【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于模拟电路，尤其涉及一种频率控制型宽范围可变静态电流源及ct-σδ调制器。
技术介绍
1、物联网应用需要大量传感器芯片，同时要求这些芯片在不同输入信号带宽下均能实现高能量效率，因此希望能为模拟模块提供随信号带宽缩放的可变电流。已知动态电路能够实现电流随时钟频率的大范围缩放，但无法应用于静态电路中。单一传统静态电流源只能提供单一固定的静态电流，配合控制字组成电流源阵列可提供可变静态电流，但电流缩放范围小、控制复杂，无法在宽范围内提供可变静态电流。如何为静态电路提供随信号带宽缩放的可变偏置电流成为挑战。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种频率控制型宽范围可变静态电流源及ct-σδ调制器。
2、为了解决上述技术问题，第一方面，公开了一种频率控制型宽范围可变静态电流源，包括频率控制型偏置产生电路和电流镜电路，所述频率控制型偏置产生电路，包括至少一个电容偏置二极管电路，用于产生偏置电压；所述电流镜电路，用于根据偏置电压复制流经电容偏置二极管电路中二极管负载的电流，所述电流随时钟频率线性变化。
3、进一步地，所述电容偏置二极管电路包括电容、二极管负载、第一开关和第三开关，所述二极管负载包括第一晶体管和第二开关，所述第二开关的两端分别连接第一晶体管的栅极和漏极；所述第一开关的一端连接第一晶体管的栅极，第一开关闭合时第一晶体管的栅源电压为0，第一晶体管的漏极还连接电容一端；所述第三开关的一端连接预充电电压，
4、进一步地，所述电流镜电路包括第四开关和第二晶体管，第三开关和电容的连接处与第四开关的一端连接；第四开关的另一端连接第二晶体管的栅极。
5、进一步地，当频率控制型偏置产生电路包括一个电容偏置二极管电路时，时钟控制时序包括预充电阶段rst、放电阶段cbd和镜像阶段ctrl，预充电阶段rst为高电平时，第一开关和第三开关闭合，第二开关和第四开关断开，电容被预充电，第一晶体管截止；
6、预充电阶段rst为低电平时，第一开关和第三开关断开，放电阶段cbd为高电平，第二开关闭合，电容通过二极管连接的第一晶体管进行放电，电容上的残余电压vd开始变化，当电容上的残余电压vd达到预设的偏置电压值后，放电阶段cbd为低电平，第二开关断开，放电结束；随后，镜像阶段ctrl为高电平，第四开关闭合，使残余电压vd偏置第二晶体管生成电流id，即第二晶体管复制流经第一晶体管的电流id。
7、进一步地，当频率控制型偏置产生电路包括两个相同的电容偏置二极管电路：第一电容偏置二极管电路和第二电容偏置二极管电路时，时钟控制时序包括第一预充电阶段rst1、第一放电阶段cbd1、第一镜像阶段ctrl1、第二预充电阶段rst2、第二放电阶段cbd2和第二镜像阶段ctrl2，首先，第一预充电阶段rst1为高电平，第一电容偏置二极管电路的第一开关和第三开关闭合，电容被预充电，第一晶体管截止；随后，第一预充电阶段rst1拉低，第一放电阶段cbd1拉高，第一开关和第三开关断开，第二开关闭合，电容和二极管连接的第一晶体管共同构成放电通路，电容上的残余电压vd开始变化，当vd达到预设的偏置电压值后，第一放电阶段cbd1拉低，放电结束，vd值保持，其后第一镜像阶段ctrl1拉高，第四开关闭合，使残余电压vd偏置第二晶体管生成电流id；
8、与此同时，在第一镜像阶段ctrl1的高电平相位，第二电容偏置二极管电路重复上述操作，即第二预充电阶段rst2为高电平，第二电容偏置二极管电路的第一开关和第三开关闭合，电容被预充电，第一晶体管截止；随后，第二预充电阶段rst2拉低，第二放电阶段cbd2拉高，第一开关和第三开关断开，第二开关闭合，电容和二极管连接的第一晶体管共同构成放电通路，电容上的残余电压vd开始变化，当vd达到预设的偏置电压值后，第二放电阶段cbd2拉低，放电结束，残余电压vd值保持，其后第二镜像阶段ctrl2拉高，第四开关闭合，使残余电压vd偏置第二晶体管生成电流id。
9、频率控制型偏置产生电路包括两个相同的电容偏置二极管电路，使得所述频率控制型宽范围可变静态电流源工作在ping-pong模式下。实际由于电路中的非理想因素，cs上的残余电荷会泄露导致vd漂移，因此需要对vd进行刷新，而为了保证在确定频率下，电流id大小恒定，即保持id在确定频率下的静态特性，因此可以采用ping-pong工作模式。
10、进一步地，第一放电阶段cbd1的放电时长与时钟频率成反比。
11、进一步地，所述电流镜电路还包括第三晶体管，所述第二晶体管和第三晶体管组成共源共栅结构，通过加入cascode管，进一步提高其电流稳定性。
12、进一步地，所述第一晶体管和第二晶体管均为pmos管。
13、进一步地，所述第一晶体管和第二晶体管均为nmos管。
14、第二方面，公开了一种ct-σδ(continuous-time sigma-delta，连续时间sigma-delta)调制器，所述调制器基于gmc开环积分器搭建，gm的偏置电流由所述的频率控制型宽范围可变静态电流源提供，偏置电流随所述调制器的采样频率线性变化。
15、有益效果：本专利技术提出一种频率控制型电流源(fccs，frequency-controlledcurrent source)，用一个简洁电路，产生缩放范围大、控制简便的可变静态电流，具体的：
16、1)由于fccs电路十分简洁，因此可变静态电流的实现同样简洁直观。
17、2)由于通过调整放电时长即可控制电流id大小，因此电流缩放控制简单。
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1.一种频率控制型宽范围可变静态电流源，其特征在于，包括频率控制型偏置产生电路和电流镜电路，所述频率控制型偏置产生电路，包括至少一个电容偏置二极管电路，用于产生偏置电压；所述电流镜电路，用于根据偏置电压复制流经电容偏置二极管电路中二极管负载的电流，所述电流随时钟频率线性变化。
2.根据权利要求1所述的一种频率控制型宽范围可变静态电流源，其特征在于，所述电容偏置二极管电路包括电容、二极管负载、第一开关和第三开关，所述二极管负载包括第一晶体管和第二开关，所述第二开关的两端分别连接第一晶体管的栅极和漏极；所述第一开关的一端连接第一晶体管的栅极，第一开关闭合时第一晶体管的栅源电压为0，第一晶体管的漏极还连接电容一端；所述第三开关的一端连接预充电电压，另一端连接电容一端，电容另一端接地。
3.根据权利要求2所述的一种频率控制型宽范围可变静态电流源，其特征在于，所述电流镜电路包括第四开关和第二晶体管，第三开关和电容的连接处与第四开关的一端连接；第四开关的另一端连接第二晶体管的栅极。
4.根据权利要求3所述的一种频率控制型宽范围可变静态电流源，其特征在于，当
5.根据权利要求3所述的一种频率控制型宽范围可变静态电流源，其特征在于，当频率控制型偏置产生电路包括两个相同的电容偏置二极管电路：第一电容偏置二极管电路和第二电容偏置二极管电路时，时钟控制时序包括第一预充电阶段RST1、第一放电阶段CBD1、第一镜像阶段CTRL1、第二预充电阶段RST2、第二放电阶段CBD2和第二镜像阶段CTRL2，首先，第一预充电阶段RST1为高电平，第一电容偏置二极管电路的第一开关和第三开关闭合，电容被预充电，第一晶体管截止；随后，第一预充电阶段RST1拉低，第一放电阶段CBD1拉高，第一开关和第三开关断开，第二开关闭合，电容和二极管连接的第一晶体管共同构成放电通路，电容上的残余电压VD开始变化，当VD达到预设的偏置电压值后，第一放电阶段CBD1拉低，放电结束，VD值保持，其后第一镜像阶段CTRL1拉高，第四开关闭合，使残余电压VD偏置第二晶体管生成电流ID；
6.根据权利要求4或5所述的一种频率控制型宽范围可变静态电流源，其特征在于，第一放电阶段CBD1的放电时长与时钟频率成反比。
7.根据权利要求6所述的一种频率控制型宽范围可变静态电流源，其特征在于，所述电流镜电路还包括第三晶体管，所述第二晶体管和第三晶体管组成共源共栅结构。
8.根据权利要求6所述的一种频率控制型宽范围可变静态电流源，其特征在于，所述第一晶体管和第二晶体管均为PMOS管。
9.根据权利要求6所述的一种频率控制型宽范围可变静态电流源，其特征在于，所述第一晶体管和第二晶体管均为NMOS管。
10.一种CT-ΣΔ调制器，其特征在于，所述调制器基于GmC开环积分器搭建，Gm的偏置电流由权利要求1-9任一项所述的频率控制型宽范围可变静态电流源提供。
...【技术特征摘要】
1.一种频率控制型宽范围可变静态电流源，其特征在于，包括频率控制型偏置产生电路和电流镜电路，所述频率控制型偏置产生电路，包括至少一个电容偏置二极管电路，用于产生偏置电压；所述电流镜电路，用于根据偏置电压复制流经电容偏置二极管电路中二极管负载的电流，所述电流随时钟频率线性变化。
2.根据权利要求1所述的一种频率控制型宽范围可变静态电流源，其特征在于，所述电容偏置二极管电路包括电容、二极管负载、第一开关和第三开关，所述二极管负载包括第一晶体管和第二开关，所述第二开关的两端分别连接第一晶体管的栅极和漏极；所述第一开关的一端连接第一晶体管的栅极，第一开关闭合时第一晶体管的栅源电压为0，第一晶体管的漏极还连接电容一端；所述第三开关的一端连接预充电电压，另一端连接电容一端，电容另一端接地。
3.根据权利要求2所述的一种频率控制型宽范围可变静态电流源，其特征在于，所述电流镜电路包括第四开关和第二晶体管，第三开关和电容的连接处与第四开关的一端连接；第四开关的另一端连接第二晶体管的栅极。
4.根据权利要求3所述的一种频率控制型宽范围可变静态电流源，其特征在于，当频率控制型偏置产生电路包括一个电容偏置二极管电路时，时钟控制时序包括预充电阶段rst、放电阶段cbd和镜像阶段ctrl，预充电阶段rst为高电平时，第一开关和第三开关闭合，第二开关和第四开关断开，电容被预充电，第一晶体管截止；
5.根据权利要求3所述的一种频率控制型宽范围可变静态电流源，其特征在于，当频率控制型偏置产生电路包括两个相同的电容偏置二极管电路：第一电容偏置...
【专利技术属性】
技术研发人员：武辛婕，唐中，谭年熊，
申请(专利权)人：杭州万高科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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