CN101562452A - 电压电流转换电路 - Google Patents

Abstract

一种电压电流转换电路，其特征在于它包括电流源、电流镜像电路和工艺变化补偿电路；本发明的优越性在于：本发明结构简单，电路易于实现，补偿效果明显；其中电流镜像电路，用于产生不同支路上的电流，从而实现电流等比例关系；工艺变化补偿电路，用于减少工艺变化对电流输出的影响；本发明可用于对压控振荡器频率输出的控制以及实现各种不同要求的电压电流转换功能。

Description

电压电流转换电路

(一)技术领域：

本发明涉及一种电压电流转换的补偿电路，尤其是一种电压电流转换电路。

(二)背景技术：

现有技术中电压电流转换电路常用于压控振荡器的输出频率的控制，通过电压的变化，引起电流的变化，再通过电流的变化，控制压控振荡器的频率输出。现有电路结构如图1所示，通过晶体管M1的栅极电压变化，引起整条支路上电流的变化，电流受到电阻R的工艺变化影响，集成电路中的电阻值变化范围通常在80％-120％，较大范围的阻值变化会引起电流很大的偏差，从而使输出电流值受到很大的影响。

(三)发明内容：

本发明的目的在于提出一种电压电流转换电路，它是一种带有工艺变化补偿的电压电流转换电路，结构简单，电路易于实现，补偿效果明显。

本发明的技术方案：一种电压电流转换电路，其特征在于它包括电流源、电流镜像电路和工艺变化补偿电路；其中，电流源为外部电路，其电流输出端子与地相连，电流输入端子与电流镜像电路的输入支路相连，电流镜像电路按照每条输出支路上的电流与输入电流的比例关系将电流输出给工艺变化补偿电路。

上述所说的工艺变化补偿电路由晶体管M1、晶体管M2、晶体管M3、晶体管M4及电阻R构成，电流镜像电路的一路输出端与晶体管M1的栅极和漏极、晶体管M2的栅极、电阻R的一端相连接；电流镜像电路的另一路输出端分别与晶体管M2的漏极、晶体管M3的漏极和栅极及M4的栅极相连接；所说的晶体管M1的源极、晶体管M2的源极，晶体管M3的源极，晶体管M4的源极和电阻R的另一端全部接地；晶体管M4的漏极与电流输出端相连接。

上述所说的电压电流转换电路利用控制电压改变振荡器的工作电流，从而改变振荡器的输出频率用以对压控振荡器频率输出的精确控制。

本发明的优越性在于：本发明结构简单，电路易于实现，补偿效果明显；其中电流镜像电路，用于产生不同支路上的电流，从而实现电流等比例关系；工艺变化补偿电路，用于减少工艺变化对电流输出的影响；本发明可用于对压控振荡器频率输出的控制以及实现各种不同要求的电压电流转换功能。

(四)附图说明：

图1为现有技术中一种电压电流转换电路的电路框图。

图2为本发明所涉一种电压电流转换电路的电路框图。

图3为本发明与现有技术的电路输出电流值对比图(其中，图3-1为现有技术的电压电流转换电路的输出电流效果图，图3-2为增加本发明工艺变化补偿的电压电流转换电路的输出电流效果图)。

其中，Fast为晶体管的阈值电压为低电压值时的工艺条件，Typical为晶体管的阈值电压为典型值时的工艺条件，Slow为晶体管的阈值电压为高电压值时的工艺条件。

(五)具体实施方式：

实施例：一种电压电流转换电路(见图2)，其特征在于它包括电流源、电流镜像电路和工艺变化补偿电路；其中，电流源为外部电路，其电流输出端子与地相连，电流输入端子与电流镜像电路的输入支路相连，电流镜像电路按照每条输出支路上的电流与输入电流的比例关系将电流输出给工艺变化补偿电路。

上述所说的工艺变化补偿电路(见图2)由晶体管M1、晶体管M2、晶体管M3、晶体管M4及电阻R构成，电流镜像电路的一路输出端与晶体管M1的栅极和漏极、晶体管M2的栅极、电阻R的一端相连接；电流镜像电路的另一路输出端分别与晶体管M2的漏极、晶体管M3的漏极和栅极及M4的栅极相连接；所说的晶体管M1的源极、晶体管M2的源极，晶体管M3的源极，晶体管M4的源极和电阻R的另一端全部接地；晶体管M4的漏极与电流输出端相连接。

上述所说的电压电流转换电路利用控制电压改变振荡器的工作电流，从而改变振荡器的输出频率用以对压控振荡器频率输出的精确控制。

本发明与现有技术的技术效果的对比(见图3)：

本发明中若控制电压为Vctrl，随Vctrl的变化，镜像电流同时发生变化，电流流向电阻R和M1的漏极，当工艺变化时，电阻R阻值变化范围在80％-120％，由下列计算公式(1)得出：

$I_{\mathrm{OUT}}=\frac{V_{\mathrm{GS}}}{R}---\left(1\right)$

输出电流受到电阻阻值变化的影响，根据上述公式(1)可知发生变化的范围基本应该为80％-120％。

现有技术中电流镜像电路的输入电流值与输出电流值的比例为1/n，电流镜像电路的输出端与晶体管M1的漏极相连接；控制电压Vctrl与晶体管M1的栅极相连接；晶体管M1的源极与电阻R的一端相连接；电阻R另一端接地，控制电压为Vctrl，随Vctrl的变化，整条支路的电流也发生变化，当工艺变化时，电阻R阻值变化范围在80％-120％，由下列计算公式(2)得出：

$I_{\mathrm{OUT}}=\frac{\mathrm{\β}}{2}{(V_{\mathrm{GS}}-V_{\mathrm{TH}}-I_{\mathrm{OUT}}R)}^2---\left(2\right)$

其中： $\mathrm{\β}=\frac{1}{2}{\mathrm{\μ}}_n{C}_{\mathrm{ox}}\frac{W}{L}---\left(3\right)$

输出电流受到电阻阻值变化的影响，根据上述公式(2)可知，发生变化的范围基本应该为0.64％-144％。

由此可以明显的看出，增加了本发明的工艺变化补偿电路，电压电流转化电路受工艺变化的影响大大的降低了。与通常电路相比，由于电路实施了工艺变化补偿，所以电压电流转换电路在受工艺变化的影响方面具有明显的优势。

上述公式中：V_ctrl为控制电压，V_GS为晶体管的栅极与源极之间的电压，I为输出电流值，R为电阻R的电阻值，V_TH为晶体管的阈值电压，μ_n为电子迁移率，C_ox为晶体管的单位面积的栅氧化层电容，W为晶体管的沟道宽，L：晶体管的沟道长，I_OUT为输出电流值。

Claims (3)

1、一种电压电流转换电路，其特征在于它包括电流源、电流镜像电路和工艺变化补偿电路；其中，电流源为外部电路，其电流输出端子与地相连，电流输入端子与电流镜像电路的输入支路相连，电流镜像电路按照每条输出支路上的电流与输入电流的比例关系将电流输出给工艺变化补偿电路。

2、根据权利要求1所说的一种电压电流转换电路，其特征在于所说的工艺变化补偿电路由晶体管M1、晶体管M2、晶体管M3、晶体管M4及电阻R构成，电流镜像电路的一路输出端与晶体管M1的栅极和漏极、晶体管M2的栅极、电阻R的一端相连接；电流镜像电路的另一路输出端分别与晶体管M2的漏极、晶体管M3的漏极和栅极及M4的栅极相连接；所说的晶体管M1的源极、晶体管M2的源极，晶体管M3的源极，晶体管M4的源极和电阻R的另一端全部接地；晶体管M4的漏极与电流输出端相连接。

3、根据权利要求1所说的一种电压电流转换电路，其特征在于所说的电压电流转换电路利用控制电压改变振荡器的工作电流，从而改变振荡器的输出频率用以对压控振荡器频率输出的精确控制。

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