用于生成共源共柵電流源偏置電壓的系統(tǒng)和方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請要求于2013年12月5日遞交的標(biāo)題為"POWER SUPPLY INSENSITIVE CASCODE BIAS CIRCUIT(電力不敏感的共源共柵偏置電路）"的美國臨時(shí)申請序列號 61/912, 475的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，這里通過引用并入該美國臨時(shí)申請的全部內(nèi)容。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及用于生成共源共柵電流源偏置電壓（cascode current source bias voltage)的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 電流源在電子電路中工作以提供或接收電流。理想電流源具有大輸出阻抗，從而 無論在該理想電流源兩端施加的電壓如何，其都提供恒定的電流輸出。因此，理想電流源具 有無窮大的輸出阻抗。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，由于真實(shí)世界組件的有限輸出阻抗，所有電流 源都具有有限的輸出阻抗，從而電流源輸出的電流固有地依據(jù)該電流源兩端的電壓的變化 而變化。某些電路結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)改善的輸出阻抗，但可能增大電壓開銷，并且可能對于電力供 應(yīng)變化不那么魯棒。
[0005] 然而，理想電流源具有相對較低的電壓開銷，從而該電流源可用來工作的最小電 壓Vwtjlin較低。另外，理想電流源對于電力供應(yīng)變化是魯棒的，從而使得電力供應(yīng)電壓的變 化對于電流源的工作具有更低的影響。
[0006] 因此，在許多不同的領(lǐng)域中，希望有如下的電流源：其具有相對較高的輸出阻抗， 同時(shí)仍具有相對較低的該電流源可用來工作的最小電壓v wtniin，并且同時(shí)仍對電力供應(yīng)變 化是魯棒的。
[0007] 此【背景技術(shù)】部分中公開的以上信息只是用于增強(qiáng)對本發(fā)明背景的理解，因此其可 包含不形成已經(jīng)為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的實(shí)施例的各方面包括用于生成對于電力供應(yīng)變化具有相對較低的敏感 度的共源共柵電流源偏置電壓的系統(tǒng)和方法。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，一種電路包括：共源共柵電流源，其包括：電流鏡晶體 管；和共源共柵晶體管；以及耦合到共源共柵電流源的偏置電路，該偏置電路包括：電流 源；第一晶體管，該第一晶體管串聯(lián)耦合到電流源以形成通過電流源和第一晶體管的第一 電流路徑；第二晶體管，該第二晶體管串聯(lián)耦合到電流源；以及第三晶體管，該第三晶體管 串聯(lián)耦合到第二晶體管和電流源以形成通過電流源以及第二晶體管和第三晶體管的第二 電流路徑，其中第三晶體管具有按一倍數(shù)大于第二晶體管的溝道比率的溝道比率，該倍數(shù) 是根據(jù)偏置電路的設(shè)計(jì)因素確定的。
[0010] 設(shè)計(jì)因素可包括電流源工作時(shí)的最小供應(yīng)電壓。
[0011] 設(shè)計(jì)因素可包括電流源兩端的參考電壓。
[0012] 設(shè)計(jì)因素可包括第二晶體管的閾值電壓。
[0013] 倍數(shù)可等于
其中vw是第二晶體管的漏源飽和電 壓，vDDmin是電流源工作時(shí)的最小供應(yīng)電壓，vth是第二晶體管的閾值電壓，并且V KEF是電流 源兩端的參考電壓。
[0014] 第一晶體管的柵極電極可耦合到電流鏡晶體管的柵極電極以向共源共柵電流源 提供電流鏡偏置電壓，并且第二晶體管的柵極電極可耦合到共源共柵晶體管的柵極電極以 向共源共柵電流源提供共源共柵偏置電壓。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，一種用于共源共柵電流源的偏置電路，該偏置電路包 括：電流源；第一晶體管，該第一晶體管串聯(lián)親合到電流源；第二晶體管，該第二晶體管串 聯(lián)耦合到電流源；以及第三晶體管，該第三晶體管串聯(lián)耦合到第二晶體管和電流源，其中第 三晶體管具有按一倍數(shù)大于第二晶體管的溝道比率的溝道比率，該倍數(shù)是根據(jù)偏置電路的 設(shè)計(jì)因素來確定的。
[0016] 設(shè)計(jì)因素可包括電流源工作時(shí)的最小供應(yīng)電壓。
[0017] 設(shè)計(jì)因素可包括電流源兩端的參考電壓。
[0018] 設(shè)計(jì)因素可包括第二晶體管的閾值電壓。
[0019] 倍數(shù)可等于
其中vw是第二晶體管的漏源飽和電 壓，vDDmin是電流源工作時(shí)的最小供應(yīng)電壓，vth是第二晶體管的閾值電壓，并且V KEF是電流 源兩端的參考電壓。
[0020] 第一晶體管可包括：第一電極，該第一電極耦合到電流源以接收參考電流；第二 電極，該第二電極耦合到電壓源；以及柵極電極，該柵極電極耦合到第一晶體管的第一電 極；第二晶體管可包括：第一電極，該第一電極耦合到電流源以接收參考電流；第二電極； 以及柵極電極，該柵極電極耦合到第二晶體管的第一電極；并且第三晶體管可包括：第一 電極，該第一電極耦合到第二晶體管的第二電極；第二電極，該第二電極耦合到電壓源；以 及柵極電極，該柵極電極耦合到第三晶體管的第一電極。
[0021] 通過電流源和第一晶體管可形成第一電流路徑，并且通過電流源、第二晶體管和 第三晶體管可形成第二電流路徑。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，一種利用偏置電路來為共源共柵電流源生成偏置電壓 的方法，該方法包括：通過包括電流源和串聯(lián)耦合到該電流源的第一晶體管的第一電流路 徑提供電流以在第一晶體管的柵極電極處生成電流鏡偏置電壓；以及通過包括電流源、第 二晶體管和第三晶體管的第二電流路徑提供電流以在第二晶體管的柵極電極處生成共源 共柵偏置電壓，其中第三晶體管具有按一倍數(shù)大于第二晶體管的溝道比率的溝道比率，該 倍數(shù)是根據(jù)偏置電路的設(shè)計(jì)因素來確定的。
[0023] 第一晶體管、第二晶體管和第三晶體管可以是二極管耦合式的。
[0024] 設(shè)計(jì)因素可包括電流源工作時(shí)的最小供應(yīng)電壓。
[0025] 設(shè)計(jì)因素可包括電流源兩端的參考電壓。
[0026] 設(shè)計(jì)因素可包括第二晶體管的閾值電壓。
[0027] 倍數(shù)可等于
其中Vw是第二晶體管的漏源飽和電 壓，vDDmin是電流源工作時(shí)的最小供應(yīng)電壓，vth是第二晶體管的閾值電壓，并且V KEF是電流 源兩端的參考電壓。
[0028] 第一晶體管可包括：第一電極，該第一電極耦合到電流源以接收參考電流；第二 電極，該第二電極耦合到電壓源；以及柵極電極，該柵極電極耦合到第一晶體管的第一電 極；第二晶體管可包括：第一電極，該第一電極耦合到電流源以接收參考電流；第二電極； 以及柵極電極，該柵極電極耦合到第二晶體管的第一電極；并且第三晶體管可包括：第一 電極，該第一電極耦合到第二晶體管的第二電極；第二電極，該第二電極耦合到電壓源；以 及柵極電極，該柵極電極耦合到第三晶體管的第一電極。
【附圖說明】
[0029] 隨著通過參考結(jié)合附圖來考慮的以下詳細(xì)描述更好地理解本發(fā)明，對于本發(fā)明及 其許多附帶特征和方面的更完整領(lǐng)會將變得更容易清楚，附圖中同樣的附圖標(biāo)記指示同樣 的組件。
[0030] 圖1A和1B根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例圖示了示例共源共柵電流源電路的示意圖。
[0031] 圖2A和2B根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例圖示了用于共源共柵電流源的示例偏置電路的示 意圖。
[0032] 圖3A和3B根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例圖示了用于共源共柵電流源的可替換示例偏置電 路的不意圖。
[0033] 圖4根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例圖示了用于為共源共柵電流源生成偏置電壓的方法的 流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 下文中，將參考附圖更詳細(xì)地描述示例實(shí)施例，附圖中同樣的標(biāo)號始終指代同樣 的元件。然而，本發(fā)明可以以各種不同的形式具體實(shí)現(xiàn)，而不應(yīng)當(dāng)被解釋為僅限于這里說明 的實(shí)施例。更確切地說，這些實(shí)施例是作為示例來提供的，以使得本公開將是透徹且完整 的，并且將把本發(fā)明的一些方面和特征充分地傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。因此，對于本發(fā)明的 一些實(shí)施例，沒有描述對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員完整理解本發(fā)明的方面和特征來說不必要 的過程、元件和技術(shù)。除非另有注明，否則同樣的參考標(biāo)號在各幅附圖和說明書各處表示同 樣的元件，從而將不重復(fù)對其的描述。在附圖中，為了清晰起見可夸大元件、層和區(qū)域的相 對大小。
[0035] 將會理解，雖然在本文中可使用術(shù)語"第一"、"第二"、"第三"等等來描述各種元 件、組件、區(qū)域、層和/或區(qū)段，但這些元件、組件、區(qū)域、層和/或區(qū)段不應(yīng)受這些術(shù)語所限。 這些術(shù)語只是用于將一個(gè)元件、組件、區(qū)域、層或區(qū)段與另一元件、組件、區(qū)域、層或區(qū)段區(qū) 分開來。因此，以下描述的第一元件、組件、區(qū)域、層或區(qū)段可被稱為第二元件、組件、區(qū)域、 層或區(qū)段，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
[0036] 空間相關(guān)術(shù)語，諸如"在下面"、"在下方"、"下部的"、"在……之下"、"在上方"、"上 部的"等等，在本文中為了容易說明起見可用來描述如圖中所圖示的一個(gè)元件或特征與另 外的（一個(gè)或多個(gè)）元件或（一個(gè)或多個(gè)）特征的關(guān)系。將會理解，除了圖中所描繪的方 位之外，空間相關(guān)術(shù)語還打算涵蓋使用或工作中的裝置的不同方位。例如，如果圖中的裝置 被翻轉(zhuǎn)，那么被描述為在其它元件或特征的"下方"、"下面"或"之下"的元件的方位于是將 在其它元件或特征的"上方"。因此，示例術(shù)語"在下方"和"在……之下"可涵蓋在上方和 在下方這兩個(gè)方位。裝置可以有其它的方位（例如，旋轉(zhuǎn)90度或處于其它方位），并且本文 中使用的空間相關(guān)描述語應(yīng)當(dāng)被相應(yīng)地解讀。此外，還將理解，當(dāng)一元件或?qū)颖环Q為在兩個(gè) 元件或?qū)?之間"時(shí)，其可以是這兩個(gè)元件或