TWM451571U - 用於低功率的電流切換電路 - Google Patents
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Description
本創作係為一種用於低功率的電流切換電路，尤指僅需單一個調整電晶體即可動態跨接並聯於輸入電晶體或輸出電晶體，而可簡化電路設計並節省製造成本之電流切換電路。
按，一般電子電路需對其提供一偏壓電流(bias current)，俾使其可運作於期望的狀態，通常該偏壓電流係利用一作為電流源(current source)的電流鏡(current mirror)電路來產生，請參閱第一圖所示為一習用的電流鏡電路10，其中包括兩個電晶體11、12，在此該兩個電晶體11、12均操作於飽和區，該電晶體11、12具有相同的閘源極電壓V GS
，且電晶體11與電晶體12兩者的通道寬長比(W/L)之比值為1：N，則依電子學原理可知，在負載2所得到的負載電流I L
為電晶體11之汲極電流I的N倍(即I L
=N x I)，在此，該負載2可為需要偏壓電流的電子電路，則負載電流I L
即為該電子電路所需的偏壓電流，進而使該電流鏡電路10可達到提供偏壓電流之目的。
該習用之電流鏡電路10，其雖可達到提供偏壓電流之目的，但今日之電子電路為因應節能省電之趨勢與需求，多半具有不同的工作模式設計，例如一般模式(Normal Mode)與低功率模式(Low Power Mode)，而在低功率模式時該電子電路的內部元件可能處於閒置或休眠狀態，即不需要如同一般模式下那麼大的偏壓電流，因此，如何提供一簡單有效之切換架構，使該電流鏡電路10可配合電子電路的不同工作模式，而產生不同大小之偏
壓電流，以達到更佳之節能效果，便成為一刻不容緩且極具實用價值的技術課題，也即為本案創作人所欲解決之技術困難點所在。
有鑑於現有之電流鏡電路，因不具備調整切換不同偏壓電流大小之設計故無法配合具低功率模式之電子電路使用，因此本創作之目的在於提供一種用於低功率的電流切換電路，藉由本創作可利用外部的低功率模式控制訊號及一般模式控制訊號控制該切換電路，而可改變該電流鏡電路其輸出電晶體產生之偏壓電流，俾使本創作可配合電子電路之設計，在低功率模式時輸出較低的偏壓電流，進而使本創作可達到更佳之節能效果。
為達成以上之目的，本創作係提供一種用於低功率的電流切換電路，其包含：一電流鏡電路，該電流鏡電路包含有一輸入電晶體及一輸出電晶體，其中該輸入電晶體的汲極耦接至電源電壓所提供之輸入電流，俾使該輸出電晶體的汲極可產生一輸出電流；一切換電路，該切換電路耦接於該電流鏡電路，該切換電路分別設有一第一控制訊號輸入端與一第二控制訊號輸入端，該第一控制訊號輸入端及第二控制訊號輸入端分別耦接至外部的低功率模式控制訊號及一般模式控制訊號，且該一般模式控制訊號與低功率模式控制訊號兩者同一時間內僅有一個會作動；藉由本創作可利用外部的低功率模式控制訊號及一般模式控制訊號控制該切換電路，而可改變該電流鏡電路其輸出電晶體產生之偏壓電流，俾使本創作可配合電子電路之設計，在低功率模式時輸出較低的偏壓電流，
進而使本創作可達到更佳之節能效果。
為使 貴審查員方便簡捷瞭解本創作之其他特徵內容與優點及其所達成之功效能夠更為顯現，茲將本創作配合附圖，詳細說明如下：請參閱第二圖所示，本創作係提供一種用於低功率的電流切換電路，其包含：一電流鏡電路3，該電流鏡電路3包含有一輸入電晶體Q2及一輸出電晶體Q1，其中該輸入電晶體Q2的汲極耦接至電源電壓V DD
所提供之輸入電流I IN
，俾使該輸出電晶體Q1的汲極可產生一輸出電流I OUT
，又該輸出電晶體Q1的汲極可耦接至外部的負載R L
，此時流過該負載R L
的電流即為該輸出電流I OUT
，在此，該輸入電晶體Q2與輸出電晶體Q1的通道寬長比分別以W1/L1與W2/L2表示，另該電流鏡電路3的細部結構與動作原理係屬先前技術且非本案技術特徵，故於此不再贅述；一切換電路4，該切換電路4耦接於該電流鏡電路3，該切換電路4分別設有一第一控制訊號輸入端41與一第二控制訊號輸入端42，該第一控制訊號輸入端41及第二控制訊號輸入端42可分別耦接至外部的低功率模式控制訊號V LPM
及一般模式控制訊號V NM
，且該一般模式控制訊號V NM
與低功率模式控制訊號V LPM
兩者係組態為同一時間內僅有一個會作動(active)，也即其中一個控制訊號為High(1或ON)時，另外一個控制訊號即為Low(0或OFF)，請再配合參閱第三圖所示，在一較具體的實施例中，該切換電路4內可包含有一第一開關元件SW1、一第二開關元件SW2與一調整電晶體Q3，又在本實施例中，該第一開關元件SW1、第二開關元件SW2可以MOS
電晶體來實作，其中該第一開關元件SW1的源極與第二開關元件SW2的源極均與該調整電晶體Q3的汲極相耦接，該第一開關元件SW1的汲極與電流鏡電路3其輸出電晶體Q1的汲極相耦接，該第二開關元件SW2的汲極與調整電晶體Q3的閘極均分別與該電流鏡電路3其輸入電晶體Q2的汲極相耦接，該調整電晶體Q3的源極則分別與該輸入電晶體Q2的源極及輸出電晶體Q1的源極相耦接，又該調整電晶體Q3的通道寬長比以W3/L3表示，此外，該第一開關元件SW1的閘極與第二開關元件SW2的閘極可分別耦接至該切換電路4其第二控制訊號輸入端42與第一控制訊號輸入端41；請參閱第四圖所示，俾當該外部的一般模式控制訊號V NM
作動時，該第一開關元件SW1將導通，同時第二開關元件SW2則關閉，此時該調整電晶體Q3將與電流鏡電路3其輸出電晶體Q1並聯，則依電子學原理可知兩者並聯後的等效通道寬長比為W1/L1+W3/L3，如此可求出在一般模式(Normal Mode)下該負載R L
所流過的輸出電流I OUT
=x輸入電流I IN
；請再參閱第五圖所示，俾當該外部的低功率模式控制訊號V LPM
作動時，該第二開關元件SW2將導通，同時第一開關元件SW1則關閉，此時該調整電晶體Q3將改為與電流鏡電路3其輸入電晶體Q2並聯，則依與前述相同之原理，可求出在低功率模式(Low Power Mode)下該負載R L
所流過的輸出電流I OUT
=x輸入電流I IN
，在此為了說明上的方便，分別假設W1/L1=1，W2/L2=1，W3/L3=3，則於一般模式與低功率模式下的輸出電流I OUT
將分別為4倍的輸入電流I IN
與1/4倍的輸入電流I IN
，兩者即相差達16倍，可見透過適當地組態各電晶體之通道寬長比，本創作即可依使用者需求產生不同模式下所需要的偏壓電流，進而使本創作
可達到切換不同模式所需偏壓電流之目的；
請參閱第二圖、第三圖所示，藉由該切換電路4係利用第一開關元件SW1與第二開關元件SW2即可切換控制該調整電晶體Q3與電流鏡電路3其輸出電晶體Q1或輸入電晶體Q2並聯，俾可改變該電流鏡電路3其輸出電晶體Q1產生之偏壓電流，使本創作可配合電子電路之設計，在低功率模式時輸出較低的偏壓電流，進而使本創作可達到更佳之節能效果；此外，又藉由本創作僅需單一顆調整電晶體Q3即可機動地跨接並聯於該電流鏡電路3其輸入電晶體Q2或輸出電晶體Q1，而可簡化電路複雜度並節省元件的使用數量，進而使本創作可同時兼具節省電路設計與製造成本之功效。
為使本創作更加顯現出其進步性與實用性，茲與習用作一比較分析如下：
1、電流鏡電路不具備調整切換不同偏壓電流大小之設計。
2、無法配合具低功率模式之電子電路達到最佳節能效果。
1、具切換電路可使電流鏡電路調整切換不同之偏壓電流。
2、可配合具低功率模式之電子電路達到最佳節能效果。
3、切換電路僅需單一個調整電晶體即可動態跨接並聯於輸入電晶體或輸出電晶體，可簡化電路設計並節省製造成本。
10‧‧‧電流鏡電路
11‧‧‧電晶體
12‧‧‧電晶體
2‧‧‧負載
3‧‧‧電流鏡電路
4‧‧‧切換電路
41‧‧‧第一控制訊號輸入端
42‧‧‧第二控制訊號輸入端
I‧‧‧汲極電流
I IN
‧‧‧輸入電流
I L
‧‧‧負載電流
I OUT
‧‧‧輸出電流
Q1‧‧‧輸出電晶體
Q2‧‧‧輸入電晶體
Q3‧‧‧調整電晶體
R L
‧‧‧負載
SW1‧‧‧第一開關元件
SW2‧‧‧第二開關元件
V DD
‧‧‧電源電壓
V GS
‧‧‧閘源極電壓
V LPM
‧‧‧低功率模式控制訊號
V NM
‧‧‧一般模式控制訊號
W1/L1‧‧‧通道寬長比
W2/L2‧‧‧通道寬長比
W3/L3‧‧‧通道寬長比
第一圖係為習用之電路示意圖。
第二圖係為本創作之電路架構方塊示意圖。
第三圖係為本創作具有細部切換電路結構之電路示意圖。
第四圖係為本創作於一般模式之動作示意圖。
第五圖係為本創作於低功率模式之動作示意圖。
3‧‧‧電流鏡電路
4‧‧‧切換電路
41‧‧‧第一控制訊號輸入端
42‧‧‧第二控制訊號輸入端
I IN
‧‧‧輸入電流
I OUT
‧‧‧輸出電流
Q1‧‧‧輸出電晶體
Q2‧‧‧輸入電晶體
R L
‧‧‧負載
V DD
‧‧‧電源電壓
V LPM
‧‧‧低功率模式控制訊號
V NM
‧‧‧一般模式控制訊號
W1/L1‧‧‧通道寬長比
W2/L2‧‧‧通道寬長比
Claims (4)
- 一種用於低功率的電流切換電路，其包含：一電流鏡電路，該電流鏡電路包含有一輸入電晶體及一輸出電晶體，其中該輸入電晶體的汲極耦接至電源電壓所提供之輸入電流，俾使該輸出電晶體的汲極可產生一輸出電流；一切換電路，該切換電路耦接於該電流鏡電路，該切換電路分別設有一第一控制訊號輸入端與一第二控制訊號輸入端，該第一控制訊號輸入端及第二控制訊號輸入端分別耦接至外部的低功率模式控制訊號及一般模式控制訊號，且該一般模式控制訊號與低功率模式控制訊號兩者同一時間內僅有一個會作動。
- 如申請專利範圍第1項所述之用於低功率的電流切換電路，其中該切換電路內包含有一第一開關元件、一第二開關元件與一調整電晶體，該第一開關元件的源極與第二開關元件的源極均與該調整電晶體的汲極相耦接，該第一開關元件的汲極與電流鏡電路其輸出電晶體的汲極相耦接，該第二開關元件的汲極與調整電晶體的閘極均分別與該電流鏡電路其輸入電晶體的汲極相耦接，該調整電晶體的源極則分別與該輸入電晶體的源極及輸出電晶體的源極相耦接。
- 如申請專利範圍第2項所述之用於低功率的電流切換電路，其中該第一開關元件的閘極與第二開關元件的閘極分別耦接至該切換電路其第二控制訊號輸入端與第一控制訊號輸入端。
- 如申請專利範圍第1項所述之用於低功率的電流切換電路，其中該輸出電晶體的汲極耦接至外部的負載。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW101219169U TWM451571U (zh) | 2012-10-04 | 2012-10-04 | 用於低功率的電流切換電路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW101219169U TWM451571U (zh) | 2012-10-04 | 2012-10-04 | 用於低功率的電流切換電路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TWM451571U true TWM451571U (zh) | 2013-04-21 |
Family
ID=48801877
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW101219169U TWM451571U (zh) | 2012-10-04 | 2012-10-04 | 用於低功率的電流切換電路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| TW (1) | TWM451571U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112526581A (zh) * | 2020-11-26 | 2021-03-19 | 重庆邮电大学 | 一种适用于辐射检测前端读出电路的时间甄别器 |
-
2012
- 2012-10-04 TW TW101219169U patent/TWM451571U/zh not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112526581A (zh) * | 2020-11-26 | 2021-03-19 | 重庆邮电大学 | 一种适用于辐射检测前端读出电路的时间甄别器 |
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