TW200817871A - Constant current circuit - Google Patents

Description

200817871 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於可提供穩定輸出電流之怪定電流電路。 【先前技術】 ▼隙參考黾路疋被5忍為是一種廣泛運用於蝴帝 恆定電流電路。帶隙參考電路盥電源供庫 路的 晶體的處理波動無關。 “丄應心壓的波動或MOS電 關於帶隙參考t路之技純揭露於 號(K〇yabe)。圖 6 顯示 Koyabe戶__=專^ 揭不技術包含PM0S(P通道M0S電晶體 ; =_)P5…53、觸S(N通道M〇s電狀^二 MOS transistors) N51 及 N52、電阻器 R5i 及二極 ^ D5:。PMOS P5：l、NMOS 取、二極體 D51 串接於豆 之間。_SP52、NMOSN52、電阻器收及赠、二 亦串接於電源供應器和地面之間。PM〇s ?51和pM〇s ρ 2 鏡’NM〇SN51 则N52形成第二電流鏡。第一 1 弟二電流鏡形成一迴路。二極體D51與二極體D52的面J 比例為 HNMOSN5卜NM〇SN52、PM〇sp51 及 pM〇sp5貝 擁有相同的電晶體大小並且於飽合區運轉。” 端，“b”為輸出端，，，c”為接地端。 而巧电慰、源益 因為NMOSN51與NMOSN52形成一電流鏡，似及船 之閘源電壓Vgs (gate-source v〇ltages)為相等，因此在A點的電壓 γΑ與在B點的電壓VB為相等。因此，在電阻器R51的電壓下 ，由二極體D51及二極體D52的差異所決定。如此一來，電^ 152 是由A點的電麗VA及C點的電壓vc之間的差（也就是va_v 所決定。電流152與M0S電晶體之特性及電源供應器的電壓益 關’因為 I52=I51=(kT/q)l〇g(N)/R5；l，其中 k 為 B〇ltzmann 常 ^ 為基本電荷，τ為溫度。 q 200817871 然而，電流152因電阻器R51之電阻上之處理波動而改變， 當電、f 152改變時，與電流152形成電流鏡的輸出電流153亦隨著 電=R51之電阻上之處理波動而改變’克服本項缺點的技術被 揭鉻於日本公開翻公報第4·17_號(Kameyama)。圖7顯示 Kameyama所揭露之技術。Kameyama所揭示之技術使用丽⑽ N53取代Koyabe所用的二極體D51和D52,並且更包含由PMOS P53、Ν，N54、NM0S N55所組成的反饋單元6Q。，，a”端為電 源供源态端，“b”為輸出端，，，c，，為接地端。

Koy此e中，電流152由施於電阻器R51之電壓所決定。 如果電流152增加則電流153亦隨之增加。NM〇s N54的電壓較a 點的電壓低，A點與nm〇SN54間的電壓差反饋到雇⑽购。 點的電壓會下降，而由於電流鏡的緣故，A點和B的電 Μ相寻，因此當A點的電壓下降時，B點 士 輪出電邮_此被抑制。以此ilLnia ^ 來控湘各圓電晶體的閘極長Lg、閘極寬 g ^界迅壓Vt之變化及電阻而產生的電流波動。 & #然1所揭露的技術可以為電源供應器電壓 二、電晶體的處理波動提供穩定的輸出電流，該技術無 定電流，目雜術沒有制溫賴償電路或

Noyaoe之一極體及電阻器之相似物。 【發明内容】 恆定電流電路包含：第—電流鏡，含有構成 二第二電流鏡’含有構成於第—電流路徑的第 徑、第二-搞雕日日 弟一一極體構成於第一電流路 如b 一 一 °版構成於第二電流路徑、一個電阻器構成於第二帝 ir及二C阻r連接於第一電流路徑與第二電流^ 反饋早70基於流過第二電流路徑的電流以控制可變 6 200817871 電阻元件的電阻值。 二電二妈=嶽疋，流電路包含連接於第一電流路徑及第 饋電屡控制可變；；元二：定j流電路依據反饋單元之反 的電流。 0甩阻值’因此控制流過第二電流路徑 流，伽穩定輪出電 與電阻器之處理波動上具小Γ目溫度波動、腦電晶體 【實施方式】 藝者。熟悉本技 明解釋用途之數筒施"例及本項發明不只受限於為闡 第一實施例 以下將參照圖丨以詳細說明 示依據此實施例之恆定電流 :7弟一貝施例。圖1為顯 流電路3G包含帶隙參考:如圖1所示’值定電 及第-位準調整器4。不論f源 早兀2、反相②電路3、 改變及其他因素是否發生，帶隙敎變、處理波動、溫度 流。反相器電路3產生並輪出待斤电路中所產生的電 電路1的輸出電流可以維持恒定Λ ^便使得帶隙參考 考電路！之規定節點處的電壓ί輪4變換帶隙參 帶隙參考電路1包含PMOS=i丰·包壓。

電晶體(NMOS)Nl 到 N3、電阻5T^H(PM〇S)P1 及 P2、NM〇S PI、NM〇Sm、二極及二極體 D1 及 _M0S 〇 PM0S P2 . ΚΜ〇ΓκΓ^ 5 ^ 串接於電源供應器和地面之間，形成第4= 7 200817871 Ρ2的閘極共同連接到PM〇s Ρ2的波極，因此 “ =M〇S Ν1及Ν2的閘極共同連接到NM〇s N1的 包流鏡。、 第一電流鏡。電阻器R1被放置於NM〇SN2 鲈因此形成 之NMOS N3被放置於二極體以的陽：的陽極 之間。NM0S N3的閘極接受 輪的陽極 詳細敘述。 询2=1 ，此於後續 第一位準調整器4包含pM〇sp3 舰⑽4串接於電源供應器及地面之間。p二'車M〇sp3及 而形成電流鏡。PM〇s P4的閘 f PMOS P2 PMOS P3盥piuhq d/i日日a ; r 版1^之％極的電壓。 f k ^ _電壓被輸人到反相器電路3。 反相态电路3包含PM〇s p5、pM〇s p P5的源極接到電源供應器端，而pM〇sp5的^^〇_ΡΜΟδ 的源極。PMOS P5的閘極接到PM〇s P2的、、\接到PM〇SP6 =S = _S N4串接於_ P5的;及極 PMOS P7。ΡΜ^Γρ7 電源供應器端及輪出端之間的 鏡。 M〇S Ρ7的閘極連接於PMOS Ρ2的沒極以形成電流 圖1中，k”端為電源供應器端、，vj”為輪出 在此實施例中的PM0S P1至pn=、m為接地端。 晶體大小且於飽合區運轉 N4有相同的電 疊(咖de)連接而形成電流鏡3 的電晶體可以串 列敘下列詳細描述。下 的情況係藉由舉例而加以說明。、处波動而掉洛至設定值以下 Μ Ρ5及Ρ7的電流分別為η、ΐ2、ΐ3&ΐ4，η、ί2、 8 200817871 13及14是相等的。因此，失老恭、、六 的電流13增加。 ，考㈣12的增加會使得流過PM〇SP5 迅々丨lI3的:t日加造成流過pm〇sp6及 以PMOSP6的閘極電壓增加。 尸厅 3 ^ N νΓ8^：!,^ ^^ 〇 ^ ^ r 壓VN增大時，ΝΜ〇== ^的閘極，於是，當N點的電 的電壓νκ與在μ的電壓因此f 了在K點 個迴路故fK t=v= τ和刪咖電流鏡形成i 當L點的電壓= 點的電壓乳亦減少。 少。於是待施加於電阻^ 點之間的電壓差亦隨之減 12 (I2WJw； ° ? 的反饋電壓會增加，以便實行降 t相w路3中的Ν點 使得輸出電流14被抽制、Λ二1低$考電流12的操作。因而結果 祖值增加_ 如果電阻器R‘ 阻，致使待施加於電阻哭R1 曰uNM〇S N3的導通電 及輪出電流14目此。參考電流12 圖式中圖2水紋麟_錢變的變化圖式。在圖2的 電流關 g電流電，及相關技術的恒定f ^ 表717 #本實施例之 f於設定辦之㈣ g阻值上以囉速率 巧表示當本實施例之蚊電流方部分中的實線與虛線 據速率超過設定值時之Ϊϊϊ的流電路 珣出電流的改變因而改變待施加於3出甩板。本項實施例依 、M〇S Ν3之閘極的電壓， 9 200817871 因此改變了待施加於電阻器R1的電壓 示之電阻值波動時所造成的輸出電流變化。月匕減〉、在如圖2所 本實施例讀定電流電路如的㈣參考 勺 阻元件之NMOS N3，其連接* PM〇s ΝΜ〇1‘3 1可變電 所構成的第-電流路徑，及連接由M〇s p2、Νμ〇Ν§ Π體D1 R卜二極體D2所組成的第二電流路徑。怔 ^阻器 ^具有_S P5的反相器電路3，該_s朽連同 1路二== 之PMOSP2 —起形成電流鏡，並反饋 二：仨 到NM0S N3。在這樣的架構中，如果細皮=出電壓 路，的電流！2增加，則反相器電路3的輸出電壓 ，。然後，被輸入到NM0S Ν3之閑極的 曰，==12 點的電壓。Κ點的電壓減少會造成Μ ^ 口而^少κ 的增加受因此避免自恆定電流電^減輸出；^電= =電阻器R1的電阻值與處理波動的貝=3 輪出電流，使CMOS電路特性、產率等得到^此K純疋的 w /然上述實施例描述反饋到NM0S N3的電屏日力爾… 中產生的情形’本發明並未受限於此—口^^ 壓下降因電流之增加而變大即可。舉例來;;要^载，成的電 同的操作可以關3中所示的電阻成在上述實施例中相 子。互定電流電路31 ’為怪定電流電路30的另-個例 30 代在圖所頒 疋電流電路中，也时雷汽雷政 30中=之元件係以相同的參考符縣示，在此未^= ^另-個例子的怪定電流電路31包含n、’ 輸出早兀2、第-位準調整器4、微分電路6 Μ - . NM0SN3的閘極接受微分電路6的輪 二位準調整态5。 描述於下。 曰口輪出屯壓，此部分稍後將詳細 m〇SP4的閘極接收二極體m的陽極之電壓，咖㈣和 10 200817871 PMOS P3之間的電壓為到微分電路6的一個輸入；pM〇s pi2的 問極接收在二極體D2的陽極之電壓，pm〇S P12與PM〇S P11 之間的電壓為到微分電路6的另一輸入。 U分電路6包含PMOS P8到Pl〇和NMOS N5及N6°PM0S P10的閘極連接到PM0S P2的汲極而形成電流鏡。PM0S ρι〇的 源極舁包源供應态端連結。pM〇s pi〇的没極和與P9 接。PM〇S P8和NM〇S N6串接於PM0S P10的汲極和 =$ $間。PM0S P8的閘極與PM0S P3及p4間 t^S’prSP9f〇NM〇SN5 串接於 PM〇SP1〇 的沒極與 9的問極與PM0S P11及P12間的節點連接。

N1到N曰3 1 施例中之_把到P4、PM〇SP7到P12、NM〇S 形成圖4中之電晶體大小，並且於飽合區運轉。 位㈡*^ 4 ^ 體可以串疊連接而形成電流鏡。第― 被忽^用°。Ί二位準調器5可取決於電晶體的臨限值設定而

流電分電路6’微分電路_於恆定電 之電_電路=^路為產生反饋到舰⑽N3 _ 盥Μιέ^^νΛ/Γ t 5，恆疋電流電路31基於K點電壓ViC 路J1基於K點電壓VK盥1U ¥上+两Λ,Α>τ 的差異並使驗分電路6 點—VM之間 到NMOS N3電壓係產生於νμ^ 替主代貫施例描述待反饋 於此-只要由負載所造成的電 中干的j"月況，本發明並未受限 例而言，可以使用圖5A中所“二增加而變大即可。舉 不的電阻負載作為替代。 ' 、电抓鏡負載或是圖5β中所顯 依照本實施例，包含反相哭 ，之電壓且利用反相器電路;U 電路30基於Μ 至NMOS Ν3。另一方面， ^，亚反饋所產生的電璧 於Μ點和Κ點間電壓差 ^ = 6=定電流電路3!基 丈刀电路6而產生電壓，並將所產 200817871 生電壓反饋到NM0SN3。因此 阻器Ri的電阻值有處理波動，反相中的電

流過電阻器“將電壓反饋到_s m，使得 出的電流W維持本質上恆定"；因^。巧讓從值定電流電路30輸 •有微小相依性之偏虔電路來°=用對電阻之處理波動具 電路特性、產率等得到提升。疋的輸出電流。此使得CMOS 發明ίΪί精^艮;^述實施例，而可在不背離本項 【圖式簡單說明】 圖1為電路圖，顯 的值定電流電路；”、、、u本項备明之實施例使用反相器電路 值定出本：以例的怪定電流電路細 + ‘ 4為顯示負載的另-電路示意圖； 電路的電路圖； 、★月貫施例之使用微分電路的惶定電流 口 ::，的另-電路示意圖； 圖7她依照另-相關技術 【主要元件符號說明 回 1能帶隙參考雷枚 2電流輸4;路 3反相器電路 4弟一位準調整p 12 200817871 5第二位準調整器 6微分電路 30恆定電流電路 31恆定電流電路 60反饋單元 D；l、D2、D5卜 D52 二極體 II〜14、151〜154 電流 N1 〜N6、N51 〜N55 NMOS P1 〜P12、P51 〜P54 PMOS R卜R5卜R52 電阻器 a、 k電源供應器端 b、 l輸出端 c、 m 接地端 A A點 B B點 C C點 K K點 L L點 Μ Μ點 Ν Ν點 13

Claims (1)

1. 200817871 十、申請專利範圍： 1·一種恆定電流電路，包括： 形成於體满徑上㈣—電晶體及 及形成於該第二電流路彳流路彳&上的第三電晶體 該第-i;i徑上； 一 Sr =構成於該第二電流路徑上； ，形成於該第二電流路徑上； 接 以及 一 4弟—電流路徑及該第二電流路徑相連 基於鶴_二電流雜的紋咕制該可變 電阻元件的 2·如tf可專圍第1項的怪定電流電路，其中 5亥可交電阻元件由—電晶體構成。 3. 如岑其中 及 體且與該第二電晶體相連接以形成電流鏡； 饋至該可第—負載中之電壓下降，而產生待反 4. 如申^專―利範圍第3項_定電流電路人. 點處之ΐϋίί調整在上之規定節 位旱’亚輸出位準調整電壓到讀反饋單元。 月專利範圍第1項的怪定電流電路，更包含： 14 200817871 靈占产之调整^ ’用以調整在該第二電流路徑上之規定節 ”、、占地之包反位準，亚輸出位準調整電壓到該反饋單元。 6.如申請專利翻第i項驗定電流電路， 該反饋單元包括： 、 二與該第二電晶體相連接而形成電流鏡； 電壓而接’基於在該第—電齡徑上之規定節點處之 r 電麗而接及基於在鮮二電流路徑上之規定節點處之 該ίίΐ負f if該第^電晶體相連接，且 至該可變^阻電^知二負載中之下降而產生待反饋 7·如項的恆定電流電路，更包含： 點處之電壓位準^^出第—電流路徑上之規定節 -第=位出t# 到該反饋單元；及 點處之電壓位準，並輪出鱗調整電壓到該反上之規疋即 8·如申^專利範圍第2項的悝定電 该反饋單元包括： /、Y 及 乐五％曰曰脰’與該第二電晶體相連接而形成電流鏡；以 上一第一負載，且 至該可變電亥弟一負載中之電壓下降而產生待反饋 申。月專利2項祕定電流電路，更包含： 15 200817871 一第一位準調整器，用以調整 一 點處之電壓辦，並輸出辦上之規定節 K).如申么專利^圍第2項驗定電流電路， 该反饋早元包括： /、T 電晶體，與該第二電晶 一弟七電晶體，基於在該第一帝治抓鏡， 電壓而接收訊號； 兒’瓜役上之規定節點處之 一第八電晶體，基於在該第二電流路徑上之規定節點 電壓而接㈣號；以及 卩點處之 一第二負載，與該第八電晶體相連接，且 單元係基於在該第二負載中之電壓下降而產生待反饋 至該可變電阻元件之電壓。 I王行汉饋 十一、圖式： 16