电流镜像电路,集成电路及用于再现光学记录载体的装置制造方法及图纸

本发明专利技术描述一种电流镜像电路，其包括一电流输入端（１４Ａ）、一电流输出端（１４Ｂ）和一公共端（１４Ｃ）、一布置在所述电流输入端（１４Ａ）和公共端（１４Ｃ）之间的第一可控半导体元件（Ｔ１）、一布置在所述电流输出端（１４Ｂ）和公共端（１４Ｃ）之间的第二可控半导体元件（Ｔ２），所述可控半导体元件（Ｔ１，Ｔ２）具有内连接控制电极（Ｔ１Ａ，Ｔ２Ａ），其也连接到偏压电压源（ＶＢＩＡＳ），用于把所述控制电极偏压到参考电压，所述电路还包括一互导级（１２），其具有一连接到所述电流输入端（１４Ａ）的输入（１２Ａ）和一连接到所述公共端（１４Ｃ）的输出（１２Ｂ），所述控制电极（Ｔ１Ａ，Ｔ２Ａ）经由一第三可控半导体元件（Ｔ３）连接到所述公共端（１４Ｃ），并且偏压电压源（ＶＢＩＡＳ）经由所述第三可控半导体元件（Ｔ３）的一控制电极（Ｔ３Ａ）连接到所述第一和第二可控半导体元件（Ｔ１，Ｔ２）的控制电极。所述电流镜像电路在低输入电流下也具有高带宽并且非常适合用于再现光学记录载体的装置。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

Current mirror circuit, integrated circuit, and device for reproducing optical recording carrier

The invention relates to a current mirror circuit, which comprises a current input terminal (14A), a current output terminal (14B) and a common terminal (14C), arranged in the current input terminal (14A) and the common end (14C) between the first controllable semiconductor element (T1), arranged in the current output terminal (14B) and the common end (14C) between the second controllable semiconductor element (T2), the controllable semiconductor components (T1, T2) is connected with the control electrode (T1A, T2A), which is also connected to the bias voltage source (VBIAS), for the control of electrode bias to the reference voltage, the circuit also comprises a transconductance stage (12), which has a connection to the current input terminal (14A) input (12A) and A connection to the public end (14C) output (12B), the control electrode (T1A, T2A) via a third controllable semiconductor element (T3) connected to the common terminal (14C), and the bias voltage source (VBIAS) via the third controllable semiconductor element (T3) of a control electrodes (T3A) connected to the first and second controllable semiconductor components (T1, T2) of the control electrode. The current mirror circuit also has a high bandwidth at low input currents and is very suitable for reproducing optical recording carriers.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于一种电流镜像电路，其包括一电流输入端、一电流输出端和一公共端、一布置在所述电流输入端和所述公共端之间的第一可控半导体元件、一布置在所述电流输出端和所述公共端之间的第二可控半导体元件，所述可控半导体元件具有内连接控制电极，其也连接到一个偏压电压源，用于把所述控制电极偏压到一个参考电压，所述电路还包括一互导级，其具有一连接到所述电流输入端的输入和一连接到所述公共端的输出。
技术介绍
从WO00/31604中可得知这种电流镜像电路。在公知的电路中，互导级产生电流，其分开流经第一和第二半导体元件，由此输入电压保持接近参考电压。于是可以理解输入阻抗明显减小，由此得到大带宽。然而，在公知的电路中，输入阻抗相对强烈地依赖于第一和第二可控半导体元件的电流放大系数，它又依赖于输入电流。由于输入电流源通常具有有限阻抗，这带来镜像电路带宽依赖于输入电流的问题。本专利技术的概述本专利技术的目的是提供根据开头段落中的一种电流镜像电路，其中减少带宽对输入电流的依赖性。根据本专利技术所述电流镜像电路的特征在于所述控制电极经由一第三可控半导体元件连接到所述公共端，并且偏压电压源经由所述第三可控半导体元件的一控制电极连接到所述第一和第二可控半导体元件的控制电极。在低输入电流下，所述第一和第二可控半导体元件的电流放大系数强烈减少。这具有以下影响，即相对大的电流流经这些半导体元件的控制电极。在本专利技术的电流镜像电路中，经由控制电极到公共端的电流经由第三可控半导体元件流回，由此该影响得到补偿。因此输入阻抗和及其带宽较少依赖于输入电流。在优选实施例中，内连接控制电极还连接到电流源。这个电流源同时可以用于偏压第三半导体元件和偏压该互导级的一个组件。另一个优选实施例的特征在于所述第一和第二半导体元件具有1∶P的面积比。在这种方式中电路运行为电流放大器。另一个优选实施例的特征在于所述第一和第二半导体元件由第一和第二电容阻抗来桥接，其电容值比率为1∶P。这种措施还提高了带宽。由互导级产生的高频组份以由它们电容值比确定的比率分开流经第一和第二电容阻抗。由于电容值比与可控半导体元件面积比相一致，在大频率范围内得到平坦的放大频率特性。本专利技术另一个优选实施例的特征在于所述内连接控制电极经由一第三电容阻抗和一第四可控半导体元件进一步连接到参考电压，和所述第四可控半导体元件的一控制电极连接到所述公共端。在本专利技术电路中，所述公共端表示相对大的电压变化。这些可以导致经由寄生电容的损耗。由第三电容元件和第四可控半导体元件构成的辅助电路实现以下，即这些损耗得到补偿，因此带宽还得到进一步提高。根据本专利技术的集成电路包含至少一根据本专利技术的所述电流镜像电路和具有一连接到它的电流输入端的输出的一光电二极管。所述集成光电二极管与分立的光电二极管相比具有相对小的电容，这也有利于所述带宽。在附件“High-Bandwidth Low-Capacitance Integrated Photo Diodes forOptical Storage”中更详细描述这种集成电路。附图的简要说明优选实施例的详细描述附图说明图1图解地表示包含光电二极管A，…，F的集成电路，光电二极管A，…，D连接到电流前置放大器1A，…，1D并且光电二极管F和G分别连接到互阻抗放大器3F和3G。电流前置放大器1A，…，1D每个具有一第一输出，其连接到各自的互阻抗放大器2A，…，2D。电流前置放大器1A，…，1D每个具有一第二输出。后者内连接并连接到另一个互阻抗放大器的输入。在图2中更详细地表示一个所述电流前置放大器。所述电流放大器包含级连的电流反射镜14、18、22和26来放大二极管A提供的信号。所述电流放大器包含电流镜像电路14，其包括一连接到光电二极管A的电流输入端14A、一电流输出端14B和一公共端14C。互导级12具有一连接到所述电流输入端14A的输入12A和一连接到公共端14C的输出12B。所述互导级具有连接到参考电压源10的另一输入12C。同样电流镜像电路18和22连接到互导级16和20。所述电流镜像电路也连接到互导级24，但是在这种情况下，互导级24的输出连接到可控半导体元件26A、26B的相互内连接控制电极上，其构成该电流镜像电路的一部分。图3表示根据本专利技术电流镜像级14的实施例。所述电流镜像电路包括电流输入端14A、电流输出端14B和公共端14C。所述输入端14A连接到光电二极管A，这里其以信号电流源Sph和寄生电容Cph形式来表示。所述输出端14B连接到负载Zi2。第一可控半导体元件T1布置在电流输入端14A和公共端14C之间。第二可控半导体元件T2布置在电流输出端14B和公共端14C之间。在这种情况下所述半导体元件T1、T2经由衰减电阻R2、R3连接到公共端。所述可控半导体元件T1、T2具有内连接控制电极T1A、T2A，其也连接到偏压电压源VBIAS，用于把所述控制电极偏压到参考电压。所述电路还包括互导级12，其具有一连接到电流输入端14A的输入12A和一连接到公共端14C的输出12B。本专利技术电路的特征在于所述内连接控制电极T1A、T2A经由第三可控半导体元件T3连接到公共端，并且偏压电压源VBIAS经由第三可控半导体元件T3的控制电极T3A连接到这些控制电极T1A、T2A。所述内连接控制电极T1A、T2A还连接到电流源SI。在所示实施例中，所述互导级12包含一个第五可控半导体元件T5，其布置在它的输出12B和接地GND之间。所述第五可控半导体元件T5具有一个控制电极，其连接到另一个可控半导体元件M0和电阻阻抗R1串联电路的公共节点12D上。所述电流源SI偏压所述第三和第五可控半导体元件T3和T5。图3中所示电路运行如下。如果所述光电二极管提供电流Iph给电流反射镜输入端14A，所述互导级12将从电流反射镜公共端14C收回电流Ic，由此经由输入端14A的电流Ii1等于光电二极管A提供的电流Iph。由T1和T2构成的电流反射镜的运行具有以下效果，即电流Io1由所述第二可控半导体元件T2来提供。所述电流比为Io1∶Ii1＝P，P是所述可控半导体元件T1，T2的面积比。同时所述可控半导体元件T1，T2的控制电极T1A，T2A分别传导电流Ib1，Ib2，由此Ii1＝αIb1和Io1＝αIb2。由于所述第三可控半导体元件T3由电流源来偏压，将基本上从公共端12B经由半导体元件T3的主电流通道传导信号电流Ib1+Ib2。因此这些信号电流Ib1，Ib2基本上不能对互导级12收回的电流Ic起作用。因此电流Ic是Ii1(1+P)。如果互导级具有放大系数gm，然后输入阻抗总计为(1+P)/gm其不依赖于所述可控半导体元件T1，T2的电流放大系数。在其不包括本专利技术中的可控半导体元件T3的公知的电路中，输入电阻总计为(1+P)(1+1/α)gm因此在公知的电路中所述输入阻抗依赖于可控半导体元件的放大系数α。又依赖于这些元件传导的电流。在低输入电流下，放大系数α减小，因此输入阻抗增加。这导致在较高频率下信号损耗增加。在本专利技术电路中，这个现象已经基本上消除。图4表示本专利技术电流反射镜的第二实施例。在图4中具有相同标记的元件是相同的。这个实施例的特征在于第一和第二半导体元件T1，T2由第一和第二电容阻抗C1，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电流镜像电路，其包括一电流输入端、一电流输出端和一公共端、一布置在所述电流输入端和所述公共端之间的第一可控半导体元件、一布置在所述电流输出端和所述公共端之间的第二可控半导体元件，所述可控半导体元件具有内连接控制电极，其也连接到偏压电压源，用于把所述控制电极偏压到参考电压，所述电路还包括一互导级，其具有一连接到所述电流输入端的输入和一连接到所述公共端的输出，其特征在于：所述控制电极经由一第三可控半导体元件连接到所述公共端，并且偏压电压源经由所述第三可控半导体元件的一控制电极连接到所述第一和第二可控半导体元件的控制电极。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JO沃尔曼，GW德永，R瓦法奥伊埃尔，
申请(专利权)人：皇家菲利浦电子有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]