基極調(diào)制的電流源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基極調(diào)制的電流源，包括：輸出端子，被配置為供應(yīng)輸出電流；第一晶體管，包括：耦合至所述輸出端子的第一電極、第二電極、基極電極、以及被配置為接收偏壓的柵極電極；以及放大器，包括：電耦合至第一晶體管的第一電極的輸入端子、以及電耦合至第一晶體管的基極電極的輸出端子。
【專利說(shuō)明】基極調(diào)制的電流源
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本應(yīng)用要求于2013年7月11日提交的標(biāo)題為"基極調(diào)制的電流 源"(BULK-MODULATED CURRENT SOURCE)的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第61/845, 176號(hào)的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益， 其整體內(nèi)容通過(guò)引用結(jié)合于此。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003] 本發(fā)明涉及用于提供基極調(diào)制的（bulk-modulated)電流源的系統(tǒng)和方法。

【背景技術(shù)】
[0004] 電流源在電子電路中操作以便提供或接收電流。理想電流源提供恒定電流而不管 被施加在理想電流源兩端的電壓。因此，理想電流源具有無(wú)限的輸出阻抗。然而，在實(shí)際 應(yīng)用中，所有的電流源都具有有限的阻抗。因此，由于真實(shí)世界組件的有限的輸出阻抗，電 流源輸出的電流固有地根據(jù)電流源兩端的（across)電壓的變化而變化。然而，在許多不 同的領(lǐng)域中，期望實(shí)施一種具有相對(duì)較高的輸出阻抗并且同時(shí)還具有相對(duì)較小的物理面積 (physical area)的電流源。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的實(shí)施例的各個(gè)方面提供用于提供具有相對(duì)較高的輸出阻抗和相對(duì)較小 的物理面積或占用面積（footprint)的系統(tǒng)和方法。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種基極調(diào)制的電流源包括：輸出端子，被配置為供應(yīng) 輸出電流；第一晶體管，包括：耦合至所述輸出端子的第一電極，第二電極，基極電極，和被 配置為接收偏壓的柵極電極；以及放大器，包括：電耦合至第一晶體管的第一電極的輸入 端子，和電耦合至第一晶體管的基極電極的輸出端子。
[0007] 所述放大器可以具有負(fù)增益。
[0008] 所述放大器的負(fù)增益可以在-0. 5到-2的范圍內(nèi)。
[0009] 所述放大器還包括：第二晶體管，包括：電耦合至第一晶體管的第一電極的柵極 電極，和電耦合至所述放大器的輸出端子的漏極電極；以及第三晶體管，包括：電耦合至電 源的源極電極，柵極電極，和漏極電極，其中，第三晶體管的漏極電極電耦合至第三晶體管 的柵極電極和第二晶體管的漏極電極。
[0010] 第一晶體管可以是NM0S晶體管，并且第二電極可以耦合至低壓電源或者地。
[0011] 第一晶體管可以是PM0S晶體管，并且第二電極可以耦合至高壓電源。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種基極調(diào)制的電流源包括：第一晶體管，包括：第一 電極，和基極電極；以及放大器，包括：電耦合至第一晶體管的第一電極的輸入端子，和電 耦合至第一晶體管的基極電極的輸出端子。
[0013] 基極調(diào)制的電流源還可以包括輸出端子，其被配置為供應(yīng)輸出電流并且耦合至第 一電極。
[0014] 第一晶體管還可以包括被配置為接收偏壓的柵極電極。
[0015] 所述放大器可以具有負(fù)增益。
[0016] 所述放大器的負(fù)增益可以在-0. 5到-2的范圍內(nèi)。
[0017] 所述放大器還可以包括：第二晶體管，包括：電耦合至第一晶體管的第一電極的 柵極電極，和電耦合至所述放大器的輸出端子的漏極電極；以及第三晶體管，包括：電耦合 至電源的源極電極，柵極電極，和漏極電極，其中，第三晶體管的漏極電極電耦合至第三晶 體管的柵極電極和第二晶體管的漏極電極。
[0018] 第一晶體管可以是NM0S晶體管，并且第一晶體管的第二電極可以耦合至低壓電 源或者地。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在一種使用基極調(diào)制的電流源生成輸出電流的方法 中，該方法包括：通過(guò)將偏壓施加在所述基極調(diào)制的電流源的第一晶體管的柵極電極來(lái)生 成所述基極調(diào)制的電流源的輸出端子處的輸出電流，其中，第一晶體管的第一電極電耦合 至所述基極調(diào)制的電流源的輸出端子；將對(duì)應(yīng)于所述輸出電流的第一輸出電壓供應(yīng)給放大 器的輸入端子；以及利用由所述放大器生成的第二輸出電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)第一晶體管的基極電 極。
[0020] 所述放大器可以具有負(fù)增益。
[0021] 所述放大器的負(fù)增益可以在-0. 5到-2的范圍內(nèi)。
[0022] 所述放大器還可以包括：第二晶體管，包括：電耦合至第一晶體管的第一電極的 柵極電極，和電耦合至所述放大器的輸出端子的漏極電極；以及第三晶體管，包括：電耦合 至電源的源極電極，柵極電極，和漏極電極，其中，第三晶體管的漏極電極電耦合至第三晶 體管的柵極電極和第二晶體管的漏極電極。
[0023] 第一晶體管可以是NM0S晶體管，并且第一晶體管的第二電極可以耦合至低壓電 源或者地。
[0024] 第一晶體管可以是PM0S晶體管，并且第一晶體管的第二電極可以耦合至高壓電 源。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025] 隨著通過(guò)結(jié)合附圖參考下面的詳細(xì)描述而更好地理解本發(fā)明，本發(fā)明的更完整的 評(píng)價(jià)、以及本發(fā)明的許多附帶特征和方面將變得更加清楚，在附圖中，相似的參考符號(hào)指示 相似的組件。
[0026] 圖la和圖lb示出具有單一小溝道晶體管的電流源以及相應(yīng)的輸出電流如何關(guān)于 電壓的改變而改變。
[0027] 圖2a和圖2b示出具有單一長(zhǎng)溝道晶體管的電流源以及相應(yīng)的輸出電流如何關(guān)于 電壓的改變而改變。
[0028] 圖3a和圖3b示出串疊電流源以及相應(yīng)的輸出電流如何關(guān)于電壓的改變而改變。
[0029] 圖4a_4d示出根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例的基極調(diào)制的電流源以及相應(yīng)的輸出電 流如何關(guān)于電壓的改變而改變。

【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面結(jié)合附圖闡述的詳細(xì)描述意圖作為對(duì)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的描述，并且不 意圖表示可以構(gòu)建或使用本發(fā)明的僅有的形式。所述描述結(jié)合所示出的實(shí)施例闡述本發(fā)明 的特征。然而，將理解，可以通過(guò)也意圖被包含在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的不同的實(shí)施例來(lái) 完成相同的或等效的功能和結(jié)構(gòu)。如這里在其他地方所表示的，相似的元素標(biāo)號(hào)意圖指示 相似的元素或特征。當(dāng)諸如"……中的至少一個(gè)"的表達(dá)位于一列元素之前時(shí)，將修改整列 元素，并且不修改該列中的單獨(dú)的元素。另外，在描述本發(fā)明的實(shí)施例時(shí)，使用"可以"是指 "本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例"。
[0031] 在許多不同的應(yīng)用中，電流源進(jìn)行操作以便在電氣設(shè)備中提供電流。理想電流源 具有無(wú)限的輸出阻抗，從而輸出電流對(duì)輸出端子處的電壓的改變不敏感。實(shí)際上，電流源具 有有限的輸出阻抗，從而輸出電流關(guān)于輸出端子處的電壓的改變而改變。電流源的輸出阻 抗可以增大，例如，通過(guò)增大電流源中使用的晶體管的溝道尺寸，但是僅僅在是以增大電流 源的總體物理面積為代價(jià)的情況下。因此，在期望減小電氣設(shè)備的總體尺寸的許多應(yīng)用中， 可能存在對(duì)提供具有相對(duì)較高的輸出阻抗并且同時(shí)還維持相對(duì)較小的物理面積的電流源 的期望。
[0032] 當(dāng)短溝道晶體管在電流源中被使用時(shí)，由于短溝道效應(yīng)，飽和偏置的晶體管的輸 出電流隨著它的漏極-源極（drain-to-source)電壓而改變，如根據(jù)下面的方程式（1)所 表不的：
[0033] IDsat=k-

【權(quán)利要求】
1. 一種基極調(diào)制的電流源，包括： 輸出端子，被配置為供應(yīng)輸出電流； 第一晶體管，包括： 第一電極，耦合至所述輸出端子， 第二電極， 基極電極，和 柵極電極，被配置為接收偏壓；以及 放大器，包括： 輸入端子，電耦合至第一晶體管的第一電極，和 輸出端子，電耦合至第一晶體管的基極電極。
2. 如權(quán)利要求1所述的基極調(diào)制的電流源，其中，所述放大器具有負(fù)增益。
3. 如權(quán)利要求2所述的基極調(diào)制的電流源，其中，所述放大器的負(fù)增益在-0. 5到-2的 范圍內(nèi)。
4. 如權(quán)利要求1所述的基極調(diào)制的電流源，其中，所述放大器還包括： 第二晶體管，包括： 柵極電極，電耦合至第一晶體管的第一電極，和 漏極電極，電耦合至所述放大器的輸出端子；以及 第三晶體管，包括： 源極電極，電耦合至電源， 柵極電極，和 漏極電極，其中，第三晶體管的漏極電極電耦合至第三晶體管的柵極電極和第二晶體 管的漏極電極。
5. 如權(quán)利要求1所述的基極調(diào)制的電流源，其中，第一晶體管是NMOS晶體管，并且第二 電極耦合至低壓電源或者地。
6. 如權(quán)利要求1所述的基極調(diào)制的電流源，其中，第一晶體管是PMOS晶體管，并且第二 電極耦合至高壓電源。
7. -種基極調(diào)制的電流源，包括： 第一晶體管，包括： 第一電極，和 基極電極；以及 放大器，包括： 輸入端子，電耦合至第一晶體管的第一電極，和 輸出端子，電耦合至第一晶體管的基極電極。
8. 如權(quán)利要求7所述的基極調(diào)制的電流源，還包括輸出端子，其被配置為供應(yīng)輸出電 流并且耦合至第一電極。
9. 如權(quán)利要求7所述的基極調(diào)制的電流源，其中，第一晶體管還包括被配置為接收偏 壓的柵極電極。
10. 如權(quán)利要求7所述的基極調(diào)制的電流源，其中，所述放大器具有負(fù)增益。
11. 如權(quán)利要求10所述的基極調(diào)制的電流源，其中，所述放大器的負(fù)增益在-〇. 5到-2 的范圍內(nèi)。
12. 如權(quán)利要求7所述的基極調(diào)制的電流源，其中，所述放大器還包括： 第二晶體管，包括： 柵極電極，電耦合至第一晶體管的第一電極，和 漏極電極，電耦合至所述放大器的輸出端子；以及 第三晶體管，包括： 源極電極，電耦合至電源， 柵極電極，和 漏極電極，其中，第三晶體管的漏極電極電耦合至第三晶體管的柵極電極和第二晶體 管的漏極電極。
13. 如權(quán)利要求7所述的基極調(diào)制的電流源，其中，第一晶體管是NMOS晶體管，并且第 一晶體管的第二電極耦合至低壓電源或者地。
14. 如權(quán)利要求7所述的基極調(diào)制的電流源，其中，第一晶體管是PMOS晶體管，并且第 一晶體管的第二電極耦合至高壓電源。
15. -種使用基極調(diào)制的電流源生成輸出電流的方法，該方法包括： 通過(guò)將偏壓施加在所述基極調(diào)制的電流源的第一晶體管的柵極電極來(lái)生成所述基極 調(diào)制的電流源的輸出端子處的輸出電流，其中，第一晶體管的第一電極電耦合至所述基極 調(diào)制的電流源的輸出端子； 將對(duì)應(yīng)于所述輸出電流的第一輸出電壓供應(yīng)給放大器的輸入端子；以及 利用由所述放大器生成的第二輸出電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)第一晶體管的基極電極。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述放大器具有負(fù)增益。
17. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述放大器的負(fù)增益在-0. 5到-2的范圍內(nèi)。
18. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述放大器還包括： 第二晶體管，包括： 柵極電極，電耦合至第一晶體管的第一電極，和 漏極電極，電耦合至所述放大器的輸出端子；以及 第三晶體管，包括： 源極電極，電耦合至電源， 柵極電極，和 漏極電極，其中，第三晶體管的漏極電極電耦合至第三晶體管的柵極電極和第二晶體 管的漏極電極。
19. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，第一晶體管是NMOS晶體管，并且第一晶體管的第 二電極耦合至低壓電源或者地。
20. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，第一晶體管是PMOS晶體管，并且第一晶體管的第 二電極耦合至高壓電源。
【文檔編號(hào)】G05F1/56GK104281187SQ201410329321
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月11日
【發(fā)明者】N.賈法里 申請(qǐng)人:三星顯示有限公司