专利名称：可编程电流镜的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及集成电路，特别涉及具有可编程电流镜(programmable currentmirror)的集成电路。
背景技术：
电流镜广泛地应用在模拟电路设计中。简单电流镜(simple current mirror) 会产生与一参考电流(Ik)的比率有关的一输出电流(I0)。具有一相关的宽长比 (width-to-length ratio ； α Ε)的参考晶体管会接收此参考电流。参考晶体管的栅极连接 至具有一栅极宽长比(ακ)的镜像晶体管(mirror transistor)的栅极。参考电流的大小 决定了参考晶体管的栅极电压增量(arising)，并且此参考电流传送至镜像晶体管的栅极。 镜像晶体管的栅极电压决定了镜像晶体管所取出(drawn)的输出电流的大小。Maneatis所获得的美国专利第6，462，527号公开了一种传统的可编程电流镜。如 图1所示，传统的可编程电流镜包括一参考系统48与一镜像系统49，其中参考系统48具 有多个并联连接的晶体管50、52、M、56，而镜像系统49具有多个并联连接的晶体管58、60、 62。参考系统48与镜像系统49中的各个晶体管的源极耦接至一开关。这些电流镜需要在 不同的控制设定(control settings)下设定不同的晶体管偏压状态(bias conditions), 因而导致镜像系统49的效能低落。举例而言，在使用不同的数字控制字组(digital controlwords)下，节点100上的偏压(即晶体管56的栅极-源极电压Vgs)如下表所示数字控制字组晶体管56的栅极-源极电压Vgs000Vgs = + Vth k.ar001Vgs = + Vth k-2ar010Vgs = ^1r + Vth k-3ar
其中k = μ Cox ；Cra为晶体管56的氧化层的电容量；Vth为晶体管56的临界电压 (导通电压)；而μ为晶体管56的有效载子移动率。由此可知，若参考系统48中的晶体管的尺寸有所改变，则偏压就必须跟着做调 整。因此，需要一种改良的可编程电流镜。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种可编程电流镜，包括一第一参考晶体管、一第一镜像晶体管、一第二镜像晶体管以及一第一电流旁路。第一参考晶体管的源极与栅 极耦接至一参考电流节点。第一与第二镜像晶体管通过一第一节点串联连接，其中第一与 第二镜像晶体管的栅极相互连接并且一同耦接至第一参考晶体管的栅极。第一电流旁路包 括与第二镜像晶体管并联连接的一第一开关，其中第一电流旁路耦接至第一节点以及第二 镜像晶体管的源极与漏极。本发明提供另一种可编程电流镜，包括一第一参考晶体管、一第一镜像晶体管、一 第二镜像晶体管、一第三镜像晶体管、一第四镜像晶体管、一第一电流旁路、一第二电流旁 路以及一第三电流旁路。第一参考晶体管的源极与栅极耦接至一第一节点用以接收一参考 电流。第一、第二、第三与第四镜像晶体管串联连接，其中第一与第二镜像晶体管耦接于一 第二节点，第二与第三镜像晶体管耦接于一第三节点，第三与第四镜像晶体管耦接于一第 四节点，其中第一、第二、第三与第四镜像晶体管的栅极相互连接并且一同耦接至第一参考 晶体管的栅极。第一、第二与第三电流旁路中的每一者包括一个别开关，其中与第二镜像晶 体管并联连接的第一电流旁路耦接至第二与第三节点，与第三镜像晶体管并联连接的第二 电流旁路耦接至第三与第四节点，并且与第四镜像晶体管并联连接的第三电流旁路耦接至 第四节点。本发明提供另一种可编程电流镜，包括多个参考晶体管、多个镜像晶体管以及多 个电流旁路。参考晶体管串联连接，其中参考晶体管的栅极相互连接并且一同耦接至一第 一参考电流节点。镜像晶体管串联连接，其中镜像晶体管的栅极相互连接并且一同耦接至 参考晶体管的栅极。电流旁路中的每一者与参考晶体管以及镜像晶体管中的一对应者并联 连接，并且电流旁路的每一者包括一开关。为让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施 例，并配合所附图式，作详细说明如下。
图1为传统的可编程电流镜；图2A为本发明实施例的可编程电流镜；图2B为本发明另一实施例的可编程电流镜；图3A-图3D显示图2B中的可编程电流镜在接收不同的数字控制字组时的运作；图4为本发明另一实施例的可编程电流镜；图5为本发明另一实施例的可编程电流镜；图6为本发明另一实施例的可编程电流镜；图7为本发明实施例的专用集成电路的方块图。并且，上述附图中的附图标记说明如下48 参考系统；49 镜像系统；50、52、54、56、58、60、62、204-1、204-2、204-3、204-4、206-1、206-2 晶体管；100 节点；200A、200B、300、400、500 可编程电流镜；202、302、304、306、308 参考晶体管；
204、206、208、210、310、312、314、316 镜像晶体管；218、330、332、430、432 电流旁路；212、214、216、318、320、322、324、326、328、418、420、422、424、426、428、514、516、 518、520、522、524 开关；700 专用集成电路；702 锁相回路电路；Ik 参考电流；I。 输出电流；α R 栅极宽长比；BpBph 位元。
具体实施例方式图2Α为本发明实施例的有理数(非整数)倒数(rational (non-integral) inverse)的可编程电流镜200A。如图2A所示，可编程电流镜200A包括一参考晶体管202， 参考晶体管202的源极接收一参考电流^。参考晶体管202的栅极耦接至其源极以及镜像 晶体管204、206、208与210的栅极。镜像晶体管204、206、208与210设置在一线性阵列中 并且以栅极叠接(gate-to-gatecascade)的方式相互耦接。参考晶体管202与镜像晶体管 208、210具有大致上相同的栅极宽长比(α》(即位于彼此的工艺容差范围内)，镜像晶体 管204的栅极宽长比为参考晶体管202与镜像晶体管208、210的栅极宽长比的1/4，而镜像 晶体管206的栅极宽长比为参考晶体管202与镜像晶体管208、210的栅极宽长比的1/2。 电流旁路(current bypass) 218与镜像晶体管204、206、208的每一者并联连接，并且耦接 至晶体管204、206、208的每一者的源极与漏极。各个电流旁路218包括开关212、214与 216。开关212与镜像晶体管204并联连接，开关214与镜像晶体管206并联连接，而开关 216与镜像晶体管208并联连接。图2B为本发明另一实施例的可编程电流镜200B。可编程电流镜200B所使用的 晶体管皆具有相同的栅极宽长比，并且可编程电流镜200B等效于图2A中的可编程电流镜 200A。如图2B所示，晶体管204-1,204-2,204-3与204-4(统称为“晶体管204B”)等效于 图2A中的镜像晶体管204，其中晶体管204B的栅极宽长比为α Ε,并且镜像晶体管204的 栅极宽长比为(1/4) ακ。晶体管206-1与206-2(统称为“晶体管206Β”)等效于图2A中 的镜像晶体管206，其中晶体管206B的栅极宽长比为α Ε,并且镜像晶体管206的栅极宽长 比为(1/2) α RO根据公式1可计算出可编程电流镜200B的输出电流I。I0 = (1/n) *IK，1 彡 η 彡 8 公式 1根据所使用的3位元的数字控制字组来决定公式1中的η值以便将开关212、214 与216开启与关闭，其中η值用以决定输出电流Itj值。下表1显示了八个3位元的数字控 制字组所分别对应的输出电流Itj，其中输出电流Itj与参考电流Ik有关。
权利要求
1.一种可编程电流镜，包括一第一参考晶体管，上述第一参考晶体管的源极与栅极耦接至一参考电流节点；一第一镜像晶体管与一第二镜像晶体管，上述第一与第二镜像晶体管通过一第一节点 串联连接，其中上述第一与第二镜像晶体管的栅极相互连接并且一同耦接至上述第一参考 晶体管的栅极；以及一第一电流旁路，包括与上述第二镜像晶体管并联连接的一第一开关，其中上述第一 电流旁路耦接至上述第一节点以及上述第二镜像晶体管的源极与漏极。
2.如权利要求1所述的可编程电流镜，还包括一第三镜像晶体管与一第四镜像晶体管，上述第三与第四镜像晶体管与上述第一与第 二镜像晶体管串联连接，其中上述第三镜像晶体管耦接至位于上述第二与第三镜像晶体管 之间的一第二节点，并且上述第一、第二、第三与第四镜像晶体管的栅极相互连接并且一同 耦接至上述第一参考晶体管的栅极；以及一第二电流旁路，包括与上述第三与第四镜像晶体管并联连接的一第二开关，其中上 述第二电流旁路通过上述第二节点耦接至上述第一电流旁路。
3.如权利要求2所述的可编程电流镜，其中通过一数字控制字组的一第一位元来控制 上述第一开关的状态，通过上述数字控制字组的一第二位元来控制上述第二开关的状态， 并且上述数字控制字组施加至上述第一与第二开关。
4.如权利要求3所述的可编程电流镜，还包括多个镜像晶体管，上述镜像晶体管与上述第一、第二、第三与第四镜像晶体管串联连 接，并且上述镜像晶体管的栅极与上述第一、第二、第三与第四镜像晶体管的栅极相互连 接；以及一第三电流旁路，上述第三电流旁路与上述镜像晶体管并联连接，上述第三电流旁路 通过一第三节点耦接至上述第二电流旁路，上述第三节点位于上述第四镜像晶体管与上述 镜像晶体管中的第一者之间，上述第三电流旁路包括一第三开关。
5.如权利要求1所述的可编程电流镜，还包括一第二参考晶体管，上述第二参考晶体管与上述第一参考晶体管通过一第二节点串联 连接，并且上述第二参考晶体管的栅极耦接至上述第一参考晶体管的栅极；以及一第二电流旁路，包括与上述第二参考晶体管并联连接的一第二开关，其中上述第二 电流旁路耦接至上述第二节点以及上述第二参考晶体管的源极与漏极。
6.如权利要求5所述的可编程电流镜，还包括多个镜像晶体管，上述镜像晶体管与上述第一与第二镜像晶体管串联连接，并且上述 镜像晶体管的栅极与上述第一与第二镜像晶体管的栅极相互连接；以及多个电流旁路，包括多个开关，并且每一开关与上述镜像晶体管中的一对应者并联连接。
7.如权利要求6所述的可编程电流镜，还包括多个参考晶体管，上述参考晶体管与上述第一与第二参考晶体管串联连接，并且上述 参考晶体管的栅极与上述第一与第二参考晶体管的栅极相互连接；以及多个电流旁路，上述电流旁路中的每一者与上述参考晶体管中的一对应者并联连接， 并且上述电流旁路的每一者包括一开关。
8.如权利要求7所述的可编程电流镜，其中上述开关的每一者的状态由施加至上述个 别开关的一数字控制字组的一个别位元所控制。
9.如权利要求7所述的可编程电流镜，其中上述参考晶体管的每一者的栅极宽长比大 致上等于上述镜像晶体管的每一者的栅极宽长比。
10.一种可编程电流镜，包括一第一参考晶体管，上述第一参考晶体管的源极与栅极耦接至一第一节点用以接收一 参考电流；一第一镜像晶体管、一第二镜像晶体管、一第三镜像晶体管与一第四镜像晶体管，上述 第一、第二、第三与第四镜像晶体管串联连接，其中上述第一与第二镜像晶体管耦接于一第 二节点，上述第二与第三镜像晶体管耦接于一第三节点，上述第三与第四镜像晶体管耦接 于一第四节点，其中上述第一、第二、第三与第四镜像晶体管的栅极相互连接并且一同耦接 至上述第一参考晶体管的栅极；以及一第一电流旁路、一第二电流旁路与一第三电流旁路，上述第一、第二与第三电流旁路 中的每一者包括一个别开关，其中与上述第二镜像晶体管并联连接的上述第一电流旁路耦 接至上述第二与第三节点，与上述第三镜像晶体管并联连接的上述第二电流旁路耦接至上 述第三与第四节点，并且与上述第四镜像晶体管并联连接的上述第三电流旁路耦接至上述 第四节点。
11.如权利要求10所述的可编程电流镜，其中上述第一参考晶体管的栅极宽长比大致 上等于上述第一与第二镜像晶体管的栅极宽长比。
12.如权利要求11所述的可编程电流镜，其中上述第三与第四镜像晶体管的栅极宽长 比为上述第一参考晶体管的栅极宽长比的1/x，并且χ为大于1的正整数。
13.如权利要求10所述的可编程电流镜，还包括一第二参考晶体管，上述第一与第二参考晶体管通过一第五节点串联连接，并且上述 第二参考晶体管的栅极耦接至上述第一参考晶体管的栅极以及上述第一、第二、第三与第 四镜像晶体管的栅极；以及一第四电流旁路，耦接至上述第五节点并且与上述第二参考晶体管并联连接，其中上 述第四电流旁路具有一开关。
14.一种可编程电流镜，包括多个参考晶体管，上述参考晶体管串联连接，其中上述参考晶体管的栅极相互连接并 且一同耦接至一第一参考电流节点；多个镜像晶体管，上述镜像晶体管串联连接，其中上述镜像晶体管的栅极相互连接并 且一同耦接至上述参考晶体管的栅极；以及多个电流旁路，上述电流旁路中的每一者与上述参考晶体管以及镜像晶体管中的一对 应者并联连接，并且上述电流旁路的每一者包括一开关。
15.如权利要求14所述的可编程电流镜，其中上述参考晶体管的数量等于上述镜像晶 体管的数量。
全文摘要
本发明提供一种可编程电流镜，包括一第一参考晶体管、一第一镜像晶体管、一第二镜像晶体管以及一第一电流旁路。第一参考晶体管的源极与栅极耦接至一参考电流节点。第一与第二镜像晶体管通过一第一节点串联连接，其中第一与第二镜像晶体管的栅极相互连接并且一同耦接至第一参考晶体管的栅极。第一电流旁路包括与第二镜像晶体管并联连接的一第一开关，其中第一电流旁路耦接至第一节点以及第二镜像晶体管的源极与漏极。
文档编号G05F3/26GK102043420SQ20101020671
公开日2011年5月4日 申请日期2010年6月13日 优先权日2009年10月12日
发明者喻柏莘, 张家祥 申请人:创意电子股份有限公司, 台湾积体电路制造股份有限公司