具备电流沉能力的电压产生电路及芯片的制作方法

1.本实用新型属于电压产生电路设计的技术领域，涉及一种电压产生电路，特别是涉及一种具备电流沉能力的电压产生电路及芯片。


背景技术：

2.目前，参考电压产生电路，通常由ota(operational transimpedance amplifier，跨导运算放大器)或者运算放大器opa(operational amplifier，运算放大器)来实现。在仅需要电流沉输出能力的应用时，输出级仅仅由nmos(n-metal-oxide-semiconductor，n型金属-氧化物-半导体)管提供，但由于是多级设计，并且还需要补偿电容，如图1所示，v
out
＝v
ref
，v
ref
表示参考电压，cc表示补偿电容。由此，整个电路结构所占面积比较大。
3.因此，如何针对现有的电压产生电路，解决现有技术无法提供一种电路结构简洁紧凑，并且可提供电流沉的电压产生电路等缺陷，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种具备电流沉能力的电压产生电路及芯片，用于解决现有技术无法提供一种电路结构简洁紧凑，并且可提供电流沉的电压产生电路的问题。
5.为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型一方面提供一种具备电流沉能力的电压产生电路，所述具备电流沉能力的电压产生电路包括：电流匹配单元，包括第一电流源和第二电流源；电流密度匹配单元，与所述电流匹配单元连接，包括第一mos管和第二mos管，所述第一电流源与所述第一mos管连接，所述第二电流源与所述第二mos管连接，所述第一mos管的栅极分别与所述第一mos管的漏极、所述第二mos管的栅极连接；参考电压单元，与所述第一mos管连接；输出电压单元，与所述第二mos管连接。
6.于本实用新型的一实施例中，所述参考电压单元包括参考电压调整电阻，所述参考电压调整电阻的一端与所述第一mos管的源极连接，另一端与地连接。
7.于本实用新型的一实施例中，所述输出电压单元包括输出mos管；所述输出mos管的漏极与所述第二mos管的源极连接，所述输出mos管的源极与地连接。
8.于本实用新型的一实施例中，所述输出mos管的栅极分别与所述第二电流源、所述第二mos管的漏极连接。
9.于本实用新型的一实施例中，所述输出电压单元还包括：电压转换器；所述电压转换器分别与所述第二mos管的漏极、所述输出mos管的栅极连接。
10.于本实用新型的一实施例中，所述电压转换器包括：分压电阻、第三电流源和第四电流源；所述输出mos管的栅极分别与所述分压电阻的一端、所述第四电流源连接，所述分压电阻的另一端与所述第三电流源连接；所述第三电流源的输出端与所述第二电流源汇聚至所述第二mos管的漏极。
11.于本实用新型的一实施例中，所述输出电压单元还包括：跟随器；所述跟随器分别与所述第二mos管的漏极、所述输出mos管的栅极连接。
12.于本实用新型的一实施例中，所述跟随器包括：第五电流源和跟随器mos管；所述跟随器mos管的漏极与电源连接，栅极与所述第二mos管的漏极连接，源极分别与所述输出mos管的栅极、所述第五电流源连接。
13.为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型另一方面提供一种芯片，所述芯片包括：所述的具备电流沉能力的电压产生电路。
14.如上所述，本实用新型所述的具备电流沉能力的电压产生电路及芯片，具有以下有益效果：
15.本实用新型利用独立器件搭建电压产生电路，在代替跨导运算放大器或者运算放大器的功能的同时，使得电路结构简洁紧凑，可以提供电流沉。进一步地，通过加入电压转换器、跟随器等电路结构，使得电压产生电路在不同应用场景下产生的电压具有更多的裕量。
附图说明
16.图1显示为现有技术中的电压产生电路图。
17.图2显示为本实用新型的具备电流沉能力的电压产生电路于一实施例中的结构原理图。
18.图3显示为本实用新型的具备电流沉能力的电压产生电路于一实施例中的电路结构图。
19.图4显示为本实用新型的具备电流沉能力的电压产生电路于另一实施例中的电路结构图。
20.图5显示为本实用新型的具备电流沉能力的电压产生电路于又一实施例中的电路结构图。
21.元件标号说明
[0022]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
具备电流沉能力的电压产生电路
[0023]
21
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
电流匹配单元
[0024]
22
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
电流密度匹配单元
[0025]
23
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
参考电压单元
[0026]
24
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
输出电压单元
具体实施方式
[0027]
以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0028]
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图示中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状
及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0029]
本实用新型所述的具备电流沉能力的电压产生电路及芯片提供了一种电路结构简洁紧凑，并且可提供电流沉的电压产生电路。
[0030]
以下将结合图1至图5详细阐述本实施例的一种具备电流沉能力的电压产生电路及芯片的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本实施例的具备电流沉能力的电压产生电路及芯片。
[0031]
请参阅图2，显示为本实用新型的具备电流沉能力的电压产生电路于一实施例中的结构原理图。如图2所示，本实用新型所述具备电流沉能力的电压产生电路2包括：电流匹配单元21、电流密度匹配单元22、参考电压单元23和输出电压单元24。
[0032]
所述电流匹配单元21包括第一电流源和第二电流源。
[0033]
所述电流密度匹配单元22与所述电流匹配单元连接，包括第一mos管和第二mos管，所述第一电流源与所述第一mos管连接，所述第二电流源与所述第二mos管连接，所述第一mos管的栅极分别与所述第一mos管的漏极、所述第二mos管的栅极连接。
[0034]
所述参考电压单元23与所述第一mos管连接。
[0035]
所述输出电压单元24与所述第二mos管连接。
[0036]
于一实施例中，所述参考电压单元23包括参考电压调整电阻，所述参考电压调整电阻的一端与所述第一mos管的源极连接，另一端与地连接。
[0037]
于一实施例中，所述输出电压单元24包括输出mos管；所述输出mos管的漏极与所述第二mos管的源极连接，所述输出mos管的源极与地连接。
[0038]
请参阅图3，显示为本实用新型的具备电流沉能力的电压产生电路于一实施例中的电路结构图。如图3所示，在本实施例中，所述输出mos管的栅极分别与所述第二电流源、所述第二mos管的漏极连接。
[0039]
具体地，所述第一电流源i1与所述第一mos管m
b1
连接，所述第二电流源i2与所述第二mos管m
b2
连接，所述第一mos管m
b1
的栅极分别与所述第一mos管m
b1
的漏极、所述第二mos管m
b2
的栅极连接。所述参考电压调整电阻r
poly
的一端与所述第一mos管m
b1
的源极连接，另一端与地连接。所述输出mos管m
out
的漏极与所述第二mos管m
b2
的源极连接，所述输出mos管mout的源极与地连接。所述输出mos管mout的栅极分别与所述第二电流源i2、所述第二mos管mb2的漏极连接。
[0040]
图3中，第一电流源i1与第二电流源i2统称为i
poly
，与多晶硅电阻r
poly
成反比的电流，是芯片上常见的电流源。v
ref
＝i
polyrpoly
＝const，const表示恒定值。m
b1
和m
b2
以相同的电流密度完美匹配，这迫使v
out
＝v
ref
，因为它是级联电路的单元反馈，所以无需补偿上限。v
gs
表示mb1/mb2的栅源电压差，因为有相同的电流密度，两个vgs相同，即mb1的栅源电压差与mb2的栅源电压差相同。
[0041]
请参阅图4，显示为本实用新型的具备电流沉能力的电压产生电路于另一实施例中的电路结构图。如图4所示，在本实施例中，所述输出电压单元还包括：电压转换器；所述电压转换器分别与所述第二mos管的漏极、所述输出mos管的栅极连接。
[0042]
具体地，所述第一电流源i1与所述第一mos管m
b1
连接，所述第二电流源i2与所述第二mos管m
b2
连接，所述第一mos管m
b1
的栅极分别与所述第一mos管m
b1
的漏极、所述第二mos管mb2
的栅极连接。所述参考电压调整电阻r
poly
的一端与所述第一mos管m
b1
的源极连接，另一端与地连接。所述输出mos管m
out
的漏极与所述第二mos管m
b2
的源极连接，所述输出mos管m
out
的源极与地连接。
[0043]
所述电压转换器包括：分压电阻r
ls
、第三电流源i3和第四电流源i4。
[0044]
所述输出mos管m
out
的栅极分别与所述分压电阻r
ls
的一端、所述第四电流源i4连接，所述分压电阻r
ls
的另一端与所述第三电流源i3连接；所述第三电流源i3的输出端与所述第二电流源i2汇聚至所述第二mos管的漏极，即v
d2
。
[0045]
图4中，第三电流源i3与第四电流源i4统称为i
poly2
，在某些应用中，根据应用需求，使用电压转换器将v
d2
和v
g1
分开以获得更大的输出电压的裕量。v
d2
＝v
g1
i
poly2rls
，v
d2
是m
b2
的漏端电压，v
g1
是m
out
管的栅端电压。本实施例中用电阻r
ls
把两个点分开了。
[0046]
请参阅图5，显示为本实用新型的具备电流沉能力的电压产生电路于又一实施例中的电路结构图。如图5所示，在本实施例中，所述输出电压单元还包括：跟随器；所述跟随器分别与所述第二mos管的漏极、所述输出mos管的栅极连接。
[0047]
具体地，所述第一电流源i1与所述第一mos管m
b1
连接，所述第二电流源i2与所述第二mos管m
b2
连接，所述第一mos管m
b1
的栅极分别与所述第一mos管m
b1
的漏极、所述第二mos管m
b2
的栅极连接。所述参考电压调整电阻r
poly
的一端与所述第一mos管m
b1
的源极连接，另一端与地连接。所述输出mos管m
out
的漏极与所述第二mos管m
b2
的源极连接，所述输出mos管m
out
的源极与地连接。
[0048]
所述跟随器包括：第五电流源i5和跟随器mos管m
sf
。
[0049]
所述跟随器mos管m
sf
的漏极与电源连接，栅极与所述第二mos管m
b2
的漏极连接，源极分别与所述输出mos管m
out
的栅极、所述第五电流源i5连接。
[0050]
图5中，使用跟随器(具体为源跟随器)将v
d2
和v
g1
分开，以便在某些应用中，根据应用需求，使输出的电压获得更多裕量。v
d2
＝v
g1
v
gs,msf
，v
d2
是m
b2
的漏端电压，v
g1
是m
out
管的栅端电压。本实施例中用n管m
sf
把两个点分开了。
[0051]
本实用新型所述芯片包括：上述的具备电流沉能力的电压产生电路。
[0052]
综上所述，本实用新型所述具备电流沉能力的电压产生电路及芯片利用独立器件搭建电压产生电路，在代替跨导运算放大器或者运算放大器的功能的同时，使得电路结构简洁紧凑，可以提供电流沉。进一步地，通过加入电压转换器、跟随器等电路结构，使得电压产生电路在不同应用场景下产生的电压具有更多的裕量。本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具有高度产业利用价值。
[0053]
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。