[发明专利]一种电流镜瞬变加速电路

说明书

技术领域

电流镜广泛地应用在集成电路（IC）设备中。它们的主要是在所谓的电流槽转换为电流源的转向电路中起作用，反之亦然。这样的动作改变了电路电压，于是就获得了很大的电平位移，而无需损失直流参考电平。

背景技术

在某些电路应用中，特别是那些驱动电容性负载的电路中，加速电路的启动，并且在启动过后很短暂的时间内提供一个电流过冲来增加转换速率是十分有益的。这样的应用可作为降压型开关式稳压源中开关设备的驱动，还可作为发射极接地的功率开关晶体管的基极放电部分。

发明内容

本发明的一个目的是提供一个电流镜瞬变加速电路；

本发明的另一个目的是提供一个电流镜电路，该电路在其第一次启动时具有一个瞬时电流过冲输出。

本发明的技术解决方案是：

这些以及其他目的通过以下内容达到。一对晶体管偶合在一起形成一个电流镜。它们的根据尺寸提供所需的电流镜增益。晶体管的基极通过一对电阻连接在一起，电阻的阻值与电流镜的增益成反比。也就是说较大的电阻对应于较低的电流晶体管。由于射极跟随器的基极耦合在输入晶体管集电极上，发射极耦合在两个基极晶体管的连接处，建立了负反馈，所以输入晶体管的集电极电流等于电流镜的输入电流。一个电容耦合在电流镜输入晶体管的发射极和基极之间，一个二极管耦合在电阻连接点和电流镜输出晶体管的基极之间。当射极跟随器工作时，二极管就沿着极性导通。两个输出晶体管结构是经过慎重考虑的。第一，射极跟随器集电极直接回到适当的电源端，形成超强型二极管电流镜。第二，射极跟随器的发射极也耦合在电流镜输出晶体管的集电极上，射极跟随器的集电极就以威尔森型电流镜的形式，成了电流镜的输出端。当电路第一次启动，输入晶体管基极到发射极的电容不带电，输入晶体管就会保持截止状态，直至电容充电。在这样的条件下，电流镜输入电流就会通过二极管转移到输出晶体管上。这在高电流增益时会产生一个电流瞬变。该动作将会在启动时提供一个充分过冲的快速上升的瞬变电流脉冲输出。接着，在短暂的瞬变间隔之后，输入晶体管的电容逐渐充电至输入晶体管导通。这时，电路就成为了常规的电流镜。

对比专利文献：CN201134057Y 一种用SELF-CASCODE实现的电流镜启动电路200720077886.5 ，CN201765527U一种自适应电流镜 201020273665.7。

附图说明：

图1为本发明电路的原理图；

图2为图1中电路电气性能的曲线图；

图3为本发明的一个可选实例的原理图；

图4为一个可以使用在图1或图3电路中的功率晶体管的原理图；

图5为由电压控制的差分信号电流源的电路工作原理图。

具体实施方式：

图1中的原理图展示了本发明使用的PNP晶体管基本概念。需要理解的是，当PNP晶体管得到展示和描述时，使用NPN晶体管的电路的补充形式也可以被使用。电流镜由一个连接在端子10和接地端11上的电源                                                供电。在电路输入端12处提供一个输入电流，该电流便会镜像对称至输出端13上。输入由一个恒流元件14提供，其接通与断开由开关15控制。在接下来的讨论中，我们假设采用β较大的晶体管，这样基极电流相对于集电极电流就可以忽略。当β大于100时，基极电流就可以小于集电极电流的1%，这样的近似对于一阶系统是有效的。

输入晶体管16耦合在输出晶体管17上组成电流镜。晶体管17的发射极面积被制成为晶体管16的n倍，这样电流镜的电流增益就为n，也就是。

晶体管的基极通过串联的电阻18和19连接在一起。这两个电阻阻值的比率与晶体管16和17的相关因素是相同的，即。因此，在工作时，电阻18和19上的压降相同并且反向。电容20与电阻19构成了一个低通滤波器。当晶体管16的发射极-基极电容充满电时，也就是通常使用横向晶体管结构的情况下，物理电容20可以略去。二极管21与电阻18并联，并且在晶体管被脉冲导通时沿着极性方向被导通。电阻18上的压降在启动瞬变之后要小于二极管压降，因此，二极管21对电路的稳态工作没有影响。

当开关15打开时，节点12处的输入为零。电路未被导通，所有的晶体管都是截止的，端子13处的输出也为零。