[发明专利]一种具有输出阻抗自调节功能的MOS管共栅共源电流源偏置电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有输出阻抗自调节功能的MOS管共栅共源电流源偏置电路。它可以直 接用于产生MOS晶体管共源共栅电流源电路的偏置电压。

背景技术

在采用CMOS工艺的电流舵DAC电路和高性能运算放大器电路设计中一般都需要高输出 阻抗的电流源电路单元，采用如图1所示的共栅共源电流源结构通常具有较高的输出阻抗。图 1中的cascode级MOS管(MP2)的栅极条宽通常较窄，可以使电流源输出节点具有较小的寄 生电容；电流源级MOS管(MP1)的栅极条宽通常较宽(因此输出阻抗高)，整个共栅共源 电流源的输出阻抗主要由MP1的输出阻抗决定。为了获得较大的输出阻抗，MOS管MP1的 漏极电压(VD)通常应设置在其V-I曲线的平坦区(图1中的②区)。同时考虑到尽量减小电 源裕度的消耗，MP1的漏极电压(VD)应该设置到②区内靠近①区的地方(如图1中虚线圈 所示的位置)。

MOS管的V-I曲线通常会随着外界环境温度以及工艺的不同批次有所变化，如图2所示， 在状态1下设置好的漏极电压(VD)对状态2来说不再合适，在状态2下会超出②区，使得 MP1的输出阻抗变小，从而使得整个共栅共源电流源的输出阻抗在状态2下变小。

发明内容

鉴于此，本发明的目的是提供一种具有输出阻抗自调节功能的MOS管共栅共源电流源偏 置电路。

本发明的目的通过如下技术方案来实现的：一种具有输出阻抗自调节功能的MOS管共栅 共源电流源偏置电路，包括MOS管共栅共源电流源电路和偏置电路，所述偏置电路输出偏置 电压vcur和偏置电压vcas，MOS管共栅共源电流源电路包括第一PMOS管和第二PMOS管， 所述第一PMOS管的源极接电源VDD，第一PMOS管的漏极与第二PMOS管的源极连接，第 一PMOS管的栅极接偏置电压vcur，所述第二PMOS管的栅极接偏置电压vcas，所述偏置电 路包括第一负反馈电路、第二负反馈电路和调节电路；

所述第一反馈电路包括第三PMOS管、第四PMOS管、运算放大器A1、偏置电流源 Iref_bias、可调电流源Iref_set和电阻R1，其是，第三PMOS管的栅极与第一PMOS管的栅极 连接，第二PMOS管的栅极与第四PMOS管的栅极连接，第三PMOS管的源极接电源VDD， 第三PMOS管的漏极分别与第四PMOS管的源极、运算放大器A1的反相端连接，所述第四 PMOS管的栅极与运算放大器A1的输出端连接，第四PMOS管的漏极分别与第三PMOS管 的栅极、偏置电流源Iref_bias的电流流入端连接，偏置电流源Iref_bias的电流流出端接地，所 述电阻R1的一端接电源VDD，电阻R1的另一端分别与运算放大器A1的同相端、可调电流 源Iref_set的电流流入端连接，可调电流源Iref_set的电流流出端接地；

所述第二反馈电路包括第五PMOS管、第六PMOS管、运算放大器A2、偏置电流源 Iref_bias1、可调电流源Iref_set1和电阻R2，所述第五PMOS管的源极接电源VDD，第五PMOS 管的栅极接偏置电压vcur，第五PMOS管的漏极分别与第六PMOS管的漏极、运算放大器A2 的反相端连接，运算放大器A2的同相端分别与电阻R2的一端、可调电流源Iref_set1的电流 流入端连接，电阻R2的另一端接电源VDD，可调电流源Iref_set1的电流流出端接地，第六 PMOS管的漏极与偏置电流源Iref_bias1的电流流入端连接，偏置电流源Iref_bias1的电流流出 端接地；

所述调节电路的调节端与偏置电流源Iref_bias的受控端连接，所述调节电路获取第三 PMOS管的漏极电压V_D2、第五PMOS管的漏极电压V_D4、偏置电流源Iref_bias的输出电流和 偏置电流源Iref_bias1的输出电流，通过调节可调电流源Iref_set的电流值调节第一PMOS管 的漏极电压。

进一步，所述调节电路包括电流减法运算电路、电压减法运算电路、除法运算电路、电阻 基准电路、电阻比较器以及调节控制电路，所述电流减法运算电路完成偏置电流源Iref_bias 和偏置电流源Iref_bias1的减法运算，得到差值电流ΔI；