本發(fā)明涉及芯片電路中低溫漂電流源技術(shù)，特別是一種低溫漂精密電流產(chǎn)生電路，有利于在減小溫度漂移的同時不增加常溫下的誤差，使得進行溫度補償?shù)牧慨a(chǎn)修調(diào)變的更容易，能夠更好地利用片上集成電阻資源，從而降低低溫漂精密電流源的實現(xiàn)成本。

背景技術(shù)：

低溫漂電流源是芯片設(shè)計中應(yīng)用廣泛的基礎(chǔ)電路構(gòu)件，例如它可以作為電流型DAC的參考源，可以作為松弛振蕩器的設(shè)計構(gòu)件，可以溫度傳感器的激勵源。電流源的溫度穩(wěn)定性決定了上述應(yīng)用電路的溫度穩(wěn)定性，因而提高電流源的溫度穩(wěn)定性(更低的溫漂)對于提高應(yīng)用電路的溫度穩(wěn)定性有重要意義。在現(xiàn)有技術(shù)中基于OPAMP的電流源產(chǎn)生電路包括參考電流源，對于參考電流源中的參考電阻，通常的方案是選擇片外低溫漂精密電阻，而不是采用較低成本的片上集成電阻，因為片上集成電阻的溫度漂移現(xiàn)象難以滿足低溫漂精密電流輸出的要求。針對基于OPAMP的電流源，有些改進已經(jīng)做出。例如，對于參考電流源中由OPAMP A1和NMOS MN1，以及參考電阻R1構(gòu)成的反饋環(huán)路，該反饋環(huán)路中由于反饋的作用，電阻R1頂端電壓為Vref即輸入第一運算放大器A1正向端的參考電壓。當R1的阻值由于溫度的變化而變化時，由R1頂端連接的電流源注入一個隨著溫度反向變化的電流源，對流過第一NMOS管MN1的電流進行補償，進而使輸出電流Iout隨溫度發(fā)生的變化更小。例如，假定電阻R1隨溫度增高而減小，由于R1頂端電壓保持在Vref，流過R1的電流會增大。假如電流源流出的電流也隨著溫度增高而增大，那么流過MN1的電流就基本不變，因而從電流鏡像管MP2的輸出電流Iout也近似保持不變。上述改進方案的主要缺點使量產(chǎn)時修調(diào)比較復(fù)雜，進而提高了測試成本。由于工藝偏差的存在，上述方案需要修調(diào)以達到較低溫度系數(shù)。修調(diào)是通過改變電流源的絕對值來實現(xiàn)的，這樣做雖然減小了輸出電流Iout的溫度漂移，但是卻增加了常溫下的誤差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷或不足，提供一種低溫漂精密電流產(chǎn)生電路，有利于在減小溫度漂移的同時不增加常溫下的誤差，使得進行溫度補償?shù)牧慨a(chǎn)修調(diào)變的更容易，能夠更好地利用片上集成電阻資源，從而降低低溫漂精密電流源的實現(xiàn)成本。

本發(fā)明技術(shù)方案如下：

低溫漂精密電流產(chǎn)生電路，其特征在于，包括具有四個端口的電流控制電流源，其中第一端口和第三端口均連接第一電源接入線，第二端口連接由參考電流源與第一修調(diào)電流源連接形成的參考電流節(jié)點，第四端口分為兩路，一路通過第二修調(diào)電流源連接所述第一電源接入線，另一路連接低溫漂精密電流輸出端，所述參考電流節(jié)點通過所述第一修調(diào)電流源連接所述第一電源接入線，所述參考電流節(jié)點通過所述參考電流源連接第二電源接入線。

所述第一修調(diào)電流源為和所述參考電流源中的參考電阻溫度系數(shù)相反的電流源，所述第二修調(diào)電流源為零溫度系數(shù)電流源。

所述第四端口的輸出電流/所述第二端口的輸入電流＝所述第二修調(diào)電流源的電流/所述第一修調(diào)電流源的電流，即i4：iin＝i2：i1。

第一修調(diào)電流源的溫度系數(shù)與參考電流源的溫度系數(shù)符號相同。

第一修調(diào)電流與第二修調(diào)電流的符號相同，即兩個修調(diào)電流源值的符號相同。

所述參考電流源包括第一運算放大器、第一可修調(diào)電阻和第一NMOS管，所述第一運算放大器的正向端連接參考電壓端，所述第一運算放大器的負向端連接所述第一NMOS管的源極，所述第一可修調(diào)電阻連接所述第一NMOS管的源極，所述第一NMOS管的漏極連接所述參考電流節(jié)點，所述第一NMOS管的柵極連接所述第一運算放大器的輸出端。

電流控制電流源包括柵極互連的第一PMOS管和第二PMOS管，所述第一PMOS管的源極連接第一端口，所述第二PMOS管的源極連接第三端口，所述第一PMOS管的柵極和漏極均連接第二端口，所述第二PMOS管的漏極連接第四端口。

本發(fā)明技術(shù)效果如下：本發(fā)明低溫漂精密電流產(chǎn)生電路，通過針對產(chǎn)生漂移的參考電流源，采用雙修調(diào)電流源模式(即第一修調(diào)電流源和第二修調(diào)電流源)，能夠在減小溫度漂移的同時不增加常溫下的誤差，使得進行溫度補償?shù)牧慨a(chǎn)修調(diào)變的更容易，能夠更好地利用片上集成電阻資源，從而降低低溫漂精密電流源的實現(xiàn)成本。

本發(fā)明具有的特點：本發(fā)明能夠在傳統(tǒng)方案上添加具有溫度系數(shù)的電流源，其溫度系數(shù)的符號和參考電流源溫度系數(shù)符號相同，和零溫度系數(shù)(ZTAT)的電流源，對輸出電流的溫度系數(shù)進行補償，從而使用通用CMOS工藝所支持的廉價電阻實現(xiàn)大大低于電阻溫度系數(shù)的輸出電流溫度漂移。上述說法只是例舉以說明問題，實際上第一修調(diào)電流源的溫度系數(shù)和參考電流源溫度系數(shù)同即可，不一定是正溫度系數(shù)。同時，本發(fā)明使得進行溫度補償?shù)牧慨a(chǎn)修調(diào)變的更容易。通過避免使用片外電阻或者增加工藝步驟，避免復(fù)雜的量產(chǎn)修調(diào)步驟，本發(fā)明降低了低溫漂電流源的實現(xiàn)成本。

附圖說明

圖1是實施本發(fā)明低溫漂精密電流產(chǎn)生電路的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖2是電流控制電流源的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖3是參考電流源的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

附圖標記列示如下：1-第一端口；2-第二端口(對應(yīng)輸入電流iin或Iin)；3-第三端口；4-第四端口(對應(yīng)輸出電流i4)；I1-第一修調(diào)電流源(對應(yīng)第一修調(diào)電流i1或I1，第一修調(diào)溫度系數(shù)TC1)；I2-第二修調(diào)電流源(對應(yīng)第二修調(diào)電流i2或I2，第二修調(diào)溫度系數(shù)TC2)；Iref-參考電流源(對應(yīng)參考電流iref或Iref，參考溫度系數(shù))；iref-參考電流節(jié)點/參考電流；Iout-低溫漂精密電流輸出端(對應(yīng)輸出電流Iout)；CCCS-電流控制電流源；pwr1-第一電源接入線；pwr2-第二電源接入線；MP1-第一PMOS管；MP2-第二PMOS管；MN1-第一NMOS管；R1-第一可修調(diào)電阻；Vref-參考電壓/參考電壓端；A1-第一運算放大器(OPAMP)。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖(圖1-圖3)對本發(fā)明進行說明。

圖1是實施本發(fā)明低溫漂精密電流產(chǎn)生電路的結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖2是電流控制電流源的結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖3是參考電流源的結(jié)構(gòu)原理示意圖。如圖1至圖3所示，低溫漂精密電流產(chǎn)生電路，包括具有四個端口的電流控制電流源CCCS，其中第一端口1和第三端口3均連接第一電源接入線pwr1，第二端口2連接由參考電流源Iref與第一修調(diào)電流源I1連接形成的參考電流節(jié)點iref，第四端口4分為兩路，一路通過第二修調(diào)電流源I2連接所述第一電源接入線pwr1，另一路連接低溫漂精密電流輸出端Iout，所述參考電流節(jié)點iref通過所述第一修調(diào)電流源I1連接所述第一電源接入線pwr1，所述參考電流節(jié)點iref通過所述參考電流源Iref連接第二電源接入線pwr2。所述第一修調(diào)電流源I1為和所述參考電流源中的參考電阻溫度系數(shù)相反的電流源，所述第二修調(diào)電流源I2為零溫度系數(shù)電流源。所述第四端口4的輸出電流i4/所述第二端口的輸入電流Iin＝所述第二修調(diào)電流源的電流i2/所述第一修調(diào)電流源的電流i1，，即i4：iin＝i2：i1。第一修調(diào)電流源I1的溫度系數(shù)與參考電流源Iref的溫度系數(shù)符號相同。第一修調(diào)電流i1與第二修調(diào)電流i2的符號相同，即兩個修調(diào)電流源值的符號相同。所述參考電流源Iref包括第一運算放大器、第一可修調(diào)電阻和第一NMOS管，所述第一運算放大器A1的正向端(+)連接參考電壓端Vref，所述第一運算放大器A1的負向端(-)連接所述第一NMOS管MN1的源極，所述第一可修調(diào)電阻R1連接所述第一NMOS管MN1的源極，所述第一NMOS管MN1的漏極連接所述參考電流節(jié)點iref，所述第一NMOS管MN1的柵極連接所述第一運算放大器A1的輸出端。電流控制電流源CCCS包括柵極互連的第一PMOS管MP1和第二PMOS管MP2，所述第一PMOS管MP1的源極連接第一端口1，所述第二PMOS管MP2的源極連接第三端口3，所述第一PMOS管MP1的柵極和漏極均連接第二端口2，所述第二PMOS管MP2的漏極連接第四端口4。

本發(fā)明由四個組成部分構(gòu)成：參考電流源Iref，修調(diào)電流源I1和I2，電流控制電流源CCCS。對于這四個模塊，如果電流流入模塊的某個端口，則定義該電流值為正值。模塊Iref輸出一個參考電流iref到CCCS的端口2，CCCS在端口4的輸出電流和端口2的輸入電流成一個固定比例K。參考電流源Iref通常具有一定的溫度系數(shù)Tc_ref。修調(diào)電流源I1輸出一個具有溫度系數(shù)TC1的修調(diào)電流i1到CCCS的端口二。i1和i2如果其值的符號相反，則TCref和TC1的符號相同。i1和i2如果其值的符號相同，則TCref和TC1的符號相反。CCCS端口4輸出電流到節(jié)點Iout，修調(diào)電流源I2也輸出一個電流i2到Iout，Iout節(jié)點為本發(fā)明的電流輸出節(jié)點。i2的溫度系數(shù)TC2為0，在一個參考溫度T0下，i2和i1的比例為K。

相對于參考溫度T0，參考電流源和修調(diào)電流源隨溫度的變化可以由下面的等式表達(其中T是被測溫度)：

I_ref(T)＝I_{ref_o}(1+TC_ref(T-T_o))

I₁(T)＝I_{1_o}(1+TC₁(T-T_o))

I₂(T)＝I_{2_o}(1+TC₂(T-T_o))

CCCS輸入電流和輸出電流的比例關(guān)系：i4＝K*iin。修調(diào)電流源的比例關(guān)系：I1_0＝I2_0。

下面是將圖1、圖2和圖3結(jié)合起來的情況。

顯然輸出電流Iout為

因為TC2幾乎為0，可以忽略不計，上式變?yōu)椋?注意I2₀＝I1₀)

從上式可以看出，Iout的初始值修調(diào)已經(jīng)完全解耦，溫度系數(shù)的修調(diào)不會干擾初始值的結(jié)果。對于單溫度點修調(diào)，由于工藝偏差的存在，殘余溫度系數(shù)和前述改進方案近似。但是雙溫度修調(diào)時溫度系數(shù)I1的修調(diào)不會干擾初始值，可以達到比前述改進方案更好的精度和殘余溫度系數(shù)。在雙溫度修調(diào)時可以實現(xiàn)更高精度。I1比I2的比例和CCCS第二端口電流比第四端口電流的比例在給定參考溫度一致。在給定參考溫度下，I1比I2在修調(diào)時比例保持一致。

在此指明，以上敘述有助于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解本發(fā)明創(chuàng)造，但并非限制本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍。任何沒有脫離本發(fā)明創(chuàng)造實質(zhì)內(nèi)容的對以上敘述的等同替換、修飾改進和/或刪繁從簡而進行的實施，均落入本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍。