适用于多电压域的稳定电流产生电路及产生方法与流程

本发明属于微电子电路领域，涉及一种稳定电流产生电路及产生方法，尤其涉及一种适用于多电压域的稳定电流产生电路及产生方法。

背景技术：

1、在通信、计算和交换等电子系统中，带隙基准电路是电源网络的核心电路，主要用于提供基准电压和基准电流。传统的带隙基准电路是利用双极二极管的温度特性产生与电源电压和温度无关的基准电压，通过电流镜复制产生ptat电流、ctat电流或两者叠加产生与温度无关的基准电流，通常此电流与电源电压强相关，导致在不同电源电压下电流偏差较大，甚至为了满足系统要求，在低压要求下需要对电路进行电流补偿，造成功耗过大，增加了电路设计复杂度。随着现在各类电子系统中电源多样性和配置灵活性的要求越来越高，对电源系统和电流稳定性提出了更高的要求。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种能产生与电源电压和温度无关的高精度基准电流、电路结构简单以及电源适配性好的适用于多电压域的稳定电流产生电路及产生方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种适用于多电压域的稳定电流产生电路，其特征在于：所述适用于多电压域的稳定电流产生电路包括基准电压输入端vref、运算放大电路、电流复制电路以及基准电流i3输出端；所述基准电压输入端vref通过运算放大电路以及电流复制电路接入基准电流i3输出端。

4、上述运算放大电路包括运算放大器opa、电源vdd、晶体管mp1、电阻r1、电阻r2以及电阻r3；所述基准电压输入端vref接入运算放大器opa；所述运算放大器opa分别接入晶体管mp1以及电流复制电路；所述电源vdd通过晶体管mp1以及电阻r1接入电阻r2；所述电阻r3与电阻r2并联；所述电阻r2的一端接地，另一端接入运算放大器opa。

5、上述基准电压输入端vref接入运算放大器opa的反向输入端；所述运算放大器opa的输出端分别接入晶体管mp1的栅极以及电流复制电路；所述电源vdd接入晶体管mp1的源极；所述晶体管mp1的漏极通过电阻r1接入电阻r2；所述电阻r2的一端接地，另一端接入运算放大器opa的正向输入端。

6、上述电流复制电路包括晶体管mp3、晶体管mn2、晶体管mn3、晶体管mn4、晶体管mn5以及偏置电压vb1输入端；所述运算放大器opa的输出端接入晶体管mp3；所述电源vdd通过晶体管mn3以及晶体管mn2接地；所述电源vdd通过晶体管mn3以及晶体管mn4接地；所述晶体管mn3与晶体管mn5相连；所述晶体管mn2与晶体管mn4相连；所述晶体管mn4通过晶体管mn5接入基准电流i3输出端；所述偏置电压vb1输入端分别与晶体管mn3与晶体管mn5相连。

7、上述运算放大器opa的输出端接入晶体管mp3的栅极；所述电源vdd接入晶体管mp3的源极；所述晶体管mp3的漏极分别接入晶体管mn3的漏极以及晶体管mn4的栅极；所述晶体管mn3的源极接入晶体管mn2的漏极；所述晶体管mn3的栅极接入晶体管mn5的栅极；所述晶体管mn2的源极接地；所述晶体管mn2的栅极接入晶体管mn4的栅极；所述晶体管mn4的源极接地；所述晶体管mn4的漏极接入晶体管mn5的源极；所述晶体管mn5的漏极接入基准电流i3输出端；所述偏置电压vb1输入端接入晶体管mn5的栅极。

8、上述适用于多电压域的稳定电流产生电路还包括偏置电压产生电路；所述运算放大器opa分别接入晶体管mp1、偏置电压产生电路以及电流复制电路；所述偏置电压产生电路接入电流复制电路。

9、上述偏置电压产生电路接入偏置电压vb1输入端。

10、上述偏置电压产生电路包括晶体管mp2、电阻r4以及晶体管mn1；所述运算放大器opa接入晶体管mp2；所述电源vdd通过晶体管mp2、电阻r4以及晶体管mn1接地；所述晶体管mp2以及晶体管mn1分别接入偏置电压vb1输入端。

11、上述运算放大器opa接入晶体管mp2的栅极；所述电源vdd接入晶体管mp2的源极；所述晶体管mp2的漏极分别接入电阻r4以及偏置电压vb1输入端；所述电阻r4接入晶体管mn1的漏极；所述晶体管mn1的栅极接入偏置电压vb1输入端；所述晶体管mn1的源极接地。

12、一种基于如前所述的适用于多电压域的稳定电流产生电路的稳定电流产生方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

13、1)通过运算放大电路产生基准电流i0，所述i0＝vref/(r2//r3)；所述vref是带隙基准电路产生的基准电压；所述r2以及r3分别是相反温度系数的电阻值；

14、2)将步骤1)所产生的基准电流i0注入偏置电压产生电路中并通过偏置电压产生电路对基准电流i0进行复制形成电流i1，同时，偏置电压产生电路产生偏置电压vb1；所述i1＝i0；

15、3)将步骤1)所产生的基准电流i0注入电流复制电路的电流镜中，通过电流复制电路的电流镜对基准电流i0进行复制形成电流i2；所述i2＝i0；

16、4)将电流i2注入电流复制电路的共源共栅电流镜中，同时采用步骤2)产生的偏置电压vb1向电流复制电路的共源共栅电流镜提供栅压；通过电流复制电路的共源共栅电流镜对电流i2进行复制，得到基准电流i3；所述i3＝i0。

17、本发明的优点是：

18、本发明提供了一种适用于多电压域的稳定电流产生电路，包括基准电压输入端vref、运算放大电路、电流复制电路以及基准电流i3输出端；基准电压输入端vref通过运算放大电路以及电流复制电路接入基准电流i3输出端。本发明鉴于在高性能电子系统中电源系统通常需要覆盖3.3v～1.5v，对系统内部电源的要求更高，而统的方式通过带隙基准电路产生的电流与与电源电压强相关，导致在不同电源电压下电流偏差较大，在低压要求下需要对电路进行电流补偿，造成功耗过大，同时增加了电路设计复杂度。因此，本发明通过运算放大器opa与晶体管mp1、电阻r1、电阻r2和电阻r3结合产生与电源电压和温度无关的高精度基准电流i0，通过共源共栅结构对电流进行精准复制和稳定输出，更适合于多电压域的电源系统中。

技术特征：

1.一种适用于多电压域的稳定电流产生电路，其特征在于：所述适用于多电压域的稳定电流产生电路包括基准电压输入端vref、运算放大电路、电流复制电路以及基准电流i3输出端；所述基准电压输入端vref通过运算放大电路以及电流复制电路接入基准电流i3输出端。

2.根据权利要求1所述的适用于多电压域的稳定电流产生电路，其特征在于：所述运算放大电路包括运算放大器opa、电源vdd、晶体管mp1、电阻r1、电阻r2以及电阻r3；所述基准电压输入端vref接入运算放大器opa；所述运算放大器opa分别接入晶体管mp1以及电流复制电路；所述电源vdd通过晶体管mp1以及电阻r1接入电阻r2；所述电阻r3与电阻r2并联；所述电阻r2的一端接地，另一端接入运算放大器opa。

3.根据权利要求2所述的适用于多电压域的稳定电流产生电路，其特征在于：所述基准电压输入端vref接入运算放大器opa的反向输入端；所述运算放大器opa的输出端分别接入晶体管mp1的栅极以及电流复制电路；所述电源vdd接入晶体管mp1的源极；所述晶体管mp1的漏极通过电阻r1接入电阻r2；所述电阻r2的一端接地，另一端接入运算放大器opa的正向输入端。

4.根据权利要求3所述的适用于多电压域的稳定电流产生电路，其特征在于：所述电流复制电路包括晶体管mp3、晶体管mn2、晶体管mn3、晶体管mn4、晶体管mn5以及偏置电压vb1输入端；所述运算放大器opa的输出端接入晶体管mp3；所述电源vdd通过晶体管mn3以及晶体管mn2接地；所述电源vdd通过晶体管mn3以及晶体管mn4接地；所述晶体管mn3与晶体管mn5相连；所述晶体管mn2与晶体管mn4相连；所述晶体管mn4通过晶体管mn5接入基准电流i3输出端；所述偏置电压vb1输入端分别与晶体管mn3与晶体管mn5相连。

5.根据权利要求4所述的适用于多电压域的稳定电流产生电路，其特征在于：所述运算放大器opa的输出端接入晶体管mp3的栅极；所述电源vdd接入晶体管mp3的源极；所述晶体管mp3的漏极分别接入晶体管mn3的漏极以及晶体管mn4的栅极；所述晶体管mn3的源极接入晶体管mn2的漏极；所述晶体管mn3的栅极接入晶体管mn5的栅极；所述晶体管mn2的源极接地；所述晶体管mn2的栅极接入晶体管mn4的栅极；所述晶体管mn4的源极接地；所述晶体管mn4的漏极接入晶体管mn5的源极；所述晶体管mn5的漏极接入基准电流i3输出端；所述偏置电压vb1输入端接入晶体管mn5的栅极。

6.根据权利要求5所述的适用于多电压域的稳定电流产生电路，其特征在于：所述适用于多电压域的稳定电流产生电路还包括偏置电压产生电路；所述运算放大器opa分别接入晶体管mp1、偏置电压产生电路以及电流复制电路；所述偏置电压产生电路接入电流复制电路。

7.根据权利要求6所述的适用于多电压域的稳定电流产生电路，其特征在于：所述偏置电压产生电路接入偏置电压vb1输入端。

8.根据权利要求7所述的适用于多电压域的稳定电流产生电路，其特征在于：所述偏置电压产生电路包括晶体管mp2、电阻r4以及晶体管mn1；所述运算放大器opa接入晶体管mp2；所述电源vdd通过晶体管mp2、电阻r4以及晶体管mn1接地；所述晶体管mp2以及晶体管mn1分别接入偏置电压vb1输入端。

9.根据权利要求8所述的适用于多电压域的稳定电流产生电路，其特征在于：所述运算放大器opa接入晶体管mp2的栅极；所述电源vdd接入晶体管mp2的源极；所述晶体管mp2的漏极分别接入电阻r4以及偏置电压vb1输入端；所述电阻r4接入晶体管mn1的漏极；所述晶体管mn1的栅极接入偏置电压vb1输入端；所述晶体管mn1的源极接地。

10.一种基于如权利要求9所述的适用于多电压域的稳定电流产生电路的稳定电流产生方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

技术总结本发明属于微电子电路领域，涉及一种适用于多电压域的稳定电流产生电路及产生方法，包括基准电压输入端Vref、运算放大电路、电流复制电路以及基准电流I3输出端；基准电压输入端Vref通过运算放大电路以及电流复制电路接入基准电流I3输出端。本发明提供了一种能产生与电源电压和温度无关的高精度基准电流、电路结构简单以及电源适配性好的适用于多电压域的稳定电流产生电路及产生方法。技术研发人员：刘颖,田泽,李岩,吕俊盛,马洁,李嘉受保护的技术使用者：西安翔腾微电子科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18