專利名稱：電壓至電流轉(zhuǎn)換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電壓至電流轉(zhuǎn)換電路，尤指一種使用低電壓工藝放大器
推動(dòng)低電壓工藝N型金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，使電壓至電流轉(zhuǎn)換電路可直 接于髙電壓工藝的電路下應(yīng)用。
背景技術(shù)：
已知電壓至電流轉(zhuǎn)換電路主要利用電壓跟隨器的架構(gòu)，然后利用外掛電 阻來決定電流值，在低電壓電路中此種方式是可行的。因?yàn)樵诘碗妷汗に囍?N型金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的臨界電壓大約是在0.5~0.8V左右，所以放大 器的輸出級(jí)的擺幅(swing)還可以推動(dòng)下一級(jí)的N型金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體 管，并且使放大器內(nèi)部的金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管保持在飽和區(qū)。
圖1為已知電壓至電流轉(zhuǎn)換電路1。給定輸入電壓VI至放大器2的正輸 入端，然后經(jīng)由負(fù)反饋使輸出電壓VO等于輸入電壓VI，通過電阻R調(diào)整電 流I，但是這一切都必須要所有的金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管3都在飽和區(qū)才 會(huì)成立，因?yàn)橹挥性陲柡蛥^(qū)，放大器2才會(huì)是一個(gè)線性放大器，并滿足負(fù)反 饋的條件。
但是在高電壓電路中想要使用電壓至電流轉(zhuǎn)換電路的話，就會(huì)面臨到是 要用高電壓工藝放大器還是用低電壓工藝放大器，假如使用高電壓工藝放大 器的話就會(huì)使面積及功率增加許多，而要是使用低電壓工藝放大器的話就會(huì) 面臨到擺幅(swing)受限的問題，因?yàn)樵诟唠妷汗に嚪糯笃鞯呐R界電壓變化很 大，大約是在1 2V之間，所以一般低電壓工藝放大器可能無法推動(dòng)高電壓 工藝N型金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
另外在工藝方面，因高電壓工藝并不及低電壓工藝穩(wěn)定，所以臨界電壓 也就很不穩(wěn)定， 一般而言在1 2V之間，所以放大器的擺幅(swing)必須要大 于臨界電壓Vt (高電壓工藝N型金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)加輸入電壓VI 才可以推動(dòng)高電壓工藝N型金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，要是低電壓電路的供應(yīng)電壓VDD=3V的話，放大器就不一定可以推動(dòng)高電壓工藝N型金屬半導(dǎo) 體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，因?yàn)榇藭r(shí)放大器的擺幅(swing)—定比3V小，除非輸入電 壓VI很小，但是在實(shí)際使用上輸入電壓VI的值都不可能太小
因此，如何研發(fā)出一種電壓至電流轉(zhuǎn)換電路，其使用低電壓工藝放大器 推動(dòng)低電壓工藝N型金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，使電壓至電流轉(zhuǎn)換電路可直 接于高電壓工藝的電路下應(yīng)用，進(jìn)而降低制造成本，將是本發(fā)明所欲積極探 討之處。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種電壓至電流轉(zhuǎn)換電路，其主要目的為解決已知電壓至電 流轉(zhuǎn)換電路，其需要高電壓工藝放大器來推動(dòng)高電壓工藝N型金屬半導(dǎo)體場(chǎng) 效應(yīng)晶體管的問題。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式為一種電壓至電流轉(zhuǎn)換電路，包括高電壓工藝 N型金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管；低電壓工藝N型金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管， 其漏極與該高電壓工藝N型金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管之源極相接；低電壓工 藝放大器，其具有正輸入端、負(fù)輸入端以及輸出端，其中該輸出端與該低電 壓工藝N型金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管之柵極相接，輸入電壓輸入該正輸入端 以及該負(fù)輸入端與該低電壓工藝N型金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管之源極相接 以產(chǎn)生輸出電壓；以及電阻，其一端與該低電壓工藝N型金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng) 晶體管的源極相接，另一端接地。
根據(jù)本發(fā)明的電壓至電流轉(zhuǎn)換電路，還包含電容，與所述電阻并聯(lián)。
根據(jù)本發(fā)明的電壓至電流轉(zhuǎn)換電路，還包含鉗位電壓輸入至所述高電壓 工藝N型金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極。
根據(jù)本發(fā)明的電壓至電流轉(zhuǎn)換電路，其中，所述輸入電壓與所述輸出電 壓相等。
根據(jù)本發(fā)明的電壓至電流轉(zhuǎn)換電路，其中，輸入所述高電壓工藝N型金 屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極的輸入電流等于所述輸出電壓除以所述電阻。 由此，使用低電壓工藝放大器推動(dòng)低電壓工藝N型金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶
體管，使電壓至電流轉(zhuǎn)換電路可直接于高電壓工藝的電路下應(yīng)用，進(jìn)而達(dá)到 降低制造成本的目的。


圖1為己知電壓至電流轉(zhuǎn)換電路。
圖2為本發(fā)明一種電壓至電流轉(zhuǎn)換電路的電路圖。
圖3為本發(fā)明應(yīng)用于一種LED顯示單元較佳具體實(shí)施例的電路圖。
其中，附圖標(biāo)記說明如下
1電壓至電流轉(zhuǎn)換電路
2放大器
3金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管
4電壓至電流轉(zhuǎn)換電路
5高電壓工藝N型金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管
6低電壓工藝N型金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管
7漏極
8源極
9低電壓工藝放大器 IO正輸入端
ll負(fù)輸入端
12輸出端
13柵極
14源極
15漏極
16柵極
17鉗位電壓
18LED顯示單元
19 LED元件
20固定電壓源
Cl電容
I電流
II輸入電流
R電阻
5Rl電阻 VI輸入電壓 VII輸入電壓 VO輸出電壓 VOl輸出電壓
具體實(shí)施例方式
為充分了解本發(fā)明的目的、特征及功效，通過下述具體的實(shí)施例，并配 合附圖，對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)說明，說明如后-
圖2為本發(fā)明一種電壓至電流轉(zhuǎn)換電路的電路圖。請(qǐng)參考圖2，本發(fā)明 的電壓至電流轉(zhuǎn)換電路4包括高電壓工藝N型金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (HVNMOS)5;低電壓工藝N型金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(LV NMOS)6，其 漏極7與該高電壓工藝N型金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管5的源極8相接；低電 壓工藝放大器9，其具有正輸入端10、負(fù)輸入端11以及輸出端12,其中該 輸出端12與該低電壓工藝N型金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管6的柵極13相接， 輸入電壓VII輸入該正輸入端10以及該負(fù)輸入端11與該低電壓工藝N型金 屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管6之源極14相接以產(chǎn)生輸出電壓V01，其中，該輸 入電壓VI1與該輸出電壓V01相等；以及電阻R1，其一端與該低電壓工藝 N型金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管6之源極14相接，另一端接地，其中，輸入 該高電壓工藝N型金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管5的漏極15的輸入電流II等于 該輸出電壓VOl之值除以該電阻Rl的值。因?yàn)榈碗妷汗に嘚型金屬半導(dǎo)體 場(chǎng)效應(yīng)晶體管6是在高電壓的路徑下，所以必須限制低電壓工藝N型金屬半 導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管6的漏極7電壓以防元件燒毀，因此較佳在高電壓工藝N 型金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管5的柵極16給予鉗位電壓17，由此使低電壓工 藝N型金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管6的漏極7電壓在元件可忍受的范圍內(nèi)。
圖3為本發(fā)明應(yīng)用于一種LED顯示單元較佳具體實(shí)施例的電路圖。請(qǐng) 參考圖3并配合圖2，因LED顯示單元18在定電流時(shí)，其亮度為最穩(wěn)定的， 在此使用本發(fā)明的電壓至電流轉(zhuǎn)換電路4的輸入電流Il做為一個(gè)參考電流， 然后通過電流映射(Current Mirror)的架構(gòu)經(jīng)由高電壓工藝P型金屬半導(dǎo)體場(chǎng) 效應(yīng)晶體管(HV PMOS)以及高電壓工藝N型金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(HVNMOS)映射給LED元件19端，如此就可產(chǎn)生一個(gè)定電流源，在此電路架構(gòu) 下必須先產(chǎn)生固定的電壓源，所以較佳使用能隙(BandGap)電路來產(chǎn)生固定 電壓源20，在實(shí)際應(yīng)用上因?yàn)榈碗妷汗に嘚型金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管5 和高電壓工藝N型金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管6為串聯(lián)，故可能有噪音從高電 壓工藝元件過來，若怕參考電流受到噪音干擾的話，可以在電阻R1并聯(lián)電 容C1來濾掉噪音，但需考慮到LED顯示單元18穩(wěn)定度的問題，若電容C1 太大的話，則相位余裕度(Phase Margin)太小，LED顯示單元18在負(fù)反饋下 就可能會(huì)振蕩，而若電容Cl太小的話，則又達(dá)不到濾波的效果，此時(shí)則需 先決定適當(dāng)?shù)碾娙葜?，然后再?zèng)Q定放大器的架構(gòu)，使LED顯示單元18的相 位余裕度(Phase Margin)在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。
由以上所述可以清楚地明了，本發(fā)明提供一種電壓至電流轉(zhuǎn)換電路，其 使用低電壓工藝放大器推動(dòng)低電壓工藝N型金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，使電 壓至電流轉(zhuǎn)換電路可直接于高電壓工藝的電路下應(yīng)用，進(jìn)而達(dá)到降低制造成 本的目的。因此，本發(fā)明在專利的角度上具備了新穎性與進(jìn)步性，市場(chǎng)上更 具備了產(chǎn)業(yè)上的利用性，適合審查員給予專利。
以上已將本發(fā)明專利申請(qǐng)做詳細(xì)說明，惟以上所述者，僅為本發(fā)明專利 申請(qǐng)的較佳實(shí)施例而已，當(dāng)不能限定本發(fā)明專利申請(qǐng)實(shí)施的范圍。即凡依本 發(fā)明權(quán)利要求所作的均等變化與修飾等，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明專利申請(qǐng)的權(quán)利要 求內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種電壓至電流轉(zhuǎn)換電路，其包括高電壓工藝N型金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管；低電壓工藝N型金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其漏極與所述高電壓工藝N型金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極相接；低電壓工藝放大器，其具有正輸入端、負(fù)輸入端以及輸出端，其中所述輸出端與所述低電壓工藝N型金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極相接，輸入電壓輸入所述正輸入端以及所述負(fù)輸入端與所述低電壓工藝N型金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極相接以產(chǎn)生輸出電壓；以及電阻，其一端與所述低電壓工藝N型金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極相接，另一端接地。
2、 如權(quán)利要求第1所述的電壓至電流轉(zhuǎn)換電路，還包含電容，與所述電阻并聯(lián)。
3、 如權(quán)利要求第1所述的電壓至電流轉(zhuǎn)換電路，還包含鉗位電壓輸入至所述高電壓工藝N型金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極。
4、 如權(quán)利要求第1所述的電壓至電流轉(zhuǎn)換電路，其中，所述輸入電壓與所述輸出電壓相等。
5、 如權(quán)利要求第4所述的電壓至電流轉(zhuǎn)換電路，其中，輸入所述高電壓工藝N型金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極的輸入電流等于所述輸出電壓除以所述電阻。
全文摘要
本發(fā)明為一種電壓至電流轉(zhuǎn)換電路，其通過提供高電壓工藝N型金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管；低電壓工藝N型金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管；低電壓工藝放大器；以及電阻。如此，使電壓至電流轉(zhuǎn)換電路可直接于高電壓工藝的電路下應(yīng)用，進(jìn)而降低制造成本。
文檔編號(hào)G05F1/10GK101526827SQ20081008249
公開日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2008年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月6日
發(fā)明者王鈺鈿, 黃彥凱 申請(qǐng)人:盛群半導(dǎo)體股份有限公司