电流镜以及使用该电流镜的发光装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种电流镜以及使用该电流镜的发光装置。所述电流镜包括流经一第一晶体管的电流为一输入电流。流经一第二晶体管的电流为一输出电流。该输出电流与该输入电流之间具有一固定比值。该第一与第二晶体管具有相同的栅源极电压。通过一第一运算放大器、一控制电路、以及一第二运算放大器，该第一与第二晶体管的漏源极电压皆被控制在一控制电压。通过设定该控制电压，可将该第一与第二晶体管操作在三极管区。与传统电流镜相比，本实用新型专利技术的电流镜可以提供较大的输出电流、较大负载可用压降，并且该电流镜的晶体管可具有较大栅源极电压。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

Current mirror and light emitting device using the same

The utility model provides a current mirror and a luminous device using the current mirror. The current mirror includes a current flowing through a first transistor as an input current. The current flowing through a second transistor is an output current. The output current has a fixed ratio between the input current and the input current. The first and second transistors have the same gate source voltage. Through a first operational amplifier, a control circuit, and a second operational amplifier, the drain source voltage of the first and second transistors is controlled at a control voltage. By setting the control voltage, the first and second transistors can be operated in the triode region. Compared with the conventional current mirror, the current mirror of the utility model can provide larger output current, larger load can be used for voltage drop, and the transistor of the current mirror can have a larger gate source voltage.

【技术实现步骤摘要】

本技术是有关于一种电流镜(current mirror)，特别有关于一种提供大电流的电流镜。
技术介绍
图1显示一个n型金属氧化物半导体(NMOS)晶体管的漏源极电压VDS、栅源极电压VGS、与漏极电流iD之间的关系。Vt为该NMOS晶体管的临界电压。当VDS＜VGS-Vt时，该NMOS晶体管位于三极管区(triode region)，iD=12μnCoxWL.]]>当VDS＞VGS-Vt时，该NMOS晶体管位于饱和区(saturationregion)，iD=12μnCoxWL(VGS-Vt)2.]]>由上述公式可知，栅源极电压VGS愈大，则漏极电流iD愈大。图2为一种传统电流镜200，其中包括两个NMOS晶体管202与204。晶体管202与204具有相同的栅源极电压VGS，通道区域宽长(W/L)比为1∶N，并且具有相同的μn、Cox。晶体管202的漏极与栅极连接在一起，因此晶体管202操作在饱和区。为了让负载206的电流IL为晶体管202的漏极电流的N倍(IL＝NI)，晶体管204必须也操作在饱和区。晶体管204的漏源极电压VDS不可以太大，以免限制负载206可使用的压降。参阅图1，若要以低VDS操作饱和区，则栅源极电压VGS必须很低，此时电流值会很小。因此，在传统电流镜200中，为了提供大电流给负载206，只能通过增加晶体管204的尺寸(增加N)，来达成提供大电流给负载的需求，但此种作法不符合目前缩小晶片体积的趋势潮流。因此，我们需要一种新的电流镜，不需要使用过大的晶体管尺寸即可提供大电流并且维持负载的压降的可用范围。
技术实现思路
本技术提供一种电流镜，不需要使用过大的晶体管尺寸即可提供大电流并且维持负载的压降的可用范围。该种电流镜中包括一输入级电路、一输出级电路、一第一运算放大器、一控制电路、以及一第二运算放大器。该输入级电路包括一第一晶体管。流经该第一晶体管的电流为一输入电流。该输出级电路包括一第二晶体管。该第二晶体管与该第一晶体管具有相同的栅源极电压。流经该第二晶体管的电流为一输出电流。该输出电流与该输入电流之间具有一固定比值。根据该第一晶体管与该第二晶体管的漏源极电压，该第一运算放大器产生一输出信号。根据该输出信号，该控制电路调整该第二晶体管的漏源极电压，使该第一晶体管与该第二晶体管的漏源极电压相等。根据一控制电压以及该第一晶体管的漏源极电压，该第二运算放大器控制该第一晶体管，使该第一晶体管的漏源极电压等于该控制电压。其中，通过设定该控制电压，可将该第一与第二晶体管操作在三极管区。该控制电路包括一第三晶体管。该第三晶体管的栅极耦接该第一运算放大器的输出端、源极耦接该第一运算放大器的反相输入端与该第二晶体管的漏极、漏极为该电流镜的负载端。该负载端可耦接一负载。流经该负载的电流即该输出电流。该第一晶体管的栅极耦接该第二运算放大器的输出端、漏极耦接该第二运算放大器的非反向输入端。可通过调整该第一晶体管与该第二晶体管的通道区域宽长比决定该固定比值。上述晶体管可皆为NMOS晶体管或皆为PMOS晶体管。该负载亦可为多个串联的发光二极管。由于该第二晶体管可操作在三极管区，因此该第二晶体管的漏源极压降够小，该电流镜的负载端可串接较多的发光二极管。本技术还提供一种使用电流镜的发光装置，其中包括多个发光二极管；以及一电流镜，其中包括一输入级电路，包括一第一晶体管，流经该第一晶体管的电流为一输入电流；一输出级电路，包括一第二晶体管，该第二晶体管与该第一晶体管具有相同的栅源极电压，流经该第二晶体管的电流为一输出电流，该输出电流与该输入电流之间具有一固定比值；一第一运算放大器，根据该第一晶体管与该第二晶体管的漏源极电压产生一输出信号；一控制电路，根据该输出信号调整该第二晶体管的漏源极电压，使该第一晶体管与该第二晶体管的漏源极电压相等，该控制电路具有一负载端耦接该等发光二极管并且提供该输出电流给该等发光二极管；以及一第二运算放大器，根据一控制电压以及该第一晶体管的漏源极电压控制该第一晶体管，使该第一晶体管的漏源极电压等于该控制电压；其中，通过设定该控制电压，可将该第一与第二晶体管操作在三极管区。本技术所述的使用电流镜的发光装置，其中该控制电路包括一第三晶体管，该第三晶体管的栅极耦接该第一运算放大器的输出端，该第三晶体管的源极耦接该第一运算放大器的反相输入端与该第二晶体管的漏极、漏极即该负载端。本技术所述的使用电流镜的发光装置，其中该第一晶体管的栅极耦接该第二运算放大器的输出端、漏极耦接该第二运算放大器的非反向输入端。本技术所述的使用电流镜的发光装置，其中该固定比值可通过调整该第一晶体管与该第二晶体管的通道区域宽长比来决定。本技术所述的使用电流镜的发光装置，上述晶体管皆为NMOS晶体管。本技术所述的使用电流镜的发光装置，上述晶体管皆为PMOS晶体管。本技术所述电流镜以及使用该电流镜的发光装置，可以提供较大的输出电流、较大负载可用压降，并且该电流镜的晶体管可具有较大栅源极电压。附图说明图1显示一个n型金属氧化物半导体(NMOS)晶体管的漏源极电压VDS、栅源极电压VGS与漏极电流iD之间的关系；图2为一种传统电流镜；图3为本技术的电流镜的一种实施例；图4为本技术的电流镜的另一种实施例；图5为本技术的使用电流镜的发光装置的一种实施例。具体实施方式图3为本技术所提供的电流镜300，其中包括一输入级电路302、一输出级电路304、一第一运算放大器306、一控制电路308以及一第二运算放大器310。输入级电路302包括一第一NMOS晶体管Mn1。流经第一NMOS晶体管Mn1的电流为一输入电流I。输出级电路304包括一第二NMOS晶体管Mn2。而流经第二晶体管Mn2的电流则为一输出电流IL。其中，输出电流IL与输入电流I之间具有一固定比值N。第一NMOS晶体管Mn1的栅极耦接第二运算放大器310的输出端、漏极耦接第二运算放大器310的非反向输入端。第一NMOS晶体管Mn1与第二NMOS晶体管Mn2具有相同的栅源极电压VGS，并且具有通道长度宽长比1∶N。根据第一与第二NMOS晶体管Mn1与Mn2的漏源极电压VDS1与VDS2，第一运算放大器306产生一输出信号312。控制电路308根据输出信号312，调整第二NMOS晶体管Mn2的漏源极电压VDS2，使第一及第二NMOS晶体管Mn1与Mn2的漏源极电压VDS1与VDS2相等。在图3中，控制电路308包括一第三NMOS晶体管Mn3。第三NMOS晶体管Mn3的栅极耦接第一运算放大器306的输出端、源极耦接第一运算放大器306的反相输入端与第二晶体管Mn2的漏极、漏极为该电流镜300的负载端。该负载端可耦接一负载314。流经负载314的电流即为输出电流IL。根据一控制电压Vc以及第一NMOS晶体管Mn1的漏源极电压VDS1，第二运算放大器310控制第一NMOS晶体管Mn1，使第一NMOS晶体管Mn1的漏源极电压VDS1等于该控制电压Vc。由于电流镜300将VDS1与VDS2皆控制在控制电压Vc，并且第一与第二晶体管Mn1与Mn2具有相同栅源极电压VGS，因此可通过调整控制电压V本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电流镜，其特征在于，所述电流镜包括：　　　　一输入级电路，包括一第一晶体管，流经该第一晶体管的电流为一输入电流；　　　　一输出级电路，包括一第二晶体管，该第二晶体管与该第一晶体管具有相同的栅源极电压，流经该第二晶体管的电流为一输出电流，该输出电流与该输入电流之间具有一固定比值；　　　　一第一运算放大器，根据该第一晶体管与该第二晶体管的漏源极电压产生一输出信号；　　　　一控制电路，根据该输出信号调整该第二晶体管的漏源极电压，使该第一晶体管与该第二晶体管的漏源极电压相等；以及　　　　一第二运算放大器，根据一控制电压以及该第一晶体管的漏源极电压控制该第一晶体管，使该第一晶体管的漏源极电压等于该控制电压；　　　　其中，通过设定该控制电压，可将该第一晶体管与第二晶体管操作在三极管区。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈柏璋，
申请(专利权)人：普诚科技股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：71[中国|台湾]