CN108572690B - 一种电流镜电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电流镜电路，所述电流镜电路包括：电流源输入模块、脉冲产生电路模块和电流镜模块；其中，所述电流源输入模块的输入端与电流输入端连接，输出端与所述电流镜模块的输入端连接，用于提供目标电流，控制端与信号使能输入端连接；所述脉冲产生电路的输入端与所述信号使能输入端连接，输出端与所述电流镜模块的输入端连接，用于使所述电流镜模块处于关闭状态或快速启动所述电流镜模块；所述电流镜模块用于依据所述目标电流复制出多路输出电流。该电流镜电路没有静态功耗且启动速度快。

Description

一种电流镜电路
技术领域
本发明涉及半导体集成电路技术领域，更具体地说，尤其涉及一种电流镜电路。
背景技术
电流镜电路是模拟电路的重要电路模块，用于负载将原始的电流精确复制成一路或者多路电流，为后级的单个或者多个电路模块提供与原始电流成比例的精确电流。
对于低功耗、高精度以及快速响应的系统，其对电流镜电路要求较高，比如，电流镜电路的精度必须要高，即通过电流镜电路复制产生的电流能够极为准确的匹配原始电流；还有系统处于关闭状态时，电流镜电路处于低功耗，系统处于正常工作状态时，电流镜电路不能增加额外功耗；还有对电流镜电路的响应要求比较高，要求电流镜电路能够快速开启，进而使系统尽早正常工作。
但是，目前电流镜电路主要存在的缺点为存在静态功耗且启动速度较慢。
那么，如何提供一种没有静态功耗且启动速度快的电流镜电路，是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种电流镜电路，该电流镜电路没有静态功耗且启动速度快。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种电流镜电路，所述电流镜电路包括：电流源输入模块、脉冲产生电路模块和电流镜模块；
其中，所述电流源输入模块的输入端与电流输入端连接，输出端与所述电流镜模块的输入端连接，用于提供目标电流，控制端与信号使能输入端连接；
所述脉冲产生电路的输入端与所述信号使能输入端连接，输出端与所述电流镜模块的输入端连接，用于使所述电流镜模块处于关闭状态或快速启动所述电流镜模块；
所述电流镜模块用于依据所述目标电流复制出多路输出电流。
优选的，在上述电流镜电路中，所述电流源输入模块包括：第一场效应管；
其中，所述第一场效应管的漏极与所述电流输入端连接，所述第一场效应管的源极与所述电流镜模块的输入端连接，所述第一场效应管的栅极与所述信号使能输入端连接。
优选的，在上述电流镜电路中，所述第一场效应管为N型场效应管。
优选的，在上述电流镜电路中，所述脉冲产生电路模块包括：第一反相器、第二反相器、第三反相器、第四反相器、与非门、第二场效应管和第三场效应管；
其中，所述第一反相器的输入端与所述信号使能输入端连接，所述第一反相器的输出端与所述第二反相器的输入端连接；所述第二反相器的输出端与所述第三反相器的输入端连接，所述第三反相器的输出端与所述与非门的第一输出端连接；
所述与非门的第二输出端与所述信号使能输入端连接，所述与非门的输出端与所述第二场效应管的栅极连接，所述第二场效应管的源极与电压输入端连接，所述第二场效应管的漏极与所述电流镜电路的输入端连接；
所述第四反相器的输入端与所述信号使能输入端连接，所述第四反相器的输出端与所述第三场效应管的栅极连接，所述第三场效应管的漏极与所述电流镜电路的输入端连接，所述第三场效应管的源极接地连接。
优选的，在上述电流镜电路中，所述第二场效应管为P型场效应管。
优选的，在上述电流镜电路中，所述第三场效应管为N型场效应管。
优选的，在上述电流镜电路中，所述电流镜模块包括：第四场效应管、电容和多个第五场效应管；
其中，多个所述第五场效应管的栅极分别与所述第四场效应管的栅极连接，所述第四场效应管的漏极与所述第四场效应管的栅极连接，所述第四场效应管的漏极还分别与所述电流源输入模块的输出端和所述脉冲产生电路的输出端连接，所述第四场效应管的源极接地连接；
所述电容的第一端与所述第四场效应管的栅极连接，所述电容的第二端接地连接；
多个所述第五场效应管的源极均接地连接，每个所述第五场效应管的漏极均作为一个电流输出端。
优选的，在上述电流镜电路中，所述第四场效应管为N型场效应管。
优选的，在上述电流镜电路中，所述第五场效应管为N型场效应管。
通过上述描述可知，本发明提供的一种电流镜电路，所述电流镜电路包括：电流源输入模块、脉冲产生电路模块和电流镜模块；其中，所述电流源输入模块的输入端与电流输入端连接，输出端与所述电流镜模块的输入端连接，用于提供目标电流，控制端与信号使能输入端连接；所述脉冲产生电路的输入端与所述信号使能输入端连接，输出端与所述电流镜模块的输入端连接，用于使所述电流镜模块处于关闭状态或快速启动所述电流镜模块；所述电流镜模块用于依据所述目标电流复制出多个输出电流。
该电流镜电路通过设置脉冲产生电路模块以及将所述电流源输入模块的控制端与信号使能输入端连接，通过控制信号使能输入端的状态可以使电流镜电路完全处于关闭状态，进而使静态功耗为零。并且，通过控制信号使能输入端的状态以控制脉冲产生电路向所述电流镜模块发送脉冲信号，以达到快速启动电流镜模块的目的。
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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种电流镜电路的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种电流镜电路的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的又一种电流镜电路的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的又一种电流镜电路的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种电流镜电路的原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参考图1，图1为本发明实施例提供的一种电流镜电路的结构示意图，所述电流镜电路包括：电流源输入模块11、脉冲产生电路模块12和电流镜模块13。
其中，所述电流源输入模块11的输入端与电流输入端I_in连接，输出端与所述电流镜模块13的输入端连接，用于提供目标电流，控制端与信号使能输入端EN连接。
所述脉冲产生电路12的输入端与所述信号使能输入端EN连接，输出端与所述电流镜模块13的输入端连接，用于使所述电流镜模块13处于关闭状态或快速启动所述电流镜模块13。
所述电流镜模块13用于依据所述目标电流复制出多个输出电流I_out。
通过上述描述可知，该电流镜电路通过设置脉冲产生电路模块以及将所述电流源输入模块的控制端与信号使能输入端连接，通过控制信号使能输入端的状态可以使电流镜电路完全处于关闭状态，进而使静态功耗为零。并且，通过控制信号使能输入端的状态以控制脉冲产生电路向所述电流镜模块发送脉冲信号，以达到快速启动电流镜模块的目的。
进一步的，参考图2，图2为本发明实施例提供的另一种电流镜电路的结构示意图，所述电流源输入模块11包括：第一场效应管M1。
其中，所述第一场效应管M1的漏极与所述电流输入端I_in连接，所述第一场效应管M1的源极与所述电流镜模块13的输入端连接，所述第一场效应管M1的栅极与所述信号使能输入端EN连接。
具体的，当所述信号使能输入端EN为低电平时，第一场效应管M1处于关闭状态。
可选的，所述第一场效应管M1为N型场效应管。
进一步的，参考图3，图3为本发明实施例提供的又一种电流镜电路的结构示意图，所述脉冲产生电路模块12包括：第一反相器inv1、第二反相器inv2、第三反相器inv3、第四反相器inv4、与非门nand、第二场效应管M2和第三场效应管M3。
其中，所述第一反相器inv1的输入端与所述信号使能输入端EN连接，所述第一反相器inv1的输出端与所述第二反相器inv2的输入端连接；所述第二反相器inv2的输出端与所述第三反相器inv3的输入端连接，所述第三反相器inv3的输出端与所述与非门nand的第一输出端连接。
所述与非门nand的第二输出端与所述信号使能输入端EN连接，所述与非门nand的输出端与所述第二场效应管M2的栅极连接，所述第二场效应管M2的源极与电压输入端Vcc连接，所述第二场效应管M2的漏极与所述电流镜电路13的输入端连接。
所述第四反相器inv4的输入端与所述信号使能输入端EN连接，所述第四反相器inv4的输出端与所述第三场效应管M3的栅极连接，所述第三场效应管M3的漏极与所述电流镜电路13的输入端连接，所述第三场效应管M3的源极接地连接。
具体的，在开始阶段，所述信号使能输入端EN为低电平(即EN＝0)，此时所述与非门nand的第一输入端的电平通过第一反相器inv1、第二反相器inv2和第三反相器inv3的转换使其为高电平，所述与非门nand的第二输入端为低电平，此时所述与非门nand的输出端为高电平。
由于所述信号使能输入端EN为低电平因此所述第一场效应管M1处于关闭状态，没有电流输入所述电流镜模块13，且通过所述第四反相器inv4的转换，所述第三场效应管导通M3，处于接地状态，此时电流镜模块13处于完全关闭状态，即静态功耗为零。
可选的，所述第二场效应管M2为P型场效应管。
可选的，所述第三场效应管M3为N型场效应管。
需要说明的是，在本发明实施例中以三个反相器为例进行说明的，但是对所述反相器的数量并不作限定，只需反相器的个数为奇数个即可。
进一步的，参考图4，图4为本发明实施例提供的又一种电流镜电路的结构示意图，所述电流镜模块13包括：第四场效应管M4、电容C和多个第五场效应管。
其中，多个所述第五场效应管的栅极分别与所述第四场效应管M4的栅极连接，所述第四场效应管M4的漏极与所述第四场效应管M4的栅极连接，所述第四场效应管M4的漏极还分别与所述电流源输入模块11的输出端和所述脉冲产生电路12的输出端连接，所述第四场效应管M4的源极接地连接。
即所述第四场效应管M4的漏极与所述第一场效应管M1的源极连接，所述第四场效应管M4的漏极与所述第二场效应管M2的漏极连接，所述第三场效应管M3的漏极与所述第四场效应管M4的栅极连接。
所述电容C的第一端与所述第四场效应管M4的栅极连接，所述电容C的第二端接地连接。
多个所述第五场效应管的源极均接地连接，每个所述第五场效应管的漏极均作为一个电流输出端。
如图4所示，包括P1、P2、……、PN个第五场效应管，每个所述第五场效应管的漏极均作为一个电流输出端，即I_out1、I_out2、……、I_outN。
具体的，当所述信号使能输入端EN为高电平后，由于第一反相器inv1、第二反相器inv2和第三反相器inv3的传输存在延时，未能及时发生状态转换，即此时所述与非门nand的第一输入端的电平为高电平，所述与非门nand的第二输入端为高电平，此时所述与非门nand的输出端为低电平，该脉冲信号瞬间导通所述第二场效应管M2。
由于所述信号使能输入端EN为高电平因此所述第一场效应管M1处于导通状态，将目标电流输入至所述电流镜模块13，且通过所述第四反相器inv4的转换，所述第三场效应管M3关闭，未处于接地状态，此时电流镜模块13处于工作状态。
电源经过第二场效应管M2到电容C会有短时间的脉冲电流，在短时间内给电容C充电，以达到快速启动电流镜模块的目的。
可选的，所述第四场效应管M4为N型场效应管。
可选的，所述第五场效应管为N型场效应管。
需要说明的是，反相器由电源供电，高电平表示电源电压，低电平为零。
参考图5，图5为本发明实施例提供的一种电流镜电路的原理示意图，其中，从所述信号使能输入端EN为高电平开始，第一反相器inv1的输出端A经过所述第一反相器inv1的延时传输后由高电平变为低电平，第二反相器inv2的输出端B经过所述第二反相器inv2的延时传输后由低电平变为高电平，第三反相器inv3的输出端D经过所述第三反相器inv3的延时传输后由高电平变为低电平，其中延时传输时间为Td，也就是说，所述第二场效应管M2的栅极电压P为低电平的脉冲时间为Td。
也就是说，当所述信号使能输入端EN瞬间使能为高电平时，所述第二场效应管M2的栅极电压P瞬间接地，产生瞬间大的电流，使得vbias点的电压瞬间提高，在短时间内给电容C充电，以达到快速启动电流镜模块的目的，随后经过Td时间后，第二场效应管M2栅极的脉冲消失，vbias点的电压处于一个稳定值状态。
通过上述描述可知，本发明提供的一种电流镜电路没有静态功耗且启动速度快。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种电流镜电路，其特征在于，所述电流镜电路包括：电流源输入模块、脉冲产生电路模块和电流镜模块；
其中，所述电流源输入模块的输入端与电流输入端连接，输出端与所述电流镜模块的输入端连接，用于提供目标电流，控制端与信号使能输入端连接；
所述脉冲产生电路的输入端与所述信号使能输入端连接，输出端与所述电流镜模块的输入端连接，用于使所述电流镜模块处于关闭状态或快速启动所述电流镜模块；
所述电流镜模块用于依据所述目标电流复制出多路输出电流；
所述电流镜模块包括：第四场效应管、电容和多个第五场效应管；
其中，多个所述第五场效应管的栅极分别与所述第四场效应管的栅极连接，所述第四场效应管的漏极与所述第四场效应管的栅极连接，所述第四场效应管的漏极还分别与所述电流源输入模块的输出端和所述脉冲产生电路的输出端连接，所述第四场效应管的源极接地连接；
所述电容的第一端与所述第四场效应管的栅极连接，所述电容的第二端接地连接；
多个所述第五场效应管的源极均接地连接，每个所述第五场效应管的漏极均作为一个电流输出端。
2.根据权利要求1所述的电流镜电路，其特征在于，所述电流源输入模块包括：第一场效应管；
其中，所述第一场效应管的漏极与所述电流输入端连接，所述第一场效应管的源极与所述电流镜模块的输入端连接，所述第一场效应管的栅极与所述信号使能输入端连接。
3.根据权利要求2所述的电流镜电路，其特征在于，所述第一场效应管为N型场效应管。
4.根据权利要求1所述的电流镜电路，其特征在于，所述脉冲产生电路模块包括：第一反相器、第二反相器、第三反相器、第四反相器、与非门、第二场效应管和第三场效应管；
其中，所述第一反相器的输入端与所述信号使能输入端连接，所述第一反相器的输出端与所述第二反相器的输入端连接；所述第二反相器的输出端与所述第三反相器的输入端连接，所述第三反相器的输出端与所述与非门的第一输出端连接；
所述与非门的第二输出端与所述信号使能输入端连接，所述与非门的输出端与所述第二场效应管的栅极连接，所述第二场效应管的源极与电压输入端连接，所述第二场效应管的漏极与所述电流镜电路的输入端连接；
所述第四反相器的输入端与所述信号使能输入端连接，所述第四反相器的输出端与所述第三场效应管的栅极连接，所述第三场效应管的漏极与所述电流镜电路的输入端连接，所述第三场效应管的源极接地连接。
5.根据权利要求4所述的电流镜电路，其特征在于，所述第二场效应管为P型场效应管。
6.根据权利要求4所述的电流镜电路，其特征在于，所述第三场效应管为N型场效应管。
7.根据权利要求1所述的电流镜电路，其特征在于，所述第四场效应管为N型场效应管。
8.根据权利要求1所述的电流镜电路，其特征在于，所述第五场效应管为N型场效应管。
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