[发明专利]一种基于CMOS的指数波形电流产生电路

说明书

本发明公开了一种基于CMOS的指数波形电流产生电路，通过对一组PMOS(P型金属氧化物半导体)或NMOS(N型金属氧化物半导体)晶体管的栅极施加特定的电压，使晶体管工作在饱和区，从而令这组晶体管的漏极输出电流之和随时间呈现出近似指数变化的波形。使用这种方法得到的指数波形电流产生电路与传统的基于单个工作在亚阈值状态下的晶体管的指数波形电流产生电路相比，具有更强的驱动能力，并且产生更精确的指数波形输出电流。指数波形的时间常数可由电路中的电容、栅极预设电压、与栅极连接的电流源的大小数值、以及晶体管阈值电压来确定。这种指数波形电流产生电路成本低，精度高，驱动能力强。

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，具体涉及一种基于CMOS的指数波形电流产生电路。

背景技术

基于CMOS的指数波形电流产生电路有着广泛的应用，主要能够应用到神经刺激器芯片中。传统的指数波形电流产生电路一般是基于单个工作在亚阈值区的晶体管来实现的，具有较小的输出驱动能力。

本专利公开了一种基于泰勒近似原理，通过对两个晶体管的栅极施加特定的电压，使晶体管的漏极电流之和组合产生随时间呈现指数波形输出电流的电路，其结构精巧，输出能力强，获得的指数波形电流误差小。与传统的指数波形电流产生电路相比，由于晶体管都工作在饱和区，所以本方法实现的电路在精度和驱动性能方面更具优势。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种基于CMOS的指数波形电流产生电路，具有成本低、精度高、驱动能力强的特点。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案

一种基于CMOS的指数波形电流产生电路，包括恒流源(100)、预充电容(101)、第二输出晶体管(102)、第一输出晶体管(103)和预设电压电路(105),预设电压电路(105)的输出端分别与预充电容(101)的上级板和一个MOS晶体管电容(104)的上极板相连；其中，

第一输出晶体管(103)的漏极与第二输出晶体管(102)的漏极相连，第一输出晶体管(103)和第二输出晶体管(102)的漏极合并产生总输出电流，第一输出晶体管(103)的栅极与一个MOS晶体管电容(104)的上极板，即MOS晶体管电容(104)的栅极相连，MOS晶体管电容(104)的下极板，即MOS晶体管电容(104)的漏极、源极、衬底均接地；第一输出晶体管(103)的源极接地；

第二输出晶体管(102)的栅极、预充电容(101)的上极板和恒流源(100)的阴极相连；第二输出晶体管(102)的源极、预充电容(101)的下极板、和恒流源(100)的阳极接地。

作为优选：第二输出晶体管(102)和第一输出晶体管(103)的漏极电流之和在预设时间范围内可近似为随时间呈现指数波形变化的总电流。

作为优选：根据恒流源(100)和预充电容(101)的大小确定指数波形的时间常数。

有益效果

针对用于生物医疗的神经刺激器，本发明的泰勒近似电流脉冲产生电路提高了输出精度。泰勒近似电流脉冲产生电路中包含的应用饱和区电流对过饱和电压的平方关系在实现上较为准确。同时，MOS管的饱和区范围较大，只需要控制好预设控制电压即可保证较大范围的电流输出。

附图说明

图1为获取泰勒近似的指数电流脉冲的整体电路图：用于产生施加在负载上的输出脉冲；

其中：100为恒流源；101为预充电容；102为第二输出晶

体管；103为第一输出晶体管；104为等效电容控压晶体管；

105为预设电压电路模块；

具体实施方式