[发明专利]恒定电流源

说明书

技术领域

本发明涉及一种恒定电流源，特别是涉及一种具有电流镜的恒定电流源。

背景技术

恒流源电路就是要能够提供一个稳定的电流以保证其它电路稳定工作的基础。即要求恒流源电路输出恒定电流，因此作为输出级的器件应该是具有饱和输出电流的伏安特性。这可以采用工作于输出电流饱和状态的BJT(双极结型晶体管)或者MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)来实现。

图1所示为一种基本恒流源电路，其中包括一电流镜，其中所述电流镜包括NMOS管M1(N型金属氧化物半导体场效应晶体管)和NMOS管M2，所述恒流源电路中还包括PMOS管P1(P型金属氧化物半导体场效应晶体管)和PMOS管P2。所述NMOS管M1的漏极接收参考电流Ir，所述NMOS管M2输出电流Ib，由于所述NMOS管M1和NMOS管M2构成电流镜，而且所述NMOS管M1和NMOS管M2的长宽比相同所以输出电流Ib和参考电流Ir的大小相同。

而所述PMOS管P1接收所述输出电流Ib，所述PMOS管P2输出电流Io至负载，而且所述PMOS管P2的长宽比和PMOS管P1的长宽比的比值为n，所述n大于等于1，所以同样根据电流镜的镜射原理，所述Io与Ib的比值与所述比值n相同，即Io的至为n倍的Ib的值，所以输出至负载的电流Io的值应为n倍的Ib的值。

但是根据晶体管饱和状态的I-V公式：I＝K(Vgs-Vt)²(1+λVds)，可以发现这种结构有以下两点缺陷：

1、由于负载的变化而引起所述基本恒流源电路输出的Vout电压的变化，使得PMOS管P2的源端的VCC电压和漏端的Vout电压的差值，即Vds，产生了较大变化。例如，当VCC＝2.7V并且Ir＝1mA时，而且n＝8，此时根据镜射原理，Io的理想值应为8mA。

但是当负载的阻值R＝100欧姆时，Vout＝Io×R＝8×100＝0.8V，因而Vds＝VCC-Vout＝2.7V-0.8V＝1.9V，而当负载的阻值R＝200欧姆时，Vout＝8×200＝1.6V，所以Vds＝VCC-Vout＝2.7V-1.6V＝1.1V。所以可见在这两种不同负载的阻值的情况下，Vds的值不同，而且根据晶体管饱和状态的I-V公式，可以发现这两种情况下，实际输入至所述负载的电流Io完全偏离理想值，所以输出至负载的电流Io随负载的阻值变化而变化。

2、另外一种情况是负载的阻值不变而VCC变化时，如上所述，例如当VCC＝2.7V，Ir＝1mA并且n＝8时，Io的理想值为8mA，当负载的阻值R＝100欧姆时，Vout＝Io×R＝8×100＝0.8V，所以Vds＝VCC-Vout＝2.7V-0.8V＝1.9V，而当VCC改变为4V时，Vds＝VCC-Vout＝4V-0.8V＝3.2V，所以在两种不同VCC的情况下，因为PMOS管P2的Vds不同而使得实际注入负载的电流Io偏离理想值，所以输出电流Io随VCC的变化而变化。

以上两个缺点的使恒流源电路输出的电流可控性较差，特别是在低压差时候，输出电流的值和设计目标的输出电流的值差异更大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术的恒流源电路中输出的电流可控性较差的缺陷，提供一种恒定电流源，通过维持所述恒定电流源的输出端的电压，从而使得输出电流保持稳定于一个固定值。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本发明提供了一种恒定电流源，包括一第一电流镜，其中所述第一电流镜包括一电流输入端、一第一电流输出端和一第二电流输出端；

其特点是所述恒定电流源还包括一电流维持单元，其中所述电流维持单元包括一第一晶体管、一第二晶体管、一第三晶体管和一第四晶体管；

其中所述第一晶体管和第三晶体管的导电通路依次串接于所述第一电流输出端和一第一参考电势端子之间，所述第二晶体管和第四晶体管的导电通路依次串接于所述第二电流输出端和所述第一参考电势端子之间；

所述第一晶体管的栅极和第二晶体管的栅极与所述第一电流输出端电连接，所述第三晶体管的栅极和第四晶体管的栅极与所述第二电流输出端电连接；所述第二晶体管的漏极还与一外部负载电连接。