一种用于DAC输出端的高线性度电流镜电路制造技术

本发明专利技术提供了用于DAC输出端的高线性度电流镜电路，包括：第一MOS管M7，其栅极与漏极相连后与数字控制电流源阵列的输出端相连，该数字控制电流源阵列的输出电流随着DAC的数字输入值增加而增加；第二MOS管M8，其栅极与M7的栅极连接，漏极与M7的源极连接，源极接地；第三MOS管M9，其栅极与M7的栅极连接，漏极与DAC的输出端相连；第四MOS管M10，其漏极与M9的源极连接，源极接地；第五MOS管M11，其栅极与M10的栅极连接，源极接地；运算放大器OP1，其正极输入端与M9的源极连接，负极输入端与第六MOS管M12的源极连接，输出端与M12的栅极连接；M12的源极还与M11的漏极连接；M12的漏极连接到外部负载电路。

High linearity current mirror circuit for DAC output terminal

The present invention provides for high linearity current mirror circuit, the output end of the DAC includes a first MOS M7 tube, the gate and the drain is connected with the digital control current source array is connected to the output end of the output current of the digital controlled current source array increases with the DAC digital input value increased second; MOS M8 the gate, the gate and the connection of the M7, the drain and the source of M7 is connected and grounded source; third MOS M9 tube, the gate gate connecting with M7 and DAC, the drain is connected with the output end; fourth MOS tube M10, the drain and the source of M9 is connected to the source ground fifth; MOS M11, the gate gate and M10 connected source grounded amplifier OP1; the anode input end and the source of M9 is connected, the negative input end of the sixth MOS tube M12 is connected to a source electrode, gate output end connected with M12; M12 source with M11 leakage even the most Connect the M12 drain to the external load circuit.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种集成电路，尤其涉及一种电流镜电路。
技术介绍
在数模混合集成电路中，电流输出型数模转换器(DAC)常被用作模拟电路偏置电流的控制单元，一种典型应用是激光驱动器(LASERDIODEDRIVER)的偏置电流(IBIAS)和调制电流(IMOD)的控制。激光驱动器LDD的IBIAS和IMOD控制的简化电路如图1所示：光功率控制逻辑决定了两个DAC的输出电流大小，再通过电流镜电路1、2放大一定倍数后输出到激光二极管。电流镜电路的输入和输出电流要有良好的镜像线性度，一是要求电流镜有高的输出阻抗，抑制沟道长度调制效应对电流镜像精度的影响；二是电流镜的输入电压也不能太高，不能超过DAC的正常输出电压范围。此处电流镜电路1、2有以下几种常见的实现方案：方案一：如图2所示这是一种自偏置型低压共源共栅电流镜电路，DAC的输出端A点的电压等于VGS1+IOUT_DAC*R1，VGS1是MOS管M1管的栅-源电压。M1、M2是电流镜MOS管，为了保证电流镜像的线性度，M1、M2必须工作在饱和区。M3、M4是共源共栅管，M3、M4要有合适的栅极电压，使M1、M2被偏置在饱和区。M2、M4的宽长比分别是M1、M2的M倍，理想条件下，M4的漏极电流IOUT是DAC输出电流的M倍。方案1的缺点：(1)随着DAC输出流的逐渐增大，电阻R1的压降不断增大，DAC输出端电压容易超过DAC的正常工作范围，影响DAC输出电流的线性度，限制了电流镜正常工作的电流范围；(2)电流镜正常工作时，NMOS管M1和M4必须同时工作在饱和区，要求VDS1>VGS1-VTH1且VDS3>VGS3-VTH3，通过简单推导可得到IOUT允许的变化范围是：(VGS3-VTH1)/R1<IOUT<VTH3/R1，由此可以看出，只有在很有限的DAC输出电流范围内，电流镜管M1-M4都工作在饱和区。方案二：如图3所示，与方案一相比，去掉了电阻R1，DAC的输出端电压等于VGS1。M3和M4的栅级电压由二极管接法的M5、M6的偏置电流提供，M5、M6的偏置电流是固定的。适当的调整M5和M6的尺寸，可使M1-M4在一定的DAC电流输出范围内工作在饱和区。方案2的缺点：与方案一相比，去掉了自偏置电阻R1，DAC的输出电压范围增加了IOUT*R1，DAC的输出电压范围增大了。然而，电流镜MOS管M1和M2工作在饱和区的条件是VB-VGS3>VA-VTH1，随着DAC输出电流增大，VGS3和VA会随之增大，由于M5、M6的偏置电流是固定，偏置电压VB也是固定的，M1和M2很容易就会进入线性区。电流镜输出端通常接外部电路，外部电路产生的压降经常会迫使M4进入线性区，例如图2中的LDD高速开关通常由NMOS管实现，假设高速开关信号的高电平等于VGSH，开关管的栅-源电压时VGSSW，那么M4的漏极电压就等于VGSH-VGSW，随着电流镜的输出电流IOUT增大，VGSW会随之增大，当VGSH-VGSW<VG4-VTH4，M4就会进入线性区，使电流镜的输出阻抗就会急剧下降，电流镜像的线性度降低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的主要技术问题是提供一种电流镜电路，在DAC很大的电流输出变化范围内，M1-M4都能工作在饱和区。本专利技术所要解决的次要技术问题是提供一种电流镜电路，即使电流镜输出端的MOS管进入线性区，电流镜输出阻抗也不会急剧下降，从而使得电流镜电路的输出电流很大时，也有良好的镜像线性度。为了解决上述的技术问题，本专利技术提供了一种用于DAC输出端的高线性度电流镜电路，包括：第一MOS管M7，其栅极与漏极相连后与数控电流源阵列的输出端相连，该数控电流源阵列的输出电流随着DAC的数字输入值增加而增加；第二MOS管M8，其栅极与M7的栅极连接，漏极与M7的源极连接，源极接地；第三MOS管M9，其栅极与M7的栅极连接，漏极与DAC的输出端相连；第四MOS管M10，其漏极与M9的源极连接，源极接地；第五MOS管M11，其栅极与M10的栅极连接，源极接地；运算放大器OP1，其正极输入端与M9的源极连接，负极输入端与第六MOS管M12的源极连接，输出端与M12的栅极连接；所述M12的源极还与M11的漏极连接；所述M12的漏极连接到外部负载电路。在一较佳实施例中：所述数控电流源阵列包括恒定电流源Iconst和二进制电流源阵列。在一较佳实施例中：所述数控电流源阵列的输出电流随着DAC的数字输入值增加而增加；恒定电流源Iconst的输出电流保持不变。在一较佳实施例中：所述外部负载电路为高速差分开关电路。相较于现有技术，本专利技术的技术方案具备以下有益效果：本专利技术提供了一种用于DAC输出端的高线性度电流镜电路，共源共栅的MOS管M7和M8的栅极偏置电压随DAC输出电流动态变化，调整电流镜MOS管M9-M12的VDS值，保证电流镜电路在很大的DAC输出电流变化范围内都工作在饱和区。DAC输出端电压仅等于MOS管M9的VGS，不容易超过DAC的输出工作电压。使用运算放大器OP1的“虚短”效应钳位电流镜MOS管M10和M11的漏级，使电流镜MOS管M10和M11的VDS值近似完全相等，大大提高镜像的准确性。运算放大器OP1增大电流镜电路的输出阻抗，抑制沟道长度调制效应对电流镜像准确性的影响。即使电流镜输出端的共源共栅高速开关管进入线性区，只要运放放大器OP1工作在饱和区，仍然能使电流镜MOS管M10和M11的VDS值近似相等，保证电流镜像的准确性。附图说明图1为激光驱动器LDD的IBIAS和IMOD控制电路的简化电路图；图2为现有技术中电流镜电路的一种电路图；图3为现有技术中电流镜电路的另一种电路图；图4为本专利技术优选实施例中用于DAC输出端的高线性度电流镜电路。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进一步描述：参考图4，一种用于DAC输出端的高线性度电流镜电路，包括：第一MOS管M7，其栅极与漏极相连后与电流源的输出端相连，本实施例中，所述电流源阵列包括恒定电流源Iconst和二进制电流源阵列。所述二进制电流源阵列的输出电流随着DAC的数字输入值增加而增加；恒定电流源Iconst的输出电流保持不变。从而使得该电流源的输出电流随着DAC的数字输入值增加而增加；第二MOS管M8，其栅极与M7的栅极连接，漏极与M7的源极连接，源极接地；第三MOS管M9，其栅极与M7的栅极连接，漏极与DAC的输出端相连；第四MOS管M10，其漏极与M9的源极连接，源极接地；第五MOS管M11，其栅极与M10的栅极连接，源极接地；运算放大器OP1，其正极输入端与M9的源极连接，负极输入端与第六MOS管M12的源极连接，输出端与M12的栅极连接；所述M12的源极还与M11的漏极连接；所述M12的漏极连接到外部负载电路，本实施例中，该外部负载电路为高速差分开关电路，根据实际需要，也可以连接其他的负载电路。本方案的电流镜电路取消了方案1中的自偏置电阻R1，DAC的输出电压等于VGS1，与方案二相同。也使用二极管接法的MOS管M7、M8为M9的栅极提供偏置电压，但与方案二不同的是，M7和M8的电流等于恒定电流源Iconst与二进制电流源阵列之和，如图4左侧虚线框内所示。二进制电流源阵本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于DAC输出端的高线性度电流镜电路，其特征在于包括：第一MOS管M7，其栅极与漏极相连后与数字控制电流源阵列的输出端相连，该数字控制电流源阵列的输出电流随着DAC的数字输入值增加而增加；第二MOS管M8，其栅极与M7的栅极连接，漏极与M7的源极连接，源极接地；第三MOS管M9，其栅极与M7的栅极连接，漏极与DAC的输出端相连；第四MOS管M10，其漏极与M9的源极连接，源极接地；第五MOS管M11，其栅极与M10的栅极连接，源极接地；运算放大器OP1，其正极输入端与M9的源极连接，负极输入端与第六MOS管M12的源极连接，输出端与M12的栅极连接；所述M12的源极还与M11的漏极连接；所述M12的漏极连接到外部负载电路。

【技术特征摘要】
1.一种用于DAC输出端的高线性度电流镜电路，其特征在于包括：第一MOS管M7，其栅极与漏极相连后与数字控制电流源阵列的输出端相连，该数字控制电流源阵列的输出电流随着DAC的数字输入值增加而增加；第二MOS管M8，其栅极与M7的栅极连接，漏极与M7的源极连接，源极接地；第三MOS管M9，其栅极与M7的栅极连接，漏极与DAC的输出端相连；第四MOS管M10，其漏极与M9的源极连接，源极接地；第五MOS管M11，其栅极与M10的栅极连接，源极接地；运算放大器OP1，其正极输入端与M9的源极连接，负极输入端与第六MOS管M12的源极连...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈崴，林永辉，李发明，
申请(专利权)人：厦门优迅高速芯片有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35