[发明专利]电压-电流转换器

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路设计领域，尤其涉及一种具有较高线性度的电压-电流转换器。

背景技术

在集成电路设计领域中，经常要求将一个电压与参考电压的差值电压线性转换为输出电流，并且差值电压范围较宽，以及要求在整个输入电压范围内很高的电压-电流转换线性度。习惯上通过线性跨导放大器进行电压-电流转换，但是线性跨导放大器一般线性输入范围较窄，以及在线性输入范围内转换线性度不理想的缺点。或者使用两套电压-电流转换电路组合后得到输出电流，如图1所示。但，这种方法至少存在下面的缺点：

(1)当输入电压和参考电压很接近的情况下，输出电流会很小，转换线性度很难保证；

(2)当输入电压和参考电压很接近的情况下，输出电流会很小，电流镜跨导(电压电流转换系数)很小，速度很慢。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明旨在提供一种新颖的电压-电流转换结构。该电压-电流转换结构不仅可以具有较宽的线性输入范围，同时也可以具有较高的电压-电流转换线性度。特别是，在输入电压和参考电压差值很小或者很大的情况下也能很好的保证转换线性度以及转换速度。

具体地，本发明提供了一种电压-电流转换器，包括：

输入电压跟随器，用于接收输入电压并对其进行缓冲；

电压-电流转换电阻单元，包括相互串联的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻和所述第二电阻的中间节点与所述输入电压跟随器的输出端连接；

高电压跟随器，用于将高参考电压传递到所述第一电阻的与所述中间节点相对的另一端，以根据经所述输入电压跟随器缓冲的输入电压、所述高参考电压及所述第一电阻得到第一输出电流；

低电压跟随器，用于将低于所述高参考电压的低参考电压传递到所述第二电阻的与所述中间节点相对的另一端，以根据经所述输入电压跟随器缓冲的输入电压、所述低参考电压及所述第二电阻得到第二输出电流；以及

电流镜单元，用于复制所述第一输出电流和所述第二输出电流，以形成输出电流。

较佳地，在上述的电压-电流转换器中，所述输入电压跟随器包括二级运算放大器。

较佳地，在上述的电压-电流转换器中，所述高电压跟随器包括第一运算放大器、第一PMOS管和第二PMOS管，其中，所述第一运算放大器的反向输入端接收所述高参考电压，正向输入端连接到所述第二PMOS管的漏极，且输出端连接到所述第一PMOS管的栅极；其中，所述第一PMOS管的源极接地，所述第一PMOS管的漏极与所述第二PMOS管的源极相连接；其中，所述第二PMOS管的漏极连接到所述第一电阻。

较佳地，在上述的电压-电流转换器中，所述低电压跟随器包括第二运算放大器、第一NMOS管和第二NMOS管，其中，所述第二运算放大器的反向输入端接收所述低参考电压，正向输入端连接到所述第二NMOS管的漏极，且输出端连接到所述第一NMOS管的栅极；其中，所述第一NMOS管的源极接地，所述第一NMOS管的漏极与所述第二NMOS管的源极相连接；其中，所述第二NMOS管的漏极连接到所述第二电阻。

较佳地，在上述的电压-电流转换器中，所述电流镜单元包括分别与所述第一PMOS管、第二PMOS管、第一NMOS管和第二NMOS管相对应的第三PMOS管、第四PMOS管、第三NMOS管和第四NMOS管，其中，所述第三PMOS管的源极接地，漏极连接到所述第四PMOS管的源极，且栅极连接到所述第一PMOS管的栅极；其中，所述第四PMOS管的栅极连接到所述第二PMOS管的栅极，且漏极连接到所述第四NMOS管的漏极；其中，所述第四NMOS管的栅极连接到所述第二NMOS管的栅极，且源极连接到所述第三NMOS管的漏极；其中，所述第三NMOS管的栅极连接到所述第一NMOS管的栅极，且源极接地。

较佳地，在上述的电压-电流转换器中，所述电流镜单元的输出节点位于所述第四PMOS管的漏极与所述第四NMOS管的漏极之间。

较佳地，在上述的电压-电流转换器中，所述第二运算放大器为二级运算放大器。

较佳地，在上述的电压-电流转换器中，所述第一运算放大器为二级运算放大器。