專(zhuān)利名稱(chēng)：電流補(bǔ)償偏置發(fā)生器及其發(fā)生方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地說(shuō)涉及一種偏置發(fā)生器，更具體地說(shuō)涉及一種偏置發(fā)生器及其發(fā)生方法，設(shè)計(jì)偏置發(fā)生器以便提供一跟隨電壓的電流，使得在低電壓電平時(shí)增加電流。
目前，偏置發(fā)生電路在低電壓電平(即約2伏)下工作存在一些問(wèn)題。它們或者在低電壓電平下完全不能工作，或者需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間以便進(jìn)行按照與A/D(模/數(shù))應(yīng)用相關(guān)的采樣/保持操作，才能提供偏置電流。偏置發(fā)生電路當(dāng)用在按10位和12位A/D操作時(shí)還需要數(shù)量很多的元件，消耗貴重的硅現(xiàn)有資源。
因此，需要提供一種偏置發(fā)生電路及其發(fā)生方法。改進(jìn)的偏置發(fā)生電路及方法必須能夠在低電壓電平(即約2伏)下，按照與A/D應(yīng)用相關(guān)方式工作，而無(wú)需相當(dāng)長(zhǎng)的轉(zhuǎn)換時(shí)間。改進(jìn)的偏置發(fā)生電路及方法必須能夠提供一跟隨電壓的偏置電流，使得在低電壓電平下增加電流。改進(jìn)的偏置發(fā)生電路及方法必須能夠利用比當(dāng)前的偏置發(fā)生電路更少的元件實(shí)現(xiàn)，因此節(jié)約貴重的硅現(xiàn)有資源。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的偏置發(fā)生電路及方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的偏置發(fā)生電路及方法，其能夠在低電壓電平下按照與A/D(模/數(shù))應(yīng)用相關(guān)方式工作而無(wú)需相當(dāng)長(zhǎng)的轉(zhuǎn)換時(shí)間。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的偏置發(fā)生電路及方法，其能夠產(chǎn)生跟隨電壓的偏置電流使得在低電壓電平下增加電流。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的偏置發(fā)生電路及方法，其能夠在低電壓電平下增加電流。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的偏置發(fā)生電路及方法，其能夠利用比當(dāng)前的偏置發(fā)生電路更少的元件實(shí)現(xiàn)，因此節(jié)約貴重的硅現(xiàn)有資源。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，公開(kāi)一種電流補(bǔ)償偏置發(fā)生器。該電流補(bǔ)償偏置發(fā)生器具有一用于產(chǎn)生電流的偏置發(fā)生器電路。一電流補(bǔ)償電路連接到該偏置發(fā)生器電路，用于當(dāng)輸入到電流補(bǔ)償偏置發(fā)生器的電壓變化時(shí)改變電流的數(shù)值。一電阻梯級(jí)電路(ladder circuit)連接到電流補(bǔ)償電路，用于設(shè)定用于電流補(bǔ)償電路的電壓切換點(diǎn)(trip point)電平，在該切換點(diǎn)電流補(bǔ)償電路用于改變電流的數(shù)值。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，公開(kāi)一種提供電流補(bǔ)償偏置發(fā)生器的方法。該方法包含的步驟有提供一種用于產(chǎn)生電流的偏置發(fā)生器電路，提供一種電流補(bǔ)償電路，連接到該偏置發(fā)生器電路，用于當(dāng)輸入到電流補(bǔ)償偏置發(fā)生器的電壓變化時(shí)改變電流的數(shù)值。一電阻梯級(jí)電路連接到電流補(bǔ)償電路，用于設(shè)定用于電流補(bǔ)償電路的電壓切換點(diǎn)電平，在該切換點(diǎn)電流補(bǔ)償電路用于改變電流的數(shù)值。
根據(jù)下面對(duì)于如在附圖中所表示的本發(fā)明的一些實(shí)施例更具體的介紹，本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更明顯。


圖1是本發(fā)明的電流補(bǔ)償偏置發(fā)生器的電路圖。
參照?qǐng)D1，圖中表示電流補(bǔ)償偏置發(fā)生器10(下文稱(chēng)偏置發(fā)生器10)。偏置發(fā)生器10包含偏置發(fā)生電路12和至少一個(gè)電流補(bǔ)償電路14。偏置發(fā)生電路12用于產(chǎn)生偏置電流。每個(gè)電流補(bǔ)償電路14用于增加或降低由偏置發(fā)生電路12產(chǎn)生的偏置電流的電平。每個(gè)電流補(bǔ)償電路14用于改變偏置發(fā)生電路12中的電阻值。通過(guò)改變偏置發(fā)生電路12中的電阻值，可以增加或降低由偏置發(fā)生電路12產(chǎn)生的偏置電流的電平。
偏置發(fā)生電路12可以是任何類(lèi)型的用于產(chǎn)生偏置電流的電路。在圖1的實(shí)施例中，偏置發(fā)生電路12具有一開(kāi)關(guān)器件。該開(kāi)關(guān)器件用于當(dāng)處于休眠(sleep)模式時(shí)防止電流影響。在圖1所示的實(shí)施例中，該開(kāi)關(guān)器件由兩個(gè)晶體管16和18組成，晶體管16的第一端連接到電源電壓Vdd，第二端連接到第二晶體管18，第三端連接到最后的電流補(bǔ)償電路14。第二晶體管18的第一端連接到第一電流補(bǔ)償電路14，第二端連接到第一晶體管16的第二端，第三端接地。一SLEEP(休眠)(SLPIN)信號(hào)連接到第一晶體管16和第二晶體管18的第二端。當(dāng)SLEEP信號(hào)發(fā)送到第一晶體管16時(shí)，起動(dòng)第一晶體管16，因此防止偏置發(fā)生電路12受電流影響。在圖1所示的實(shí)施例中，第一晶體管16是P溝道晶體管和第二晶體管18是N溝道晶體管。然而，應(yīng)指出，該開(kāi)關(guān)器件并不局限于這一特定實(shí)施例。
在圖1所示的實(shí)施例中，偏置發(fā)生電路12還有第三晶體管20。第三晶體管20的第一端連接到電阻元件22，第二端連接到晶體管20的第一端，第三端接地和連接到偏置發(fā)生電路12中的第二晶體管18的第三端。在圖1所示的實(shí)施例中，第三晶體管20是N溝道晶體管。
電阻元件22的第一端連接到第一電流補(bǔ)償電路14，第二端連接到第三晶體管20的第一端和第二端。電阻元件22具有偏置發(fā)生電路12的缺省(default)電阻值，并用于設(shè)定由偏置發(fā)生電路12產(chǎn)生的缺省電流值。
偏置發(fā)生電路12可以具有一個(gè)或多個(gè)電流補(bǔ)償電路14。電流補(bǔ)償電路14用于改變偏置發(fā)生電路12中的電阻。通過(guò)改變偏置發(fā)生電路12中的電阻，電流補(bǔ)償電路14將改變由偏置發(fā)生電路12產(chǎn)生的偏置電流的數(shù)值。電流補(bǔ)償電路14通過(guò)在偏置發(fā)生電路12中添加或去掉一個(gè)或多個(gè)電阻，改變偏置發(fā)生電路12中的電阻。每個(gè)電流補(bǔ)償電路14具有一電壓切換點(diǎn)電平，在該電平下，電流補(bǔ)償電路14改變偏置發(fā)生電路12中的電阻值。當(dāng)達(dá)到特定電流補(bǔ)償電路14的電壓切換點(diǎn)電平時(shí)，該特定電流補(bǔ)償電路14通過(guò)降低偏置發(fā)生電路12中的電阻值將增加偏置電流。
每個(gè)電流補(bǔ)償電路14分別包含電阻元件24和3個(gè)晶體管26、28、30。電阻元件24用于改變偏置發(fā)生電路12中的電阻值。當(dāng)達(dá)到特定電流補(bǔ)償電路14的電壓切換點(diǎn)電平時(shí)，用于該特定電流補(bǔ)償電路14的晶體管26、28、30通過(guò)并聯(lián)電阻元件24將增加偏置電流。
晶體管26的第一端連接到電阻元件24的第一端，第二端連接到晶體管28、30，第三端連接到電阻元件24的第二端。晶體管28的第一端連接到電源電壓Vdd，第二端連接到基準(zhǔn)電壓VREFN，第三端連接到晶體管26的第二端?；鶞?zhǔn)電壓VREFN用于設(shè)定每個(gè)偏置發(fā)生電路12的電壓切換點(diǎn)電平。晶體管30的第一端連接到晶體管26的第二端和晶體管28的第三端，第二端連接到偏置電壓NBIAS，第三端連接到晶體管20的第三端。在圖1所示的實(shí)施例中，晶體管26、28是P溝道晶體管，晶體管30是N溝道晶體管。
基準(zhǔn)電壓VREFN可以由任何提供已知電壓的電路，例如電壓源或電阻梯級(jí)電路產(chǎn)生。如圖1虛線所示可以看出，一電阻梯級(jí)電路包含兩個(gè)串聯(lián)的電阻32、34。電阻32的第一端連接到P溝道晶體管16的第三端，第二端連接到電阻34和晶體管28的第二端。電阻34的第一端連接到電阻32的第二端，第二端連接到晶體管20的第三端。
偏置發(fā)生器10提供跟隨電壓Vdd的偏置電流。在較低電壓電平下，通過(guò)降低偏置發(fā)生電路12中的電阻助增偏置電流。偏置電流的增加降低了用于在A/D應(yīng)用中采樣/保持操作所需的時(shí)間。通過(guò)檢測(cè)在電源電壓Vdd的電壓電平或者起用或者禁用電流補(bǔ)償電路14可以實(shí)現(xiàn)偏置電流的助增。
在低電壓電平下，P溝道晶體管26導(dǎo)通并由N溝道晶體管30維持導(dǎo)通。這就有效地旁路電阻24，降低在偏置發(fā)生電路12中的電阻并增加偏置電流。當(dāng)電壓Vdd升高時(shí)，P溝道晶體管28的漏極和柵極端之間的電位增加。當(dāng)電壓Vdd達(dá)到預(yù)定電壓電平時(shí)(每個(gè)電流補(bǔ)償電路14具有不同的電壓切換點(diǎn)電平)，P溝道晶體管28的漏極和柵極端之間的電位差將足以使P溝道晶體管28導(dǎo)通，達(dá)到Vdd值。由P溝道晶體管28使作為十分微弱晶體管的N溝道晶體管30不起作用(nullify)(與P溝道晶體管28相比較長(zhǎng)寬比小)。這又禁止P溝道晶體管26的柵極。通過(guò)關(guān)斷P溝道晶體管26，電阻元件24與電阻元件22串聯(lián)相加，因此，增加了偏置發(fā)生電路12中的電阻并當(dāng)增加電壓Vdd時(shí)降低偏置電流。
雖然參照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例已具體表示和介紹了本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)理解，在不脫離本發(fā)剛的構(gòu)思和范圍的前提下可以對(duì)本發(fā)明在結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)方面進(jìn)行上述或其它變化。例如，偏置發(fā)生器10可以設(shè)計(jì)成具有多個(gè)切換點(diǎn)(即在電阻梯級(jí)中具有多個(gè)電阻)。偏置發(fā)生器10可以設(shè)計(jì)成具有多級(jí)，以增加或降低偏置電流(即多個(gè)電流補(bǔ)償電路)。
權(quán)利要求
1．一種電流補(bǔ)償偏置發(fā)生器，組合有一用于產(chǎn)生電流的偏置發(fā)生器電路，以及至少一個(gè)電流補(bǔ)償電路，連接到所述偏置發(fā)生器電路，用于當(dāng)輸入到所述補(bǔ)償偏置發(fā)生器的電壓變化時(shí)改變所述電流的數(shù)值。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流補(bǔ)償偏置發(fā)生器，還包含多個(gè)電流補(bǔ)償電路。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流補(bǔ)償偏置發(fā)生器，其中所述偏置發(fā)生器電路包含一輸入電壓源；一連接到所述輸入電壓源的電阻元件；以及第一晶體管，其第一端連接到所述電阻元件，第二端連接到所述第一晶體管的第一端，第三端接地。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的電流補(bǔ)償偏置發(fā)生器，其中所述第一晶體管是N溝道晶體管。
5．根據(jù)權(quán)利要求3所述的電流補(bǔ)償偏置發(fā)生器，其中所述偏置發(fā)生器電路還包含一連接到所述電壓源和所述第一晶體管的開(kāi)關(guān)電路，用于當(dāng)所述電流補(bǔ)償偏置發(fā)生器處于SLEEP模式時(shí)，防止所述偏置發(fā)生器產(chǎn)生所述電流。
6．根據(jù)權(quán)利要求5所述的電流補(bǔ)償偏置發(fā)生器，其中所述開(kāi)關(guān)電路包含第二晶體管，其第一端連接到所述電流補(bǔ)償偏置發(fā)生器的所述輸入電壓源，第二端連接到一第三晶體管，第三端連接到所述至少一個(gè)電流補(bǔ)償電路；以及所述第三晶體管的第一端連接到所述至少一個(gè)電流補(bǔ)償電路中的第一個(gè)，第二端連接到所述第二晶體管的所述第二端，第三端連接到所述第一晶體管的所述第三端。
7．根據(jù)權(quán)利要求6所述的電流補(bǔ)償偏置發(fā)生器，其中所述第二晶體管是P溝道晶體管。
8．根據(jù)權(quán)利要求6所述的電流補(bǔ)償偏置發(fā)生器，其中所述第三晶體管是N溝道晶體管。
9．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流補(bǔ)償偏置發(fā)生器，其中所述至少一個(gè)電流補(bǔ)償電路包含一電流補(bǔ)償電阻元件；第四晶體管，其第一端連接到所述電流補(bǔ)償電阻元件的第一端，第三端連接到所述電流補(bǔ)償電阻元件的第二端；第五晶體管，其第一端連接到所述輸入電壓源，第二端連接到基準(zhǔn)電壓源，第三端連接到所述第四晶體管的第二端；以及第六晶體管，其第一端連接到所述第四晶體管的所述第二端，第二端連接到所述偏置發(fā)生器電路，第三端連接到所述偏置發(fā)生器電路。
10．根據(jù)權(quán)利要求9所述的電流補(bǔ)償偏置發(fā)生器，其中所述第四晶體管和所述第五晶體管是P溝道晶體管。
11．根據(jù)權(quán)利要求9所述的電流補(bǔ)償偏置發(fā)生器，其中所述第六晶體管是N溝道晶體管。
12．根據(jù)權(quán)利要求9所述的電流補(bǔ)償偏置發(fā)生器，其中所述基準(zhǔn)電壓源是一電阻梯級(jí)電路。
13．一種提供電流補(bǔ)償偏置發(fā)生器的方法，包含的步驟有提供一用于產(chǎn)生電流的偏置發(fā)生器電路，以及提供至少一個(gè)電流補(bǔ)償電路，連接到所述偏置發(fā)生器電路，用于當(dāng)輸入到所述補(bǔ)償偏置發(fā)生器的電壓變化時(shí)改變所述電流的數(shù)值。
14．根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述的提供偏置發(fā)生器電路的步驟包含的步驟有提供一輸入電壓源；提供一連接到所述輸入電壓源的電阻元件；以及提供第一晶體管，其第一端連接到所述電阻元件，第二端連接到所述第一晶體管的所述第一端，第三端接地。
15．根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述第一晶體管是N溝道晶體管。
16．根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中提供所述偏置發(fā)生器電路的所述步驟還包含提供一連接到所述電壓源和所述第一晶體管的開(kāi)關(guān)電路的步驟，該開(kāi)關(guān)電路用于當(dāng)所述電流補(bǔ)償偏置發(fā)生器處于SLEEP模式時(shí)防止所述偏置發(fā)生器產(chǎn)生所述電流。
17．根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中提供所述開(kāi)關(guān)電路的所述步驟包含的步驟有提供第二晶體管，其第一端連接到所述電流補(bǔ)償偏置發(fā)生器的所述輸入電壓源，第二端連接到第三晶體管，第三端連接到所述至少一個(gè)電流補(bǔ)償電路；以及提供所述第三晶體管，第一端連接到所述至少一個(gè)電流補(bǔ)償電路中的第一個(gè)，第二端連接到所述第二晶體管的所述第二端，第三端連接到所述第一晶體管的所述第三端。
18．根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述第二晶體管是P溝道晶體管。
19．根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述第三晶體管是N溝道晶體管。
20．根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中提供至少一個(gè)電流補(bǔ)償電路的所述步驟包含的步驟有提供一電流補(bǔ)償電阻元件；提供第四晶體管，其第一端連接到所述電流補(bǔ)償電阻元件的第一端，第三端連接到所述電流補(bǔ)償電阻元件的第二端；提供第五晶體管，其第一端連接到所述輸入電壓源，第二端連接到基準(zhǔn)電壓源，第三端連接到所述第四晶體管的第二端；以及提供第六晶體管，其第一端連接到所述第四晶體管的第二端，第二端連接到所述偏置發(fā)生器電路，第三端連接到所述偏置發(fā)生器電路。
21．根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述第四晶體管和所述第五晶體管是P溝道晶體管。
22．根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述第六晶體管是N溝道晶體管。
23．根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述基準(zhǔn)電壓源是一電阻梯級(jí)電路。
全文摘要
一種電流補(bǔ)償偏置發(fā)生器產(chǎn)生跟隨電壓的偏置電流。電流補(bǔ)償偏置發(fā)生器具有用于產(chǎn)生電流的偏置發(fā)生器電路。一電流補(bǔ)償電路連接到偏置發(fā)生器電路,用于當(dāng)輸入到電流補(bǔ)償偏置發(fā)生器變化時(shí),改變?cè)撾娏鞯臄?shù)值。一電阻梯級(jí)電路連接到電流補(bǔ)償電路,用于設(shè)定電流補(bǔ)償電路的電壓切換點(diǎn)電平,在該電壓切換點(diǎn)電平下,電流補(bǔ)償電路用于改變?cè)撾娏鞯臄?shù)值。
文檔編號(hào)G05F3/24GK1296580SQ00800340
公開(kāi)日2001年5月23日 申請(qǐng)日期2000年2月2日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月4日
發(fā)明者約翰·布里, 蒂莫西·J·菲尼克斯, 約瑟夫·A·湯姆森 申請(qǐng)人:密克羅奇普技術(shù)公司