CN103049026B - 一种电流偏置电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电流偏置电路，包括：9个PMOS管编号为PM1至PM9，7个NMOS管编号为NM1至NM7和1个电阻R；PM1其源极连接PM2和PM7的源极，其栅极连接NM3的漏极和PM7的栅极，其漏极连接PM3的源极；PM2其栅极连接PM3的漏极，其漏极连接PM4的源极；PM3其栅极连接PM4、PM8、PM9的栅极和PM8、NM5的漏极，其漏极通过电阻R连接NM3的漏极；PM5其源极、漏极和体短接后连接PM6的源极，其栅极连接NM1的栅极；PM6其源极、漏极和体短接，其栅极连接NM3的栅极；PM7其漏极连接PM9的源极，PM9其漏极连接NM6的漏极；NM1至NM7其各自的源极与其各自的栅极短接；NM1其源极接地，其栅极连接NM2至NM7的栅极和PM4的漏极，其漏极连接NM3的源极。本发明的电流偏置电路能产生与输入电源无关的电流。

Description

一种电流偏置电路

技术领域

本发明涉及集成电路领域，特别是涉及一种偏置电流电路。

背景技术

晶体管构成的放大器要做到不失真地将信号电压放大，就必须保证晶体管的发射结正偏、集电结反偏。即应该设置它的工作点。所谓工作点就是通过外部电路的设置使晶体管的基极、发射极和集电极处于所要求的电位(可根据计算获得)。这些外部电路就称为偏置电路(可理解为，设置PN结正、反偏的电路)，偏置电路向晶体管提供的电流就称为偏置电流。常用的共射放大电路，主流是从发射极到集电极的IC，偏流就是从发射极到基极的IB。相对与主电路而言，为基极提供电流的电路就是偏置电路。

如图1所示，一种传统电流偏置电路，由PMOS管PM1、PMOS管PM2、PMOS管PM3、NMOS管NM1、NMOS管NM2以及电阻R组成。其中，NMOS管NM1和NMOS管NM2构成电流镜，PMOS管PM3为启动端，通过MOS管的小信号模型，PMOS管PM1、PMOS管PM2的电流表达为：

一般情况下，因此能忽略VDS对漏电流的影响，其中I_D为MOS管的漏极电流，VGS为MOS管的栅源电压，VDS为MOS管的漏源电压。

但是，当要产生小电流时，g_mV_GS的值较小，不能忽略，因此需要考虑沟道调制效应。V_DS1与V_DS2之间有较大的差异，传统的电路无法输出与输入电源无关的电流。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种电流偏置电路能产生与输入电源无关的电流。

为解决上述技术问题，本发明的电流偏置电路，包括：

9个PMOS管编号为PM1至PM9，7个NMOS管编号为NM1至NM7和1个电阻R；

PM1其源极连接PM2和PM7的源极，其栅极连接NM3的漏极和PM7的栅极，其漏极连接PM3的源极；

PM2其栅极连接PM3的漏极，其漏极连接PM4的源极；

PM3其栅极连接PM4、PM8、PM9的栅极和PM8、NM5的漏极，其漏极通过电阻R连接NM3的漏极；

PM5其源极、漏极和体短接后连接PM6的源极，其栅极连接NM1的栅极；

PM6其源极、漏极和体短接，其栅极连接NM3的栅极；

PM7其漏极连接PM9的源极，PM9其漏极连接NM6的漏极；

NM1至NM7其各自的源极与其各自的栅极短接；

NM1其源极接地，其栅极连接NM2至NM7的栅极和PM4的漏极，其漏极连接NM3的源极。

本发明的电流偏置电路工作时，PMOS管PM1的电压Vds和PMOS管PM2的电压Vbs相同。PMOS管PM5、PMOS管PM6管子采用S、B、D三端相连，提供大2pf的电容。电源Vdd上电，给NMOS管NM2、NMOS管NM4的输入(gate)端充电至高电位，NMOS管NM2、NMOS管NM4导通，NMOS管NM4的输出(drain)端变为低电位，使提供偏置电压的支路导通，整个电路进入工作状态。

其中，W2/L2＝N*W1/L1

Vgs1＝Vgs2+IR

PMOS管PM1的电压Vds和PMOS管PM2的电压Vbs相同，所以Vth1和Vth2是一样的，等式两边抵消。

Vov1-Vov2-IR＝O

2/gm1-2/gm2-R＝O

2/gm1-2/gm2-R＝0

$\mathrm{gm}2=\mathrm{gm}1*\sqrt{N}$

所以：

$\mathrm{gm}1=(2-\frac{2}{\sqrt{N}})/R$

其中，gm1是恒定，与电源电压无关。

gm为MOS的跨导。

VGS(Vgs)为MOS管的栅源电压。

VDS(Vds)为MOS管的漏源电压。

W1，W2为MOS管的沟道宽度。

L1，L2为MOS管沟道长度。

N为MOS的倍数。

Vth1和Vth2为MOS管的阈值电压。

Vov1和Vov2为MOS管的过驱动电压。

必须注意的是，环路构成正反馈，需要保证反馈环路增益小于1。

本发明的偏置电流电路通过9个PMOS管编号、7个NMOS管和1个电阻R能产生与输入电源无关的电流。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是一种传统电流偏置电路的示意图。

图2是本发明电流偏置电路一实施例的示意图。

附图标记说明

PM1至PM9是PMOS管

NM1至NM7是NMOS管

R是电阻

具体实施方式

如图2所示，本发明的电流偏置电路一实施例，包括：

9个PMOS管编号为PM1至PM9，7个NMOS管编号为NM1至NM7和一个电阻R；

PM1其源极连接PM2和PM7的源极，其栅极连接NM3的漏极和PM7的栅极，其漏极连接PM3的源极；

PM2其栅极连接PM3的漏极，其漏极连接PM4的源极；

PM3其栅极连接PM4、PM8、PM9的栅极和PM8、NM5的漏极，其漏极通过电阻R连接NM3的漏极；

PM5其源极、漏极和体短接后连接PM6的源极，其栅极连接NM1的栅极；

PM6其源极、漏极和体短接，其栅极连接NM3的栅极；

PM7其漏极连接PM9的源极，PM9的漏极连接NM6的漏极；

NM1至NM7其各自的源极与其各自的栅极短接；

NM1其源极接地，其栅极连接NM2至NM7的栅极和PM4的漏极，其漏极连接NM3的源极。

以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种电流偏置电路，其特征是，包括：9个PMOS管编号为PM1至PM9，7个NMOS管编号为NM1至NM7和1个电阻R；

PM1其源极连接PM2和PM7的源极，其栅极连接NM3的漏极和PM7的栅极，其漏极连接PM3的源极；

PM2其栅极连接PM3的漏极，其漏极连接PM4的源极；

PM3其栅极连接PM4、PM8、PM9的栅极和PM8、NM5的漏极，其漏极通过电阻R连接NM3的漏极；

PM5其源极、漏极和体短接后连接PM6的源极，其栅极连接NM1的栅极；

PM6其源极、漏极和体短接，其栅极连接NM3的栅极；

PM7其漏极连接PM9的源极，PM9其漏极连接NM6的漏极；

NM4至NM6其各自的源极与其各自的栅极短接；

NM1其源极接地，其栅极连接NM2至NM7的栅极和PM4的漏极，其漏极连接NM3的源极。