[发明专利]恒流电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种提供稳定输出电流的恒流电路。

背景技术

带隙基准电路被认为是广泛地用于半导体集成电路的恒流电路。带隙基准电路与电源电压波动或MOS晶体管的工艺波动无关。

在日本未审查专利申请公开号8-63245(Koyabe)中，公开了与带隙基准电路相关的技术。图6示出了Koyabe中公开的技术。由Koyabe教导的技术包括P沟道MOS晶体管(PMOS)P51至P53、N沟道MOS晶体管(NMOS)N51和N52、电阻器R51以及二极管D51和D52。PMOS P51、NMOS N51以及二极管D51被串联连接在电源和地线之间。PMOS P52、NMOS N52、电阻器R51以及二极管D52也被串联连接在电源和地线之间。PMOS P51和PMOS P52形成第一电流镜(current mirror)。NMOSN51和NMOS N52形成第二电流镜。第一电流镜和第二电流镜形成回路。二极管D51和二极管D52的面积比是1∶N。NMOS N51、NMOS N52、PMOS P51以及PMOS P52具有相同的晶体管尺寸，且它们在饱和区中工作。端子“a”是供电端、“b”是输出端以及“c”是接地端。

因为NMOS N51和NMOS N52形成电流镜，N51和N52的栅-源电压Vgs是相等的，以便点A处的电压VA和点B处的电压VB是相等的。因此，电阻器R51的电压降由二极管D51和D52之间的差值决定。因此，电流152由点A处的电压VA和点C处的电压VC之间的差值决定，该差值是VA-VC。电流I52与MOS晶体管和电源电压的特性无关，因为I52＝I51＝(kT/q)log(N)/R51，其中k是玻耳兹曼常数，q是基本电荷，以及T是温度。

但是，电流I52随电阻器R51的电阻的工艺波动而变化。随着电流I52改变，通过电阻器R51的电阻的工艺波动，形成具有电流I52的电流镜的输出电流I53也改变。在日本未审查专利申请公开号4-170609(Kameyama)中，公开了克服该缺点的技术。图7示出了Kameyama中公开的技术。由Kameyama教导的技术使用NMOS N53代替Koyabe中使用的二极管D51和D52以及还包括具有PMOS P53、NMOS N54和NMOSN55的反馈单元60。端子“a”是供电端、“b”是输出端以及“c”是接地端。

与在Koyabe中一样，电流I52由施加到电阻器R51的电压决定。如果电流I52增加，那么电流I53由此增加。NMOS N54处的电压低于点A的电压，以及点A和NMOS N54之间的电压差被反馈到NMOS N53。结果，点A处的电压减小。因为电流镜，点A和点B的电压相等，因此点B的电压随点A的电压减小而减小。由此，电流I52被抑制，且由此输出电流I54也被抑制。以此方式，Kameyama使用反馈单元60控制由于每个MOS晶体管的栅长度Lg、栅宽度Wg和阈值Vt以及电阻变化而发生的电流波动。

但是，尽管在Kameyama中公开的技术可以提供用于电源电压波动和每个MOS晶体管的工艺波动的稳定输出电流，但是它不能提供用于温度波动的稳定电流，因为它不使用温度补偿电路等，如Koyabe中使用二极管和电阻器。

发明内容

在一个实施例中，一种恒流电路，包括第一电流镜和第二电流镜，第一电流镜包括在第一电流路径上形成的第一晶体管和在第二电流路径上形成的第二晶体管，第二电流镜包括在第一电流路径上形成的第三晶体管和在第二电流路径上形成的第四晶体管，在第一电流路径上形成的第一二极管，在第二电流路径上形成的第二二极管，在第二电流路径上形成的电阻器，与第一电流路径和第二电流路径连接的可变电阻元件，以及反馈单元，基于流过第二电流路径的电流控制该可变电阻元件的阻抗值。

根据该实施例，该恒流电路包括与第一电流路径和第二电流路径连接的可变电阻元件。它根据从反馈单元反馈的电压，控制可变电阻元件的阻抗值，由此控制流过第二电流路径的电流。

本发明的恒流电路允许用偏置电路提供稳定输出电流，该偏置电路对于电源电压波动、温度波动、MOS晶体管的工艺波动和电阻器具有小的依赖性。

附图说明

结合附图，从某些优选实施例的以下描述，将更明白本发明的上述及其他目的、优点和特点，其中：

图1示出根据本发明实施例的使用反相电路的恒流电路的电路图；

图2示出了根据本发明实施例的恒流电路和根据相关技术的恒流电路中的输出电流的变化曲线；

图3示出了在反相电路中用于负载的替换性电路的示意性视图；