專利名稱：電流源裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電源領域，尤其涉及模擬電路中和電源電壓無關的電流源裝置。
背景技術：
在模擬電路中，電源電壓的波動往往會導致電流的波動，電流的波動會降低電路的性能，嚴重時甚至會使電路的功能無法實現(xiàn)。因此，如何產生一個和電源電壓無關的電流是個非常重要的問題?，F(xiàn)有做法往往是先用帶隙基準源產生一個與電源電壓無關的電平，然后用這個電平去得到一個與電源電壓無關的電流。圖1為用帶隙基準源產生一個與電源電壓無關的電流的示意圖，圖中MOS晶體管M0，M1，雙極晶體管Q0，Q1，電阻R和運算放大器實現(xiàn)了帶隙基準源，然后通過MOS晶體管M2得到一個與電源電壓無關的電流。從圖中可以看出，這種方法的主要缺點是器件多、功耗大、設計復雜、可靠性低。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提出一種電流源裝置，以期克服現(xiàn)有技術存在的器件多、功耗大、設計復雜、可靠性低等缺點。
本發(fā)明所構造的電流源裝置，包括2個NMOS晶體管M0、M1；3個PMOS晶體管M2、M3、M4和1個電阻R；所述電阻R的一端和PMOS晶體管M4的源極相連接，并連接到電源電壓VDD上；電阻R的另一端和PMOS晶體管M3的源極相連接，PMOS晶體管M4的柵極和漏極相連接，并連接到PMOS晶體管M2的源極上；PMOS晶體管M3的的柵極和PMOS晶體管M2的柵極相連接，并連接到PMOS晶體管M2的漏極和NMOS晶體管M0的漏極上；PMOS晶體管M3的漏極和NMOS晶體管M1的漏極相連接，并連接到NMOS晶體管M0和NMOS晶體管M1的柵極上；NMOS晶體管M0和NMOS晶體管M1的源極相連接，并連接到電源地GND上；如果所有的MOS晶體管都工作在飽和區(qū)，則流經(jīng)晶體管M0的電流I與電源電壓無關。
采用本發(fā)明所述的電流源裝置，通過選擇適當?shù)腗OS管的柵寬和柵長，就可以通過五個MOS晶體管和一個電阻實現(xiàn)和電源電壓無關的電流。且其具有器件少、功耗低、設計簡單、可靠性高等特點。


圖1是作為現(xiàn)有技術的電流源結構圖。
圖2是本發(fā)明所述與電源電壓無關的電流源裝置結構圖。
圖3是本發(fā)明所述裝置仿真圖。
具體實施例方式
下面結合具體實施方式
對本發(fā)明所述裝置做進一步說明。
本發(fā)明所描述的與電源電壓無關的的電流源結構如附圖2所示，由兩個NMOS晶體管M0，M1；三個PMOS晶體管M2，M3，M4和一個電阻R實現(xiàn)。
如圖所示，NMOS晶體管M0，M1的源極接地，柵極相連并連接到晶體管M1的漏極上，因此，M0和M1的柵源電壓相等，流經(jīng)M0和M1的電流和它們的長寬比成比例。PMOS晶體管M3的漏極和NMOS晶體管M1的漏極相連，PMOS晶體管M2的漏極和NMOS晶體管M0的漏極相連，晶體管M3和M2的柵極相連并連接到晶體管M2的漏極上，因此晶體管M0，M1，M2，M3組成了wilson電流源結構，M3的源極通過電阻R連接到電源電壓上，M2的源極和PMOS晶體管M4的漏極接在一起，M4的柵極和漏極相連，源極連接到電源電壓上。假設所有的MOS器件都工作在飽和區(qū)，左邊支路的電流為IR，右邊支路的電流為I。
由于MOS晶體管M0，M1都是NMOS且工作在飽和區(qū)，M0的柵寬為13.2um，柵長為1um；M1的柵寬為33um，柵長為1um；則IR和I的比值僅和這兩個晶體管的柵的寬長比有關，具體大小為IRI=33/113.2/1=2.51]]>設K為PMOS的特性參數(shù)，VT為PMOS的閾值電壓，根據(jù)MOS器件在飽和區(qū)的電壓電流方程I=KWL(VGS-VT)2]]>(W，L分別為MOS管的柵寬和柵長)PMOS管M3的柵寬為6um，柵長為2um，則PMOS管M3的柵源電壓VCA大小為VCA=I×2K×6+VT=IK×3+VT]]>PMOS晶體管M2的柵寬為60um，柵長為2um，則PMOS管M2的柵源電壓VBA的大小為VBA=IR×2K×60+VT=I×2.5×2K×60+VT=12IRK×3+VT]]>PMOS晶體管M4的柵寬是60um，柵長是2um，則PMOS管M4的柵源電壓VBD的大小為VDB=VBA=12IK×3+VT]]>在電阻R上的電壓為VR＝IR×R則根據(jù)圖3，有下列等式VCA+VR＝VBA+VDB＝2VBA即
IK×3+VT+IR×R=2×(12IK×3+VT)]]>IR×R＝VTIR=VTR]]>I=VT2.5×R]]>所以，只要電路中的MOS晶體管工作在飽和區(qū)，通過選擇適當?shù)腗OS管的柵寬和柵長，那么電路的電流I只和MOS管的閾值VT和電阻阻值R有關，而與電源電壓無關。
附圖3為該電路的仿真結果，從圖上看，只要晶體管飽和后，隨著電源電壓從2.1V變化到6V，I的變化不大。
權利要求
1.一種電流源裝置，其特征在于，包括2個NMOS晶體管M0、M1；3個PMOS晶體管M2、M3、M4和1個電阻R；所述電阻R的一端和PMOS晶體管M4的源極相連接，并連接到電源電壓VDD上；電阻R的另一端和PMOS晶體管M3的源極相連接，PMOS晶體管M4的柵極和漏極相連接，并連接到PMOS晶體管M2的源極上；PMOS晶體管M3的的柵極和PMOS晶體管M2的柵極相連接，并連接到PMOS晶體管M2的漏極和NMOS晶體管M0的漏極上；PMOS晶體管M3的漏極和NMOS晶體管M1的漏極相連接，并連接到NMOS晶體管M0和NMOS晶體管M1的柵極上；NMOS晶體管M0和NMOS晶體管M1的源極相連接，并連接到電源地GND上；如果所有的MOS晶體管都工作在飽和區(qū)，則流經(jīng)晶體管M0的電流I與電源電壓無關。
2.根據(jù)權利要求1所述的電流源裝置，其特征在于，只要裝置中的MOS晶體管工作在飽和區(qū)，通過選擇適當?shù)腗OS管的柵寬和柵長，則裝置的電流I只和MOS管的閾值VT和電阻阻值R有關，而與電源電壓無關。
3.根據(jù)權利要求2所述的電流源裝置，其特征在于，M0的柵寬為13.2um，柵長為1um；M1的柵寬為33um，柵長為1um；IR和I的比值僅和這兩個晶體管的柵的寬長比有關，具體大小為IRI=33/113.2/1=2.51.]]>
4.根據(jù)權利要求2所述的電流源裝置，其特征在于，設K為PMOS的特性參數(shù)，VT為PMOS的閾值電壓，如果PMOS管M3的柵寬為6um，柵長為2um；PMOS晶體管M2的柵寬為60um，柵長為2um；PMOS晶體管M4的柵寬是60um，柵長是2um，則裝置的電流I只和MOS管的閾值VT和電阻阻值R有關，而與電源電壓無關。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電源領域的電流源裝置，包括2個NMOS晶體管M0、M1；3個PMOS晶體管M2、M3、M4和1個電阻R；電阻R的一端和M4的源極相連接，并連接到電源電壓VDD上；電阻R的另一端和M3的源極相連接，M4的柵極和漏極相連接，并連接到M2的源極上；M3的的柵極和M2的柵極相連接，并連接到M2的漏極和M0的漏極上；M3的漏極和M1的漏極相連接，并連接到M0和M1的柵極上；M0和M1的源極相連接，并連接到電源地GND上。本發(fā)明具有器件少、功耗低、設計簡單、可靠性高等特點。
文檔編號G05F1/10GK1782939SQ20041009608
公開日2006年6月7日 申請日期2004年11月29日 優(yōu)先權日2004年11月29日
發(fā)明者姚海霆, 吳小曄, 李梅 申請人:中興通訊股份有限公司