CN104901428B - 一种s形充放电电路 - Google Patents

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Abstract

在集成电路设计中，经常需要对负载电容充放电，无论恒流充电还是RC充电，在充电或放电开始的时候存在一个充电电流的阶跃，这个阶跃电流对负载有一定的冲击，也可能会影响与之相关的其他电路；本发明提供一种S形充放电电路，在充放电开始或者结束时，充放电电流逐渐增加或者逐渐减小，能有效的降低对负载的冲击，本发明中的电路由比较器和充放电级两部分组成。

Description

一种S形充放电电路
技术领域
本发明属于集成电路设计领域，用于对负载电容的充放电。
背景技术
在集成电路设计中，经常需要对负载电容充放电，无论恒流充电还是RC充电，在充电或者放电开始的时候存在一个充放电电流的阶跃，这个阶跃电流对负载有一定的冲击，也可能会影响与之相关的其他电路；本发明提供一种S形充放电电路，在充放电开始或者结束时，充放电电流逐渐增加或者逐渐减小，能有效的降低对负载的冲击。
发明内容
为减小充放电电路对负载的冲击，一种S形充放电电路，利用比较器的失调和MOS管的线性区电流特性，在充放电开时，充放电电流逐渐增加；在充放电结束时，充放电电流逐渐减小；减小充放电电流的突变。
本发明基于以上思想，设计了一种S形充放电电路，可以有效的减小充放电电路对负载的冲击，主要的技术点是在充放电电流在开始和结束时，自动逐渐增加和逐渐减小。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1 本发明的S形充放电电路。
具体实施方式
以下结合附图，详细说明发明公开的一种S形充放电电路的结构和工作过程。
一种S形充放电电路，利用比较器的失调和MOS管的线性区电流特性，在充放电开始或者结束时，充放电电流逐渐增加或者逐渐减小，减小充放电电流的突变；具体电路形式包括比较器和充放电级两部分；比较器（a）由尾电流源I，PMOS差分对管M1、M2，NMOS负载管M3、M4，失调调节电阻R组成；尾电流源I的一端连接到电源VDD，另一端连接到差分对管M1的源极和失调调节电阻R的一端；失调调节电阻R的一端连接到差分对管M1的源极和尾电流的一端，另一端连接到差分对管M2的源极；差分对管M1的源极连接到尾电流的一端和失调调节电阻R的一端，栅极结点A连接到开关S1和S3´的一端，漏极连接到负载管M3的漏极和栅极；差分对管M2的源极连接到失调调节电阻R的一端，栅极结点B连接到开关S1´和S3的一端，漏极连接到负载管M4的漏极和栅极和NMOS电流镜管M5、M6的栅极作为偏置电流VBN，负载管M3的源极接地，栅极和漏极连接到M1的漏极；负载管M4的源极接地，栅极和漏极连接到M2的漏极和NMOS电流镜管M5、M6的栅极；充放电级（b），NMOS电流镜管M5的源极接地，栅极接偏置电压VGN，漏极连接到PMOS电流镜管M7的漏极和栅极和PMOS电流镜管M8的栅极；NMOS电流镜管M6的源极接地，栅极接偏置电压VGN，漏极接开关S2的一端；PMOS电流镜管M7的源极连接到电源VUP，栅极和漏极连接到M5的漏极和PMOS电流镜管M8的栅极作为偏置电压VBP；PMOS电流镜管M8的源极连接到电源VUP，栅极连接到偏置电压VBP，漏极连接到开关S2´的一端；开关S1的一端连接到电源VUP，另一端连接到开关S3´的一端和差分对管M1的栅极；开关S1´的一端连接到地，另一端连接到开关S3的一端和差分对管M2的栅极；开关S2的一端连接到M6的漏极，另一端连接到输出端OUT；开关S2´的一端连接到M8的漏极，另一端连接到输出端OUT；开关S3的一端连接到结点B，另一端连接到输出端OUT；开关S3´的一端连接到结点A，另一端连接到输出端OUT。
附图中电源VDD为电路的供电电源，电源VUP为充电的电源；当OUT从地充电到VUP电压，首先，开关S1´、S2´、S3´闭合，S1、S2、S3断开；所以比较器输入结点A连接到输出OUT，比较器输入结点B连接到地；此时比较器A、B结点电压均为0由于电阻R的存在，比较器存在失调，流经M2的电流很小所以镜像到M8的充电电流很小，OUT电压缓慢上升；随着OUT电压的升高，A点电压升高，流经M2的电流逐渐增大，镜像到M8的充电电流逐渐增大，OUT上升速度加快；直至尾电流I全部流过M2，此时进入恒流充电阶段，OUT电压快速上升，直至接近VUP电压；当OUT电压上升到接近VUP电压，M8进入线性区，充电电流逐渐减小，直至OUT电压等于VUP电压；所以充电电流经历了由小到大-恒流-由大到小的过程，实现了S形充电；当OUT从VUP电压放电到地，首先，开关S1、S2、S3闭合， S1´、S2´、S3´断开；所以比较器输入结点A连接到电源VUP，比较器输入结点A连接到输出OUT；此时比较器A、B结点电压均为VUP电压，由于电阻R的存在，比较器存在失调，流经M2的电流很小所以镜像到M6的充电电流很小，OUT电压缓慢下降；随着OUT电压的下降，B点电压下降，流经M2的电流逐渐增大，镜像到M6的放电电流逐渐增大，OUT下降速度加快；直至尾电流I全部流过M2，进入恒流充电阶段，OUT电压快速下降，直至接近地电压；当OUT电压下降到接近地电压，M6进入线性区，充电电流逐渐减小，直至OUT电压等于地电压；所以放电电流经历了由小到大-恒流-由大到小的过程，实现了S形放电。
综上所述，一种S形充放电电路，利用比较器的失调和MOS管的线性区电流特性，在充放电开时，充放电电流逐渐增加；在充放电结束时，充放电电流逐渐减小；减小充放电电流的突变，减小对负载的冲击。

Claims (3)

1.一种电路结构，包括：
一种S形充放电电路，利用比较器的失调和MOS管的线性区电流特性，在充放电开始或者结束时，充放电电流逐渐增加或者逐渐减小，减小充放电电流的突变；具体电路形式包括比较器和充放电级两部分；比较器（a）由尾电流源I，PMOS差分对管M1、M2，NMOS负载管M3、M4，失调调节电阻R组成；尾电流源I的一端连接到电源VDD，另一端连接到差分对管M1的源极和失调调节电阻R的一端；失调调节电阻R的一端连接到差分对管M1的源极和尾电流的一端，另一端连接到差分对管M2的源极；差分对管M1的源极连接到尾电流的一端和失调调节电阻R的一端，栅极结点A连接到开关S1和S3´的一端，漏极连接到负载管M3的漏极和栅极；差分对管M2的源极连接到失调调节电阻R的一端，栅极结点B连接到开关S1´和S3的一端，漏极连接到负载管M4的漏极和栅极和NMOS电流镜管M5、M6的栅极作为偏置电流VBN，负载管M3的源极接地，栅极和漏极连接到M1的漏极；负载管M4的源极接地，栅极和漏极连接到M2的漏极和NMOS电流镜管M5、M6的栅极；充放电级（b），NMOS电流镜管M5的源极接地，栅极接偏置电压VGN，漏极连接到PMOS电流镜管M7的漏极和栅极和PMOS电流镜管M8的栅极；NMOS电流镜管M6的源极接地，栅极接偏置电压VGN，漏极接开关S2的一端；PMOS电流镜管M7的源极连接到电源VUP，栅极和漏极连接到M5的漏极和PMOS电流镜管M8的栅极作为偏置电压VBP；PMOS电流镜管M8的源极连接到电源VUP，栅极连接到偏置电压VBP，漏极连接到开关S2´的一端；开关S1的一端连接到电源VUP，另一端连接到开关S3´的一端和差分对管M1的栅极；开关S1´的一端连接到地，另一端连接到开关S3的一端和差分对管M2的栅极；开关S2的一端连接到M6的漏极，另一端连接到输出端OUT；开关S2´的一端连接到M8的漏极，另一端连接到输出端OUT；开关S3的一端连接到结点B，另一端连接到输出端OUT；开关S3´的一端连接到结点A，另一端连接到输出端OUT。
2.根据权利要求1所述电路结构，其特征在于采用比较器的失调电压改变充放电电流。
3.根据权利要求1所述电路结构，其特征在于采用MOS管的线性区电流特性改变充放电电流。
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