CN111399582B - 一种可编程电流源 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可编程电流源。所述可编程电流源包括：电流源，连接参考电压源，产生参考电流；控制电路，连接所述电流源，调整所述参考电流的斜率；数模转换单元，连接所述控制电路，调整所述参考电流的大小。本发明实施例提供的可编程电流源结构简单，输出电流精度＜±0.05％。

Description

一种可编程电流源
技术领域
本发明涉及电流源技术领域，具体涉及一种可编程电流源。
背景技术
电流源广泛应用于电流检测技术领域，电流源的精度对于电流检测的精度起到至关重要的作用，因此为了得到更加精确的电流检测结果，常常对于电流源的精度有较高的要求。
但是，现有的电流源常常有以下缺点:下降时间线性度差，上升时间与下降时间不相等，并且其输出电流精度通常达不到0.1％以内。
发明内容
本发明实施例提供了一种可编程电流源，其特征在于，包括：电流源，连接参考电压源，产生参考电流；
控制电路，连接所述电流源，调整所述参考电流的斜率；
数模转换单元，连接所述控制电路，调整所述参考电流的大小。
进一步地，所述可编程电流源还包括：
供电电源，给所述可编程电流源提供电源和电源地。
进一步地，所述电流源包括：
运算放大器，所述运算放大器的反相输入端连接所述参考电压源；
参考电阻，一端连接供电电源的电源地；
第一MOS管，其栅极连接所述运算放大器的输出端，其他两端的一端连接所述电源，另一端连接所述运算放大器的同相输入端后连接到所述参考电阻的另一端。
进一步地，所述电流源还包括：
第一放大器，连接所述电流源以及所述控制电路。
进一步地，所述控制电路包括：
开关，一端连接或断开所述电流源；
单位增益缓冲器，同相输入端连接所述开关的另一端，反相输入端与输出端连接；所述单位增益缓冲器的输出端连接所述数模转换单元；
电容，连接在所述单位增益缓冲器的输出端与所述供电电源之间。
进一步地，所述控制电路还包括：
第三MOS管，连接在所述电流源和所述开关之间；
第四MOS管，连接所述单位增益缓冲器；
第五MOS管，连接在所述第四MOS管和所述数模转换单元之间。
进一步地，所述数模转换单元包括：
第二放大器，连接在所述控制电路的输出端以及所述数模转换单元的输出端之间；
数模转换器，一端连接所述电源，另一端连接所述数模转换单元的输出端。
进一步地，所述电流源输出电流的大小为：ISOURCE＝ICOARSE+IFINE；其中，ICOARSE是所述第二放大器的输出电流，IFINE是所述数模转换器的输出电流。
进一步地，通过所述参考电阻可以调整ICOARSE的大小，公式为：
Figure BDA0001933603660000021
M是粗调位数，ΔRREF是RREF误差值，α是所述第一放大器放大倍数与第二放大器放大倍数的乘积。
进一步地，通过所述数模转换器可以调整IFINE的大小，公式为：
Figure BDA0001933603660000031
其中，bn是所述数模转换器的输入控制信号，N是所述数模转换器的位数，β是放大倍数。
本发明实施例提供的可编程电流源结构简单，其输出电流精度＜±0.05％。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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是本发明一实施例提供的一种可编程电流源的组成示意图；
图2是本发明一实施例提供的图1对应的控制电路组成示意图；
图3是本发明另一实施例提供的一种可编程电流源的组成示意图；
图4是本发明另一实施例提供的图3对应的控制电路组成示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合附图和实施例，对本发明技术方案的具体实施方式进行更加详细、清楚的说明。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。其只是包含了本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，本领域技术人员对于本发明的各种变化获得的其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应该理解的是，虽然第一、第二、第三等用语可使用于本文中用来描述各种元件或组件，但这些元件或组件不应被这些用语所限制。这些用语仅用以区分一个元件或组件与另一元件或组件。因此，下述讨论之第一元件或组件，在不脱离本发明之内容下，可被称为第二元件或第二组件。
图1是本发明一实施例提供的一种可编程电流源的组成示意图，包括电流源11、控制电路12、数模转换单元13。
电流源11连接参考电压源，产生参考电流。控制电路12连接电流源11，调整参考电流的斜率。数模转换单元13连接控制电路12，调整参考电流的大小。
在本实施例中，可编程电流源还包括供电电源，给可编程电流源提供电源VDD和电源地。
电流源11包括运算放大器AMP、参考电阻RREF、第一MOS管M1、第一放大器，在本实施例中，第一放大器为第二MOS管M2。
运算放大器AMP的反相输入端连接参考电压源。参考电阻RREF的一端连接电源地。第一MOS管M1的栅极连接运算放大器AMP的输出端，源极连接电源VDD，漏极连接运算放大器的同相输入端后连接到参考电阻RREF的另一端。第二MOS管M2的栅极连接运算放大器AMP的输出端，源极连接电源VDD。
电流源11基于反馈原理利用运算放大器AMP、参考电压源、第一MOS管M1、参考电阻RREF产生参考电流IREF，IREF＝VREF/RREF，参考电流IREF经第二MOS管M2放大α1倍成为α1IREF，流到控制电路12。
图2是本发明另一实施例提供的一种控制电路的组成示意图。如图2所示，控制电路12包括第三MOS管M3、开关121、单位增益缓冲器122、第四MOS管M4、电容CEXT、第五MOS管M5。
第三MOS管M3的漏极连接第二MOS管M2的漏极，源极连接电源地，栅极连接控制电路12，其中，第三MOS管M3的栅极与漏极封接。开关121的一端连接电源地或连接第三MOS管M3的栅极。单位增益缓冲器122的同相输入端连接开关121的另一端，反相输入端与输出端连接。第四MOS管M4的栅极连接单位增益缓冲器122的输出端，源极连接电源地。电容CEXT的一端连接电源地，另一端连接单位增益缓冲器122的输出端。第五MOS管M5的源极连接电源VDD，漏极连接第四MOS管M4的漏极，栅极连接漏极。
放大后的参考电流αIref流到控制电路12的第三MOS管M3，产生了偏置电压VBIAS3。再经过开关121时序控制和单位增益缓冲器122产生一方波电流源。利用电容充放电原理Q＝CEXT×VBIAS3＝I×t，其中I是单位增益缓冲器122的偏置电流，t是片外电容CEXT的充放电时间。单位增益缓冲器122的偏置电流I是通过对其内部的可编程偏置电流源编程可调的，通过编程调整单位增益缓冲器122的偏置电流I以改变片外电容的充放电时间t，以达到可编程输出电压转换速率的功能。即可调整VBIAS4的斜率进而调整第四MOS管M4偏置电流IM4的斜率。
数模转换单元13包括第二放大器、数模转换器131。在本实施例中，第二放大器为第六MOS管。
第六MOS管将电流进一步放大α2倍成为αIREF，也就是说α1×α2＝α。第六MOS管的栅极连接控制电路12，源极连接电源VDD，漏极连接数模转换单元13的输出端。数模转换器131，一端连接电源VDD，另一端连接数模转换单元13的输出端。
本实施例中，第三MOS管、第四MOS管均为NMOS管。第一MOS管、第二MOS管、第五MOS管、第六MOS管均为PMOS管。MOS管的类型和连接方式并不以此为限，为了实施本方案的各种类型变换和连接方式都包含在本发明的技术方案内。
在本实施例中，电流源输出电流的大小为：ISOURCE＝ICOARSE+IFINE。通过参考电阻RREF和数模转换器131调整参考电流ISOURCE的大小，得到高精度电流源ISOURCE＝ICOARSE+IFINE，精度可达到±0.05％。
参考电阻RREF具有M位元调整可以调整ICOARSE的大小，公式为：
Figure BDA0001933603660000061
M是粗调位数，ΔRREF是RREF误差值，α是第二MOS管放大倍数与第六MOS管放大倍数的乘积。
数模转换器131具有N位元调整可以调整IFINE的大小，公式为：
Figure BDA0001933603660000062
其中，bn是数模转换器131的输入控制信号，N是数模转换器131的位数，β是放大倍数。
本发明实施例提供的可编程电流源结构简单，其输出电流精度＜±0.05％。
图3是本发明一实施例提供的一种可编程电流源的组成示意图，包括电流源31、控制电路32、数模转换单元33。
电流源31连接参考电压源，产生参考电流。控制电路32连接电流源31，调整参考电流的斜率。数模转换单元33连接控制电路32，调整参考电流的大小。
在本实施例中，可编程电流源还包括供电电源，给可编程电流源提供电源VDD和电源地。
电流源31包括运算放大器AMP、参考电阻RREF、第一MOS管M1、第一放大器。在本实施例中，第一放大器为第二MOS管M2。
运算放大器AMP的反相输入端连接参考电压源。参考电阻RREF的一端连接电源地。第一MOS管M1的栅极连接运算放大器AMP的输出端，源极连接运算放大器的同相输入端后连接到参考电阻RREF的另一端。第二MOS管M2的栅极连接控制电路32，源极连接电源VDD，漏极连接第一MOS管M1的漏极，第二MOS管M2的栅极和漏极封接。
电流源31基于反馈原理利用运算放大器AMP、参考电压源、第一MOS管M1、参考电阻RREF产生参考电流IREF，IREF＝VREF/RREF，参考电流IREF经第二MOS管M2后流到控制电路32。
图4是本发明另一实施例提供的一种控制电路的组成示意图。如图2所示，控制电路32包括开关321、单位增益缓冲器322、电容CEXT。
开关321的一端连接电源或连接第二MOS管M2的栅极。单位增益缓冲器322的同相输入端连接开关321的另一端，反相输入端与输出端连接。电容CEXT的一端连接电源，另一端连接单位增益缓冲器322的输出端。
参考电流Iref流到控制电路32，产生了偏置电压VBIAS3。再经过开关321时序控制和单位增益缓冲器322产生一方波电流源。利用电容充放电原理Q＝CEXT×VBIAS3＝I×t，其中I是单位增益缓冲器322的偏置电流，t是片外电容CEXT的充放电时间。单位增益缓冲器322的偏置电流I是通过对其内部的可编程偏置电流源编程可调的，通过编程调整单位增益缓冲器322的偏置电流I以改变片外电容的充放电时间t，以达到可编程输出电压转换速率的功能。即可调整VBIAS4的斜率进而调整偏置电流IM4的斜率。
数模转换单元33包括第二放大器、数模转换器331。在本实施例中，第二放大器为第六MOS管。
第六MOS管，栅极连接单位增益缓冲器322的输出端，源极连接电源VDD，漏极连接数模转换单元33的输出端。数模转换器331，一端连接电源VDD，另一端连接数模转换单元33的输出端。
在本实施例中，第六MOS管将电流IREF放大α倍，电流源输出电流的大小为：ISOURCE＝ICOARSE+IFINE。通过参考电阻RREF和数模转换器331调整参考电流ISOURCE的大小，得到高精度电流源ISOURCE＝ICOARSE+IFINE，精度可达到±0.05％。
参考电阻RREF具有M位元调整可以调整ICOARSE的大小，公式为：
Figure BDA0001933603660000081
M是粗调位数，ΔRREF是RREF误差值，α是第二MOS管放大倍数与第六MOS管放大倍数的乘积1×α＝α。
数模转换器331具有N位元调整可以调整IFINE的大小，公式为：
Figure BDA0001933603660000082
其中，bn是数模转换器331的输入控制信号，N是数模转换器331的位数，β是放大倍数。
本发明实施例提供的可编程电流源结构简单，其输出电流精度＜±0.05％。
需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本发明而非限制本发明的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。

Claims (8)

1.一种可编程电流源，其特征在于，包括：
电流源，连接参考电压源，产生参考电流；
控制电路，连接所述电流源，调整所述参考电流的斜率；
数模转换单元，连接所述控制电路，调整所述参考电流的大小；
供电电源，给所述可编程电流源提供电源；
所述控制电路包括：
开关，一端连接或断开所述电流源；
单位增益缓冲器，同相输入端连接所述开关的另一端，反相输入端与输出端连接；所述单位增益缓冲器的输出端连接所述数模转换单元；
电容，连接在所述单位增益缓冲器的输出端与所述供电电源之间。
2.根据权利要求1所述的可编程电流源，其特征在于，所述电流源包括：
运算放大器，所述运算放大器的反相输入端连接所述参考电压源；
参考电阻，一端连接供电电源的电源地；
第一MOS管，其栅极连接所述运算放大器的输出端，其他两端的一端连接所述电源，另一端连接所述运算放大器的同相输入端后连接到所述参考电阻的另一端。
3.根据权利要求2所述的可编程电流源，其特征在于，所述电流源还包括：
第一放大器，连接所述电流源以及所述控制电路。
4.根据权利要求1所述的可编程电流源，其特征在于，所述控制电路还包括：
第三MOS管，连接在所述电流源和所述开关之间；
第四MOS管，连接所述单位增益缓冲器；
第五MOS管，连接在所述第四MOS管和所述数模转换单元之间。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的可编程电流源，其特征在于，所述数模转换单元包括：
第二放大器，连接在所述控制电路的输出端以及所述数模转换单元的输出端之间；
数模转换器，一端连接所述电源，另一端连接所述数模转换单元的输出端。
6.根据权利要求5所述的可编程电流源，其特征在于，
所述电流源输出电流的大小为：ISOURCE＝ICOARSE+IFINE；其中，ICOARSE是所述第二放大器的输出电流，IFINE是所述数模转换器的输出电流。
7.根据权利要求6所述的可编程电流源，其特征在于，
通过参考电阻可以调整ICOARSE的大小，公式为：
Figure FDA0003672199420000021
M是粗调位数，ΔRREF是参考电阻RREF的误差值，α是第一放大器放大倍数与第二放大器放大倍数的乘积。
8.根据权利要求7所述的可编程电流源，其特征在于，
通过所述数模转换器可以调整IFINE的大小，公式为：
Figure FDA0003672199420000031
其中，bn是所述数模转换器的输入控制信号，N是所述数模转换器的位数，β是放大倍数。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114578886B (zh) * 2022-05-06 2022-07-12 成都市安比科技有限公司 一种偏置电流可编程电路

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2779452A1 (en) * 2013-03-13 2014-09-17 Nxp B.V. Switchable current source circuit and method

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0576772B1 (en) * 1992-06-25 1996-08-28 STMicroelectronics S.r.l. Programmable-output voltage regulator
US7038437B2 (en) * 2003-12-31 2006-05-02 Agilent Technologies, Inc. Programmable power supply having digitally implemented slew rate controller
JP2008026947A (ja) * 2006-07-18 2008-02-07 Seiko Instruments Inc ボルテージレギュレータ
KR101151988B1 (ko) * 2007-03-07 2012-06-01 엔엑스피 비 브이 신호 프로세서, 기준 전압 부과 방법 및 컴퓨터 판독가능 저장 매체
TW200915043A (en) * 2007-09-29 2009-04-01 Novatek Microelectronics Corp Biasing circuit with fast response
CN201797494U (zh) * 2010-08-12 2011-04-13 四川和芯微电子股份有限公司 输出信号调节电路
CN204595666U (zh) * 2015-02-15 2015-08-26 格科微电子（上海）有限公司 电流源及其阵列、读出电路及放大电路
JP6438422B2 (ja) * 2016-02-19 2018-12-12 株式会社東芝 基準電流生成回路、ａｄ変換器、及び無線通信装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2779452A1 (en) * 2013-03-13 2014-09-17 Nxp B.V. Switchable current source circuit and method

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