【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)屬于模擬電路，尤其涉及一種頻率控制型寬范圍可變靜態(tài)電流源及ct-σδ調(diào)制器。
技術(shù)介紹
1、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需要大量傳感器芯片，同時(shí)要求這些芯片在不同輸入信號(hào)帶寬下均能實(shí)現(xiàn)高能量效率，因此希望能為模擬模塊提供隨信號(hào)帶寬縮放的可變電流。已知?jiǎng)討B(tài)電路能夠?qū)崿F(xiàn)電流隨時(shí)鐘頻率的大范圍縮放，但無(wú)法應(yīng)用于靜態(tài)電路中。單一傳統(tǒng)靜態(tài)電流源只能提供單一固定的靜態(tài)電流，配合控制字組成電流源陣列可提供可變靜態(tài)電流，但電流縮放范圍小、控制復(fù)雜，無(wú)法在寬范圍內(nèi)提供可變靜態(tài)電流。如何為靜態(tài)電路提供隨信號(hào)帶寬縮放的可變偏置電流成為挑戰(zhàn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、專(zhuān)利技術(shù)目的：本專(zhuān)利技術(shù)所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種頻率控制型寬范圍可變靜態(tài)電流源及ct-σδ調(diào)制器。
2、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，第一方面，公開(kāi)了一種頻率控制型寬范圍可變靜態(tài)電流源，包括頻率控制型偏置產(chǎn)生電路和電流鏡電路，所述頻率控制型偏置產(chǎn)生電路，包括至少一個(gè)電容偏置二極管電路，用于產(chǎn)生偏置電壓；所述電流鏡電路，用于根據(jù)偏置電壓復(fù)制流經(jīng)電容偏置二極管電路中二極管負(fù)載的電流，所述電流隨時(shí)鐘頻率線性變化。
3、進(jìn)一步地，所述電容偏置二極管電路包括電容、二極管負(fù)載、第一開(kāi)關(guān)和第三開(kāi)關(guān)，所述二極管負(fù)載包括第一晶體管和第二開(kāi)關(guān)，所述第二開(kāi)關(guān)的兩端分別連接第一晶體管的柵極和漏極；所述第一開(kāi)關(guān)的一端連接第一晶體管的柵極，第一開(kāi)關(guān)閉合時(shí)第一晶體管的柵源電壓為0，第一晶體管的漏極還連接電容一端；所述第三開(kāi)關(guān)的一端連接預(yù)充電電壓，
4、進(jìn)一步地，所述電流鏡電路包括第四開(kāi)關(guān)和第二晶體管，第三開(kāi)關(guān)和電容的連接處與第四開(kāi)關(guān)的一端連接；第四開(kāi)關(guān)的另一端連接第二晶體管的柵極。
5、進(jìn)一步地，當(dāng)頻率控制型偏置產(chǎn)生電路包括一個(gè)電容偏置二極管電路時(shí)，時(shí)鐘控制時(shí)序包括預(yù)充電階段rst、放電階段cbd和鏡像階段ctrl，預(yù)充電階段rst為高電平時(shí)，第一開(kāi)關(guān)和第三開(kāi)關(guān)閉合，第二開(kāi)關(guān)和第四開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，電容被預(yù)充電，第一晶體管截止；
6、預(yù)充電階段rst為低電平時(shí)，第一開(kāi)關(guān)和第三開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，放電階段cbd為高電平，第二開(kāi)關(guān)閉合，電容通過(guò)二極管連接的第一晶體管進(jìn)行放電，電容上的殘余電壓vd開(kāi)始變化，當(dāng)電容上的殘余電壓vd達(dá)到預(yù)設(shè)的偏置電壓值后，放電階段cbd為低電平，第二開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，放電結(jié)束；隨后，鏡像階段ctrl為高電平，第四開(kāi)關(guān)閉合，使殘余電壓vd偏置第二晶體管生成電流id，即第二晶體管復(fù)制流經(jīng)第一晶體管的電流id。
7、進(jìn)一步地，當(dāng)頻率控制型偏置產(chǎn)生電路包括兩個(gè)相同的電容偏置二極管電路：第一電容偏置二極管電路和第二電容偏置二極管電路時(shí)，時(shí)鐘控制時(shí)序包括第一預(yù)充電階段rst1、第一放電階段cbd1、第一鏡像階段ctrl1、第二預(yù)充電階段rst2、第二放電階段cbd2和第二鏡像階段ctrl2，首先，第一預(yù)充電階段rst1為高電平，第一電容偏置二極管電路的第一開(kāi)關(guān)和第三開(kāi)關(guān)閉合，電容被預(yù)充電，第一晶體管截止；隨后，第一預(yù)充電階段rst1拉低，第一放電階段cbd1拉高，第一開(kāi)關(guān)和第三開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，第二開(kāi)關(guān)閉合，電容和二極管連接的第一晶體管共同構(gòu)成放電通路，電容上的殘余電壓vd開(kāi)始變化，當(dāng)vd達(dá)到預(yù)設(shè)的偏置電壓值后，第一放電階段cbd1拉低，放電結(jié)束，vd值保持，其后第一鏡像階段ctrl1拉高，第四開(kāi)關(guān)閉合，使殘余電壓vd偏置第二晶體管生成電流id；
8、與此同時(shí)，在第一鏡像階段ctrl1的高電平相位，第二電容偏置二極管電路重復(fù)上述操作，即第二預(yù)充電階段rst2為高電平，第二電容偏置二極管電路的第一開(kāi)關(guān)和第三開(kāi)關(guān)閉合，電容被預(yù)充電，第一晶體管截止；隨后，第二預(yù)充電階段rst2拉低，第二放電階段cbd2拉高，第一開(kāi)關(guān)和第三開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，第二開(kāi)關(guān)閉合，電容和二極管連接的第一晶體管共同構(gòu)成放電通路，電容上的殘余電壓vd開(kāi)始變化，當(dāng)vd達(dá)到預(yù)設(shè)的偏置電壓值后，第二放電階段cbd2拉低，放電結(jié)束，殘余電壓vd值保持，其后第二鏡像階段ctrl2拉高，第四開(kāi)關(guān)閉合，使殘余電壓vd偏置第二晶體管生成電流id。
9、頻率控制型偏置產(chǎn)生電路包括兩個(gè)相同的電容偏置二極管電路，使得所述頻率控制型寬范圍可變靜態(tài)電流源工作在ping-pong模式下。實(shí)際由于電路中的非理想因素，cs上的殘余電荷會(huì)泄露導(dǎo)致vd漂移，因此需要對(duì)vd進(jìn)行刷新，而為了保證在確定頻率下，電流id大小恒定，即保持id在確定頻率下的靜態(tài)特性，因此可以采用ping-pong工作模式。
10、進(jìn)一步地，第一放電階段cbd1的放電時(shí)長(zhǎng)與時(shí)鐘頻率成反比。
11、進(jìn)一步地，所述電流鏡電路還包括第三晶體管，所述第二晶體管和第三晶體管組成共源共柵結(jié)構(gòu)，通過(guò)加入cascode管，進(jìn)一步提高其電流穩(wěn)定性。
12、進(jìn)一步地，所述第一晶體管和第二晶體管均為pmos管。
13、進(jìn)一步地，所述第一晶體管和第二晶體管均為nmos管。
14、第二方面，公開(kāi)了一種ct-σδ(continuous-time?sigma-delta，連續(xù)時(shí)間sigma-delta)調(diào)制器，所述調(diào)制器基于gmc開(kāi)環(huán)積分器搭建，gm的偏置電流由所述的頻率控制型寬范圍可變靜態(tài)電流源提供，偏置電流隨所述調(diào)制器的采樣頻率線性變化。
15、有益效果：本專(zhuān)利技術(shù)提出一種頻率控制型電流源(fccs，frequency-controlledcurrent?source)，用一個(gè)簡(jiǎn)潔電路，產(chǎn)生縮放范圍大、控制簡(jiǎn)便的可變靜態(tài)電流，具體的：
16、1)由于fccs電路十分簡(jiǎn)潔，因此可變靜態(tài)電流的實(shí)現(xiàn)同樣簡(jiǎn)潔直觀。
17、2)由于通過(guò)調(diào)整放電時(shí)長(zhǎng)即可控制電流id大小，因此電流縮放控制簡(jiǎn)單。
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1.一種頻率控制型寬范圍可變靜態(tài)電流源，其特征在于，包括頻率控制型偏置產(chǎn)生電路和電流鏡電路，所述頻率控制型偏置產(chǎn)生電路，包括至少一個(gè)電容偏置二極管電路，用于產(chǎn)生偏置電壓；所述電流鏡電路，用于根據(jù)偏置電壓復(fù)制流經(jīng)電容偏置二極管電路中二極管負(fù)載的電流，所述電流隨時(shí)鐘頻率線性變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種頻率控制型寬范圍可變靜態(tài)電流源，其特征在于，所述電容偏置二極管電路包括電容、二極管負(fù)載、第一開(kāi)關(guān)和第三開(kāi)關(guān)，所述二極管負(fù)載包括第一晶體管和第二開(kāi)關(guān)，所述第二開(kāi)關(guān)的兩端分別連接第一晶體管的柵極和漏極；所述第一開(kāi)關(guān)的一端連接第一晶體管的柵極，第一開(kāi)關(guān)閉合時(shí)第一晶體管的柵源電壓為0，第一晶體管的漏極還連接電容一端；所述第三開(kāi)關(guān)的一端連接預(yù)充電電壓，另一端連接電容一端，電容另一端接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種頻率控制型寬范圍可變靜態(tài)電流源，其特征在于，所述電流鏡電路包括第四開(kāi)關(guān)和第二晶體管，第三開(kāi)關(guān)和電容的連接處與第四開(kāi)關(guān)的一端連接；第四開(kāi)關(guān)的另一端連接第二晶體管的柵極。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種頻率控制型寬范圍可變靜態(tài)電流源，其特征在于，當(dāng)
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種頻率控制型寬范圍可變靜態(tài)電流源，其特征在于，當(dāng)頻率控制型偏置產(chǎn)生電路包括兩個(gè)相同的電容偏置二極管電路：第一電容偏置二極管電路和第二電容偏置二極管電路時(shí)，時(shí)鐘控制時(shí)序包括第一預(yù)充電階段RST1、第一放電階段CBD1、第一鏡像階段CTRL1、第二預(yù)充電階段RST2、第二放電階段CBD2和第二鏡像階段CTRL2，首先，第一預(yù)充電階段RST1為高電平，第一電容偏置二極管電路的第一開(kāi)關(guān)和第三開(kāi)關(guān)閉合，電容被預(yù)充電，第一晶體管截止；隨后，第一預(yù)充電階段RST1拉低，第一放電階段CBD1拉高，第一開(kāi)關(guān)和第三開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，第二開(kāi)關(guān)閉合，電容和二極管連接的第一晶體管共同構(gòu)成放電通路，電容上的殘余電壓VD開(kāi)始變化，當(dāng)VD達(dá)到預(yù)設(shè)的偏置電壓值后，第一放電階段CBD1拉低，放電結(jié)束，VD值保持，其后第一鏡像階段CTRL1拉高，第四開(kāi)關(guān)閉合，使殘余電壓VD偏置第二晶體管生成電流ID；
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的一種頻率控制型寬范圍可變靜態(tài)電流源，其特征在于，第一放電階段CBD1的放電時(shí)長(zhǎng)與時(shí)鐘頻率成反比。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種頻率控制型寬范圍可變靜態(tài)電流源，其特征在于，所述電流鏡電路還包括第三晶體管，所述第二晶體管和第三晶體管組成共源共柵結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種頻率控制型寬范圍可變靜態(tài)電流源，其特征在于，所述第一晶體管和第二晶體管均為PMOS管。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種頻率控制型寬范圍可變靜態(tài)電流源，其特征在于，所述第一晶體管和第二晶體管均為NMOS管。
10.一種CT-ΣΔ調(diào)制器，其特征在于，所述調(diào)制器基于GmC開(kāi)環(huán)積分器搭建，Gm的偏置電流由權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的頻率控制型寬范圍可變靜態(tài)電流源提供。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種頻率控制型寬范圍可變靜態(tài)電流源，其特征在于，包括頻率控制型偏置產(chǎn)生電路和電流鏡電路，所述頻率控制型偏置產(chǎn)生電路，包括至少一個(gè)電容偏置二極管電路，用于產(chǎn)生偏置電壓；所述電流鏡電路，用于根據(jù)偏置電壓復(fù)制流經(jīng)電容偏置二極管電路中二極管負(fù)載的電流，所述電流隨時(shí)鐘頻率線性變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種頻率控制型寬范圍可變靜態(tài)電流源，其特征在于，所述電容偏置二極管電路包括電容、二極管負(fù)載、第一開(kāi)關(guān)和第三開(kāi)關(guān)，所述二極管負(fù)載包括第一晶體管和第二開(kāi)關(guān)，所述第二開(kāi)關(guān)的兩端分別連接第一晶體管的柵極和漏極；所述第一開(kāi)關(guān)的一端連接第一晶體管的柵極，第一開(kāi)關(guān)閉合時(shí)第一晶體管的柵源電壓為0，第一晶體管的漏極還連接電容一端；所述第三開(kāi)關(guān)的一端連接預(yù)充電電壓，另一端連接電容一端，電容另一端接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種頻率控制型寬范圍可變靜態(tài)電流源，其特征在于，所述電流鏡電路包括第四開(kāi)關(guān)和第二晶體管，第三開(kāi)關(guān)和電容的連接處與第四開(kāi)關(guān)的一端連接；第四開(kāi)關(guān)的另一端連接第二晶體管的柵極。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種頻率控制型寬范圍可變靜態(tài)電流源，其特征在于，當(dāng)頻率控制型偏置產(chǎn)生電路包括一個(gè)電容偏置二極管電路時(shí)，時(shí)鐘控制時(shí)序包括預(yù)充電階段rst、放電階段cbd和鏡像階段ctrl，預(yù)充電階段rst為高電平時(shí)，第一開(kāi)關(guān)和第三開(kāi)關(guān)閉合，第二開(kāi)關(guān)和第四開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，電容被預(yù)充電，第一晶體管截止；
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種頻率控制型寬范圍可變靜態(tài)電流源，其特征在于，當(dāng)頻率控制型偏置產(chǎn)生電路包括兩個(gè)相同的電容偏置二極管電路：第一電容偏置...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：武辛婕，唐中，譚年熊，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：杭州萬(wàn)高科技股份有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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