[发明专利]电压电流转换电路

说明书

【技术领域】

本发明涉及电子电路领域，特别是关于一种电压电流转换电路。

【背景技术】

在许多应用中需要把电压信号转换成电流信号，例如各种开关型直流-直流电压转换器或交流-直流电压转换器中，都需要对开关器件的电流进行检测。一种常用的电流检测电路是基于一种电压电流转换电路，通过将检测点的电压转换为电流，通过该电流再获得检测点的电流。

如图1所示，电感L1与晶体管MNsw串联，可以通过检测晶体管MNsw的电流来获得电感L1的电流信息。当MNsw导通时，MNsw相当于一个电阻，其上的电流等于它的电压降除以它的电阻。如图1中所示，MNsw的电流即为SW节点的电压Vsw除以它的电阻Rsw。

图1中电压电流转换电路的晶体管MNse导通时也表现为电阻特性，晶体管MNse所在支路的电流为MNse的电压Vse除以MNse的电阻Rse。当MNsw的宽长比为MNse的宽长比的K倍时，MNsw等效于K个MNse的电阻并联，因此MNse的导通电阻为MNsw的K倍。在图1中MNsw的电压Vsw作为电压电流转换电流的一个输入端，而MNse的电压Vse作为集成运放的另一个输入端，因此MNsw的电压Vsw与MNse的电压Vse相等，由于MNsw与MNse的电压相等，而MNse的导通电阻为MNsw的K倍，则流经MNse的电流为MNsw的电流的1/K。

在图1的电压电流转换电路中，MP3和MP5形成电流镜，因此MP5漏极输出的电流可以镜像复制MNse的电流，通过测量MP5漏极的输出电流，即可求得MNse的电流，进而可以求得MNsw的电流，这样就实现了检测电感L1电流的目的。

图1的实现方法存在两个缺点：一，其输入电压检测范围被限制，最大输入电压需小于VDD-VGSMP3，VGSMP3为MP3的栅源电压；二，其输出电流精度会受到MP3沟长调制效应的影响，如当电源电压VDD变化时会导致MP3与MP5的漏源极电压VDS不相等，此时MP3和MP5构成的电流镜电路的电流复制比例会变化，引入误差。

为克服图1所示的电路的缺陷，一种改进电路如图2所示，通过MP4，MN1，MN2，MP6，MP1，MP2形成的反馈来调整MP3和MP5的漏极电压接近相等。此方法可以解决输入电压检测范围被限制的问题和抑制MP3沟长调制效应的影响。但是这种方法由于反馈通路的延时导致反应速度较慢，当输入电压信号SW的变化很快时，输出电流的响应速度较慢，不适合于如电流检测这种信号变化迅速的情况。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种能够减小沟长调制效应影响而且电流响应速度快的电压电流转换电路。

为达成前述目的，本发明一种电压电流转换电路，其包括：

运算放大器，其包括第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端；

第一电流支路，其包括相互串联的第一晶体管、第三晶体管；

第二电流支路；其包括相互串联的第二晶体管、第四晶体管；

其中第一晶体管和第二晶体管的栅极相连，第一晶体管和第二晶体管构成电流镜，第三晶体管和第四晶体管的栅极相连，前述运算放大器的第一输入端接收输入电压，第二输入端连接于第一电流支路的电流反馈节点，所述电流反馈节点的电压表征第一电流支路的电流；运算放大器的第一输出端连接于第一晶体管与第二晶体管的栅极，运算放大器的第二输出端连接于第三晶体管和第四晶体管的栅极；第二电流支路的第四晶体管的输出端作为转换电流输出端。

进一步地，所述第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管以及第四晶体管均为PMOS晶体管。

进一步地，所述第一电流支路的第一晶体管的源极和衬底连接于电源，第一晶体管的漏极连接于第三晶体管的源极，第一晶体管的栅极与第二电流支路的第二晶体管的栅极相连；所述第三晶体管的衬底连接于电源，第三晶体管的栅极与第二电流支路的第四晶体管的栅极相连，第三晶体管的漏极连接于前述反馈节点；前述反馈节点与地之间串联一个电阻或在导通状态下可等效为电阻的晶体管。

进一步地，所述第二电流支路的第二晶体管的源极和衬底连接于电源，第二晶体管的漏极连接于第四晶体管的源极；第四晶体管的衬底连接于电源，第四晶体管的漏极为前述转换电流输出端。

进一步地，前述运算放大器的第一输出端与第二输出端之间串联有一个电阻，所述第一输出端与第二输出端的电压差为该电阻两端的电压。

进一步地，所述运算放大器为折叠级联运算放大器结构，所述电阻串联于运算放大器的输出支路。

进一步地，所述运算放大器为电流镜运算放大器结构，所述电阻串联于运算放大器的输出支路。