[发明专利]对栅极泄漏不敏感的电流镜电路

说明书

技术领域

【001】本发明一般地涉及集成电路，更特别地涉及电流镜电路。

背景技术

【002】电流镜通常被用于模拟电路中以产生与输入电流成比例的输出电流。电流镜中输出电流和输入电流的比例常数通常被称为镜像比(mirroring ratio)。通常，可以仅通过利用两个MOS(金属氧化物半导体)晶体管来实现最简单的电流镜电路。随着CMOS(互补MOS)技术发展到超深亚微米(UDSM)时代，MOS晶体管的尺寸变得急剧地按比例缩小。在当前的90/65nm的CMOS技术中，由于非常薄的栅极氧化物厚度，MOS输入阻抗不再仅是电容性的。现在栅极阻抗具有占优势的电阻分量，其可被归属于栅极泄漏。通常，在双极型晶体管中，基极电流决定集电极电流，而在MOS晶体管的情况下，漏极电流并不决定于栅极电流，这是因为MOS晶体管可以粗略地用压控电流源进行模拟。在这种情况下，在操作过程中受到影响的基本模拟电路的一种是电流镜。在MOS电路中，简单二极管连接成的晶体管一般表现为非常好的电流镜。在这一简单电流镜电路中，栅极泄漏会导致与镜像率成比例的输出电流中的误差。常常希望当电流镜两端具有小电压(通常被称为净空电压(headroom))时电流镜具有好的精确性。通常，短沟道MOS晶体管具有更低的输出阻抗，该输出阻抗导致了由二极管晶体管和镜晶体管的漏极电压之间差异造成的的镜像误差。归因于晶体管的更低输出阻抗的镜像误差被称为系统误差。

【003】为了克服这一问题，传统的共射共基(cascoding)方法利用四个MOS晶体管来完善电流镜电路。与简单的双晶体管镜像技术相比，这一传统方法中的共射共基电流源需要更大的净空电压。这些架构使系统误差最小化。但如果存在显著的栅极泄漏，大多数传统共射共基电流镜或简单MOS二极管电流镜要忍受大的输出电流误差。其它传统技术在镜像晶体管之间或者利用放大器或者利用源极跟随器，这也可以用来解决栅极泄漏问题。然而，尽管使用源极跟随器导致对栅极泄漏不敏感，但仍需要很大的输入净空电压。存在其它利用反馈放大器的传统技术，这些反馈放大器需要更大的面积和功率。

发明内容

【004】根据本主题的一个方面，提供一种电流镜电路，其包括接收输入电流的输入级和提供输出电流的输出级。进一步地，该电流镜电路包括连接在所述输入级和所述输出级之间的一对互补源极跟随器。这一对互补源极跟随器接收第一电流源和第二电流源，并为所述输入级和所述输出级建立偏置电压，所述偏置电压是独立于所述输入级和所述输出级之间栅极泄漏的所述输入电流的函数。这使得输出电流能够正比于输入电流并独立于栅极泄漏。

附图说明

【005】图1是根据本发明实施方式对栅极泄漏不敏感的电流镜电路的示意图。

【006】图2是根据本发明实施方式对栅极泄漏不敏感的共射共基电流镜电路的示意图。

【007】图3是根据本发明实施方式的另一种对栅极泄漏不敏感的共射共基电流镜的示意图。

【008】图4和图5是根据本发明实施方式举例说明针对如图1-图3所示的电流镜电路的电流源补偿的示意图。

具体实施方式

【009】通过描述本发明的示例性实施方式来举例说明可实现本发明原理的一些方法。

【010】现在参考图1，其图示说明对栅极泄漏不敏感的电流镜电路100的示例性实施例。如图1所示，电流镜电路100包括输入级110、输出级120和一对互补源极跟随器130。进一步如图1所示，输入级110包括第一节点n1和第一镜晶体管MN1。第一镜晶体管MN1包括源电极、栅电极和漏电极。第一镜晶体管MN1的漏电极连接到第一节点n1。

【011】进一步如图1所示，一对互补源极跟随器130包括PMOS源极跟随器132和NMOS源极跟随器134。进一步如图1所示，PMOS源极跟随器132包括第二节点n2和PMOS晶体管MP_S。PMOS晶体管MP_S包括源电极、栅电极和漏电极。NMOS源极跟随器134包括NMOS晶体管MN_S和第三节点n3。NMOS晶体管MN_S包括源电极、栅电极和漏电极。同样如图1所示，输出级120包括第二镜晶体管MN2，该第二镜晶体管MN2是包括源电极、栅电极和漏电极的NMOS晶体管。