CN101498950A - 带反馈调节的电流镜像电路和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了带反馈调节的电流镜像电路和方法，包括被镜像MOS管和镜像MOS管，其栅端均连接偏置电压，源端接电源或地，漏端分别级联MOS管，漏端同时与运算放大器的输入端连接，运算放大器的输出端与级联MOS管连接；检测被镜像MOS管和镜像MOS管的漏端电压差，通过运算放大器放大并反馈到镜像MOS管级联MOS管的栅压，调节镜像MOS管级联MOS管的等效阻抗，从而间接调节镜像MOS管的漏端电压跟随被镜像的MOS管漏端电压；采用反馈方式动态调节栅压的方式取代了恒定偏压，使输出阻抗显著增大，从而减少了分流电流，获得更高精度的镜像电流；由于运算放大器钳住了被镜像MOS管、镜像MOS管的漏端电压，镜像电流误差很小。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路技术领域，特别是带反馈调节的电流镜像电路和方法。
背景技术
为了获得较高的电源抑制比、较高精度的镜像电流、很大的输出阻抗等，一般传统都采用CASCODE结构，这种结构采用共源共栅级联方式，如图1所示。
虽然这种结构具有较高的匹配精度，但仍然存在因沟道宽度调制引入的电流误差。例如，一个参考电流为100uA的电路中，可能引起0.5u的电流误差(0.5％)。
发明内容
本发明为解决上述问题提供了带反馈调节的电流镜像电路和方法，引入反馈机制，动态的调节镜像MOS管其漏端电压，显著的抑制了沟道调制引入的误差电流。
本发明的技术方案如下：
带反馈调节的电流镜像电路，其特征在于：包括被镜像MOS管和镜像MOS管，所述被镜像MOS管和镜像MOS管的栅端连接固定偏置电压，源端接电源或地，漏端分别级联MOS管，漏端同时与运算放大器的输入端连接，所述运算放大器的输出端与级联的MOS管连接。
所述被镜像MOS管和镜像MOS管用于产生镜像电流。
所述被镜像MOS管的漏端与运算放大器输入端的正端连接，镜像MOS管的漏端与运算放大器输入端的负端连接。
所述被镜像MOS管级联的MOS管的栅端连接固定的偏置电压，漏端与电流源连接。
所述镜像MOS管级联的MOS管的栅端连接运算放大器的输出端，漏端为电流输出端。
所述级联的MOS管设置有两个以上。
所述被镜像MOS管、镜像MOS管和级联MOS管可以是N型，或者可以是P型。
所述被镜像MOS管和镜像MOS管的尺寸相同。
所述被镜像MOS管可是单个或多个相同的被镜像MOS管的并联。
所述镜像MOS管可是单个或多个相同的镜像MOS管的并联。
带反馈调节的电流镜像方法，对具有相同的栅压VG、相同的源漏电压VGD、以及相同的宽长比的一对MOS管，导通电流相等，其特征在于：首先检测MOS管的漏端电压差，通过运算放大器放大并反馈到镜像MOS管级联的MOS管的栅压上，通过调节镜像MOS管级联的MOS管的等效阻抗，镜像MOS管的漏端电压跟随被镜像的MOS管漏端电压。
本发明的有益效果如下：
采用反馈方式动态调节栅压的方式取代了恒定偏压，使输出阻抗显著增大，从而减少了分流电流，获得更高精度的镜像电流；由于运算放大器钳住了被镜像MOS管、镜像MOS管的漏端电压，镜像的电流误差与IBO的节点电压几乎无关，镜像电流误差很小，在100u的参考电流下，在输出接点电压变化1V的情况下变化为10nA(0.01％)。
附图说明
图1为背景技术中的CASCODE结构电流镜像结构示意图
图2为本发明的结构示意图
图3为本发明的结构示意图
图4为本发明的结构示意图
图5为本发明的结构示意图
图6为本发明的具体实施结构示意图
具体实施方式
如图2-6所示，其中OPAMP为运算放大器，其正端为P，负端为N。
带反馈调节的电流镜像电路，包括被镜像MOS管和镜像MOS管，所述被镜像MOS管和镜像MOS管的栅端连接固定偏置电压，源端接电源或地，漏端分别级联MOS管，漏端同时与运算放大器的输入端连接，所述运算放大器的输出端与级联的MOS管连接。
所述被镜像MOS管和镜像MOS管用于产生镜像电流。
所述被镜像MOS管的漏端与运算放大器输入端的正端连接，镜像MOS管的漏端与运算放大器输入端的负端连接。
所述被镜像MOS管级联的MOS管的栅端连接固定的偏置电压，漏端与电流源连接。
所述镜像MOS管级联的MOS管的栅端连接运算放大器的输出端，漏端为电流输出端。
所述级联的MOS管设置有两个以上。
所述被镜像MOS管、镜像MOS管和级联MOS管可以是N型，或者可以是P型。
所述被镜像MOS管和镜像MOS管的尺寸相同。
所述被镜像MOS管可是单个或多个相同的被镜像MOS管的并联。
所述镜像MOS管可是单个或多个相同的镜像MOS管的并联。
带反馈调节的电流镜像方法，对于具有相同的栅压VG、相同的源漏电压VGD、以及相同的宽长比的一对MOS管，导通电流相等，首先检测MOS管的漏端电压差，通过运算放大器放大并反馈到镜像MOS管级联的MOS管的栅压上，通过调节镜像MOS管级联的MOS管的等效阻抗，镜像MOS管的漏端电压跟随被镜像的MOS管漏端电压。如图2所示，IBO接点电压升高，将导致镜像电流偏大，同时MN1的漏端电压升高，从而导致运算放大器的输出电压降低，使得MN2栅压降低，其等效阻抗增大，以降低MN1的漏端电流，从而达到调节的作用。
应用该方法获得平衡的电荷泵冲放电电流：
如图3所示，CP(电荷泵)电路，由于加入了两个运算放大器用于平衡冲放电电流，从而减小了冲放电电流失配，提高了CP的精度，对于改善PLL的时钟输出抖动有一定的作用。
Claims (10)
1、带反馈调节的电流镜像电路，其特征在于：包括被镜像MOS管和镜像MOS管，所述被镜像MOS管和镜像MOS管的栅端连接固定偏置电压，源端接电源或地，漏端分别级联MOS管，漏端同时与运算放大器的输入端连接，所述运算放大器的输出端与级联的MOS管连接。
2、根据权利要求1所述带反馈调节的电流镜像电路，其特征在于：所述被镜像MOS管和镜像MOS管用于产生镜像电流。
3、根据权利要求1所述带反馈调节的电流镜像电路，其特征在于：所述被镜像MOS管的漏端与运算放大器输入端的正端连接，镜像MOS管的漏端与运算放大器输入端的负端连接。
4、根据权利要求1或3所述带反馈调节的电流镜像电路，其特征在于：所述被镜像MOS管级联的MOS管的栅端连接固定的偏置电压，漏端与电流源连接。
5、根据权利要求1或3所述带反馈调节的电流镜像电路，其特征在于：所述镜像MOS管级联的MOS管的栅端连接运算放大器的输出端，漏端为电流输出端。
6、根据权利要求1所述带反馈调节的电流镜像电路，其特征在于：所述级联的MOS管设置有两个以上。
7、根据权利要求1所述带反馈调节的电流镜像电路，其特征在于：所述被镜像MOS管、镜像MOS管和级联MOS管均是N型，或者均是P型。
8、根据权利要求1或7所述带反馈调节的电流镜像电路，其特征在于：所述被镜像MOS管和镜像MOS管的尺寸相同。
9、根据权利要求1所述带反馈调节的电流镜像电路，其特征在于：所述被镜像MOS管由单个或多个相同的被镜像MOS管并联组成；所述镜像MOS管由单个或多个相同的镜像MOS管并联组成。
10、带反馈调节的电流镜像方法，对具有相同的栅压VG、相同的源漏电压VGD、以及相同的宽长比的MOS管，导通电流相等，其特征在于：首先检测MOS管的漏端电压差，通过运算放大器放大并反馈到镜像MOS管级联的MOS管的栅压上，通过调节镜像MOS管级联的MOS管的等效阻抗，镜像MOS管的漏端电压跟随被镜像的MOS管漏端电压。
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