多檔位恆定電流源電路的製作方法

2023-08-13 06:01:41 1

專利名稱：多檔位恆定電流源電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電子電路領域，具體而言，涉及一種多檔位恆定電流源電路。
背景技術：
通常在集成電路中一個恆定電流源會通過一個基準電壓源，一個運放和一個電阻來實現。圖I和圖2示出了兩種現有技術中的恆定電流源的電路，圖I是一個低成本的電流源裝置，該裝置由一個場效應管Mnl組成，其中，場效應管Mnl的柵極連接參考電壓Vref，場效應管Mnl的源極接地，場效應管Mnl的漏極作為電流源裝置的輸出端，該裝置儘管成本低，易於實現，但是精度低，易受輸出電壓和溫度的影響。圖2是一種高精度恆定電流源電流，由運算放大器I、電流設定電阻2 (由一個阻值大小為R電阻構成)和場效應管Mnl組成的電流源裝置，其中，運算放大器I的正向參考端連接參考電壓Vref，場效應管Mnl的漏極作為電流源裝置的輸出端，對於理想的運算放大器，此種電流源電路對應的電流和電壓關·系如下(2.1)
D R實際上，運算放大器都有失調電壓Vos，如果考慮Vos對電流精度的影響，則公式
2.I修正如下
V+ VIn =...................^......^....................^ (2.2)
R此種電流源電路在實現不同檔位的電流輸出時，通過改變參考電壓來實現，如果Vos恆定，則隨著Vref的降低，曾加，恆流源的精度隨之下降。為避免此種恆流源精度
I
的下降，現有技術中通常採用降低運算放大器的失調電壓Vos，從而降低失調電壓Vos對電流源精度的影響，實現電流源精度的提高，但是這種降低Vos的方法通常會通過失調電壓調零電路或增加晶片面積來實現，這種技術不僅僅增加了晶片設計難度，同時也增加了晶片的功耗和成本。針對相關技術中的恆定電流源在進行多檔位電流輸出時容易造成電流精度降低的問題，目如尚未提出有效的解決方案。

實用新型內容本實用新型的主要目的在於提供一種多檔位恆定電流源電路，以解決現有技術中的恆定電流源在進行多檔位電流輸出時容易造成電流精度降低的問題。為了實現上述目的，根據本實用新型，提供了一種多檔位恆定電流源電路，包括運算放大器，運算放大器的第一輸入端用於連接第一電壓源；第一開關；第二開關；第一場效應管，第一場效應管的柵極通過第一開關連接於運算放大器的輸出端，第一場效應管的漏極作為電流輸出端；第二場效應管，第二場效應管的柵極通過第二開關連接於運算放大器的輸出端，第二場效應管的漏極連接於電流輸出端；第一限流電阻，第一限流電阻的第一端連接於第一場效應管的源極，第一限流電阻的第二端作為限位端；第二限流電阻，第二限流電阻的第一端連接於第二場效應管的源極，第二限流電阻的第二端連接於第一限流電阻的第一端或第二端；第三開關，設置在運算放大器的第二輸入端與第一節點之間，其中，第一節點為第一限流電阻與第一場效應管的源極之間的節點；以及第四開關，設置在運算放大器的第二輸入端與第二節點之間，其中，第二節點為第二限流電阻與第二場效應管的源極之間的節點。進一步地，第二限流電阻的第二端連接於第一限流電阻的第二端，第二限流電阻與第一限流電阻為阻值不同的限流電阻。進一步地，限位端為信號地，第一場效應管和第二場效應管均為NMOS管。 進一步地，限位端為第二電壓源，第一場效應管和第二場效應管均為PMOS管。進一步地，多檔位恆定電流源電路還包括第五開關，連接在第一場效應管的柵極與限位端之間；以及第六開關，連接在第二場效應管的柵極與限位端之間。進一步地，多檔位恆定電流源電路還包括控制器，與第一開關、第二開關、第三開關、第四開關、第五開關和第六開關分別相連接。本實用新型通過對現有技術中的高精度多檔位恆定電流源電路進行改進，使多檔位恆定電流源電路在進行不同檔位電流輸出時對應採用不同的電流支路，無需改變運算放大器輸入端參考電壓的大小，避免了現有技術中的恆定電流源隨著參考電壓的降低所帶來的恆流源精度的降低，解決了現有技術中的恆定電流源在進行多檔位電流輸出時容易造成電流精度降低的問題，進而達到了提高恆定電流源電流輸出精度的效果。

構成本申請的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用於解釋本實用新型，並不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中圖I是根據相關技術的多檔位恆定電流源電路的電路圖；圖2是根據相關技術的高精度多檔位恆定電流源電路的電路圖；圖3是根據本實用新型第一實施例的多檔位恆定電流源電路的電路圖；圖4是根據本實用新型第二實施例的多檔位恆定電流源電路的電路圖；圖5是根據本實用新型第一優選實施例的多檔位恆定電流源電路的電路圖；以及圖6是根據本實用新型第三實施例的多檔位恆定電流源電路的電路圖。
具體實施方式
需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本實用新型。本實用新型實施例提供了一種多檔位恆定電流源電路，以下對本實用新型實施例所提供的多檔位恆定電流源電路進行具體介紹圖3是根據本實用新型第一實施例的多檔位恆定電流源電路的電路圖，如圖3所示，該實施例的多檔位恆定電流源電路包括運算放大器I、由第一限流電阻Rl和第二限流電阻R2組成的電流設定電阻2、第一開關KA1、第二開關KA2、第三開關KC1、第四開關KC2、第一場效應管Mnl和第二場效應管Mn2。具體地，運算放大器I的第一輸入端用於連接第一電壓源Vref ;第一場效應管Mnl的柵極通過第一開關KAl連接於運算放大器I的輸出端，第一場效應管Mnl的漏極作為電流輸出端；第二場效應管Mn2的柵極通過第二開關KA2連接於運算放大器I的輸出端，第二場效應管Mn2的漏極連接於電流輸出端；第一限流電阻Rl的第一端連接於第一場效應管Mnl的源極，第一限流電阻Rl的第二端作為限位端；第二限流電阻R2的第一端連接於第二場效應管Mn2的源極，第二限流電阻R2的第二端連接於第一限流電阻Rl的第二端，其中，第一限流電阻Rl與第二限流電阻R2為阻值不同的限流電阻；第三開關KC1，設置在運算放大器I的第二輸入端與第一節點之間，其中，第一節點為第一限流電阻Rl與第一場效應管Mnl的源極之間的節點；以及第四開關KC2，設置在運算放大器I的第二輸入端與第二節點之間，其中，第二節點為第二限流電阻R2與第二場效應管Mn2的源極之間的節點。進一步地，在本實用新型第一實施例的多檔位恆定電流源電路中，限位端為信號地，第一場效應管Mnl和第二場效應管Mn2均為NMOS管。以下結合本實用新型第一實施例的多檔位恆定電流源電路的工作原理來說明本實用新型第一實施例的多檔位恆定電流源電路，當KAl和KCl導通，KA2和KC2截止時1D=^l (3-1)
￡\. j考慮到失調電壓Vos對電流精度的影響，則公式3. I修正如下
γ +VId =...................." (3.2)
j同理，如果KAl和KCl截止，KA2和KC2導通，則此時Id(3·3)
K ^考慮到失調電壓Vos對電流精度的影響，則公式3. 3修正如下
V + VId = ref~ 05 (3.4)其中，由於第一限流電阻Rl與第二限流電阻R2為阻值不同的限流電阻，可以設計第二限流電阻R2的阻值遠遠大於第一限流電阻Rl的阻值，則通過公式3. I (或公式3. 2)和公式3. 3 (或公式3. 4)中能夠得到不同檔位的電流，而這兩個不同檔位的電流的獲得與運算放大器輸入端的參考電壓的大小沒有關係，避免了現有技術中的恆定電流源隨著參考電壓的降低所帶來的恆流源精度的降低。也即，本實用新型實施例的多檔位恆定電流源電路通過控制不同電流檔位所處支路的導通來實現對外輸出不同檔位的恆定電流，而無需改變運算放大器輸入端的參考電壓。本實用新型第一實施例的多檔位恆定電流源電路通過控制不同電流檔位所處支路的導通來實現對外輸出不同檔位的恆定電流，無需改變運算放大器輸入端參考電壓的大小，避免了現有技術中的恆定電流源隨著參考電壓的降低所帶來的恆流源精度的降低，解決了現有技術中的恆定電流源在進行多檔位電流輸出時容易造成電流精度降低的問題，進而達到了提高恆定電流源電流輸出精度的效果。優選地，本實用新型第一實施例的多檔位恆定電流源電路還包括第五開關KBl和第六開關KB2，其中，第五開關KBl連接在第一場效應管Mnl的柵極與限位端之間；第六開關KB2連接在第二場效應管Mn2的柵極與限位端之間。當KAl和KCl導通、KA2和KC2截止時，第五開關KBl截止、第六開關KB2導通，實現了當第一限流電阻Rl所處的恆定電流支路導通時，第二限流電阻R2所處的恆定電流支路上的場效應管的柵極接地；當KAl和KCl截止、KA2和KC2導通時，第五開關KBl導通、第六開關KB2截止，實現了當第二限流電阻R2所處的恆定電流支路導通時，第一限流電阻Rl所處的恆定電流支路上的場效應管的柵極接地。通過在第一電流檔位所處的恆定電流支路導通時，將第二電流檔位所處的恆定電流支路上的場效應管的柵極接地，實現了避免第二電流檔位上的場效應管因柵極懸空而出現第二場效應管上的電壓差達到第二場效應管的導通閾值，造成第二場效應管出現誤導通，進而造成對外輸出的恆定電流與第一電流檔位對應的電流不相符；同理，在第二電流檔位所處的恆定電流支路導通時，將第一電流檔位所處的恆定電流支路上的場效應管的柵極接地，達到了避免對外輸出的恆定電流與第二電流檔位對應的電流不相符。通過設置第五開關KBl和第六開關KB2，達到了保證多檔位恆定電流源電路輸出電流的精度的效果。圖4是根據本實用新型第二實施例的多檔位恆定電流源電路的電路圖，如圖4所示，與圖3中示出的本實用新型第一實施例的恆定電流源的電路相比，本實用新型第二實施例的多檔位恆定電流源電路中的第二限流電阻R2的第二端連接與第一限流電阻Rl的第一端，即第二限流電阻R2經由第一限流電阻Rl後再連接至信號地，並且，第一限流電阻Rl的阻值和第二限流電阻R2的阻值沒有相互限定關係。以下結合本實用新型第二實施例的多檔位恆定電流源電路的工作原理來說明本實用新型第二實施例的多檔位恆定電流源電路，當KAl和KCl導通、KBl和KC2截止時，此時Id與Vref和Rl的關係式依然是公式3. I (或公式3. 3)，而Mn2沒有被關斷。當KAl和KCl截止、KBl和KC2導通時，則
權利要求1.一種多檔位恆定電流源電路，其特徵在於，包括 運算放大器，所述運算放大器的第一輸入端用於連接第一電壓源； 第一開關； 第二開關； 第一場效應管，所述第一場效應管的柵極通過所述第一開關連接於所述運算放大器的輸出端，所述第一場效應管的漏極作為電流輸出端； 第二場效應管，所述第二場效應管的柵極通過所述第二開關連接於所述運算放大器的輸出端，所述第二場效應管的漏極連接於所述電流輸出端； 第一限流電阻，所述第一限流電阻的第一端連接於所述第一場效應管的源極，所述第一限流電阻的第二端作為限位端； 第二限流電阻，所述第二限流電阻的第一端連接於所述第二場效應管的源極，所述第二限流電阻的第二端連接於所述第一限流電阻的第一端或第二端； 第三開關，設置在所述運算放大器的第二輸入端與第一節點之間，其中，所述第一節點為所述第一限流電阻與所述第一場效應管的源極之間的節點；以及 第四開關，設置在所述運算放大器的第二輸入端與第二節點之間，其中，所述第二節點為所述第二限流電阻與所述第二場效應管的源極之間的節點。
2.根據權利要求I所述的多檔位恆定電流源電路，其特徵在於，所述第二限流電阻的第二端連接於所述第一限流電阻的第二端，所述第二限流電阻與所述第一限流電阻為阻值不同的限流電阻。
3.根據權利要求I所述的多檔位恆定電流源電路，其特徵在於， 所述限位端為信號地， 所述第一場效應管和所述第二場效應管均為NMOS管。
4.根據權利要求I所述的多檔位恆定電流源電路，其特徵在於， 所述限位端為第二電壓源， 所述第一場效應管和所述第二場效應管均為PMOS管。
5.根據權利要求I所述的多檔位恆定電流源電路，其特徵在於，所述多檔位恆定電流源電路還包括 第五開關，連接在所述第一場效應管的柵極與所述限位端之間；以及 第六開關，連接在所述第二場效應管的柵極與所述限位端之間。
6.根據權利要求5所述的多檔位恆定電流源電路，其特徵在於，所述多檔位恆定電流源電路還包括 控制器，與所述第一開關、所述第二開關、所述第三開關、所述第四開關、所述第五開關和所述第六開關分別相連接。
專利摘要本實用新型公開了一種多檔位恆定電流源電路。該多檔位恆定電流源電路包括多個電流檔位的電流支路，在進行不同檔位電流輸出時對應採用不同的電流支路。通過本實用新型，解決了現有技術中的恆定電流源在進行多檔位電流輸出時容易造成電流精度降低的問題，進而達到了提高恆定電流源電流輸出精度的效果。
文檔編號G05F1/56GK202735882SQ20122033937
公開日2013年2月13日 申請日期2012年7月12日 優先權日2012年7月12日
發明者曹會賓, 其他發明人請求不公開姓名 申請人:聖邦微電子(北京)股份有限公司