專利名稱：一種電流鏡互補偏置方法和一種電流鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及電流鏡電路領(lǐng)域，特別涉及一種電流鏡互補偏置方法和一種電流鏡。
背景技術(shù)：
電流鏡是模擬電路的一個重要的電路單元，可以用于復(fù)制電流，它既可以作為偏置單元也可以作為信號處理元件，被廣泛地應(yīng)用于各種模擬和射頻電路設(shè)計中。電流鏡的一個主要作用是和參考源相結(jié)合，給模擬電路的核心功能部分提供偏置，比如給電阻做負載的差分放大器提供尾電流源，性能優(yōu)良的參考源與電流鏡相結(jié)合，可以使得模擬電路核心功能部分的靜態(tài)工作點在溫度、電源電壓和工藝發(fā)生變化時依然保持穩(wěn)定。現(xiàn)有的電流鏡是由偶數(shù)個晶體管并聯(lián)組成的，其偏置方法是在電流鏡中的晶體管的基極輸入一個直流分量，直流分量的電壓是一個固定值，通常情況下，為了滿足晶體管處于正向放大區(qū)的考慮，晶體管的基極電壓要小于集電極電壓，這就要求直流分量的電壓較小，也就導(dǎo)致晶體管的集電極總電流較小，在需要電流鏡輸出較大電流的情況下，現(xiàn)有的電流鏡偏置方法不能滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本申請實施例提供一種電流鏡互補偏置方法和一種電流鏡，可以使電流鏡中晶體管的集電極輸出較大的電流。為了實現(xiàn)上述目的，本申請?zhí)峁┑募夹g(shù)方案如下—種電流鏡互補偏置方法，用于對電流鏡電路中的晶體管進行偏置，所述晶體管的總數(shù)量為偶數(shù)個，偶數(shù)個所述晶體管的發(fā)射極與地電平相連，偶數(shù)個所述晶體管的基極作為電流輸入端，偶數(shù)個所述晶體管的集電極作為電流輸出端，所述互補偏置方法包括在電流鏡電路中所有晶體管的電流輸入端輸入一個直流分量；選擇所述電流鏡電路中第一數(shù)量個晶體管，所述第一數(shù)量為偶數(shù)；將第一數(shù)量晶體管按照對分的方式分成兩部分；在第一數(shù)量所述晶體管中第一部分晶體管的基極上輸入第一交流分量；在第一數(shù)量所述晶體管中第二部分晶體管的基極上輸入第二交流分量，所述第一交流分量和第二交流分量大小相等、方向相反。優(yōu)選地，所述第一數(shù)量小于總數(shù)量。優(yōu)選地，所述第一數(shù)量等于總數(shù)量。優(yōu)選地，所述晶體管的參數(shù)相同。優(yōu)選地，所述晶體管為NPN型晶體管。優(yōu)選地，所述晶體管為PNP型晶體管。本申請實施例還提供了一種電流鏡，所述電流鏡包括晶體管電路、分類電路和偏置電路，其中
所述晶體管電路包括偶數(shù)個晶體管，并且所述晶體管的基極作為所述電流鏡電路的輸入端，所述晶體管的集電極作為所述晶體管電路的輸出端，所述晶體管的發(fā)射極與地電平相連；所述分類電路用于選擇所述晶體管電路中第一數(shù)量個晶體管，且將第一數(shù)量個晶體管按照對分的方式分成兩部分，其中，所述第一數(shù)量為偶數(shù)； 所述偏置電路與所述分類電路相連接，用于生成直流分量且將直流分量輸出到第一數(shù)量個晶體管的基極中；且生成第一交流分量和第二交流分量，并將所述第一交流分量輸出到第一部分晶體管的基極中，將第二交流分量輸出到第二部分晶體管的基極中，第一交流分量和第二交流分量大小相等、方向相反。優(yōu)選地，所述第二數(shù)量小于總數(shù)量。優(yōu)選地，所述第二數(shù)量等于總數(shù)量。優(yōu)選地，所述晶體管的參數(shù)相同。由以上技術(shù)方案可以看出，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請?zhí)峁┑碾娏麋R互補偏置方法通過在電流鏡電路中增加大小相等、方向相反的交流電分量，使電流鏡中的晶體管的輸入端口分量在與現(xiàn)有偏置方法相同的情況下，集電極輸出總電流比現(xiàn)有偏置方法的輸出電流大，互補偏置方法較為簡單，并且容易實現(xiàn)，本申請?zhí)峁┑碾娏麋R通過分類電路和偏置電路可以在電流鏡模塊中輸入不同的交流分量，從而可以得到更大的輸出電流。


為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本申請實施例提供的一種電流鏡互補偏置方法的流程示意圖；圖2為本申請實施例提供的一種電流鏡中晶體管的連接示意圖；圖3為本申請實施例提供的另一種電流鏡中晶體管的連接示意圖；圖4為本申請實施例提供的一種電流鏡的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本申請中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當屬于本申請保護的范圍。實施例一圖1為本申請實施例提供的一種電流鏡互補偏置方法的流程示意圖。該方法應(yīng)用于電流鏡電路中，該電路中晶體管的總數(shù)量為偶數(shù)個，所有晶體管的發(fā)射極與地電平相連，所有晶體管的基極作為電流輸入端，所有晶體管的集電極作為電流輸出端。
如圖1所示，該互補偏置方法包括:S100、在電流鏡電路中所有晶體管的電流輸入端輸入一個直流分量。電流鏡電路中的所有晶體管的電流輸入端可以連接一個直流恒流源，該直流恒流源可以生成一個直流分量，即在所有晶體管的基極上都輸入一個相同的直流分量。S200、選擇電流鏡電路中第一數(shù)量個晶體管。為了使所有晶體管的電流輸入端的電流平均值與現(xiàn)有方法相比不至于發(fā)生改變，該第一數(shù)量為偶數(shù)，并且，該第一數(shù)量可以小于總數(shù)量，也可以等于總數(shù)量。S300、將第一數(shù)量個晶體管按照對分的方式分成兩部分。S400、在第一數(shù)量個晶體管中第一部分晶體管的基極上輸入第一交流分量。

S500、在第一數(shù)量個晶體管中第二部分晶體管的基極上輸入第二交流分量。上述的第一交流分量和第二交流分量是大小相等、方向相反的交流分量，在實際應(yīng)用中，可以由一個交流電流源產(chǎn)生一個基準交流分量，在第一部分晶體管的基極上輸入該基準交流分量，該基準交流分量可以經(jīng)過一個反相器改變該基準交流分量的方向后即是第二交流分量，把該第二交流分量輸入到第二部分晶體管的基極中，此外，兩部分晶體管的基極還可以分別與兩個交流電流源相連，這兩個交流電流源可以生成兩個大小相等、并且方向相反的交流分量，在實際應(yīng)用中，第一交流分量和第二交流分量可以由電流鏡所在實際電路的內(nèi)部產(chǎn)生，例如由振蕩器的輸出來提供，這樣就不會在實際電路中產(chǎn)生一個信號源，對整體電路的輸出沒有影響。由以上技術(shù)方案可以看出，本申請實施例提供的電流鏡互補偏置方法通過在電流鏡電路中增加大小相等、方向相反的交流分量，使電流鏡中的晶體管的輸入端口分量在與現(xiàn)有偏置方法相同的情況下，集電極輸出總電流比現(xiàn)有偏置方法的輸出電流大，該互補偏置方法較為簡單，并且容易實現(xiàn)，通過在晶體管中輸入不同的交流分量，從而可以得到更大的輸出電流。下面結(jié)合具體案例對本申請實施例提供的該方法進行詳細闡述:圖2為本申請實施例提供的一種電流鏡中晶體管的連接示意圖，其中，電流鏡的整體連接情況與現(xiàn)有一致，晶體管的數(shù)量為m個，m設(shè)為偶數(shù)，偶數(shù)個晶體管的發(fā)射極與地電平相連，偶數(shù)個晶體管的基極作為電流輸入端，偶數(shù)個晶體管的集電極作為電流輸出端，在電流輸入端輸入一個直流分量，晶體管可以是NPN晶體管，也可以是PNP晶體管，為敘述方便，在本申請實施例中，晶體管為NPN晶體管。如圖2所示，m是晶體管并聯(lián)的數(shù)量，在這里設(shè)m為偶數(shù)，在現(xiàn)有偏置方法中，在m個晶體管的基極都只輸入一直流分量Vtl，即Vb=Vci,由此可以得到m個晶體管的集電極總電流iai為:.T Vt
1C^m* 1S *e(I)式中，Is為集電極反向飽和電流，Vt為熱電壓。圖3是本申請實施例提供的另一種電流鏡中晶體管的連接示意圖。如圖3所示，電流鏡的整體連接情況與現(xiàn)有一致，晶體管的數(shù)量為m個，m設(shè)為偶數(shù)，偶數(shù)個晶體管的發(fā)射極與地電平相連，偶數(shù)個晶體管的基極作為電流輸入端，偶數(shù)個晶體管的集電極作為電流輸出端，在電流輸入端輸入一個直流分量，晶體管可以是NPN晶體管，也可以是PNP晶體管,為敘述方便,在本申請實施例中，晶體管為NPN晶體管。在對電流鏡電路中的晶體管進行互補偏置的過程中，先選擇第一數(shù)量個晶體管，如果晶體管的總數(shù)量為兩個，則選取兩個晶體管進行互補偏置，如果晶體管的數(shù)量為大于兩個的偶數(shù)個，可以選擇所有的晶體管進行互補偏置，也可以從中選取2個、4個、6個或更多的偶數(shù)個晶體管。之后在第一數(shù)量個晶體管中取一半數(shù)量的晶體管，在其基極還輸入第一交流分量AC0S(cn+cj5)，新的電流為vBP，即vBP=vQ+Acos(on+(j5)，在第一數(shù)量個晶體管另外一
半數(shù)量的晶體管的基極上輸入第二交流分量-A cos (cot + φ)，新的輸入電流為νΒΝ，即Vbn=V0-Acos (ω t+ Φ)，即在晶體管的基極連接的端口 Vbp和Vbn上除輸入一個直流分量V。外，還增加了第一交流分量和第二交流分量，第一交流分量和第二交流分量的大小相等、方向相反。在實際應(yīng)用中，第一交流分量和第二交流分量可以由實際電路的內(nèi)部產(chǎn)生，例如由振蕩器的輸出來提供，這樣就·不會在實際電路中產(chǎn)生一個信號源，對整體電路的輸出沒有影響，并且，施加第一交流分量和第二交流分量后，由于兩個交流分量的大小相等、方向相反，電流鏡所有晶體管的基極的輸入的電流平均值仍為Vtl，與現(xiàn)有偏置方法中晶體管的基極輸入相同，此外，所有晶體管的基極電壓要小于集電極電壓，使電路中的晶體管處于正向工作區(qū)，即發(fā)射結(jié)為正向偏置，集電結(jié)為反向偏置。在本申請實施例中，為敘述方便，第一數(shù)量可以是η個晶體管，η為偶數(shù)，第一數(shù)量可以小于總數(shù)量也可以等于總數(shù)量，即η Sm，在η個晶體管的基極上分別輸入交流分量后，集電極的總電流可以表示為:
權(quán)利要求
1.一種電流鏡互補偏置方法，用于對電流鏡電路中的晶體管進行偏置，其特征在于，所述晶體管的總數(shù)量為偶數(shù)個，偶數(shù)個所述晶體管的發(fā)射極與地電平相連，偶數(shù)個所述晶體管的基極作為電流輸入端，偶數(shù)個所述晶體管的集電極作為電流輸出端，所述互補偏置方法包括: 在電流鏡電路中所有晶體管的電流輸入端輸入一個直流分量； 選擇所述電流鏡電路中第一數(shù)量個晶體管，所述第一數(shù)量為偶數(shù)； 將第一數(shù)量晶體管按照對分的方式分成兩部分； 在第一數(shù)量所述晶體管中第一部分晶體管的基極上輸入第一交流分量； 在第一數(shù)量所述晶體管中第二部分晶體管的基極上輸入第二交流分量，所述第一交流分量和第二交流分量大小相等、方向相反。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一數(shù)量小于總數(shù)量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一數(shù)量等于總數(shù)量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述晶體管的參數(shù)相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述晶體管為NPN型晶體管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述晶體管為PNP型晶體管。
7.一種電流鏡，其特征在于，所述電流鏡包括:晶體管電路、分類電路和偏置電路，其中: 所述晶體管電路包括偶數(shù)個晶體管，并且所述晶體管的基極作為所述電流鏡電路的輸入端，所述晶體管的集電極作為所述晶體管電路的輸出端，所述晶體管的發(fā)射極與地電平相連； 所述分類電路用于選擇所述晶體管電路中第一數(shù)量個晶體管，且將第一數(shù)量個晶體管按照對分的方式分成兩部分，其中，所述第一數(shù)量為偶數(shù)； 所述偏置電路與所述分類電路相連接，用于生成直流分量且將直流分量輸出到第一數(shù)量個晶體管的基極中；且生成第一交流分量和第二交流分量，并將所述第一交流分量輸出到第一部分晶體管的基極中，將第二交流分量輸出到第二部分晶體管的基極中，第一交流分量和第二交流分量大小相等、方向相反。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電流鏡，其特征在于，所述第二數(shù)量小于總數(shù)量。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電流鏡，其特征在于，所述第二數(shù)量等于總數(shù)量。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9任一項所述的電流鏡，其特征在于，所述晶體管的參數(shù)相同。
全文摘要
本申請公開了一種電流鏡互補偏置方法，用于對電流鏡電路中的晶體管進行偏置，晶體管的總數(shù)量為偶數(shù)個，偶數(shù)個晶體管的發(fā)射極與地電平相連，偶數(shù)個晶體管的基極作為電流輸入端，偶數(shù)個晶體管的集電極作為電流輸出端，互補偏置方法包括在電流鏡電路中所有晶體管的電流輸入端輸入一個直流分量；選擇所述電流鏡電路中第一數(shù)量個晶體管，所述第一數(shù)量為偶數(shù)；將第一數(shù)量晶體管按照對分的方式分成兩部分；在第一數(shù)量晶體管中第一部分晶體管的基極上輸入第一交流分量，在第一數(shù)量晶體管中第二部分晶體管的基極上輸入第二交流分量，第一交流分量和第二交流分量大小相等、方向相反，通過互補偏置方法可以使電流輸出端獲得的電流較現(xiàn)有技術(shù)更大。
文檔編號G05F3/26GK103076838SQ201210587420
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者呂志強, 陳嵐 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所