CN106933295A - 一种快速电流镜电路 - Google Patents

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马继荣
武晓伟
范明浩
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Beijing Tongfang Microelectronics Co Ltd
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Beijing Tongfang Microelectronics Co Ltd
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    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02Regulating voltage or current
    • G05F3/08Regulating voltage or current wherein the variable is dc
    • G05F3/10Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
    • G05F3/16Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
    • G05F3/20Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
    • G05F3/26Current mirrors
    • G05F3/262Current mirrors using field-effect transistors only

Abstract

本发明涉及一种快速电流镜电路;该快速电流镜电路包括电流镜电路、初始电压控制电路、休眠控制电路和过冲电流抑制电路;初始电压控制电路控制电流镜电路输入端的休眠电压,休眠控制电路控制电流镜电路的休眠工作状态与正常工作状态的切换,过冲电流抑制电路控制电流镜输出电流的过冲电流,整体快速电流镜电路实现电流镜电路的无过冲快速建立,到低功耗、快速、输出无过冲的性能要求。

Description

一种快速电流镜电路
技术领域
[0001] 本发明涉及集成电路领域,尤其涉及一种电流镜像电路。
背景技术
[0002] 电流镜作为偏置单元或负载单元在模拟及混合信号集成电路中有着广泛的应用; 如图1所示,为电流镜电路10结构示意图,晶体管MN1与晶体管MN2组成基本的电流镜电路, 在电流镜电路建立的过程中对A点充电,当A点电压到达稳定值时,电流镜电路达到稳定状 态,其输入/输出电流的比值与构成电流镜电路的晶体管MN1 /MN2尺寸的比值相等,从而实 现对输入电流不同比例的镜像。
[0003] 在现代模拟及混合信号集成电路中,例如,在需要大电流偏置的电路中,要求电流 镜电路能够快速建立,能够提供稳定的电流偏置,并且满足低功耗的要求;对于传统电流镜 电路,无论系统电路是否需要偏置电流,电流镜电路都会一直处于工作状态,无法满足低功 耗的性能要求,所以,关闭电流镜后如何能够快速开启,变为电流镜设计中的一个挑战。
[0004] 现有的快速电流镜技术,利用设置电路的初始值或者增加电路工作电流的方式来 实现快速建立的目的;在中国专利CN 102999081 A中,其所叙述的电流镜电路即利用设置 电路初始值的方式并且保持电流镜输入支路一直工作的方式来实现电流镜的快速建立功 能,其结果中显示,由于电流镜栅极电压初始点位较高,电流镜电路在建立阶段会输出较大 的过冲电流;另外,相比传统电流镜电路其功耗虽然有所减小,但由于其电流输入支路一直 处于开启状态,所以,其功耗方面还有较大的优化空间。
发明内容
[0005] 从所述背景技术出发,为了同时满足低功耗、快速建立、无过冲电流的性能要求, 本发明提出一种快速电流镜电路方案,该方案能够使电流镜在无过冲电流下快速建立,同 时又能满足低功耗的使用要求。
[0006] 本发明为解决其技术问题采用的技术方案为,一种快速电流镜电路,其特征在于, 所述快速电流镜电路包括, 电流镜电路,其实现整体快速电流镜电路的无过冲快速建立; 初始电压控制电路,其控制电流镜电路输入端的休眠电压; 休眠控制电路,其控制电流镜电路的休眠工作状态与正常工作状态的切换; 过冲电流抑制电路,其控制电流镜输出电流的过冲电流。
[0007] 优选地,所述快速电流镜电路,在休眠工作状态时,通过休眠控制电路关闭电流镜 电路,同时,通过初始电压控制电路控制电流镜电路输出端的的电压值。
[0008] 优选地,所述快速电流镜电路,由休眠状态进入正常工作状态时,休眠控制电路控 制电流镜电路状态转换,关闭初始电压控制电路,同时,过冲电流抑制电路对输出电流中的 过冲电流进行抑制。
[0009] 与现有技术相比,本发明的有益效果,在满足低功耗的使用要求下,在电流镜输出 电流可以快速建立,不会出现过冲电流,并且具有较低的休眠功耗,有效的提高了其应用范 围及可靠性。
附图说明
[0010]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0011]图1为典型的电流镜电路结构示意框图。
[0012]图2为本发明的快速电流镜电路结构示意框图。
[0013]图3为本发明一种具体实现形式的快速电流镜电路连接图。
[0014]图4为本发明的一种具体实现形式的快速电流镜电路时序控制图。
具体实施方式
[0015]如图2所示,为本发明的快速电流镜电路20结构示意框图,包括电流镜电路23、初 始电压控制电路22、休眠控制电路24、过冲电流抑制电路25;所述电流镜电路23实现整体快 速电流镜电路20的无过冲快速建立;所述初始电压控制电路22控制电流镜电路23输入端的 休眠电压;所述休眠控制电路24控制电流镜电路23的休眠工作状态与正常工作状态的切 换;所述过冲电流抑制电路25控制电流镜输出电流的过冲电流;初始电压控制电路22、休眠 控制电路24及过冲电流抑制电路25相互辅助工作,在整体快速电流镜电路20无需偏置电流 时,关闭电流镜电路23,在整体快速电流镜电路20需要偏置电流时,电流镜电路23的输出电 流能够实现无过冲快速的建立。
[0016] 如图3所示,快速电流镜电路30,为本发明的一种具体实施方式的快速电流镜电 路;S1为低电平时,系统进入休眠状态,通过休眠控制电路35及过冲电流抑制电路36,控制 关闭电流镜电路32,使电流镜电路32进入休眠状态,使得被关闭电流镜电路32的输入/出电 流均为〇,减少电流镜电路的静态功耗,同时,利用初始电压控制电路33,控制电流镜电路33 中A点的休眠状态的电位为电源电压VCC;如图4所示,为本发明的一种快速电流镜电路具体 实施方式的时序控制图,S1由低电平变为高电平后,电路由休眠状态进入正常工作状态,首 先关闭休眠控制电路34,即打开晶体管MN5 (S1为控制信号),此刻,由于电流镜电路33中A点 的初始电位为电源电压,所以,电流镜电路33的I_in输入支路会快速建立,在电流镜电路33 建立过程中,其输出支路33由过冲电流抑制电路36的控制,处于关闭状态。
[0017]如图3和图4所示,为本发明的一种快速电流镜电路具体实施方式的时序控制图, S1经过过冲电流抑制电路36后的输出信号Sl_delay控制电流镜电路33的I_out输出支路打 开,即控制开关管丽4延迟导通;所以,在电流镜电路33的I_out输出支路打开之前,电流镜 电路33的输入支路己经建立完成,从而达到抑制输出端的过冲电流的目的。
[0018]本发明的整体设计思路是:该快速电流镜电路,在休眠状态下关断电流镜电路并 且控制电流镜栅端的电位;在进入正常工作状态后,通过过冲抑制电路产生一个相对于休 眠唤醒信号的延迟控制信号来控制电流镜输出电流的输出,有效的抑制输出电流中的过冲 电流成分;针对本发明的思路及其他拓展设计,例如,电流镜电路的实现、过冲电流抑制电 路中延迟电路的不同实现,故凡依本发明的概念与精神所为之均等变化或修饰,均应包括 于本发明的权利要求书的范围内。

Claims (3)

1. 一种快速电流镜电路,其特征在于,所述快速电流镜电路包括, 电流镜电路,其实现整体快速电流镜电路的无过冲快速建立; 初始电压控制电路,其控制电流镜电路输入端的休眠电压; 休眠控制电路,其控制电流镜电路的休眠工作状态与正常工作状态的切换; 过冲电流抑制电路,其控制电流镜输出电流的过冲电流; 初始电压控制电路、休眠控制电路及过冲电流抑制电路相互辅助工作,在整体快速电 流镜电路无需偏置电流时,关闭电流镜电路,在整体快速电流镜电路需要偏置电流时,电流 镜电路的输出电流能够实现无过冲快速的建立。
2. 如权利要求1所述的快速电流镜电路,其特征在于,在休眠工作状态时,通过休眠控 制电路关闭电流镜电路,同时,通过初始电压控制电路控制电流镜电路输出端的的电压值。
3. 如权利要求1所述的快速电流镜电路,其特征在于,由休眠状态进入正常工作状态 时,休眠控制电路控制电流镜电路状态转换,关闭初始电压控制电路,同时,过冲电流抑制 电路对输出电流中的过冲电流进行抑制。
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