一种基于BCD工艺的开环高增益精度电流放大电路制造技术

一种基于BCD工艺的开环高增益精度电流放大电路，涉及半导体集成电路，包括多级电流镜像电路、偏置电路及放大电路，还包括基极电流补偿电路，所述基极电流补偿电路由电流采样电路及电流镜像电路组成。为电流检测放大器提供了一种实现电流放大的电路，同时提供了一种提高电流放大精度的电路结构，该方法采用基极电流补偿技术，构建合适的偏置电路使得采样电流准确对三极管基极电流补偿，降低了基极电流对增益精度的影响。解决现有电流检测放大器对工艺依赖性，及BCD工艺中三极管性能差，导致电流增益精度低的问题。本实用新型专利技术所述技术方案广泛适用于电流检测精度的电流检测放大器中。泛适用于电流检测精度的电流检测放大器中。泛适用于电流检测精度的电流检测放大器中。

【技术实现步骤摘要】
一种基于BCD工艺的开环高增益精度电流放大电路


[0001]本技术涉及半导体集成电路，具体来说，涉及电流放大电路，进一步来说涉及电流检测放大器电路。

技术介绍

[0002]对于电流检测放大器，如图1所示，主要由两部分组成，前级为电流检测电路，后级为电流放大电路，电流放大电路是其中重要部分，Qn为单管放大。由图1可得出电流检测电路I*R1＝I
LOAD
*R
sense
，电流放大电路I
OUT
＝I*α(α为电流放大倍数)，在电流检测放大器中，电流精度决定了电流检测放大器的精度，电流放大电路结构决定了电流精度，从而决定了电流检测放大器的精度。在现有在电流检测放大器中，开环电流放大电路，难以提升电流检测放大器的精度。由于电流的精度直接影响电流检测放大器的增益精度，为了提高增益精度，必须减少误差对电流精度的影响，为此，特提出本技术。
[0003]在中国专利数据库中涉及电流放大电路的专利有《一种模块电源高端电流检测放大电路》公开号为CN113740589A，《一种高精度大量程电流测量系统》公开号为CN113514690A，《一种氮氧传感器的微弱电流检测电路》公开号为CN109239432A，《一种微电流检测电路》公开号为CN106018926B。《一种微弱电流检测电路及方法》公开号为CN105548654A。然而迄今为止，尚无采用本技术所述的技术方案实现电流放大的申请件。

技术实现思路

[0004]本技术旨在解决的技术问题是：解决现有电流检测放大器对工艺依赖性，及BCD工艺中三极管性能差，导致电流增益精度低的问题。
[0005]为此，本技术提供一种基于BCD工艺的开环高增益精度电流检测放大电路，如图2、图3所示。
[0006]如图2所示的带电流镜像的电流放大电路，针对前级得到的电流I，先进行K1倍电流放大，则Q6与Q4发射级面积比为S
Q6
∶S
Q4
＝1∶K1(K1为变量，可根据电路需求调整比例)，添加Q2可以减小Q6、Q4基极电流对电流镜像的影响；镜像得到的I
Q4
＝K1I，P2做Q4有源负载，为了再实现电流K2倍放大，P1、P2个数比为NUM
P1
∶NUM
P2
＝K2∶1(K2为变量，可根据电路需求调整比例)，增加P3可以减少基极电压对P2和P1电流镜像的影响，同时增加Q1，基极接至Q3集电极，实现对Q3集电极电位箝位，Q3、Q5作为耐压管使用，同时也作为共源共基电路提高电路输出阻抗，Q7支路为Q3和Q5的偏置电路。
[0007]如图2所示的电流放大电路，虽然能够实现K1*K2倍电流放大，但Q1基极电流影响了电流镜像精度。为此，在如图2所示电流放大电路的基础上，增加电流采样电路和基极补偿电路，形成如图3所示的带基极电流补偿的电流放大电路，实现电流精确放大。
[0008]如图3所示的带基极电流补偿的电流放大电路，增加偏置部分电路Q8、Q10、Q13、R4，去除Q7；Q8拷贝Q9电流，Q10则为了减小基极电流对镜像电流影响；Q13、R4为恒流源负
载，P7、P6提供补偿电流，N1、N2实现对Q1基极电流补偿。
[0009]与现有技术相比，本技术的优点是：
[0010]采用BCD工艺，减小芯片面积；
[0011]在三极管性能差的情况下，实现与双极工艺同等性能；
[0012]本技术所述技术方案广泛适用于电流检测的电流检测放大器中。
附图说明
[0013]图1电流检测放大器结构示意图。
[0014]图2带电流镜像的电流放大电路原理示意图。
[0015]图3带基极电流补偿的电流放大电路原理示意图。
[0016]图中：P1、P2、P3、P6、P7为同类型的PMOS管，N1、N2为同类型的NMOS管，Q1、Q3、Q5、Q8、Q9、Q10、Q12为同类型的PNP管，Q2、Q4、Q6、Q7、Q11、Q13为同类型的NPN管，R1、R2、R3、R4为同类型的电阻。
具体实施方式
[0017]具体实施例如下：
[0018]1、如图2所示的电流放大电路：
[0019]假设前级提供电流为I，PNP管放大倍数为β，由于Q6、Q4发射极面积比为S
Q6
∶S
Q4
＝1∶K1，则I
Q4C
＝K1I，又I
Q3C
＝I
Q4C
+I
Q1B
，I
Q3C
＝I
Q3B
*β，则I
Q3E
＝I
Q3C
+I
Q3B
，又P2、P1个数比为1∶K2，Q3、Q5个数比也为1∶K2，则I
Q5C
＝K2I
Q3C
，即I
OUT
＝K2I
Q3C
＝K2(I
Q4C
+I
Q1B
)＝K2(K1I+I
Q1B
)＝K1K2I+K2I
Q1B
，实现电流约K1K2倍放大。
[0020]2、如图3所示的电流放大电路：
[0021]由于如图2所示的电流放大电路存在Q1基极电流导致的误差，为了消除Q1基极电流，需准确进行电流采样，如图3所示带基极电流补偿电流放大电路，添加偏置电路Q8支路，恒流源负载Q11、Q13发射极面积比为S
Q11
∶S
Q13
＝K3∶1(K3为变量，可根据电路需求调整比例)，Q9、Q8发射极面积比为S
Q9
∶S
Q8
＝K3∶1，则I
Q11C
＝K3I
Q13C
，I
Q9C
＝K3I
Q8C
，又I
Q11C
＝I
Q9C
+(K2+1)I
Q3B
(由于I
Q12E
＝I
Q3B
,则基极电流为I
Q12B
＝I
Q3B
/β，可以忽略)，I
Q13C＝
I
Q8C
+I
P7
，则I
P7
＝(K2+1)I
Q3B
/K3，又P7、P6个数比为NUM
P7
∶NUM
P6
＝(K2+1)∶K3，则P6电流为I
Q3B
，又N1、N2个数比为NUM
N1
∶NUM
N2
＝3∶1，则N2电流为I
Q3B
/3，因P3、P2个数比为NUM
P3
∶NUM
P2
＝1∶3，则Q1基极电流为Q3基极电流的1/3(假设β一致)，即I
Q3B
/3。流过N2的电流等于Q1的基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于BCD工艺的开环高增益精度电流放大电路，其特征在于，包括多级电流镜像电路、偏置电路及放大电路,所述多级电流镜像电路对输入电流I先进行K1倍镜像电流放大，再进行K2倍镜像电流放大，将放大后的电流输入到所述放大电路以提高电流输出端的输出阻抗，所述偏置电路为所述放大电路提供电压偏置。2.如权利要求1所述的一种基于BCD工艺的开环高增益精度电流放大电路，其特征在于，包括同类型的PMOS管P1、P2、P3，同类型的NMOS管N1、N2，同类型的PNP管Q1、Q3、Q5，同类型的NPN管Q2、Q4、Q6、Q7、Q11，电阻R3；所述NPN管Q11集电极与NPN管Q7发射极、PNP管Q3基极、PNP管Q5基极相连；所述NPN管Q7集电极连接至正电源；所述NPN管Q7与NPN管Q11基极为偏置电压端；所述NPN管Q11发射极与电阻R3相连，电阻R3另一端连接至负电源；所述PMOS管P3、P2、P1源端连接至正电源；所述PMOS管P1栅端与PMOS管P2栅端、PMOS管P3栅端和漏端、PNP管Q1发射极相连；所述PNP管Q1集电极连接至负电源；所述PNP管Q1基极与PNP管Q3集电极、NPN管Q4集电极相连；所述PMOS管P2漏端与PNP管Q3发射级相连；所述PMOS管P1漏端与PNP管Q5发射级相连；所述NPN管Q4基极与NPN管Q2发射极、NPN管Q6基极相连；所述NPN管Q4发射级连接负电源；所述PNP管Q5集电极与输出端OUT相连；所述NPN管Q6发射极连接至负电源；所述NPN管Q6集电极与NPN管Q2基极连接至前一级；所述NPN管Q2集电极连接至正电源。3.如权利要求2所述的一种基于BCD工艺的开环高增益精度电流放大电路，其特征在于，所述Q6、Q4发射极面积比为S
Q6
∶S
Q4
=1∶K1。4.如权利要求2所述的一种基于BCD工艺的开环高增益精度电流放大电路，其特征在于，所述P2、P1个数比为1∶K2。5.如权利要求2所述的一种基于BCD工艺的开环高增益精度电流放大电路，其特征在于，所述Q3、Q5个数比也为1∶K2。6.如权利要求1所述的一种基于BCD工艺的开环高增益精度电流放大电路，其特征在于，还包括基极电流补偿电路，所述基极电流补偿电路由电流采样电路及电流镜像电路组成。7.根据权利要求6所述的一种基于BCD工艺的开环高增益精度电流放大电路，其特征在于，包括同类型的PMOS管P1、P2、P3、P6、P7，同类型的NMOS管N1、N2，同类型的PNP管Q1、Q3、Q5、Q8、Q9、Q10、Q12，同类型的NPN管Q2、Q4、Q6、Q11、Q13为，同类型的电阻R3、R4；所述PNP管Q9...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐毓尚，王俊生，刘俊，朱正永，李政，彭俊，周文质，杨菲菲，
申请(专利权)人：贵州振华风光半导体股份有限公司，
类型：新型
国别省市：