[实用新型]一种无运放的电流检测电路

说明书

本实用新型公开了一种无运放电流检测电路，电路结构包括：电压偏置模块A、检测电流模块B和放大模块C；电压偏置模块中M1、M3和M5采用二极管连接方式与M2、M4和M6构成共源共栅电流镜结构，M7和M8采用二极管连接方式，M9、M10、M11和M12构成简单电流镜结构；检测电流模块中M13、M14和采样电阻R1构成源极跟随器，M15、M17作为MOS负载与M16、M18构成共源极放大器，M19、M20作为MOS负载与M21、电阻R2构成源极跟随器；放大模块中M22、M23与M19、M20构成共源共栅电流镜结构，电阻R3作为放大电阻。本实用新型采用单级放大器、电流镜和放大电阻对信号进行额定倍数的放大，极点少，调节MOS管的参数，使极点远离原点，提高电路的工作频率；电路中大部分MOS管工作于亚阈值区，降低功耗。

技术领域

本发明涉及模拟集成电路设计领域，具体涉及一种无运放的电流检测电路。

背景技术

随着信息技术与半导体技术的发展，集成电路(Integrated Circuit，IC)广泛应用于各类电子设备中，以实现小体积、高速与低功耗。电流检测电路作为模拟 IC的重要模块，已广泛应用于电流保护/监测设备、可编程电流源、线性/开关电源、以及各类充电器和电池电量计量器中。

目前，电流检测电路核心模块主要由高精度采样电阻和高增益运算放大器组成。其中，高增益运算放大器不仅导致电路的功耗较大，并且其增益随着电路工作频率升高而下降，当工作频率大于1MHz时，增益很难达到要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对目前的技术问题，提供一种无运放的电流检测电路。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种无运放的电流检测电路，其电路结构包括：电压偏置模块(A)，检测电流模块(B)和放大模块(C)；电压偏置模块包括MOS管M1～M12，其中M1、M3和M5采用二极管连接方式与M2、M4 和M6构成共源共栅电流镜结构，M7和M8采用二极管连接方式，M9、M10、 M11和M12构成简单电流镜结构；检测电流模块包括M13～M21、采样电阻R1 和电阻R2，其中M13、M14和采样电阻R1构成源极跟随器，M15、M17作为 MOS负载与M16、M18构成共源极放大器，M19、M20作为MOS负载与M21、电阻R2构成源极跟随器；放大模块包括M22、M23和电阻R3，其中M22、M23 与M19、M20构成共源共栅电流镜结构，电阻R3作为放大电阻。

优选地，所述该电路不采用运算放大器，而采用单极放大器、共源共栅电流镜和放大电阻对检测电流信号进行额定倍数的放大。

优选地，所述该电路极点少，通过调节M15～M18的参数，使极点最大程度远离原点，工作频率最高可达100MHz。

优选地，所述该电路MOS管M1～M10工作在亚阈值区，电路功耗低于 300μW。

优选地，所述该电路中检测电流I_in与采样电压V₁之间的关系为V₁＝R₁× (I_in+I₃)，为了保证输入电流值转换为电压值的精度大于99％，即保证V₁和I_in之间的线性度，需满足I_in≥99I₃。

优选地，所述电流I₃在电路中取值范围设为100～200nA之间，由I_in≥99I₃可得输入电流I_in范围(即电流检测范围)大于20μA。

本发明中的无运放电流检测电路不采用运算放大器，而采用单极放大器、共源共栅电流镜和放大电阻对检测电流信号进行额定倍数的放大，极点少；通过调节MOS的参数，使极点最大程度远离原点，电路中大部分MOS管工作于亚阈值区，从而提高电路的工作频率，并降低功耗。