[发明专利]一种有效抑制电源电压影响的电流镜

说明书

技术领域

本发明涉及模拟电路设计技术领域，尤其是一种电流镜，具体为一种有效抑制电源电压影响的电流镜。

背景技术

在模拟电路设计中，电路模块经常需要用到比较精确的偏置电流，这对电路性能的稳定和提高非常重要，特别是随着近年来便携式消费类电子产品的普及，要求供电电源电压在一定范围内变化设备都能正常工作，这对电流镜电路的设计提出了更高的要求。

传统的电流镜电路如图1所示，电路中的所有管子都要求工作在饱和区，其中PMOS管PM1的栅极接NMOS管NM1的漏极，PMOS管PM1的源极接电源，PMOS管PM1的漏极接NMOS管NM1的漏极；PMOS管PM2的栅极接NMOS管NM1的漏极，PMOS管PM2的源极接电源，PMOS管PM2的漏极接NMOS管NM2的漏极；NMOS管NM1的栅极接外部电压偏置端口Vbias，NMOS管NM1的源极接地；NMOS管NM2的栅极接NMOS管NM2的漏极，NMOS管NM2的源极接地；NMOS管NM3的栅极接NMOS管NM2的漏极，NMOS管NM3的源极接地，NMOS管NM3的漏极接电流输出端口Iout1；NMOS管NM3的栅极接NMOS管NM2的漏极，NMOS管NM3的源极接地，NMOS管NM4的漏极接电流输出端口Iout2；

在不考虑沟道长度调制效应的前提下，根据饱和区MOS管的电路公式(1)为

如果考虑MOS管的二级效应，可以得到更为精确的电流公式(2)为

现在对流过NMOS管NM2和NMOS管NM3的电流做一个简单地分析：

式子中μ_n为电子迁移率，介电常数其中ε_o为真空介电常数，为二氧化硅相对介电常数，t_ox为栅氧化层的厚度，W为沟道宽度，L为沟道长度，称为器件的宽长比，V_TH为MOS管的阈值电压，V_GS为栅源级电压，V_DS为漏源级电压；V_GSNM2为NMOS管NM2的栅极对源极电压，V_DSNM2为NMOS管NM2的漏极对源极电压，对NMOS管NM2来说，两者在数值上是相等的，同理得到流经NMOS管NM3的电流

式子中V_GSNM3为NMOS管NM3的栅极对源极电压，V_DSNM3为NMOS管NM3的漏极对源极电压；

因为NMOS管NM2和NMOS管NM3的栅极电压相同，公式(3)、(4)两式相比，得到

由上式(5)中可以看出，复制的镜像电流值有两个影响因素：1.宽长比，2.电流镜管子的漏源极电压偏差，然而事实上，公式(5)的结论是在忽略NMOS管NM2和NMOS管NM3的阈值电压的不同得到的，在精确的电流镜电路中，这个影响因子是不能简单忽略的；其中管子的宽长比通过版图的布局优化可以做到相当小的差别，因此影响电流镜电流精度很大程度上取决于镜像管的漏源电压差，而在传统电流镜电路中，由于结构上的缺陷，两个镜像管漏源电压的压差较大，特别是当电源电压出现波动时，会引起电流输出部分镜像管的漏源电压随之出现较大的变化，导致输出电流严重偏离设计值。

发明内容

针对现有电流镜镜像管的漏源电压差对输出电流影响大的问题，本发明提供了一种有效抑制电源电压影响的电流镜，其可有效提高输出电流对电源电压波动的抑制能力，保证电流精度。

其技术方案是这样的，其特征在于：其包括参考电流产生电路、第一镜像电路、第二镜像电路及电流输出电路，所述参考电流产生电路的输出端连接所述第一镜像电路、第二镜像电路的输入端，所述第一镜像电路、第二镜像电路的输出端输出至所述电流输出电路。

其进一步特征在于：所述参考电流产生电路包括PMOS管PM1、NMOS管NM1，所述PMOS管PM1的栅极接所述NMOS管NM1的漏极，所述PMOS管PM1的源极接电源，所述PMOS管PM1的漏极接所述NMOS管NM1的漏极；所述NMOS管NM1的栅极接对外端口的偏置电压Vbias，所述NMOS管NM1的源极接地；