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一種偏置電流源電路和電路板的制作方法

文檔序號:40895359發布日期:2025-02-11 12:46閱讀:99來源:國知局

本技術涉及電流源,具體涉及一種偏置電流源電路和電路板。


背景技術:

1、電流源作為模擬集成電路的關鍵電路單元,廣泛應用于運算放大器、a/d轉換器和d/a轉換器中,為這些電路提供高精度、低溫漂的基準電流。

2、在設計與電源無關的偏置電路時,電路設計者需要考慮“簡并點”的存在。當根據kcl/kvl建立電路的電學關系方程組時,有可能存在至少兩個滿足方程的解,即存在至少兩個工作點。對于有的工作點,當出現擾動時,比如實際電路中的各種噪聲,電路中的各個元器件可能會稍微偏離原本的工作點,但是隨著時間的推移,電路最后會自動回歸穩定,滿足這些情況的工作點稱為穩定解;而對于有些工作點,當任何擾動出現時,電路會偏離這個工作點過渡到另一個工作點,這樣的工作點稱為非穩定解。如果一個電路存在兩個以上的穩定解,但是通常其中只有一個解是目標工作點,另外的解不是我們需要的,則應該增加啟動電路使新的方程組只有一個穩定解。

3、現有的偏置電路如圖1所示,該電路有兩個簡并點,一個正常工作,另一個就是所有mos管的電流為零,mos管m3的柵極柵高電位,因此需要一個啟動電路將mos管m3柵極電位拉低,讓電路能夠正常工作,而在圖2中,通過設置二極管連接的mos管m5,這樣在vdd上電時提供了vdd到mos管m3到mos管m5到mos管m1再到地的電流通路,所以mos管m3和mos管m1不會關斷,從而mos管m2和mos管m4都不會關斷。

4、但是在實際使用時,這種啟動方法存在前提條件,vdd必須滿足下列兩個條件:條件1:vth1+vth5+|vth3|<vdd,其中vth1、vth3和vth5分別為mos管m1、mos管m3和mos管m5管子的閾值電壓,條件2:vdd-vgs1-|vgs3|<vth5,其中vgs1和vgs3分別是電路啟動后mos管m1和mos管m3的柵源電壓,即vdd電壓要小于mos管m1和mos管m3的柵源電壓以及mos管m5的閾值電壓之和。其中條件1是為了滿足mos管m5在vdd上電后能導通,條件2是為了保證電路在啟動達到穩定狀態后mos管m5能保持關斷。從上述兩個條件可以得到,現有啟動電路在vdd比較大時,mos管m5很容易關不斷,導致mos管m5有漏電流。另外從圖2所示的仿真圖可以得到,在vdd=1.6v時,mos管m5就有131na的漏電流,因此傳統的電流源啟動電路的vdd的工作范圍很受限制。


技術實現思路

1、鑒于背景技術的不足,本實用新型是提供了一種偏置電流源電路和電路板,所要解決的技術問題是電流源在啟動時,如果電源電壓過大會存在產生漏電流的情況。

2、為解決以上技術問題,第一方面,本實用新型提供了如下技術方案:一種偏置電流源電路,包括基于pmos管的第一電流鏡、基于nmos管的第二電流鏡、基于nmos管的第三電流鏡、電流復制單元、電壓上拉單元、電壓下拉單元、第一電子開關和第二電子開關;

3、所述第一電流鏡的兩個電流輸出端與第二電流鏡的兩個電流輸入端電連接,所述第二電流鏡的兩個電流輸出端與第三電流鏡的兩個電流輸入端電連接,所述第三電流鏡的兩個電流輸出端接地;所述電流復制單元與所述第一電流鏡電連接,復制第一電流鏡產生的電流并輸出偏置電流;

4、所述第一電流鏡的pmos管的柵極通過所述第一電子開關與第二電流鏡的nmos管的柵極電連接,所述第一電流鏡的pmos管的柵極還通過第二電子開關與第三電流鏡的nmos管的柵極電連接;

5、所述電壓上拉單元分別與所述第一電子開關的控制端和第二電子開關的控制端電連接,用于在上電時輸出驅動第一電子開關和第二電子開關導通的上拉電壓;

6、所述電壓下拉單元與所述第三電流鏡的nmos管的柵極電連接,基于第三電流鏡的nmos管的柵極電壓將電壓上拉單元的電壓輸出端的電壓下拉,使第一電子開關和第二電子開關關斷。

7、在第一方面的某種實施方式中,所述第一電流鏡包括pmos管p1和pmos管p2,所述pmos管p1的源極與pmos管p2的源極電連接,用于接入工作電壓vdd;所述pmos管p1的柵極分別與pmos管p2的柵極和pmos管p2的漏極電連接,pmos管p1的漏極和pmos管p2的漏極為第一電流鏡的兩個電流輸出端;

8、所述電流復制單元用于復制流過pmos管p2的電流。

9、在第一方面的某種實施方式中,所述電流復制單元包括pmos管p4,pmos管p4的源極與pmos管p2的源極電連接,pmos管p4的柵極與pmos管p2的柵極電連接,pmos管p4的漏極用于輸出偏置電流。

10、在第一方面的某種實施方式中,所述第二電流鏡包括nmos管n6和nmos管n7,nmos管n6的漏極分別與pmos管p1的漏極、nmos管n6的柵極和nmos管n7的柵極電連接,nmos管n7的漏極與pmos管p2的漏極電連接,nmos管n6的源極和nmos管n7的源極為第二電流鏡的兩個電流輸出端。

11、在第一方面的某種實施方式中,所述第一電子開關為nmos管n2,pmos管p2的柵極與nmos管n2的漏極電連接,nmos管n2的源極與nmos管n6的柵極電連接,nmos管n2的柵極為第一電子開關的控制端。

12、在第一方面的某種實施方式中,所述第三電流鏡包括nmos管n8和nmos管n9,nmos管n8的漏極分別與nmos管n6的源極、nmos管n8的柵極和nmos管n9的柵極電連接,nmos管n9的漏極與nmos管n7的源極電連接,nmos管n8的源極和nmos管n9的源極為第三電流鏡的兩個電流輸出端;其中nmos管n9的源極通過電阻r2接地。

13、在第一方面的某種實施方式中,所述第二電子開關為nmos管n3,nmos管n3的漏極與pmos管p2的柵極電連接,nmos管n3的源極與nmos管n9的柵極電連接,nmos管n3的柵極為第二電子開關的控制端。

14、在第一方面的某種實施方式中,所述電壓上拉單元包括電阻r1、pmos管p3和nmos管n1,電阻r1一端用于輸入工作電壓vdd,電阻r1另一端與pmos管p3的源極電連接,pmos管p3的柵極分別與pmos管p3的漏極、nmos管n1的漏極、nmos管n1的柵極第一電子開關的控制端和第二電子開關的控制端電連接,nmos管n1的源極與電壓下拉單元電連接。

15、在第一方面的某種實施方式中,所述電壓下拉單元包括nmos管n4和nmos管n5;nmos管n5的柵極與第三電流鏡的nmos管的柵極電連接,nmos管n5的源極和nmos管n4的源極電連接,nmos管n5的漏極分別與nmos管n4的柵極、nmos管n4的漏極和nmos管n1的源極電連接。

16、第二實用新型,本實用新型提供了一種電路板,電路板上設有上述的一種偏置電流源電路。

17、本實用新型與現有技術相比所具有的有益效果是:實用新型的偏置電流源電路分別通過第一電子開關和第二電子開關將第一電流鏡的pmos管的柵極與第二電流鏡的nmos管的柵極以及將第一電流鏡的pmos管的柵極和第三電流鏡的nmos管的柵極電連接,這樣在上電時,電壓上拉單元通過驅動第一電子開關和第二電子開關導通,從而使第一至第三電流鏡產生電流,隨著產生電流越來越大,第三電流鏡的nmos管的柵極電壓變大,電壓下拉單元基于越來越大的第三電流鏡的nmos管的柵極電壓將電壓上拉單元的輸出電壓拉低,從而使第一電子開關和第二電子開關關斷,這樣不用擔心電源電壓過大產生漏電流。

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