之後在第一數量個電晶體中取一半數量的電晶體，在其基極還輸入第一交流分量AC0S(cn+cj5)，新的電流為vBP，即vBP=vQ+Acos(on+(j5)，在第一數量個電晶體另外一
半數量的電晶體的基極上輸入第二交流分量-A cos (cot + φ)，新的輸入電流為νΒΝ，即Vbn=V0-Acos (ω t+ Φ)，即在電晶體的基極連接的埠 Vbp和Vbn上除輸入一個直流分量V。外，還增加了第一交流分量和第二交流分量，第一交流分量和第二交流分量的大小相等、方向相反。在實際應用中，第一交流分量和第二交流分量可以由實際電路的內部產生，例如由振蕩器的輸出來提供，這樣就·不會在實際電路中產生一個信號源，對整體電路的輸出沒有影響，並且，施加第一交流分量和第二交流分量後，由於兩個交流分量的大小相等、方向相反，電流鏡所有電晶體的基極的輸入的電流平均值仍為Vtl，與現有偏置方法中電晶體的基極輸入相同，此外，所有電晶體的基極電壓要小於集電極電壓，使電路中的電晶體處於正向工作區，即發射結為正向偏置，集電結為反向偏置。在本申請實施例中，為敘述方便，第一數量可以是η個電晶體，η為偶數，第一數量可以小於總數量也可以等於總數量，即η Sm，在η個電晶體的基極上分別輸入交流分量後，集電極的總電流可以表示為:
權利要求
1.一種電流鏡互補偏置方法，用於對電流鏡電路中的電晶體進行偏置，其特徵在於，所述電晶體的總數量為偶數個，偶數個所述電晶體的發射極與地電平相連，偶數個所述電晶體的基極作為電流輸入端，偶數個所述電晶體的集電極作為電流輸出端，所述互補偏置方法包括: 在電流鏡電路中所有電晶體的電流輸入端輸入一個直流分量； 選擇所述電流鏡電路中第一數量個電晶體，所述第一數量為偶數； 將第一數量電晶體按照對分的方式分成兩部分； 在第一數量所述電晶體中第一部分電晶體的基極上輸入第一交流分量； 在第一數量所述電晶體中第二部分電晶體的基極上輸入第二交流分量，所述第一交流分量和第二交流分量大小相等、方向相反。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述第一數量小於總數量。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述第一數量等於總數量。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述電晶體的參數相同。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述電晶體為NPN型電晶體。
6.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述電晶體為PNP型電晶體。
7.一種電流鏡，其特徵在於，所述電流鏡包括:電晶體電路、分類電路和偏置電路，其中: 所述電晶體電路包括偶數個電晶體，並且所述電晶體的基極作為所述電流鏡電路的輸入端，所述電晶體的集電極作為所述電晶體電路的輸出端，所述電晶體的發射極與地電平相連； 所述分類電路用於選擇所述電晶體電路中第一數量個電晶體，且將第一數量個電晶體按照對分的方式分成兩部分，其中，所述第一數量為偶數； 所述偏置電路與所述分類電路相連接，用於生成直流分量且將直流分量輸出到第一數量個電晶體的基極中；且生成第一交流分量和第二交流分量，並將所述第一交流分量輸出到第一部分電晶體的基極中，將第二交流分量輸出到第二部分電晶體的基極中，第一交流分量和第二交流分量大小相等、方向相反。
8.根據權利要求7所述的電流鏡，其特徵在於，所述第二數量小於總數量。
9.根據權利要求7所述的電流鏡，其特徵在於，所述第二數量等於總數量。
10.根據權利要求8或9任一項所述的電流鏡，其特徵在於，所述電晶體的參數相同。
全文摘要
本申請公開了一種電流鏡互補偏置方法，用於對電流鏡電路中的電晶體進行偏置，電晶體的總數量為偶數個，偶數個電晶體的發射極與地電平相連，偶數個電晶體的基極作為電流輸入端，偶數個電晶體的集電極作為電流輸出端，互補偏置方法包括在電流鏡電路中所有電晶體的電流輸入端輸入一個直流分量；選擇所述電流鏡電路中第一數量個電晶體，所述第一數量為偶數；將第一數量電晶體按照對分的方式分成兩部分；在第一數量電晶體中第一部分電晶體的基極上輸入第一交流分量，在第一數量電晶體中第二部分電晶體的基極上輸入第二交流分量，第一交流分量和第二交流分量大小相等、方向相反，通過互補偏置方法可以使電流輸出端獲得的電流較現有技術更大。
文檔編號G05F3/26GK103076838SQ201210587420
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月28日 優先權日2012年12月28日
發明者呂志強, 陳嵐 申請人:中國科學院微電子研究所