本發(fā)明涉及一種電路，特別是涉及一種電流模最大值電路。

背景技術(shù)：

目前，電流最大值電路在測量和控制領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。圖1為傳統(tǒng)的電流最大值電路的電路示意圖。其中nmos管mn1和mn2、pmos管mp1、mp2和mp3分別構(gòu)成電流宿電流鏡和電流源電流鏡，nmos管mn3、pmos管mp4和mp5均用作開關(guān)，電阻r1的功能是將流過其中的電流轉(zhuǎn)換為電壓。

nmos管mn4～mn6、pmos管mp6～mp10以及電阻r2構(gòu)成與上述完全相同的電路對(duì)輸入電流i2進(jìn)行處理。

nmos管mn7和mn8構(gòu)成電流宿電流鏡，pmos管mp11和mp12構(gòu)成電流源電流鏡。

比較器cmp完成對(duì)兩個(gè)輸入電壓進(jìn)行比較并輸出相應(yīng)邏輯值的功能。

反相器inv對(duì)其輸入的邏輯電壓進(jìn)行取反。

該電路的原理如下：

輸入電流i1通過兩組電流鏡mn1和mn2、mp1～mp3鏡像之后分別從pmos管mp2和mp3的漏極輸出兩路等值電流，其中通過pmos管mp2漏極輸出的一路電流流過電阻r1后在其上產(chǎn)生壓降i1*r1，該電壓輸入比較器cmp的同相輸入端與輸入電流i2經(jīng)同樣處理后產(chǎn)生的電壓進(jìn)行比較。另一路通過pmos管mp3漏極輸出的電流與輸入電流i2經(jīng)同樣處理后產(chǎn)生的鏡像電流進(jìn)行求和。當(dāng)i1>i2時(shí)，比較器cmp的兩個(gè)輸入值i1*r1>i2*r2，比較器cmp輸出邏輯高，并通過開關(guān)管mn3、mp4和mp5將對(duì)i1進(jìn)行處理的部分電路打開，從而從mp3漏極輸出的電流為i1。而開關(guān)管mn6、mp9和mp10會(huì)將對(duì)i2進(jìn)行處理的部分電路關(guān)閉，從而從mp8漏極輸出的電流為0。在mp3和mp8的漏極處對(duì)兩路電流求和的結(jié)果就為i1。經(jīng)過兩組電流鏡mn7和mn8、mp11和mp12之后從mp12的漏極輸出的最終電流就是i1。

當(dāng)i1<i2時(shí)，顯而易見，從mp12的漏極輸出的最終電流就是i2。

然而，上述電流最大值電路具有如下缺點(diǎn)：

1.結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

2.功耗大。

3.占用芯片面積大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明之目的在于提供一種電流模最大值電路，以降低電路的功耗，且結(jié)構(gòu)簡單，占用芯片面積小。

為達(dá)上述及其它目的，本發(fā)明提出一種電流模電流最大值電路，包括：

運(yùn)算單元，用于在第一輸入電流i1大于第二輸入電流i2時(shí)輸出電流差值、在第一輸入電流i1小于第二輸入電流i2時(shí)不輸出電流；

第一恒流源單元，用于將第二輸入電流i2轉(zhuǎn)換為電流宿；

第二恒流源單元，連接該運(yùn)算單元及第一恒流源單元，用于將該第一輸入電流i1和第二輸入電流i2的較大者以電流源iout的形式向外輸出。

進(jìn)一步地，該運(yùn)算單元包括第一nmos管、第二nmos管以及第三nmos管。

進(jìn)一步地，該第一nmos管、第二nmos管以及第三nmos管源極接地，該第一輸入電流i1連接該第二nmos管漏極，該第二nmos管的柵極和漏極相連組成二極管接法，并與該第一nmos管的柵極相連組成鏡像恒流源，該第三nmos管的漏極連接第一輸入電流源i1的輸出以及該第一nmos管的柵極、該第二nmos管的柵極和漏極，其柵極連接該第二輸入電流i2以及該第一恒流源單元，該第一nmos管的漏極連接該第一恒流源單元與第二恒流源單元。

進(jìn)一步地，該第一恒流源單元包括第四nmos管與第五nmos管。

進(jìn)一步地，該第四nmos管與第五nmos管源極接地，該第二輸入電流i2接該第四nmos管漏極，該第四nmos管的柵極和漏極相連組成二極管接法，并與該第五nmos管的柵極相連組成鏡像恒流源，同時(shí)，該第四nmos管的柵極和漏極相連后與該第三nmos管柵極相連，該第五nmos管漏極接該第一nmos管漏極以及該第二恒流源單元。

進(jìn)一步地，該第二恒流源單元包括第一pmos管、第二pmos管。

進(jìn)一步地，該第一pmos管的柵極和漏極相連組成二極管接法，并與該第二pmos管的柵極相連組成鏡像恒流源，該第一nmos管的漏極、第五nmos管的漏極與該第二pmos管的柵極、第一pmos管的柵極和漏極相連，該第二pmos管的漏極為電流源輸出iout。

進(jìn)一步地，該第一pmos管、第二pmos管的源極接電源。

進(jìn)一步地，所有pmos管的寬長比相等或大致相等。

進(jìn)一步地，所有nmos管的寬長比相等或大致相等。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種電流模電流最大值電路通過第一恒流源單元將第二輸入電流i2轉(zhuǎn)換為電流宿，利用運(yùn)算單元在第一輸入電流i1大于第二輸入電流i2時(shí)輸出電流差值i1-i2、在第一輸入電流i1小于第二輸入電流i2時(shí)不輸出電流，利用第二恒流源單元用于將第一輸入電流i1和第二輸入電流i2的較大者以電流源iout的形式向外輸出，實(shí)現(xiàn)了一種電流最大值的電流模電路，具有結(jié)構(gòu)簡單,功耗小，沒有電流浪費(fèi)且占用芯片面積很小的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)一種電流最大值電路的電路示意圖；

圖2為本發(fā)明一種電流模電流最大值電路的電路結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明的電路仿真結(jié)果示意圖。

具體實(shí)施方式

以下通過特定的具體實(shí)例并結(jié)合附圖說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明亦可通過其它不同的具體實(shí)例加以施行或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)亦可基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在不背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾與變更。

圖2為本發(fā)明一種電流模電流最大值電路的電路結(jié)構(gòu)圖。如圖2所示，本發(fā)明一種電流模最大值電路包括：運(yùn)算單元10、第一恒流源單元20和第二恒流源單元30。

其中，運(yùn)算單元10由nmos管mn1、mn2和mn3組成，用于在第一輸入電流i1大于第二輸入電流i2時(shí)輸出電流差值i1-i2、在第一輸入電流i1小于第二輸入電流i2時(shí)不輸出電流；第一恒流源單元20由nmos管mn4、mn5組成，用于將第二輸入電流i2轉(zhuǎn)換為電流宿；第二恒流源單元30由pmos管mp1、mp2組成，用于將第一輸入電流i1和第二輸入電流i2的較大者以電流源iout的形式向外輸出。

nmos管mn1、mn2、mn3、mn4、mn5的源極接地，pmos管mp1、mp2的源極接電源vcc，第一輸入電流源i1和第二輸入電流源i2均為由電源vcc生成的電流源，nmos管mn2的柵極和漏極相連組成二極管接法，并與nmos管mn1的柵極相連組成鏡像恒流源，nmos管mn3的漏極連接第一輸入電流源i1的輸出以及nmos管mn1的柵極、nmos管mn2的柵極和漏極，nmos管mn4的柵極和漏極相連組成二極管接法，并與nmos管mn5的柵極相連組成鏡像恒流源，nmos管mn3的柵極連接第二輸入電流源i2的輸出以及nmos管mn5的柵極、nmos管mn4的柵極和漏極，pmos管mp1的柵極和漏極相連組成二極管接法，并于pmos管mp2的柵極相連組成鏡像恒流源，nmos管mn1的漏極連接nmos管mn5的漏極、pmos管mp2的柵極、pmos管mp1的柵極和漏極相連，pmos管mp2的漏極為電流源輸出iout。

本發(fā)明之電流模電流最大值電路的原理如下：

令所有pmos管的寬長比相等、所有nmos管的寬長比相等，即

(w/l)mp1＝(w/l)mp2＝(w/l)mp

(w/l)mn1＝(w/l)mn2＝(w/l)mn3＝(w/l)mn4＝(w/l)mn5＝(w/l)mn

當(dāng)i1≥i2時(shí),所有mos場效應(yīng)晶體管都工作在飽和區(qū)，流過nmos管mn5的電流i6以及流過nmos管mn3的電流i5與第二輸入電流源i2形成鏡像關(guān)系，流過nmos管mn2的電流i4與流過nmos管mn1的電流i3與第一輸入電流源i1形成鏡像關(guān)系，由于所有pmos管的寬長比相等、所有nmos管的寬長比相等，所以i6＝i5＝i2，i4＝i3＝i1-i5，則i4＝i3＝i1-i5＝i1-i2；根據(jù)基爾霍夫電流定理知，流過pmos管mp1的電流i7等于流過nmos管mn1和nmos管mn5的和，即i7＝i6+i3＝i2+(i1-i2)＝i1，流過pmos管mp1的電流i7與流過pmos管mp2的電流iout形成鏡像關(guān)系，

所以輸出電流iout為：

iout＝i7＝i6+i3＝i2+(i1-i2)＝i1；

可見其值為i1和i2中的最大值。

當(dāng)i1<i2時(shí)，因?yàn)榱鬟^nmos管mn3和nmos管mn2的電流之和最多只有第一電流源i1的輸出幅度，而由于原本工作在飽和區(qū)時(shí)流過nmos管mn5的電流i6以及流過nmos管mn3的電流i5與第二輸入電流源i2形成的鏡像關(guān)系，nmos管mn3需要流過與第二電流源i2的輸出幅度相等的電流，所以原本在飽和區(qū)時(shí)成立的結(jié)論i5＝i2此時(shí)不能成立，電路會(huì)強(qiáng)制mn3的漏極電壓大幅降低，導(dǎo)致mn3工作在深度線性區(qū)，只能流過其值為第一電流源i1的較小電流，而mn2柵極(即mn3的漏極)電壓的大幅降低使mn2和mn1處于截止?fàn)顟B(tài)，從而i4＝i3＝0。而可以工作在飽和區(qū)的mn5中流過的電流仍然為i6＝i2。

所以輸出電流iout為：

iout＝i7＝i6+i3＝i2+0＝i2

可見其值也為i1和i2中的最大值。

圖3為本發(fā)明的電路仿真結(jié)果示意圖。仿真時(shí)設(shè)置i1為一幅度較大的正弦電流，i2為一幅度較小的正弦電流，經(jīng)過電路處理后，輸出iout為任何時(shí)刻i1和i2中電流值較大者，即輸出了兩個(gè)輸入電流i1、i2的最大值。

綜上所述，本發(fā)明一種電流模電流最大值電路通過第一恒流源單元將第二輸入電流i2轉(zhuǎn)換為電流宿，利用運(yùn)算單元在第一輸入電流i1大于第二輸入電流i2時(shí)輸出電流差值i1-i2、在第一輸入電流i1小于第二輸入電流i2時(shí)不輸出電流，利用第二恒流源單元用于將第一輸入電流i1和第二輸入電流i2的較大者以電流源iout的形式向外輸出，實(shí)現(xiàn)了一種電流最大值的電流模電路，具有結(jié)構(gòu)簡單,功耗小，沒有電流浪費(fèi)且占用芯片面積很小的優(yōu)點(diǎn)。

上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾與改變。因此，本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)如權(quán)利要求書所列。