1. GEBIET DER ERFINDUNG1. FIELD OF THE INVENTION
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Stromspiegelschaltung und insbesondere
eine Stromspiegelschaltung, die automatisch eine geeignete Verstärkungsrate
gemäß einem
vorhandenen Biasstrom schaltet.The
The present invention relates to a current mirror circuit, and more particularly
a current mirror circuit, which automatically provides a suitable amplification rate
according to one
existing bias current switches.
2. BESCHREIBUNG DES STANDS
DER TECHNIK2. DESCRIPTION OF THE STAND
OF THE TECHNIQUE
Im
Allgemeinen ist ein Stromspiegel aus mehreren Transistorelementen
aufgebaut. Ein Typ eines Stromspiegels verwendet MOSFETs als Transistorelemente.
Aufgrund der Materialeigenschaften der MOSFETs beeinträchtigt das
Anlegen unterschiedlicher Eingangsruheströme an den Stromspiegel die
Genauigkeit des Ausgangsstroms des Stromspiegels.in the
Generally, a current mirror is made up of multiple transistor elements
built up. One type of current mirror uses MOSFETs as transistor elements.
Due to the material properties of the MOSFETs this affects
Applying different bias currents at the current mirror the
Accuracy of the output current of the current mirror.
Die
MOSFETs, die in dem Stromspiegel verwendet werden, werden größtenteils
im Sättigungsbereich
betrieben. Die einfache Beziehung zwischen dem Source-Strom Ids und der Gate-Spannung Vgs des
MOSFETs ist dargestellt in Ids = [μCox(W/L) (Vgs – Vth)2/2], wenn der
MOSFET im Sättigungsbereich
betrieben wird. Die Parameter μ,
Cox, W, L und Vth für jeden
MOSFET werden beim Herstellungsverfahren bestimmt, daher sind die
Parameter des MOSFETs des Stromspiegels unterschiedlich. Das Produkt
von μCox(W/L) für
jeden MOSFET des Stromspiegels wird nicht maßlos verändert, aber der Wert von (Vgs – Vth) wird verändert, wenn unterschiedliche
Eingangsruheströme
in den Stromspiegel eingegeben werden. Das heißt, der Wert von (Vgs – Vth) wird herabgesetzt, wenn ein kleiner Biasstrom
in den Stromspiegel eingegeben wird. Aufgrund der Materialeigenschaften des
MOSFETs ist der Parameter Vth nicht stabil,
wenn der MOSFET über
eine längere
Zeit aktiviert ist. Daher beeinträchtigt der instabile Vth direkt den Source-Strom Ids.
Das heißt,
je geringer das Biasstromsignal, desto größer ist der Fehler des Ausgangsstroms
des Stromspiegels, der hervorgerufen wird.The MOSFETs used in the current mirror are mostly operated in the saturation region. The simple relationship between the source current I ds and the gate voltage V gs of the MOSFET is shown in I ds = [.mu.C ox (W / L) (V gs - V th) 2/2], when the MOSFET is in the saturation region is operated. The parameters μ, C ox , W, L and V th for each MOSFET are determined in the manufacturing process, therefore the parameters of the MOSFET of the current mirror are different. The product of μC ox (W / L) for each MOSFET of the current mirror is not greatly changed, but the value of (V gs - V th ) is changed when different bias currents are input to the current mirror. That is, the value of (V gs -V th ) is lowered when a small bias current is input to the current mirror. Due to the material properties of the MOSFET, the parameter V th is not stable when the MOSFET is activated for a long time. Therefore, the unstable V th directly affects the source current I ds . That is, the smaller the bias current signal, the greater the error of the output current of the current mirror that is caused.
Mit
Bezug auf 15 ist eine reelle Stromspiegelschaltungsvorrichtung
eine Zweistufen-Konfiguration, umfassend zwei Stromspiegel, die
in Reihe geschaltet sind. Der Stromspiegel der ersten Stufe ist aus
zwei MOSFETs (M1, M2) aufgebaut und weist eine Verstärkungsrate
von 10:1 auf, einen Eingang und einen Ausgang. Der Stromspiegel
der zweiten Stufe ist aus drei MOSFETs aufgebaut (M3, M4, M5) und
weist eine Verstärkungsrate
von 1:10 auf, einen Eingang, der an den Ausgang des Stromspiegels
der ersten Stufe angeschlossen ist, und zwei Ausgänge.Regarding 15 For example, a real current mirror circuit device is a two-stage configuration comprising two current mirrors connected in series. The first stage current mirror is composed of two MOSFETs (M1, M2) and has a gain rate of 10: 1, one input and one output. The second stage current mirror is composed of three MOSFETs (M3, M4, M5) and has a gain of 1:10, an input connected to the output of the first stage current mirror, and two outputs.
Angenommen
ein Eingangsstrom (IEIN), der an den Eingang
des Stromspiegels der ersten Stufe angelegt ist, beträgt 100 μA, dann beträgt der Biasstrom
(IB), der in dem Ausgang des Stromspiegels der
ersten Stufe erzeugt wird, 10 μA
gemäß der Verstärkungsrate
(10:1) des Stromspiegels der ersten Stufe. Der Biasstrom (IB) wird an den Eingang des Stromspiegels
der zweiten Stufe angelegt und dann erzeugt der Stromspiegel der
zweiten Stufe zwei Ausgangsströme
(IAUS1, IAUS2) (100 μA) in den
zwei Ausgängen
gemäß der Verstärkungsrate
(1:10). Wenn außerdem
der Eingangsstrom (IIN), der an den Eingang
des Stromspiegels der ersten Stufe angelegt wird, 10 μA ist, ist
der Biasstrom (IB), der in dem Ausgang des
Stromspiegels der ersten Stufe erzeugt wird, 1 μA. Der Stromspiegel der zweiten
Stufe erzeugt dann zwei Ausgangsströme (IAUS1,
IAUS2) (10 μA) in den zwei Ausgängen. Daher
nimmt der Fehler der Ausgangsströme
(IAUS1, IAUS2) zu,
wenn ein kleinerer Biasstrom an den Eingang des Stromspiegels der zweiten
Stufe angelegt wird.Assuming an input current (I IN ) applied to the input of the first-stage current mirror is 100 μA, then the bias current (I B ) generated in the output of the first-stage current mirror is 10 μA according to the amplification rate (10: 1) of the first stage current mirror. The bias current (I B ) is applied to the input of the second stage current mirror and then the second stage current mirror produces two output currents (I OUT1 , I OUT2 ) (100 μA) in the two outputs according to the gain rate (1:10). In addition, when the input current (I IN ) applied to the input of the first-stage current mirror is 10 μA, the bias current (I B ) generated in the output of the first-stage current mirror is 1 μA. The second stage current mirror then generates two output currents (I OUT1 , I OUT2 ) (10 μA) in the two outputs. Therefore, the error of the output currents (I OUT1 , I OUT2 ) increases when a smaller bias current is applied to the input of the second stage current mirror.
Mit
Bezug auf Stromanwendungen, an die Anforderungen hoher Genauigkeit
gestellt werden, wie eine Ansteuerschaltung eines LED- oder OLED- etc.
Produkts, ist der Fehler des Ausgangsstroms schwer außer Acht
zu lassen und wird immer wichtiger. Da die Ansteuerschaltung des
OLED-Produkts mehrere kleine Steuerströme erzeugen muss, ist der Fehler
zwischen dem Eingangsstrom des OLED-Produkts und Steuerströmen und
der Schrägverzerrung zwischen
Steuerströmen
offensichtlichen größer und gravierender
als beim Eingangsstrom und den Steuerströmen, die von einer anderen
Ansteuerschaltung eines anderen Produkts erzeugt werden, das im Großsignalbetrieb
betrieben wird. Außerdem
ist ein Bereich des Ausgangsstroms begrenzt, weil ein maximaler
Biasstrom gemäß der Begrenzung
des MOSFET-Standards begrenzt ist. Wenn der Biasstrom, der in den
MOSFET eingegeben wird, wesentlich geringer ist als der maximale
Biasstrom, nimmt der Fehler des Ausgangsstroms extrem zu, und ein
großer Fehler
des Ausgangsstroms begrenzt die Verbesserung für die Ansteuerschaltung, an
die hohe Genauigkeitsanforderungen gestellt werden.With
Regarding power applications, to the requirements of high accuracy
be set, such as a drive circuit of a LED or OLED etc.
Products, the error of the output current is difficult to ignore
to let and becomes more important. Since the drive circuit of
OLED product must generate several small control currents is the error
between the input current of the OLED product and control currents and
the skew distortion between
control currents
obviously bigger and more serious
as the input current and the control currents from another
Triggering circuit of another product are generated in large signal mode
is operated. Furthermore
a range of the output current is limited because a maximum
Bias current according to the limit
of the MOSFET standard is limited. When the bias current flowing in the
MOSFET input is much lower than the maximum
Bias current, the output current error increases extremely, and a
big mistake
of the output current limits the improvement for the drive circuit
the high accuracy requirements are made.
Um
die Nachteile zu beheben, stellt die vorliegende Erfindung eine
Stromspiegelschaltung bereit, die automatisch eine geeignete Verstärkungsrate
schaltet, um die zuvor erwähnten
Probleme abzuschwächen
oder zu umgehen.Around
to overcome the disadvantages, the present invention provides a
Current mirror circuit, which automatically provides a suitable amplification rate
switches to the previously mentioned
Mitigate problems
or to get around.
Hauptaufgabe
der Erfindung ist es, eine Stromspiegelschaltung bereitzustellen,
die in einer Mehrstufenkonfiguration ausgebildet ist, die automatisch
eine geeignete Verstärkungsrate
gemäß einem vorhandenen
Biasstrom schaltet.The main task
The invention is to provide a current mirror circuit,
which is formed in a multi-stage configuration that automatically
a suitable gain rate
according to an existing one
Bias current switches.
Die
Stromspiegelschaltung weist eine Strommessschaltung, einen Vorderstufen-
und Hinterstufen-Stromspiegel auf, von denen jeder eine anpassbare
Verstärkungsrate
aufweist. Die Strommessschaltung gibt einen Schwellenstrom vor und
weist einen Eingangsstrom des Vorderstufen-Stromspiegels auf. Die
Strommesssschaltung vergleicht den Eingangsstrom mit einem Schwellenstrom
und gibt dann ein Steuersignal an den Vorderstufen- und Hinterstufen-Stromspiegel
aus, um eine geeignete Verstärkungsrate
anzupassen. Daher wird ein Eingangsstrom des Hinterstufen-Stromspiegels
um die geeignete Verstärkungsrate
verstärkt,
um die Qualität
des Ausgangsstroms des Hinterstufen-Stromspiegels zu verbessern.The current mirror circuit includes a current sensing circuit, a front stage and a rear stage current mirror, each having an adjustable gain rate. The current measuring circuit specifies a threshold current and points an input current of the front stage current mirror. The current sense circuit compares the input current with a threshold current and then outputs a control signal to the front stage and rear stage current mirrors to adjust an appropriate gain rate. Therefore, an input current of the downstream stage current mirror is amplified by the appropriate amplification rate to improve the quality of the output current of the downstream stage current mirror.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENDESCRIPTION OF THE DRAWINGS
1 ist
ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Stromspiegelschaltung; 1 is a block diagram of a current mirror circuit according to the invention;
2 ist
ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform einer Strommessschaltung
der Stromspiegelschaltung von 1; 2 FIG. 10 is a block diagram of a first embodiment of a current measuring circuit of the current mirror circuit of FIG 1 ;
3 ist
ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform einer Strommessschaltung
in der Stromspiegelschaltung von 1; 3 FIG. 12 is a block diagram of a second embodiment of a current measuring circuit in the current mirror circuit of FIG 1 ;
4 ist
ein Blockdiagramm einer dritten Ausführungsform einer Strommessschaltung
in der Stromspiegelschaltung von 1; 4 FIG. 10 is a block diagram of a third embodiment of a current measuring circuit in the current mirror circuit of FIG 1 ;
5 ist
ein Schaltbild einer ersten Ausführungsform
eines Stromspiegels mit einer anpassbaren Verstärkungsrate in der Stromspiegelschaltung von 1; 5 FIG. 12 is a circuit diagram of a first embodiment of a current mirror with an adjustable gain rate in the current mirror circuit of FIG 1 ;
6 ist
ein Schaltbild einer zweiten Ausführungsform eines Stromspiegels
mit einer anpassbaren Verstärkungsrate
in der Stromspiegelschaltung von 1; 6 FIG. 12 is a circuit diagram of a second embodiment of a current mirror with an adjustable gain rate in the current mirror circuit of FIG 1 ;
7 ist
ein Schaltbild einer dritten Ausführungsform eines Stromspiegels
mit einer anpassbaren Verstärkungsrate
in der Stromspiegelschaltung von 1; 7 FIG. 12 is a circuit diagram of a third embodiment of a current mirror with an adjustable gain rate in the current mirror circuit of FIG 1 ;
8 ist
ein Schaltbild einer vierten Ausführungsform eines Stromspiegels
mit einer anpassbaren Verstärkungsrate
in der Stromspiegelschaltung von 1; 8th FIG. 12 is a circuit diagram of a fourth embodiment of a current mirror with an adjustable gain rate in the current mirror circuit of FIG 1 ;
9 ist
ein Schaltbild einer fünften
Ausführungsform
eines Stromspiegels mit einer anpassbaren Verstärkungsrate in der Stromspiegelschaltung von 1; 9 FIG. 12 is a circuit diagram of a fifth embodiment of a current mirror with an adjustable gain rate in the current mirror circuit of FIG 1 ;
10 ist
ein Schaltbild einer sechsten Ausführungsform eines Stromspiegels
mit einer anpassbaren Verstärkungsrate
in der Stromspiegelschaltung von 1; 10 FIG. 12 is a circuit diagram of a sixth embodiment of a current mirror with an adjustable gain rate in the current mirror circuit of FIG 1 ;
11 ist
ein Schaltbild einer siebten Ausführungsform eines Stromspiegels
mit einer anpassbaren Verstärkungsrate
in der Stromspiegelschaltung von 1; 11 FIG. 12 is a circuit diagram of a seventh embodiment of a current mirror with an adjustable gain rate in the current mirror circuit of FIG 1 ;
12 ist
ein Schaltbild einer ersten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Stromspiegelschaltung; 12 is a circuit diagram of a first embodiment of a current mirror circuit according to the invention;
13 ist
ein Schaltbild einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stromspiegelschaltung; 13 is a circuit diagram of a second embodiment of a current mirror circuit according to the invention;
14 ist
eine grafische Darstellung der zwei Beziehungen, wobei eine einen
Ausgangsstrom (IAUS) und einen Biasstrom
(IB)/Stromschrägverzerrung des Ausgangsstroms
einer erfindungsgemäßen Stromspiegelschaltung
darstellt und die andere einen Ausgangsstrom (IAUS)
und einen Biasstrom (IB)/Stromschrägverzerrung des
Ausgangsstroms eines herkömmlichen
Stromspiegels gemäß dem Stand
der Technik darstellt; und 14 FIG. 4 is a graphical representation of the two relationships, one representing output current (I OUT ) and bias current (I B ) / current skew distortion of the output current of a current mirror circuit according to the present invention and the other an output current (I OUT ) and bias current (I B ) / current skew distortion of FIG Output current of a conventional current mirror according to the prior art; and
15 ist
ein Schaltbild eines herkömmlichen
Stromspiegels gemäß dem Stand
der Technik. 15 is a circuit diagram of a conventional current mirror according to the prior art.
Mit
Bezug auf 1 umfasst eine erfindungsgemäße Stromspiegelschaltung
mit automatischer Bereichsumschaltung einen Vorderstufen-Stromspiegel
(20), einen optionalen Mittelstufen-Stromspiegel (40),
einen Hinterstufen-Stromspiegel (30) und eine Strommessschaltung
(10).Regarding 1 An automatic area switching current mirror circuit according to the invention comprises a front stage current mirror ( 20 ), an optional middle stage current mirror ( 40 ), an output stage current mirror ( 30 ) and a current measuring circuit ( 10 ).
Der
Vorderstufen-Stromspiegel (20) weist eine erste anpassbare
Verstärkungsrate
auf und wird verwendet, um einen Biasstrom gemäß einem vorhandenen Eingangsstrom
zu erzeugen. Der Hinterstufen-Stromspiegel (30) weist eine
zweite anpassbare Verstärkungsrate
auf und kann direkt mit dem Vorderstufen-Stromspiegel (20) in Reihe
geschaltet werden. Der Hinterstufen-Stromspiegel (30) wird
verwendet, um mehrere Ausgangsströme bereitzustellen. Außerdem ist
der Hinterstufen-Stromspiegel (30) weiter mit dem Stromspiegel
der ersten Stufe (20) über
mindestens einen Mittelstufen-Stromspiegel (40) verbunden,
der eine beliebige Art von Stromspiegel sein kann. Jeder Mittelstufen-Stromspiegel (40)
weist mindestens eine Vorderstufen-Stromspiegeleinheit (41)
und mindestens eine Hinterstufen-Stromspiegeleinheit (42)
auf, die mit der entsprechenden Stromspiegeleinheit der ersten Stufe
(41) verbunden ist. Die erste Vorderstufen-Stromspiegeleinheit
(41) ist mit dem Vorderstufen-Stromspiegel (20)
verbunden und die letzte Hinterstufen-Stromspiegeleinheit (42)
ist mit dem Hinterstufen-Stromspiegel
(30) verbunden. Außerdem
stellt der Mittelstufen-Stromspiegel mehrere Ausgangsströme bereit.The front stage current mirror ( 20 ) has a first adjustable gain rate and is used to generate a bias current according to an existing input current. The Hinterstufen current mirror ( 30 ) has a second adjustable gain rate and can be directly connected to the front stage current mirror (FIG. 20 ) in series. The Hinterstufen current mirror ( 30 ) is used to provide multiple output currents. In addition, the Hinterstufen current mirror ( 30 ) continue with the first stage current mirror ( 20 ) via at least one middle stage current mirror ( 40 ), which may be any type of current mirror. Each intermediate level current mirror ( 40 ) has at least one front stage current mirror unit ( 41 ) and at least one rear stage current mirror unit ( 42 ) associated with the corresponding first stage current mirror unit ( 41 ) connected is. The first front stage current mirror unit ( 41 ) is connected to the front stage current mirror ( 20 ) and the last rear stage current mirror unit ( 42 ) is connected to the Hinterstufen current mirror ( 30 ) connected. In addition, the mid-stage current mirror provides multiple output currents.
Jeder
Mittelstufen-Stromspiegel (40) weist mindestens eine Vorderstufen-Stromspiegeleinheit (41)
und mindestens eine Hinterstufen-Stromspiegeleinheit (42)
auf, die an die entsprechende Stromspiegeleinheit (41)
der ersten Stufe angeschlossen ist. Die letzte Vorderstufen-Stromspiegeleinheit
(41) ist an den Hinterstufen-Stromspiegel (30)
angeschlossen und die erste Hinterstufen-Stromspiegeleinheit (42) ist
an den Vorderstufen-Stromspiegel (20) angeschlossen.Each intermediate level current mirror ( 40 ) has at least one front stage current mirror unit ( 41 ) and at least one background stage current mirror unit ( 42 ) which are connected to the corresponding current mirror unit ( 41 ) of the first stage is connected. The last front-stage current mirror unit ( 41 ) is at the Hinterstufen current mirror ( 30 ) and the first Hinterstufen current mirror unit ( 42 ) is connected to the front stage current mirror ( 20 ) connected.
Die
Strommessschaltung (10) wird verwendet, um eine Größe des Eingangsstroms
des Vorderstufen-Stromspiegels (20) zu erfassen und zu
bestimmen. Wenn der Eingangsstrom geringer ist, als ein vorgegebener
Schwellenstrom, gibt die Strommessschaltung (10) ein Steuersignal
an den Vorderstufen- und den Hinterstufen-Stromspiegel (20, 30) aus,
um gleichzeitig ihre Verstärkungsraten
anzupassen. Daher wird der Bissstrom nicht um die erste Verstärkungsrate
des Vorderstufen-Stromspiegels (20) verstärkt, sondern
die Größe des Ausgangsstroms bleibt
noch immer gleich.The current measuring circuit ( 10 ) is used to measure a magnitude of the input current of the front stage current mirror ( 20 ) to capture and determine. When the input current is less than a predetermined threshold current, the current sense circuit ( 10 ) a control signal to the front stage and the rear stage current mirror ( 20 . 30 ) to simultaneously adjust their gain rates. Therefore, the bite current does not increase by the first gain rate of the front stage current mirror (FIG. 20 ), but the size of the output current still remains the same.
Die
Strommessschaltung (10) hat viele unterschiedliche bevorzugte
Ausführungsformen
und drei von ihnen werden nachfolgend beschrieben. Mit Bezug auf 2 umfasst
eine erste Ausführungsform
der Strommessschaltung (10) einen Spannungswandler (101)
und einen Spannungsvergleicher (102).The current measuring circuit ( 10 ) has many different preferred embodiments, and three of them are described below. Regarding 2 comprises a first embodiment of the current measuring circuit ( 10 ) a voltage converter ( 101 ) and a voltage comparator ( 102 ).
Der
Spannungswandler (101) weist eine Primärseite und eine Sekundärseite auf.
Der Eingangsstrom wird an die Primärseite des Spannungswandlers
(101) angelegt und der Spannungswandler wandelt den Eingangsstrom
in eine entsprechende Eingangsspannung.The voltage converter ( 101 ) has a primary side and a secondary side. The input current is applied to the primary side of the voltage transformer ( 101 ) and the voltage converter converts the input current into a corresponding input voltage.
Der
Spannungsvergleicher (102) weist zwei Eingänge und
einen Ausgang auf. Einer der Eingänge ist an die Sekundärseite der
Spannungswandlers (101) angeschlossen und ein anderer Eingang
ist an eine Referenzspannung angeschlossen. Der Spannungsvergleicher
(102) vergleicht die Eingangsspannung und die Referenzspannung,
um eine Ausgangspannung zu bestimmen. Die Ausgangspannung des Spannungsvergleichers
(102) wird als Steuersignal verwendet.The voltage comparator ( 102 ) has two inputs and one output. One of the inputs is connected to the secondary side of the voltage transformer ( 101 ) and another input is connected to a reference voltage. The voltage comparator ( 102 ) compares the input voltage and the reference voltage to determine an output voltage. The output voltage of the voltage comparator ( 102 ) is used as a control signal.
Mit
weiterem Bezug auf 3 ist eine zweite Ausführungsform
der Strommessschaltung (10) ähnlich der ersten Ausführungsform
und umfasst einen Spannungswandler (101a) und den Spannungsvergleicher
(102). Der Spannungswandler (101a) wandelt den
Eingangsstrom und den Referenzstrom in eine entsprechende Eingangsspannung
und eine entsprechende Referenzspannung und weist zwei Primärseiten
und zwei Sekundärseiten
auf. Die zwei Primärseiten
sind jeweils an den Eingangsstrom und einen Referenzstrom angeschlossen
und die zwei Sekundärseiten
sind an den Spannungsvergleicher (102) angeschlossen. Der
Spannungsvergleicher (102) vergleicht die Eingangsspannung
und die Referenzspannung, um eine Ausgangsspannung zu bestimmen,
die als Steuersignal verwendet wird.With further reference to 3 is a second embodiment of the current measuring circuit ( 10 ) similar to the first embodiment and comprises a voltage converter ( 101 ) and the voltage comparator ( 102 ). The voltage converter ( 101 ) converts the input current and the reference current into a corresponding input voltage and a corresponding reference voltage and has two primary sides and two secondary sides. The two primary sides are each connected to the input current and a reference current, and the two secondary sides are connected to the voltage comparator ( 102 ) connected. The voltage comparator ( 102 ) compares the input voltage and the reference voltage to determine an output voltage used as the control signal.
Mit
weiterem Bezug auf 4 umfasst eine dritte Ausführungsform
der Strommessschaltung (10) einen Stromvergleicher (103).
Der Stromvergleicher (103) empfängt direkt den Eingangsstrom
und einen Referenzstrom und vergleicht dann die zwei Ströme, um ein
Steuersignal als Ergebnis auszugeben.With further reference to 4 comprises a third embodiment of the current measuring circuit ( 10 ) a current comparator ( 103 ). The current comparator ( 103 ) directly receives the input current and a reference current and then compares the two currents to output a control signal as a result.
Außerdem können die
vorderen und hinteren Stromspiegel (20, 30) viele
Arten von Stromspiegeln sein, wie analoge Stromspiegel oder digitale
Stromspiegel.In addition, the front and rear current mirrors ( 20 . 30 ) are many types of current mirrors, such as analog current mirrors or digital current mirrors.
Mit
Bezug auf 5 bis 11 kann
der Vorder- oder Hinterstufen-Stromspiegel (20, 30)
aus MOS-Transistoren aufgebaut sein und eine einfache Stromquelle
mit zwei Transistoren, mindestens einen zusätzlichen Transistor und mindestens
einen Schalter umfassen. Die einfache Stromquelle mit zwei Transistoren
hat einen Eingang und einen Ausgang, einen ersten Transistor, einen
zweiten Transistor. Der Eingang ist an den Eingangsstrom angeschlossen. Jeder
Transistor hat einen Source- einen
Drain- und einen Gate-Anschluss. Der Drain- und der Gate-Anschluss
des ersten Transistors sind an den Eingang angeschlossen. Die Gate-Anschlüsse des
ersten und zweiten Transistors sind aneinander angeschlossen. Der
Drain-Anschluss des zweiten Transistors ist an den Ausgang angeschlossen.
Die Source-Anschlüsse
des ersten und zweiten Transistors sind aneinander angeschlossen.
Geeignete Verstärkungsraten des
vorderen und des hinteren Stromspiegels (20, 30)
werden durch Steuern der EIN/AUS-Zustände jedes MOS-Transistors angepasst.Regarding 5 to 11 can the front or rear stage current mirror ( 20 . 30 ) are constructed of MOS transistors and comprise a simple current source with two transistors, at least one additional transistor and at least one switch. The simple two-transistor power source has an input and an output, a first transistor, a second transistor. The input is connected to the input current. Each transistor has a source, a drain and a gate connection. The drain and gate of the first transistor are connected to the input. The gate terminals of the first and second transistors are connected to each other. The drain terminal of the second transistor is connected to the output. The source terminals of the first and second transistors are connected to each other. Suitable amplification rates of the front and rear current mirrors ( 20 . 30 ) are adjusted by controlling the ON / OFF states of each MOS transistor.
Mit
erstem Bezug auf 5 umfasst eine erste Ausführungsform
des vorderen oder hinteren Stromspiegels (20, 30)
eine einfache Stromquelle mit zwei Transistoren (M1, M2) einen zusätzlichen
Transistor (M5) und einen Schalter (SW1).With first reference to 5 comprises a first embodiment of the front or rear current mirror ( 20 . 30 ) a simple current source with two transistors (M1, M2) an additional transistor (M5) and a switch (SW1).
Der
zusätzliche
Transistor (M5) weist einen Source-, einen Drain- und einen Gate-Anschluss auf. Der
zusätzliche
Transistor (M5) wird parallel zum ersten Transistor (M1) der einfachen
Stromquelle mit zwei Transistoren geschaltet. Die Gate-, Source-
und Drain-Anschlüsse
des zusätzlichen
Transistors (M5) werden an die Gate-, Source- und Drain-Anschlüsse des
ersten Transistors (M1) angeschlossen. Der Schalter (SW1) wird zwischen
den zwei Drain-Anschlüssen
des zusätzlichen
und des ersten Transistors (M5, M1) angeschlossen. Daher bestimmt
das Steuern der EIN/AUS-Zustände
des Schalters (SW1), ob der zusätzliche
Transistor (M5) an die einfache Stromquelle mit zwei Transistoren
(M1, M2) angeschlossen ist. Das Verhältnis einer Breite zu einer
Länge des
ersten und des bzusätzlichen
Transistors (M1, M5) ist gleich und größer als das des zweiten Transistors
(M2). Beispielsweise kann das B/L des zusätzlichen oder ersten Transistors
(M1) W1:L1 und das
B/L des zweiten Transistor kann B2:L2 sein, wobei B1 > B2 und
L1 > L2.The additional transistor (M5) has a source, a drain and a gate terminal. The additional transistor (M5) is connected in parallel with the first transistor (M1) of the simple current source with two transistors. The gate, source and drain terminals of the additional transistor (M5) are connected to the gate, source and drain terminals of the first transistor (M1). The switch (SW1) is connected between the two drain terminals of the additional and the first transistor (M5, M1). Therefore, controlling the ON / OFF states of the switch (SW1) determines whether the additional transistor (M5) is connected to the simple current source having two transistors (M1, M2). The ratio of a width to a length of the first and the auxiliary transis gate (M1, M5) is equal to and larger than that of the second transistor (M2). For example, the B / L of the additional or first transistor (M1) may be W 1 : L 1 and the B / L of the second transistor B 2 : L 2 , where B 1 > B 2 and L 1 > L 2 .
Mit
Bezug auf 6 hat eine zweite Ausführungsform
des Stromspiegels die gleichen Elemente der ersten Ausführungsform
von 5. Der Schalter (SW1) ist jedoch an die Gate-,
Source- und Drain-Anschlüsse
des zusätzlichen
Transistors (M5) angeschlossen und der Gate-Anschluss des zusätzlichen Transistors
(M5) ist nicht an den Gate-Anschluss des ersten Transistors (M1)
angeschlossen.Regarding 6 For example, a second embodiment of the current mirror has the same elements of the first embodiment of FIG 5 , However, the switch (SW1) is connected to the gate, source and drain terminals of the additional transistor (M5) and the gate terminal of the additional transistor (M5) is not connected to the gate terminal of the first transistor (M1) ,
Mit
Bezug auf 7 ist eine dritte Ausführungsform
des Stromspiegels ähnlich
der ersten Ausführungsform
von 5. Die Unterschiede zwischen der ersten und dritten
Ausführungsform
sind, dass der zusätzliche
Transistor (M5) zum zweiten Transistor (M2) parallel geschaltet
ist und das Verhältnis
einer Breite zu einer Länge
des zweiten und zusätzlichen
Transistors (M2, M5) gleich und größer als das des ersten Transistors
(M1) ist. Mit Bezug auf 8 ist eine vierte Ausführungsform
des Stromspiegels ähnlich
der zweiten Ausführungsform
von 6. Der zusätzliche
Transistor (M5) ist zum zweiten Transistor (M2) parallel geschaltet
und das Verhältnis
einer Breite zu einer Länge
des zweiten und zusätzlichen Transistors
(M2, M5) ist gleich und größer als
das des ersten Transistors (M1).Regarding 7 is a third embodiment of the current mirror similar to the first embodiment of 5 , The differences between the first and third embodiments are that the additional transistor (M5) is connected in parallel with the second transistor (M2) and the ratio of a width to a length of the second and additional transistors (M2, M5) is equal to and greater than that of the second transistor first transistor (M1). Regarding 8th is a fourth embodiment of the current mirror similar to the second embodiment of 6 , The additional transistor (M5) is connected in parallel with the second transistor (M2) and the ratio of a width to a length of the second and additional transistors (M2, M5) is equal to and greater than that of the first transistor (M1).
Mit
Bezug auf 9 hat eine fünfte Ausführungsform des Stromspiegels
die einfache Stromquelle mit zwei Transistoren (M1, M2), umfassend
einen ersten Transistor (M1) und einen zweiten Transistor (M2),
zwei zusätzliche
Transistoren (M3, M5) und zwei Schalter (SW1, SW2). Die zwei zusätzlichen
Transistoren (M3, M5) sind jeweils zum ersten und zweiten Transistor
(M1, M2) parallel geschaltet. Einer der Schalter (SW1) ist zwischen
den Drain-Anschlüssen
eines der zusätzlichen
Transistoren (M5) und dem Drain-Anschluss des ersten Transistors (M1)
angeschlossen und der andere Schalter (SW2) ist zwischen den Drain-Anschlüssen des
anderen zusätzlichen
Transistors (M3) und dem Drain-Anschluss des zweiten Transistors
(M2) angeschlossen.Regarding 9 For example, a fifth embodiment of the current mirror has the simple current source with two transistors (M1, M2) comprising a first transistor (M1) and a second transistor (M2), two additional transistors (M3, M5) and two switches (SW1, SW2). The two additional transistors (M3, M5) are connected in parallel with the first and second transistors (M1, M2), respectively. One of the switches (SW1) is connected between the drains of one of the additional transistors (M5) and the drain of the first transistor (M1), and the other switch (SW2) is connected between the drains of the other additional transistor (M3 ) and the drain terminal of the second transistor (M2).
Mit
Bezug auf 10 ist eine sechste Ausführungsform
des Stromspiegels ähnlich
der fünften Ausführungsform
des Stromspiegels, aber die Gate-Anschlüsse der zwei zusätzlichen
Transistoren (M5, M3) sind nicht an die Gate-Anschlüsse des
ersten und zweiten Transistors (M1, M2) angeschlossen. Ein Schalter
(SW1) ist an die Drain- und Source-Anschlüsse eines der zusätzlichen
Transistoren (M5) angeschlossen und der andere Schalter (SW2) ist
an die Drain- und Source-Anschlüsse des
anderen zusätzlichen
Transistors (M3) angeschlossen.Regarding 10 is a sixth embodiment of the current mirror similar to the fifth embodiment of the current mirror, but the gate terminals of the two additional transistors (M5, M3) are not connected to the gate terminals of the first and second transistors (M1, M2). One switch (SW1) is connected to the drain and source terminals of one of the additional transistors (M5), and the other switch (SW2) is connected to the drain and source terminals of the other additional transistor (M3).
Mit
Bezug auf 11 weist eine siebte Ausführungsform
des Stromspiegels die einfache Stromquelle mit zwei Transistoren
(M1, M2) und drei zusätzliche
Transistoren (M5, M6, M7) und drei Schalter (SW1, SW2, SW3) auf.
Die drei zusätzlichen
Transistoren (M5, M6, M7) sind an den ersten Transistor (M1) angeschlossen.
Die Schalter (SW1, SW2, SW3) sind jeweils zwischen den Drain-Anschlüssen der
zusätzlichen
Transistoren (M5, M6, M7) und dem Drain-Anschluss des ersten Transistors
(M1) angeschlossen.Regarding 11 For example, a seventh embodiment of the current mirror comprises the simple current source having two transistors (M1, M2) and three additional transistors (M5, M6, M7) and three switches (SW1, SW2, SW3). The three additional transistors (M5, M6, M7) are connected to the first transistor (M1). The switches (SW1, SW2, SW3) are respectively connected between the drains of the additional transistors (M5, M6, M7) and the drain of the first transistor (M1).
Im
Allgemeinen ist es zum Steuern der EIN/AUS-Zustände jedes zusätzlichen
Transistors besser, unterschiedliche Spannungen an den Gate- oder
Drain-Anschluss des zusätzlichen
Transistors anzulegen. Wenn es jedoch erforderlich ist, dass die Verstärkungsraten
des ersten oder zweiten Transistors gleich anpassen, können auch
andere Anschlüsse
des zusätzlichen
Transistors in Betracht gezogen werden, um den Spannungspegel zu ändern. Die
zuvor aufgeführten
Ausführungsformen
des Stromspiegels können
auf andere Konfigurationen des Stromspiegels wie Kaskoden-Stromspiegel angewandt werden.
Außerdem
können
NMOS-, PMOS- oder Kombinationen aus NMOS- und PMSOS-Schaltern verwendet
werden.in the
Generally it is to control the ON / OFF states of each additional
Transistors better, different voltages to the gate or
Drain connection of the additional
Transistors create. However, if it is necessary that the gain rates
of the first or second transistor can also be equal
other connections
of the additional
Transistor can be considered to change the voltage level. The
previously listed
embodiments
of the current mirror can
be applied to other configurations of the current mirror such as cascode current mirror.
Furthermore
can
NMOS, PMOS or combinations of NMOS and PMSOS switches used
become.
Mit
Bezug auf 12 umfasst eine erste Ausführungsform
der Stromspiegelschaltung gemäß der vorliegenden
Erfindung einen Vorderstufen- und einen Hinterstufen-Stromspiegel
(20, 30), die in Reihe geschaltet sind, und eine
Strommessschaltung (10), die an den Vorderstufen-Stromspiegel
(20) angeschlossen ist. Die Stromspiegelschaltung dieser Ausführungsform
passt automatisch die geeigneten Verstärkungsraten des Vorderstufen-
und des Hinterstufen-Stromspiegels (20, 30) an,
um einen gleich bleibenden Ausgangsstrom zu erzeugen und Fehler des
Ausgangsstroms zu reduzieren.Regarding 12 a first embodiment of the current mirror circuit according to the present invention comprises a front stage and a rear stage current mirror ( 20 . 30 ), which are connected in series, and a current measuring circuit ( 10 ) connected to the front stage current mirror ( 20 ) connected. The current mirror circuit of this embodiment automatically adjusts the appropriate gain rates of the front stage and the rear stage current mirrors (FIG. 20 . 30 ) to produce a consistent output current and reduce output current errors.
Die
Strommessschaltung weist einen Spannungswandler und einen Spannungsvergleicher (CMP1)
auf. In dieser Ausführungsform
weist der Stromwandler einen MOS-Transistor (M6) und einen Widerstand
(R1) auf. Der Widerstand (R1) ist mit dem MOS-Transistor (M6) in
Reihe geschaltet. Der Eingang des Spannungsvergleichers (CMP1) ist
an eine Referenzspannung (Vref) angeschlossen und der andere Eingang
ist an einen Knoten zwischen dem MOS-Transistor (M6) und dem Widerstand (R1)
angeschlossen, um eine Eingangsspannung (V1) zu erhalten, die an
dem Widerstand (R1) abgefallen ist.The
Current measuring circuit has a voltage transformer and a voltage comparator (CMP1)
on. In this embodiment
The current transformer has a MOS transistor (M6) and a resistor
(R1). The resistor (R1) is connected to the MOS transistor (M6) in
Series switched. The input of the voltage comparator (CMP1) is
connected to a reference voltage (Vref) and the other input
is connected to a node between the MOS transistor (M6) and the resistor (R1)
connected to receive an input voltage (V1), the on
the resistance (R1) has dropped.
Der
Vorderstufen-Stromspiegel (20) verwendet die erste Ausführungsform
von 5 und hat zwei Verstärkungsraten. Der MOS-Transistor
(M5) des Vorderstufen-Stromspiegels (20) ist an den zusätzlichen
Transistor (M6) angeschlossen. Die EIN/AUS-Zustände des Schalters (SW1) werden
von der Strommessschaltung (10) gesteuert. Der Vorderstufen-Stromspiegel
(20) bestimmt zuerst, ob sich der Schalter (SW1) im Zustand
EIN oder AUS befindet, um eine geeignete Verstärkungsrate gemäß der Ausgangsspannung
der Spannungsvergleichers (CMP1) anzupassen. Dann gibt der Vorderstufen- Stromspiegel (20)
einen Biasstrom (IB) gemäß der vorhandenen Verstärkungsrate
aus.The front stage current mirror ( 20 ) uses the first embodiment of 5 and has two gain rates. The MOS transistor (M5) of the front stage current mirror ( 20 ) is connected to the additional transistor (M6). The ON / OFF states of the switch (SW1) are from the current measuring circuit ( 10 ) controlled. The front stage current mirror ( 20 ) first determines whether the switch (SW1) is in the ON or OFF state to adjust an appropriate amplification rate according to the output voltage of the voltage comparator (CMP1). Then the front stage current mirror ( 20 ) outputs a bias current (I B ) according to the existing gain rate.
In
dieser Ausführungsform
weist der Hinterstufen-Stromspiegel (30) die einfache Stromquelle mit
zwei Transistoren (M3, M4), einen ersten/zweiten/dritten zusätzlichen
Transistor (M7, M8, M9) und zwei Schalter (SW2, SW3) auf, die von
der Strommessschaltung (10) gesteuert werden. Die einfache Stromquelle
mit zwei Transistoren (M3, M4) weist einen ersten Transistor (M3)
und einen zweiten Transistor (M4) auf. Die drei zusätzlichen
Transistoren (M7, M8, M9) sind zum zweiten Transistor (M4) der einfachen
Stromquelle mit zwei Transistoren (M3, M4) parallel geschaltet.
Der Drain-Anschluss des ersten zusätzlichen Transistors (M7) ist
an den Drain-Anschluss des zweiten Transistors (M4) durch einen
Schalter (SW2) angeschlossen. Der Drain-Anschluss des dritten zusätzlichen
Transistors (M9) ist an den Drain-Anschluss des zweiten zusätzlichen Transistor
(M8) durch einen anderen Schalter (SW3) angeschlossen. Daher erzeugt
der Hinterstufen-Stromspiegel (30) zwei Ausgangsströme (IAUS1, IAUS2) gemäß dem Biasstrom
(IB) mit der vorhandenen Verstärkungsrate.In this embodiment, the Hinterstufen current mirror ( 30 ) comprise the simple current source with two transistors (M3, M4), a first / second / third additional transistor (M7, M8, M9) and two switches (SW2, SW3) which are connected by the current measuring circuit ( 10 ) to be controlled. The simple current source with two transistors (M3, M4) has a first transistor (M3) and a second transistor (M4). The three additional transistors (M7, M8, M9) are connected in parallel with the second transistor (M4) of the simple current source with two transistors (M3, M4). The drain terminal of the first additional transistor (M7) is connected to the drain terminal of the second transistor (M4) through a switch (SW2). The drain terminal of the third additional transistor (M9) is connected to the drain terminal of the second additional transistor (M8) through another switch (SW3). Therefore, the Hinterstufen current mirror ( 30 ) two output currents (I OUT1 , I OUT2 ) according to the bias current (I B ) with the existing amplification rate.
Ein
Teilstrom, der an die Strommessschaltung (10) angelegt
ist, ist gleich dem Eingangsstrom (IEIN)
in den Widerstand R1, da eine entsprechende Spannung (V1) an dem
Widerstand (R1) abgefallen ist. Der Vergleicher (CMP1) vergleicht
die Referenzspannung (Vref) mit der Spannung (V1), die an dem Widerstand
(R1) abgefallen ist. Das Ergebnis des Vergleichs zwischen der Referenzspannung
(Vref) und der Spannung (V1), die an dem Widerstand (R1) abgefallen
ist, wird verwendet, um den EIN- oder AUS-Zustand der Schalter (SW1,
SW2, SW3) zu steuern.A partial flow connected to the current measuring circuit ( 10 ) is equal to the input current (I IN ) in the resistor R1, since a corresponding voltage (V1) has dropped across the resistor (R1). The comparator (CMP1) compares the reference voltage (Vref) with the voltage (V1) which has dropped across the resistor (R1). The result of the comparison between the reference voltage (Vref) and the voltage (V1) dropped at the resistor (R1) is used to control the ON or OFF state of the switches (SW1, SW2, SW3).
Wenn
der Eingangsstrom (IEIN) geringer ist, als
ein Schwellenstrom, werden die Schalter (SW1, SW2, SW3) so gesteuert,
dass sie im AUS-Zustand sind, um die Verstärkungsraten des Vorderstufen- und
des Hinterstufen-Stromspiegels (20, 30) anzupassen.
Der Biasstrom (IB) wird verstärkt, aber
die Ausgangsströme
(IAUS1, IAUS2) werden
beide konstant gehalten. Um die Genauigkeit des Ausgangsstroms zu
erhöhen,
muss die Strommessschaltung (10) in Betrieb sein, bevor
der Vorderstufen- und
der Hinterstufen-Stromspiegel (20, 30) betrieben
werden. Um Strom zu sparen, kann die Strommessschaltung (10) abgeschaltet
werden, um eine Stabilisierung der Stromspiegelschaltung aufrechtzuerhalten,
nachdem die Strommessschaltung (10) ein Steuersignal ausgibt.
Wenn die Stromspiegelschaltung in einer anderen Systemschaltung
angewandt wird, die ein Problem mit instabilem Strom hat, muss die
Strommessschaltung (10) nicht abgeschaltet werden.When the input current (I IN ) is less than a threshold current, the switches (SW1, SW2, SW3) are controlled to be in the OFF state to increase the gain rates of the front stage and the downstream stage current mirrors (FIG. 20 . 30 ). The bias current (I B ) is amplified, but the output currents (I OUT1 , I OUT2 ) are both kept constant. In order to increase the accuracy of the output current, the current measuring circuit ( 10 ) before the front and rear stage current mirrors ( 20 . 30 ) operate. To save power, the current measuring circuit ( 10 ) to maintain stabilization of the current mirror circuit after the current sense circuit ( 10 ) outputs a control signal. If the current mirror circuit is used in another system circuit that has a problem with unstable current, the current sense circuit ( 10 ) are not turned off.
Der
Vorderstufen- und der Hinterstufen-Stromspiegel (20, 30)
werden verwendet, um den Biasstrom (IB)
anzupassen. Ein unterschiedlicher Biasstrom (IB)
beeinträchtigt
jedoch nicht die Werte der Ausgangsströme (IAUS1,
IAUS2).The front stage and the rear stage current mirror ( 20 . 30 ) are used to adjust the bias current (I B ). However, a different bias current (I B ) does not affect the values of the output currents (I OUT1 , I OUT2 ).
Angenommen
die vorhandenen Verstärkungsraten
des Vorderstufen- und des Hinterstufen-Stromspiegels (20, 30)
betragen beispielsweise jeweils 10:1 und 1:10 und der Schwellenstrom
beträgt
50 μA. Wenn
der Eingangsstrom (IEIN) größer ist, als
der Schwellenstrom, der 100 μA
beträgt,
ist der Biasstrom (IB) 10 μA und die
ursprünglichen
Ausgangsströme
(IAUS1, IAUS2) sind
beide 100 μA.
Wenn der Eingangsstrom (IEIN) geringer ist,
als der Schwellenstrom, der 10 μA
beträgt,
werden die drei Schalter (SW1, SW2, SW3) in den AUS-Zustand geschaltet. Dadurch
werden die vorhandenen Verstärkungsraten des
Vorderstufen-Stromspiegels (20) und des Hinterstufen-Stromspiegels
(30) automatisch angepasst auf 5:1 und 1: 5 und dann beträgt der Biasstrom
(IB) 2 μA.
Daher werden beide Ausgangsströme
(IAUS1, IAUS2)
10 μA.Suppose the existing gains of the front stage and the backstage current mirror ( 20 . 30 ) are for example 10: 1 and 1:10 respectively and the threshold current is 50 μA. When the input current (I IN ) is greater than the threshold current which is 100 μA, the bias current (I B ) is 10 μA and the original output currents (I OUT1 , I OUT 2 ) are both 100 μA. When the input current (I IN ) is less than the threshold current which is 10 μA, the three switches (SW1, SW2, SW3) are switched to the OFF state. As a result, the existing amplification rates of the front stage current mirror ( 20 ) and the Hinterstufen current mirror ( 30 ) automatically adjusted to 5: 1 and 1: 5 and then the bias current (I B ) is 2 μA. Therefore, both output currents (I OUT1 , I OUT2 )
10 μA.
Wenn
die Verstärkungsraten
des Vorderstufen-Stromspiegels (20) und des Hinterstufen-Stromspiegels
(30) nicht angepasst werden auf 5:1 und 1:5, wird der Biasstrom
(IB) nur 1 μA betragen. Der Biasstrom (IB) ist jedoch zweimal größer als der des Vorderstufen-und
Hinterstufen-Stromspiegels (20, 30), wobei sich
die Schalter (SW1, SW2, SW3) im AUS-Zustand befinden. Daher verursacht
der größere Biasstrom
(IB) den geringeren Fehler des Ausgangsstroms.When the gain rates of the front stage current mirror ( 20 ) and the Hinterstufen current mirror ( 30 ) are not adjusted to 5: 1 and 1: 5, the bias current (I B ) will be only 1 μA. However, the bias current (I B ) is twice as large as that of the front-stage and rear stage current mirrors (I B ). 20 . 30 ), with the switches (SW1, SW2, SW3) in the OFF state. Therefore, the larger bias current (I B ) causes the lower error of the output current.
Um
die Genauigkeit des Ausgangsstroms zu erhöhen, weist die Stromspiegelschaltung überdies mehrere
unterschiedliche Schwellenströme
auf, um den vorhandenen Eingangsstrom zu vergleichen. Mit weiterem
Bezug auf 13 verwendet eine zweite Ausführungsform
der Stromspiegelschaltung gemäß der vorliegenden
Erfindung mit mehreren Schwellenströmen überdies zwei Strommessschaltung
(10), um zwei Schwellenströme zu haben. Jede Strommessschaltung
(10) ist gleich der der ersten Ausführungsform von 12.In addition, to increase the accuracy of the output current, the current mirror circuit has several different threshold currents to compare the existing input current. With further reference to 13 uses a second embodiment of the current mirror circuit according to the present invention with multiple threshold currents in addition the two current measuring circuit ( 10 ) to have two threshold currents. Each current measuring circuit ( 10 ) is equal to that of the first embodiment of 12 ,
In
dieser Ausführungsform
weist der Vorderstufen-Stromspiegel (20) eine einfache
Stromquelle mit zwei Transistoren (M1, M2) und zwei zusätzliche Transistoren
(M5, M6) auf. Die zwei zusätzlichen Transistoren
(M5, M6) werden jeweils durch zwei Schalter (SW1, SW2) zum ersten
Transistor (M1) der einfachen Stromquelle mit zwei Transistoren
(M1, M2) parallel geschaltet.In this embodiment, the front stage current mirror ( 20 ) a simple current source with two transistors (M1, M2) and two additional transistors (M5, M6) on. The two additional transistors (M5, M6) are each connected by two switches (SW1, SW2) to the first transistor (M1) of the simple current source with two transistors (M1, M2) connected in parallel.
Der
Hinterstufen-Stromspiegel (30) weist eine Stromquelle mit
zwei Transistoren (M3, M4) und zwei zusätzliche Transistoren (M9, M10)
auf. Die zwei zusätzlichen
Transistoren (M9, M10) sind an den zweiten Transistor (M4) der einfachen
Stromquelle (M3, M4) durch zwei Schalter (SW3, SW4) angeschlossen.The Hinterstufen current mirror ( 30 ) has a current source with two transistors (M3, M4) and two additional transistors (M9, M10). The two additional transistors (M9, M10) are connected to the second transistor (M4) of the simple current source (M3, M4) through two switches (SW3, SW4).
Wenn
die Strommessschaltung (10) zwei Transistoren (M7, M8),
die einen unterschiedlichen B/L aufweisen und an den Eingangsstrom
angeschlossen sind, verwendet, sind zwei Schwellenströme vorgegeben.
Die Stromspiegelschaltung dieser Ausführungsform hat somit drei Verstärkungsraten.When the current measuring circuit ( 10 ) Two transistors (M7, M8), which have a different B / L and are connected to the input current used, two threshold currents are given. The current mirror circuit of this embodiment thus has three gain rates.
Wenn
ein Teilstrom des Eingangsstroms (IEIN)
durch die zwei Widerstände
(R1, R2) der Strommessschaltung (10) fließt, fallen
zwei unterschiedliche Spannungen (V1, V2) jeweils an den zwei Widerständen (R1,
R2) ab. Die zwei Vergleicher (CMP1, CMP2) der Strommessschaltung
(10) vergleichen jeweils die entsprechenden Spannungen
V1 und V2 mit einer gemeinsamen Referenzspannung (Vref). Die Ergebnisse
(Vcmp1, Vcmp2) des Vergleichs zwischen den Spannungen (V1, V2) und
der Referenzspannung (Vref) werden jeweils verwendet, um die EIN/AUS-Zustände der
Schalter (SW1, SW3) des Vorderstufen-Stromspiegels (20)
und (SW2, SW4) des Hinterstufen-Stromspiegels (30) zu steuern. Wenn
der Eingangsstrom (IEIN) größer ist,
als der größere Schwellenstrom,
bleiben die vier Schalter (SW1, bis SW4) im AUS-Zustand. Wenn der
Eingangsstrom (IEIN) geringer ist, als der
obere Schwellenstrom, aber größer als
der untere Schwellenstrom, werden die Schalter (SW1, SW3) geschaltet,
sodass sie im EIN-Zustand sind und die Schalter (SW2, SW4) bleiben
noch immer im AUS-Zustand. Wenn der Eingangsstrom (IEIN)
geringer ist, als der untere Schwellenstrom, werden die Schalter
(SW2, SW4) überdies
geschaltet, sodass sie im EIN-Zustand sind. Dadurch wird der Biasstrom
(IB) verstärkt und der Ausgangsstrom (IAUS) bleibt konstant. Das heißt, mehrere
Schwellenströme
können
die Genauigkeit des Ausgangsstroms verbessern und den anpassbaren
Bereich des Ausgangsstroms (IAUS) erhöhen, beeinträchtigen
jedoch nicht den Ausgangsstrom (IAUS).When a partial current of the input current (I IN ) is divided by the two resistors (R1, R2) of the current measuring circuit ( 10 ) flows, two different voltages (V1, V2) drop each at the two resistors (R1, R2). The two comparators (CMP1, CMP2) of the current measuring circuit ( 10 ) Compare the respective voltages V1 and V2 with a common reference voltage (Vref). The results (Vcmp1, Vcmp2) of the comparison between the voltages (V1, V2) and the reference voltage (Vref) are respectively used to determine the ON / OFF states of the switches (SW1, SW3) of the front stage current mirror (FIG. 20 ) and (SW2, SW4) of the Hinterstufen current mirror ( 30 ) to control. When the input current (I IN ) is greater than the larger threshold current, the four switches (SW1 to SW4) remain in the OFF state. When the input current (I IN ) is less than the upper threshold current but greater than the lower threshold current, the switches (SW1, SW3) are switched to be in the ON state and the switches (SW2, SW4) still remain in the OFF state. Moreover, when the input current (I IN ) is lower than the lower threshold current, the switches (SW2, SW4) are switched to be in the ON state. This increases the bias current (I B ) and keeps the output current (I OUT ) constant. That is, multiple threshold currents may improve the accuracy of the output current and increase the adjustable range of the output current (I OUT ), but will not affect the output current (I OUT ).
Außerdem müssen die
Strommessschaltungen (10), um die Genauigkeit der Ausgangsströme zu erhöhen, betrieben
werden, bevor der Vorderstufen- und der Hinterstufen-Stromspiegel
(20, 30) betrieben werden. Nachdem die Strommessschaltungen
(10) den Vergleich des Eingangsstroms (IEIN)
mit den Schwellenströmen
beendet haben, können
die Strommessschaltungen abgeschaltet werden, um Energie zu sparen
und zu verhindern, dass die Schalter (SW1 bis SW4) häufig geschaltet
werden.In addition, the current measuring circuits ( 10 ) in order to increase the accuracy of the output currents, before the front stage and the Hinterstufen current mirror ( 20 . 30 ) operate. After the current measuring circuits ( 10 ) have finished comparing the input current (I IN ) with the threshold currents, the current measuring circuits can be turned off to save energy and prevent the switches (SW1 to SW4) from being switched frequently.
In
der zweiten Ausführungsform
der Stromspiegelschaltung verwenden die Strommessschaltungen (10)
zwei Transistoren (M7, M8) mit unterschiedlichem B/L, um zwei Schwellenströme zu haben.
Dies ist jedoch nicht die einzige Weise, um zwei Schwellenströme zu erhalten.
Die zwei Strommessschaltungen (10) können beispielsweise zwei Transistoren
mit dem gleichen B/L verwenden, aber zwei unterschiedliche Widerstände. Dadurch
sind die zwei Spannungen (V1, V2), die an den entsprechenden zwei
Widerständen
(R1, R2) abgefallen sind, unterschiedlich. Außerdem können die zwei Strommessschaltungen
(10) zwei Transistoren mit dem gleichen B/L, den gleichen
Widerständen
(R1, R2) und unterschiedlichen Spannungsvergleichern (CMP1, CMP2) haben,
um zwei Schwellenströme
zu haben.In the second embodiment of the current mirror circuit, the current measuring circuits ( 10 ) two transistors (M7, M8) with different B / L to have two threshold currents. However, this is not the only way to get two threshold currents. The two current measuring circuits ( 10 ) can for example use two transistors with the same B / L, but two different resistors. As a result, the two voltages (V1, V2) dropped at the respective two resistors (R1, R2) are different. In addition, the two current measuring circuits ( 10 ) have two transistors with the same B / L, the same resistors (R1, R2) and different voltage comparators (CMP1, CMP2) to have two threshold currents.
Mit
weiterem Bezug auf 14 ist die Stromspiegelschaltung
auf eine OLED-Ansteuerschaltung angewandt,
die Mehrkanalausgänge
aufweist. Eine erste Kurve, die mit Diamanten-Symbolen gekennzeichnet
ist und eine zweite Kurve, die mit Rechteck-Symbolen gekennzeichnet
ist, stellen jeweils eine Beziehung zwischen den Biasströmen (IB) und den Ausgangsströmen (IAUS)
eines herkömmlichen Stromspiegels
und dem Stromspiegel gemäß der vorliegenden
Erfindung dar. Die beiden Schwellenströme der Stromspiegelschaltung
der zweiten Ausführungsform
sind in zwei Positionen dargestellt, die jeweils auf zwei Ausgangsströmen 65 μA und 130 μA positioniert
sind. Eine dritte Kurve, die mit Dreieck-Symbolen gekennzeichnet
ist, und eine vierte Kurve, die mit Kreuz-Symbolen gekennzeichnet
ist, stellen jeweils eine andere Beziehung zwischen den Stromversätzen und
den Ausgangsströmen
(IAUS) des herkömmlichen Stromspiegels und
der Stromspiegelschaltung gemäß der vorliegenden
Erfindung dar. Die Stromschrägverzerrung
des herkömmlichen Stromspiegels
beträgt
ungefähr
4,7 % und die Stromschrägverzerrung
der Stromspiegelschaltung beträgt nur
ungefähr
2,8 %, wenn sich der Ausgangsstrom auf dem Mindestpegel befindet
(24 μA).With further reference to 14 For example, the current mirror circuit is applied to an OLED drive circuit having multi-channel outputs. A first curve marked with diamond symbols and a second curve marked with rectangle symbols each represent a relationship between the bias currents (I B ) and the output currents (I OUT ) of a conventional current mirror and the current mirror according to FIG The two threshold currents of the current mirror circuit of the second embodiment are shown in two positions, each positioned at two output currents 65 μA and 130 μA. A third curve, which is marked with triangle symbols, and a fourth curve, which is marked with cross symbols, each represent a different relationship between the current offsets and the output currents (I OUT ) of the conventional current mirror and the current mirror circuit according to the present invention The current skew of the conventional current mirror is about 4.7% and the current skew of the current mirror circuit is only about 2.8% when the output current is at the minimum level (24 μA).
Basierend
auf der zuvor aufgeführten
Beschreibung kann die Stromspiegelschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung,
wenn sie eine stabile Stromquelle verwendet, wie eine Ansteuerschaltung des
OLED- oder LED-Produkts, das Mehrkanalausgänge fordert, angewandt werden,
unter Verwendung mehrerer Stromspiegel, die in Reihe geschaltet sind,
um diese Anforderungen der Ansteuerschaltung des OLED- oder LED-Produkts
zu erfüllen.
Daher werden die Schrägverzerrung
des Ausgangsstroms und die Qualität der Stromquelle wesentlich verbessert
und der anpassbare Bereich des Ausgangsstroms wird erhöht. Daher
kann die Ansteuerschaltung des OLED- oder LED-Produkts mit der Stromspiegelschaltung
auf einen umfassenderen Betriebsbereich angewandt werden, um die
Menge der Produkte und die Herstellungskosten herabzusetzen und
die Benutzerfreundlichkeit für
Kunden zu erhöhen.Based on the above description, the current mirror circuit according to the present invention, when using a stable current source such as a drive circuit of the OLED or LED product requiring multi-channel outputs, can be applied by using a plurality of current mirrors connected in series. to meet these requirements of the drive circuit of the OLED or LED product. Therefore, the skew distortion of the output current and the quality of the current source are substantially improved and the adjustable range of the output current is increased. Therefore, the drive circuit of the OLED or LED product with the current mirror circuit can be applied to a wider operating range to reduce the amount of the products and the manufacturing cost and to increase the user experience for customers.
Obgleich
viele Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung in der zuvor
genannten Beschreibung aufgeführt
worden sind, zusammen mit Einzelheiten der Struktur und Funktion
der Erfindung, dient die Offenbarung nur der Veranschaulichung. Änderungen
können
in Bezug auf Einzelheiten vorgenommen werden, insbesondere hinsichtlich
der Form, Größe und Anordnung
von Teilen innerhalb des Grundsatzes der Erfindung, in dem vollen
Umfang, der durch die weite allgemeine Bedeutung des Wortlauts,
in dem die anhängigen
Ansprüchen
ausgedrückt
sind, angegeben ist.Although
many features and advantages of the present invention in the foregoing
listed description
together with details of structure and function
of the invention, the disclosure is illustrative only. amendments
can
with regard to details, in particular with regard to
the shape, size and arrangement
of parts within the principle of the invention, in the full
Extent of the general meaning of the wording,
in which the pending
claims
expressed
are specified.