精密电流源-毕业设计要点

合集下载

数控电流源设计毕业论文

数控电流源设计毕业论文
数控电流源设计毕业论文
摘要I
第一章绪论1
1.1设计目的和意义1
1.2设计技术及现状1
1.3设计容3
第二章设计任务及要求4
2.1设计任务4
2.2设计技术要求及技术指标4
第三章系统设计5
3.1技术路线5
3.2设计思想5
3.3总体方案论证5
3.3.1恒流源电路设计方案5
3.3.2控制电路设计方案6
3.3.3显示电路设计方案6
目前,电力系统的后备电源、分布式电源系统以及通讯系统的后备电源等应用场合,均采用大容量的蓄电池作为储能元件。然而,在蓄电池的使用中需要一个双向DC/DC变换器来进行直流功率的变换。一旦电网系统发生故障,蓄电池通过双向DC/DC变换器直接并入直流母线,给后端的用电设备提供能量。当电网正常工作时。直流母线通过DC/CD变换器将电能存储在蓄电池中,而当蓄电池作为通讯系统的后备电源时,由于后端的用电设备多以大电流工作,因此要求蓄电池能够提供一个大而稳定的工作电流。另外,蓄电池充电时,也必须进行恒流控制,因此在双向DC/CD变换器中恒流控制的好坏直接影响用电设备和蓄电池的使用寿命。随着数字信号处理器(DSP)技术的成熟,越来越多的功率电路采用了数字式控制。与模拟控制相比,数字控制具有性价比高、性能稳定等优点。另外,通过对软件的编程,可以很方便的实现电路功能。针对蓄电池等储能元件在使用过程中功率双向变换的问题,在目前已有的非隔离型双向拓扑基础上,提出了一种改进型双向电路拓扑。该拓扑不仅实现了双向电路的恒流控制,而且解决了双向拓扑中对不同大小电流的采样问题。通过对DSP软件的编程,还可以实现对电路的恒流、恒压以及恒功率等控制功能。
3.3.4键盘设计方案6
3.3.5电源设计方案6
3.3.6系统设计方案7

电流源设计方案

电流源设计方案

电流源设计方案电流源是一种产生稳定电流的电子设备,常用于电路测试、电流控制等应用中。

下面是一个电流源的设计方案,包括原理、电路图和材料选择等内容。

首先我们来了解电流源的工作原理。

电流源的基本原理是通过控制电压源输出的电压来控制电路中的电流。

具体实现电流控制的方法有很多种,其中一种常用的方法是采用电压表和可调电阻组成的反馈电路。

电流源的输出电流与反馈电路中的电压成正比,通过调节可调电阻的阻值,可以实现对输出电流的控制。

接下来我们绘制一个简单的电流源电路图。

该电路图包含一个电压源、一个可调电阻和一个用于测量电流的电流表。

电压源的输出电压通过反馈电路控制电流的大小,可调电阻用于实现电流的调节,电流表用于测量电路中的电流。

在进行材料选择时,需要考虑电流源的输出电流范围和精度等要求。

电路中的电压源可以选择常用的电池或者直流稳压电源,可调电阻可以选用电位器或者变阻器,电流表可以选择合适的电流测量范围的数字电流表或者模拟电流表。

在实际搭建电流源电路时,需要注意以下几点:1. 保证电路中的接线良好,避免接触不良或者短路等现象。

可以使用实验面包板或者焊接电路板来确保电路的稳定性和可靠性。

2. 调节可调电阻时,需要慢慢地转动旋钮,以防止电路中的电流突然增大或者减小,造成设备损坏。

3. 在进行电流测量时,需要保证电流表的测量范围适合所测电流的大小,避免超出电流表的测量范围导致测量不准确。

最后,需要注意安全问题。

在使用电流源时,应遵循相关的安全操作规范,避免触摸电路中的带电部分,确保设备和操作人员的安全。

综上所述,一个基本的电流源设计方案包括电路图的设计、材料的选择和安全操作等方面。

通过合理的设计和搭建,可以实现电流的稳定输出和精确控制,满足电路测试和电流控制等应用的需求。

用两只仪表放大器制作精密的电压-电流源

用两只仪表放大器制作精密的电压-电流源

用两只仪表放大器制作精密的电压-电流源很多设计都需要精密的压控电流源,尤其是在可变负载情况下。

通常的方法是使用几支运放和一些无源元件,但由于元器件特性不理想而会有固有的误差,如有限的开环增益、共模抑制、偏置电流和补偿电压。

采用运算放大器的设计可能需要使用设定增益精密电阻,以及保持稳定的额外电容。

另外,有些电路设计提供的电流并不与输入电压直接成正比。

例如,图1中的电压-电流转换器就要求集电极电流约等于射级电流,并且只提供一个方向的电流。

图1,电压-电流转换器的基础是集电极电流约等于射极电流,并只沿一个方向提供电流。

使用两支仪表放大器和两支电阻,可以构造一个0.01%精度的压控电流源(图2)。

该电流源有±10V的输入电压摆幅,与输出电流成正比。

即使在高达90mA 输出电流时也能保持高精度。

Analog Devices公司的AD620小功率低漂移仪表放大器提供电路控制和误差校正,但不是输出电路的一部分。

因此,Q1和Q2可以替换为大功率晶体管,以实现更高的输出电流。

可以将仪表放大器配置成从1~10000的任意增益,以适应低于1mV的输入信号。

简单地在IC1和IC2的输入端跨接一个电阻,就可以实现所需的增益。

图2,这款制作方便的电压-电流转换器可在一系列情况下提供较高的精度。

第一个仪表放大器IC1控制推挽输出级的基极电压。

电阻与二极管偏置Q1和Q2,以消除交越失真。

IC2提供误差校正,以及处理基射电压的增量。

误差电压(D1/D2结与输出电压的测量差值)送至IC1的基准脚,并与输入电压相加。

相加结果就是一个与输入电压成正比的输出电流。

此电路在±10V输入范围内实现了0.01%的典型直流精度,以及1kHz时输出电压为±5V峰峰值的1.5%典型交流精度。

计算输出电流的方程为:其中因此,或此电路提供宽的输出范围,以及与输入电压直接成正比的输出电流,并有高的线性度和精度(图3)。

图3,图2中的电路提供宽的输出范围,输出电流与输入电压成正比,并实现高线性度和精度。

高精度线性电流源的设计与实现

高精度线性电流源的设计与实现

高精度线性电流源的设计与实现【摘要】本文通过对基本电流源的电路结构和工作原理进行分析,提出高精度电流源的设计方案,该方案采用由低噪声的运算放大器构成的反馈型电路来设计,并且给出了具体的硬件原理图。

分析了影响电流源精度的一些关键因素,实验结果表明:设计的电流源能够满足高精度航空电机的控制需求。

该电路具有高可靠性,设计方式灵活,具有很好的使用价值。

【关键词】运算放大器;电流源;V-I转换电流源驱动电路是能够对外输出可调直流的电路,在各类控制系统中,线性电流源输出驱动各种直流负载设备,这类负载对电源源的要求不同于一般电流源电路,直流驱动电路通常要求具有较高的精度且电流大小可调。

本文介绍的V-I 转换电路。

主要采用集成运放芯片和场效应管构成,电路设计简单,元器件使用种类少,电流输出精度高,满足了高精度航空电机的使用要求。

1.系统方案在本控制系统中,控制系统依据上位机发出的命令来驱动外部负载。

控制系统中的主控制器负责响应上位机命令输出控制电压信号,电流输出单元中V-I变换电路将产生一个与控制电压信号成正比的电流源,该电流源经过接口防护电路输出至电机负载。

本设计中关键电路是V-I转换电路,通常设计的V-I转换电路是采用XTR110、XTR112等国外集成芯片,通常这类芯片其输出电流大小受制于芯片体积,输出电流较小,同时这类进口元器件成本较高。

而本文设计的V-I转换电路是主要采用集成运放及场效应管构成,电路便于实现且成本较低。

图1 系统结构框图2.数字控制电路数字控制电路中主控制器完成控制命令的输出及运算功能。

D/A输出电路将控制命令转换为0~10V直流电压输出,D/A芯片选用AD公司的AD664,AD664芯片可同时产生四路相互独立控制的电压输出,输出精度选择为12位,满足控制电压输出的高精度要求。

A/D采集电路对输出的电流源进行实时监控,确保输出的电流值与上位机的指令要求一致,A/D采集芯片选用AD公司的12位并行模/数转换的单片集成电路AD1674。

精密电流源的使用方法

精密电流源的使用方法

精密电流源的使用方法在现代科学和工业领域,使用电流源是非常重要的,尤其是对于需要精密控制和测量电流的应用来说。

精密电流源具有稳定、可靠、高精度等特点,能够满足各种复杂的实验和工程需求。

本文将介绍精密电流源的使用方法,从电流的选择、校准到实验设计等方面进行探讨。

首先,选择适当的电流源是使用精密电流源的第一步。

在选择电流源时,需要考虑所需电流范围、精度等因素。

一般而言,电流源的输出范围要比实际需求范围稍微宽裕一些,以提高实验的可靠性和稳定性。

另外,精密电流源的精度也非常重要,一般可以通过查阅产品规格来了解其精度指标。

其次,在使用精密电流源之前,通常需要对其进行校准。

校准的目的是确保电流源输出的电流值和设定值之间的准确性。

校准过程通常需要使用标准电阻箱或校准电阻等器材来验证精密电流源的实际输出情况。

通过与标准器件进行比对和调节,可以准确地确定精密电流源的输出误差,并进行相应的修正。

一旦完成了校准工作,就可以开始使用精密电流源进行实验设计和应用了。

在实验设计中,需要根据实际需求来确定电流源的工作模式和接线方式。

一般而言,电流源可以提供恒定电流、交流电流、脉冲电流等不同的工作模式,根据实验的需要进行选择。

同时,在实验设计中,还需要考虑电流源的输出稳定性和响应时间等因素,以保证实验的精确性和可重复性。

在实验过程中,精密电流源的控制和调节也非常重要。

通常情况下,电流源可以通过前面板或者计算机等外部设备进行控制和调节。

通过合理地设置电流源的各项参数,可以实现精确的电流控制,同时也可以监测和记录实验数据。

在实验过程中,需要特别注意电流源的温度、湿度等环境因素对其性能的影响,并及时对其进行修正和校准。

最后,使用精密电流源时还需要注意一些安全事项。

由于电流具有较高的能量,因此在进行高电流实验时,需要采取适当的安全措施,如佩戴绝缘手套和护目镜等个人防护装备。

另外,在接线过程中也需要注意避免短路和电流过载等情况的发生,以保护设备和参与实验的人员的安全。

一种高精度的电流源设计

一种高精度的电流源设计

第九届ICEMI国际电子测量与仪器会议ICEMI'2009一种高精度电流源的设计于鹏王彦超夏少军哈尔滨工业大学92号西大直街哈尔滨,150001,中国电子邮箱:摘要——电流源是电气测量和控制系统的关键部件之一。

然而,由温度漂移和其它干扰引入的噪声,使其成为系统误差的重要来源。

为了制定一个精度高、稳定性好的电流源,本文提出一种基于Howland的电压电流转换(V/I)电路。

电流源所使用的DSP RS-232接口是完全可编程的。

此外,还有一个采样电路,利用抽样结果,使校准进一步减少电流源输出误差。

实验结果表明,在140欧姆的恒定负载下,电流输出范围为-50mA至50mA,误差小于3 μA,并且具有较低的温度漂移和较小波形失真度。

这为设计一种精确度高、输出电流变化范围稳定的电流源提供了一种有效的方法。

关键词——电流源;Howland;校准一、引言随着科技的进步,精密的电流源在自动测试、测量以及各种应用中起着日益重要的作用。

然而,要满足高精确的目标,然而,要满足高精度的目标,并且保持输出稳定,这一点随温度的升高而变得越来越困难。

在所有的应用中,目前大部分测量领域中使用的精度高和输出稳定的电流源,都是电压控制型电流源(VCCS)。

由于超精密运算放大器的运用,使得VCCS的电流输出精度高,且稳定。

但是,电流源输出范围往往有限,而且由温度和非线性引入的误差也是一个很大的难题。

图1显示的一个电路,它也被称为Howland模型,采用电阻匹配实现反馈回路,从而使负载两端电流输出稳定[3]。

它采用了超精密运算放大器OP177生成精确和稳定的电流输出。

尽管OP177在精确度性能方面远胜其它任何运算放大器,但其输出范围只局限于-22mA〜32mA[4]。

图1——Howland电流源为了更好地解决这一难题,精度高、宽范围和输出稳定的电流源的设计便自然而然的被提出来。

由D / A模数转换器产生一个电压,然后将电压转换为电流。

2011毕业设计任务书(电流源)

2011毕业设计任务书(电流源)

毕业设计(论文)任务书课题名称直流数控恒流源设计系别计算机与信息工程系专业07电子姓名学号2011 年 2 月21 日至2011 年 6 月24 日共18 周指导教师签字系主任签字2011 年 1 月19 日一、毕业设计(论文)的内容单毕业设计(论文)是高等学校培养学生综合运用本专业学科的基础理论、专门知识和基本技能,提高综合分析问题和解决问题的能力,完成工程技术人员的初步训练,使学生具有从事科学研究初步能力的重要环节,它是学生承担技术性工作前的一次理论联系实际的演习。

学生通过设计(论文)综合运用所学的基础理论和技术知识,理论联系实际,提高分析问题和解决本专业一般工程问题的能力。

片机具有集成度高、功能强、可靠性高、体积小、应用灵活、价格低等特点,在工业控制、数据采集、智能仪器仪表和各种家用电器等领域得到广泛的应用,是现代电子设计人员必须掌握的技术和手段。

本课题拟以单片机技术,设计制作一种输出范围为200-2000毫安的高精度数控恒流源。

二、毕业设计(论文)的要求与数据(1)输出电流范围:20mA~2000mA;(2)可设置并显示输出电流给定值,要求输出电流与给定值偏差的绝对值≤给定值的1%+10 mA;(3)具有“+”、“-”步进调整功能,步进≤10mA;(4)改变负载电阻,输出电压在5V以内变化时,要求输出电流变化的绝对值≤输出电流值的1%+10 mA;(5)纹波电流≤2mA;(6)自制电源。

本课题由五位学生完成。

各位学生的具体设计任务如下:1.同学负责系统总体方案设计及调试,基于单片机的中央控制电路及监控程序设计。

2.同学负责键盘接口电路、数据存储电路及相应程序设计。

3.同学负责LCD显示电路、A/D转换电路及相应程序设计。

4.同学负责恒流源电路、D/A转换电路及相应程序设计。

5.同学负责直流电源、功率驱动电路设计。

三、毕业设计(论文)应完成的工作1)查阅有关资料;2)熟练掌握单片机仿真实验系统及开发设备的使用;3)根据课题要求,分别进行硬件和软件的设计及系统调试完成课题的设计功能;4)完成12000字左右的论文;5)翻译3000~5000字的英文资料。

电流源设计方案

电流源设计方案

电流源设计方案1. 引言电流源作为电子电路中的一种基本元件,在各个领域都有广泛的应用。

它可以实现稳定的电流输出,为其他电路提供所需的电流驱动。

本文将介绍一种基于操作放大器的电流源设计方案,包括电路原理、设计步骤和相关注意事项。

2. 电路原理2.1 操作放大器操作放大器(Operational Amplifier,简称Op-Amp)是一种常见的电子器件,具有高增益、高输入阻抗、低输出阻抗等特点。

它的输入阻抗远大于信号源的输出阻抗,因此可以作为理想放大器使用。

2.2 基本电流源原理基本电流源由操作放大器和电阻组成,如图1所示。

操作放大器的负输入端与输出端相连,通过电阻R1和R2构成反馈电阻网络。

当反馈电阻比例为R2/R1时,可以将负输入端电压维持在零电平,使操作放大器处于负反馈状态。

这种电路可以实现稳定的电流输出。

R2+------^^^-------+| |R1 |V_in ----------vvv--------+ || |R3 || |GND ---------------------vvv-------v| |+----------------+图1:基本电流源电路结构当输入电压V_in为零时,根据欧姆定律可知,电阻R3上的电流I_out等于R2与R3串联电阻上的电压V_R23除以R2的阻值,即I_out = V_R23 / R2。

通过调整R1、R2和R3的阻值,可以实现所需的电流输出。

3. 设计步骤3.1 确定输出电流要求首先需要确定所需的输出电流,例如200mA。

这将是后续设计中的重要参数。

3.2 选择操作放大器根据所需的输出电流和其他性能要求(如输入阻抗、输出阻抗等),选择合适的操作放大器。

常用的操作放大器有LM741、OPA541等。

3.3 计算电阻阻值通过计算可以确定R3的阻值。

根据I_out = V_R23 / R2和R2/R1 =V_R23 / V_in 的关系,可以计算出R2和R3的阻值。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

本科毕业论文(科研训练、毕业设计)题目:精密电流源姓名:学院:系:专业:年级:学号:指导教师(校内):职称:高级工程师指导教师(校外):职称:2011年5月31 日精密电流源摘要:本文介绍了带隙基准电流源的原理以及电流源的设计。

首先通过带隙基准理论的研究对带隙电源的基本原理有一定的了解,再确定电流源设计的基本结构,然后设计电路的细节,最后初步设定了所要达到的指标,本文的设计两个正负温度系数相加使得温度系数在某一温度下为0,从而达到良好的温度系数。

关键词:电流镜带隙基准温度系数 Pspice仿真Precision current sourceABSTRACT:This paper introduces how to design bandgap benchmark current source. First through studying the bandgap benchmark theory we have certain knowledge of the basic principle of bandgap power , then we design the basic structure of current source , and design the details of circuit , last we set the parameters to reach index. this design use two current sources and them respectively have positive and negative temperature coefficient .we makes them Combine and its temperature coefficient is 0, to achieve good temperature coefficient.KEYWORDS:Current mirror bandgap benchmark temperature coefficient Pspice simulation目录第一章引言 (5)1.1 研究背景与目的 (5)1.2 主要工作 (5)1.3 论文结构 (5)第二章电流镜2.1 概述 (6)2.2 电流镜的基本结构 (6)第三章带隙电流源的基本原理 (7)3.1 概述 (7)3.2 与电源无关的偏置 (7)3.3 与温度无关的基准 (9)3.3.1 负温度系数电压的产生 (9)3.3.2 正温度系数电压的产生 (10)3.4 带隙基准 (11)3.5 PTAT电流的产生 (13)第四章精密电流源的设计 (14)4.1 设计方案与指标 (14)4.2 与电源无关的偏置 (15)4.3 基准电流的设计 (15)4.4 精密电流源的实现 (16)4.5 其他类型的电流源 (18)第五章电路的仿真与分析 (20)5.1 HSPICE简介 (20)5.2 电路的仿真与分析 (21)5.3 仿真性能汇总 (23)第六章结论总结 (24)致谢语 (25)参考文献第一章引言1.1 研究背景与目的基准电流源是模拟集成电路中用来作为其他电路的电流基准的高精度、低温度系数的电流源,电流源作为模拟集成电路的关键电路单元,广泛应用于运算放大器、D/A转换器、A/D转换器中。

偏置电流源的设计是基于一个已经存在的标准参考电流源的复制。

基准电流源是模拟电路所必不可少的基本部件,高性能的模拟电路必须具有高质量、高稳定性的电流和电压偏置电路来支撑,它的性能会直接影响电路的功耗、电源抑制比以及温度等特性。

如何设计一个低温漂、高电源抑制比的基准电流源是模拟电路设计者所关心的课题之一。

本论文目的在于介绍一种高精度、低温漂的带隙基准电流源,首先对电流镜、带隙基准的原理进行了系统的的分析和总结,对此电流源有个深入的了解,初步了解基准电流源的设计方法和过程,在设计过程中,进一步掌握必要的知识及熟练使用仿真软件的能力。

1.2 主要工作本文从电流镜,带隙基准的基本知识和原理讲起,期间我查阅了很多相关的书籍和论文等资料,在对原理有了比较清晰地了解后,我开始了带隙基准电流源的设计,我在导师的帮助下,不断地改进设计,尽量使自己的设计能够满足要求。

再对已设计的电路进行Hspice仿真,在学长的帮助下使电路的参数更加完善,也使我对电路设计的方法和性能测试进一步掌握,最终得出较为满意的设计指标。

1.3 论文结构本文主要设计了一种简单带隙基准电流源,论文安排如下:第二章:介绍电流镜的基本原理。

第三章:介绍带隙基准的基本原理第四章:介绍带隙基准电流源的电路设计思路和方法。

第五章:运用HSPICE 软件对设计电路进行仿真。

第六章:给出总结。

第二章 电流镜的基本原理2.1 概述电流镜(CM)是模拟集成电路中最基本的单元电路之一。

它是一种能将电路中某一支路的参考电流在其他支路得以重现或复制的电路,能减少电压变化和温度变化带来的误差,其性能对整个电路乃至系统的性能都有重要的影响。

为了适应各种电路及系统性能的要求,不同的电路需要使用不同结构的电流镜,如放大器、比较器、自校准电流源等使用结构简单的电流镜,而转换器等要求高性能电流镜。

输出阻抗和电流匹配精度是决定电流镜性能最重要的参数。

2.2 电流镜的基本结构模拟集成电路中电流源设计的基本思路是从一个参考电流源“复制”电流。

下面介绍电流复制的基本原理。

对于一个场效应管,在忽略沟道调制效应的前提下(即),根据饱和萨氏方程I D =g m V GS =K(V GS -V th )2,可知饱和的MOS 管漏极电流在器件的尺寸(W/L )与工艺(u n ,V th )确定的条件下只与其栅源电压有关,所以只要是相同的工艺参数制作的两个相同的MOS 器件具有相同的栅源电压,并且都在饱和区,则其漏极电流完全相等,即实现了所谓的电流复制。

但由于实际电路存在沟道调制效应,此时饱和MOS 管的其漏极电流 图2.1为I D =g m V GS =K(V GS -V th )2(1+λV DS ),所以饱和漏极电流不仅是V GS 的函数,而且是其漏极电压V DS 的函数。

即具有相同的栅极电压,但存在沟道调制效应时,漏极电压V DS 若不相等,则其电流也不会相同。

基于以上思路,所设计的基本电流镜的结构如图2.1所示。

上图中M1与M2构成的电路结构称为“电流镜”,I R 为参考电流,I 0为输出电流,且由于11GS DS V V =,所以M1工作于饱和区,假设M2的th GS DS V V V -≥,则也M2工作在饱和区,根据饱和萨氏方程,在考虑沟道调制效应时有:(2.1)从上,2.1可以看出:假如已有I R ,只要改变M1与M2的宽长比,就可设计出Io ,它即可以与I R 相等,也可与I R 成一比例关系,所以也称为比例电流镜,这种技术在模拟集成电路中有着广泛的应用,比如作为放大器的负载。

但是由于存在沟道调制效应,且V DS2是一变量,因此Io 实际上不是一个恒流源。

如何改善Io 的恒流特性以实现真正意义上的电流源,从式2.1可以看到原则上有两种方法:①减小以至消除M2的沟道调制效应(因为V DS1=V GS1为定值,故M1不影响Io 的恒流特性),即通过增大M2的沟道长度,以减小λ,增大输出阻抗,从而改善恒流特性。

②设定V DS2=V DS1,则可知Io 与I R 只与M1、M2的宽长比相关,从而得到具有很好的恒流特性的电流源。

第三章 带隙电流源的基本原理3.1 概述模拟电路广泛地包含电压基准和电流基准。

这种基准是直流量,它与电源和工艺参数的关系很小,但与温度的关系是确定的。

例如一个差分对的偏置电流就必须根据基准产生,因为它会影响到电路的电压增益和噪声。

产生基准的目的是建立一个与电源和工艺无关、具有确定温度特性的直流电压或电流。

在大多数应用中,所要求的温度关系采取下面三种形式中的一种:1.与绝对温度成正比(PTAT )2.常数Gm 特性,也就是,一些晶体管的跨导保持常数;3.与温度无关。

因此,我们可以将任务分为两个设计问题:与电源无关的偏置和温度变化关系的确定。

3.2 与电源无关的偏置我们所使用的偏置电流和电流镜都隐含地假设可以得到一个“理想的”基准电流。

如图3.1所示,如果I REF 不随V DD 变化,并前忽略M2、M3的沟道长度调制效应,那么I D2和I D3就保持与电源电压无关。

所以问题是:我们如何产生I REF R DS DS o I V V L W L W I )1()1()()(1212λλ++⋅=呢?图3.1电流镜偏置使用作为一个近似的电流源,我们将电阻接在VDD 和M1的栅极之间,如图所示。

但是,这种电路的输出电流对VDD 很敏感:为了得到一个对V DD 不敏感的解决方法,我们假设电路必须由自己偏置,即I REF 必须通过某种方式由I OUT 得到。

这种思想是如果I out 最终与V DD 无关,那么I REF 就可以是I OUT 的一个复制。

图3.1是一个电路实现,M3和M4复制了I OUT 。

从而确定了I REF 。

从本质上讲,I REF 被“自举“到I OUT 。

选择一定的MOS 管尺寸,如果忽略沟道长度调制效应,我们有I OUTt =KI REF 。

请注意,因为每个二极管方式连接的器件都是由电流源驱动的,所以相对来说,I REF 和I OUT 与VDD 无关。

但是电流仍旧是工艺和温度的函数。

为了唯一确定电流值,我们对电路加入另一个约束,如图3.1所示的。

图中,因为PMOS 器件具有相同的尺寸,虽然要求I OUT =I REF ,但是电阻Rs 减小了M2的电流。

可以写出V GS1=V GS2+I D2R S ,或1222(/)(/)out out TH TH out S n ox N n ox NI I V V I R C W L C K W L μμ=+图3.2(a )确定电流而增加Rs (b )消除体效应的替代电路忽略体效应我们有:2(/)out out S n ox N I I R C W L Kμ= 因此:2221(1(/)out n ox N S I C W L R Kμ= 正如所希望的,电流与电源电压无关(但仍旧是工艺和温度的函数)。

因为M1和M2的源极位于不同的电位,所以在前面计算中假设V TH1=V TH2会产生一些误差。

如图3.2,一种简单的修补方案是在M3的源极引入一个电阻,同时通过将每个PMOS 晶体管源极和衬底相连来消除体效应。

如果沟道长度调制可以忽略,总电路表现出很小的电源依赖性。

正是由于这个原因,此电路中的所有晶体管均采用相对较长的沟道。

相关文档
最新文档