[发明专利]开关电流源电路及开关电流源快速建立方法

说明书

本发明提供一种开关电流源电路及开关电流源快速建立方法，包括并联连接于负载一端的第一、第二开关电流源支路；开关使能信号切换时，第一、第二开关电流源支路由于电荷耦合分别导致偏置电压产生与开关使能信号跳变方向相同及相反的抖动；两次抖动相互抵消使电流源偏置电压在开关切换时快速恢复。或包括串联连接负载一端的开关电流源支路；开关使能信号切换时，开关电流源支路中第一、第二偏置节点分别发生与开关使能信号的跳变方向相同及相反的抖动；两次抖动相互抵消，电流源偏置电压在开关切换时快速恢复。本发明通过电荷的耦合加速电流的建立，并且能够同时减少去耦电容，以进一步减小电路面积，降低成本。

技术领域

本发明涉及模拟集成电路领域，特别是涉及一种开关电流源电路及开关电流源快速建立方法。

背景技术

随着集成电路的集成度与性能的不断发展，如今的集成电路已达到百瓦量级，这需要昂贵的封装，散热片及冷却环境。根据摩尔定律，每18个月晶体管密度增加一倍，而电源技术要达到相同的增速，需要5年，显然电源技术已成瓶颈。电路里的大电流会使产品的寿命和可靠性降低，且电源的动态压降严重的时候还会造成失效。因此，需要降低集成电路的功耗，通常我们通过降低偏置电流来节省功耗。

一种降低功耗的方法是切断偏置电压路径，并将偏置电压拉至地(对于NMOS管)或电源(对于PMOS管)，以此禁用电流源，达到降低功耗的目的。如图1所示，模拟负载11、第一晶体管Q1及第二晶体管Q2依次串联，其中，第一晶体管Q1的栅极连接预设电压Vb_cas(第一晶体管Q1作为共源共栅管，用于提高电流源内阻)；第二晶体管Q2的栅极通过第一开关S1接收偏置电压Vb，偏置电压Vb由电流镜Q3输出，第二晶体管Q2的栅极还通过第二开关S2接地，第二开关S2与第一开关S1的使能信号相反(分别对应使能信号En_b及En)，择一开启，第二晶体管Q2作为电流源；去耦电容C连接在晶体管Q2的栅极与地之间。当电流源正常工作时，第一开关S1导通，在第二晶体管Q2的漏极产生对应于偏置电压Vb的偏置电流；当禁用电流源时，第二开关S2导通，第二晶体管Q2的栅极被拉低至地，电流源被禁用。在此过程中，由于去耦电容C的电容值比较大且电流镜Q3输入端的偏置电流比较弱，栅极控制电流源需要较长的设置时间，时间常数约为C/gm_dio(C为去耦电容的容值，gm_dio为电流镜Q3的跨导)；同时由于第一开关S1本身产生一定压降，第二晶体管Q2栅极电压小于偏置电压Vb，导致实际电流源与预设值存在偏差(系统性误差)。

还可以在电流源电路中设置开关器件以到达禁用电流源、减小功耗的目的。开关可设置于模拟负载和电流源之间，或者设置于在电流源和地(PMOS对应电源)之间，但是当开关的使能信号切换时，偏置电压会发生相应的抖动，导致偏置电流不能快速建立，需要增加大的去耦电容来抑制电流的波动。

因此，如何在利用开关电流源降低功耗的同时又能保证开关电流源的建立速度、降低成本，已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种开关电流源电路及开关电流源快速建立方法，用于解决现有技术中降低偏置电流时开关电流源性能差的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种开关电流源电路，所述开关电流源电路至少包括：

并联连接于负载一端的第一开关电流源支路及第二开关电流源支路，所述第一开关电流源支路及所述第二开关电流源支路用于调节流经所述负载的电流；

开关使能信号跳变时，所述第一开关电流源支路中偏置节点发生与所述开关使能信号的跳变方向相同的正抖动，所述第二开关电流源支路中偏置节点发生与所述开关使能信号的跳变方向相反的负抖动，所述正抖动与所述负抖动相互抵消，使得流经所述负载的电流在开关切换时得以快速建立。