帶反饋調節的電流鏡像電路和方法
2023-12-02 23:38:06
專利名稱：帶反饋調節的電流鏡像電路和方法
技術領域：
本發明涉及集成電路技術領域，特別是帶反饋調節的電流鏡像電路和方法。
背景技術：
為了獲得較高的電源抑制比、較高精度的鏡像電流、很大的輸出阻抗等， 一般傳統都採用CASCODE結構，這種結構採用共源共柵級聯方式，如圖1所示。
雖然這種結構具有較高的匹配精度，但仍然存在因溝道寬度調製引入的電流誤差。例如， 一個參考電流為100uA的電路中，可能引起0.5u的電流誤差(0.5%)。
發明內容
本發明為解決上述問題提供了帶反饋調節的電流鏡像電路和方法，引入反饋機制，動態的調節鏡像MOS管其漏端電壓，顯著的抑制了溝道調製引入的誤差電流。本發明的技術方案如下
帶反饋調節的電流鏡像電路，其特徵在於包括被鏡像MOS管和鏡像MOS管，所述被鏡像MOS管和鏡像MOS管的柵端連接固定偏置電壓，源端接電源或地，漏端分別級聯MOS管，漏端同時與運算放大器的輸入端連接，所述運算放大器的輸出端與級聯的MOS管連接。
所述被鏡像MOS管和鏡像MOS管用於產生鏡像電流。
所述被鏡像MOS管的漏端與運算放大器輸入端的正端連接，鏡像MOS管的漏端與運算放大器輸入端的負端連接。
所述被鏡像MOS管級聯的MOS管的柵端連接固定的偏置電壓，漏端與電流源連接。
所述鏡像MOS管級聯的MOS管的柵端連接運算放大器的輸出端，漏端為電流輸出端。
所述級聯的MOS管設置有兩個以上。
所述被鏡像MOS管、鏡像MOS管和級聯MOS管可以是N型，或者可以是P
4型。
所述被鏡像MOS管和鏡像MOS管的尺寸相同。所述被鏡像MOS管可是單個或多個相同的被鏡像MOS管的並聯。所述鏡像MOS管可是單個或多個相同的鏡像MOS管的並聯。帶反饋調節的電流鏡像方法，對具有相同的柵壓VG、相同的源漏電壓VGD、以及相同的寬長比的一對MOS管，導通電流相等，其特徵在於首先檢測MOS管的漏端電壓差，通過運算放大器放大並反饋到鏡像MOS管級聯的MOS管的柵壓上，通過調節鏡像MOS管級聯的MOS管的等效阻抗，鏡像MOS管的漏端電壓跟隨被鏡像的MOS管漏端電壓。本發明的有益效果如下-
採用反饋方式動態調節柵壓的方式取代了恆定偏壓，使輸出阻抗顯著增大，從而減少了分流電流，獲得更高精度的鏡像電流；由於運算放大器鉗住了被鏡像MOS管、鏡像MOS管的漏端電壓，鏡像的電流誤差與IBO的節點電壓幾乎無關，鏡像電流誤差很小，在100u的參考電流下，在輸出接點電壓變化1V的情況下變化為10nA(0.01%)。
圖1為背景技術中的CASCODE結構電流鏡像結構示意圖
圖2為本發明的結構示意圖
圖3為本發明的結構示意圖
圖4為本發明的結構示意圖
圖5為本發明的結構示意圖
圖6為本發明的具體實施結構示意圖
具體實施例方式
如圖2-6所示，其中OPAMP為運算放大器，其正端為P，負端為N。帶反饋調節的電流鏡像電路，包括被鏡像MOS管和鏡像MOS管，所述被鏡像MOS管和鏡像MOS管的柵端連接固定偏置電壓，源端接電源或地，漏端分別級聯MOS管，漏端同時與運算放大器的輸入端連接，所述運算放大器的輸出端與級聯的MOS管連接。所述被鏡像MOS管和鏡像MOS管用於產生鏡像電流。
所述被鏡像MOS管的漏端與運算放大器輸入端的正端連接，鏡像MOS管的漏端與運算放大器輸入端的負端連接。
所述被鏡像MOS管級聯的MOS管的柵端連接固定的偏置電壓，漏端與電流源連接。
所述鏡像MOS管級聯的MOS管的柵端連接運算放大器的輸出端，漏端為電流輸出端。
所述級聯的MOS管設置有兩個以上。
所述被鏡像MOS管、鏡像MOS管和級聯MOS管可以是N型，或者可以是P型。
所述被鏡像MOS管和鏡像MOS管的尺寸相同。所述被鏡像MOS管可是單個或多個相同的被鏡像MOS管的並聯。所述鏡像MOS管可是單個或多個相同的鏡像MOS管的並聯。帶反饋調節的電流鏡像方法，對於具有相同的柵壓VG、相同的源漏電壓VGD、以及相同的寬長比的一對MOS管，導通電流相等，首先檢測MOS管的漏端電壓差，通過運算放大器放大並反饋到鏡像MOS管級聯的MOS管的柵壓上，通過調節鏡像MOS管級聯的MOS管的等效阻抗，鏡像MOS管的漏端電壓跟隨被鏡像的MOS管漏端電壓。如圖2所示，IBO接點電壓升高，將導致鏡像電流偏大，同時MN1的漏端電壓升高，從而導致運算放大器的輸出電壓降低，使得MN2柵壓降低，其等效阻抗增大，以降低MN1的漏端電流，從而達到調節的作用。
應用該方法獲得平衡的電荷泵衝放電電流
如圖3所示，CP(電荷泵)電路，由於加入了兩個運算放大器用於平衡衝放電電流，從而減小了衝放電電流失配，提高了CP的精度，對於改善PLL的時鐘輸出抖動有一定的作用。
權利要求
1、帶反饋調節的電流鏡像電路，其特徵在於包括被鏡像MOS管和鏡像MOS管，所述被鏡像MOS管和鏡像MOS管的柵端連接固定偏置電壓，源端接電源或地，漏端分別級聯MOS管，漏端同時與運算放大器的輸入端連接，所述運算放大器的輸出端與級聯的MOS管連接。
2、 根據權利要求l所述帶反饋調節的電流鏡像電路，其特徵在於所述被鏡像MOS管和鏡像MOS管用於產生鏡像電流。
3、 根據權利要求l所述帶反饋調節的電流鏡像電路，其特徵在於所述被鏡像MOS管的漏端與運算放大器輸入端的正端連接，鏡像MOS管的漏端與運算放大器輸入端的負端連接。
4、 根據權利要求1或3所述帶反饋調節的電流鏡像電路，其特徵在於所述被鏡像MOS管級聯的MOS管的柵端連接固定的偏置電壓，漏端與電流源連接。
5、 根據權利要求1或3所述帶反饋調節的電流鏡像電路，其特徵在於所述鏡像MOS管級聯的MOS管的柵端連接運算放大器的輸出端，漏端為電流輸出端。
6、 根據權利要求l所述帶反饋調節的電流鏡像電路，其特徵在於所述級聯的MOS管設置有兩個以上。
7、 根據權利要求l所述帶反饋調節的電流鏡像電路，其特徵在於所述被鏡像MOS管、鏡像MOS管和級聯MOS管均是N型，或者均是P型。
8、 根據權利要求1或7所述帶反饋調節的電流鏡像電路，其特徵在於所述被鏡像MOS管和鏡像MOS管的尺寸相同。
9、 根據權利要求l所述帶反饋調節的電流鏡像電路，其特徵在於所述被鏡像MOS管由單個或多個相同的被鏡像MOS管並聯組成；所述鏡像MOS管由單個或多個相同的鏡像MOS管並聯組成。
10、 帶反饋調節的電流鏡像方法，對具有相同的柵壓VG、相同的源漏電壓VGD、以及相同的寬長比的MOS管，導通電流相等，其特徵在於首先檢測MOS管的漏端電壓差，通過運算放大器放大並反饋到鏡像MOS管級聯的MOS管的柵壓2上'通過調節鏡像MOS管級聯的MOS管的等效阻抗，鏡像MOS管的漏端電壓跟隨被鏡像的MOS管漏端電壓。
全文摘要
本發明公開了帶反饋調節的電流鏡像電路和方法，包括被鏡像MOS管和鏡像MOS管，其柵端均連接偏置電壓，源端接電源或地，漏端分別級聯MOS管，漏端同時與運算放大器的輸入端連接，運算放大器的輸出端與級聯MOS管連接；檢測被鏡像MOS管和鏡像MOS管的漏端電壓差，通過運算放大器放大並反饋到鏡像MOS管級聯MOS管的柵壓，調節鏡像MOS管級聯MOS管的等效阻抗，從而間接調節鏡像MOS管的漏端電壓跟隨被鏡像的MOS管漏端電壓；採用反饋方式動態調節柵壓的方式取代了恆定偏壓，使輸出阻抗顯著增大，從而減少了分流電流，獲得更高精度的鏡像電流；由於運算放大器鉗住了被鏡像MOS管、鏡像MOS管的漏端電壓，鏡像電流誤差很小。
文檔編號G05F3/08GK101498950SQ20081014800
公開日2009年8月5日 申請日期2008年12月25日 優先權日2008年12月25日
發明者勇 全, 武國勝 申請人:四川登巔微電子有限公司