本實(shí)用新型屬于集成電路技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種在集成電路內(nèi)部用于檢測(cè)電流輸入并自動(dòng)切換的電路。

背景技術(shù)：

在集成電路內(nèi)部通常需要穩(wěn)定的偏置電流，例如運(yùn)算放大器的偏置電流，這就需要形成穩(wěn)定地恒流源電路。由于在集成電路內(nèi)部不易實(shí)現(xiàn)高精度，低溫漂的恒流源電路，對(duì)恒流源的要求較高時(shí)就需要采用外部專用的恒流源。實(shí)際應(yīng)用中，在集成電路內(nèi)部通常會(huì)內(nèi)建一個(gè)恒流源，該恒流源在沒有外部恒流源的情況下為電路提供偏置，然而當(dāng)外部恒流源接入時(shí)，需要立即切斷內(nèi)部恒流源并連接至外部恒流源提供電流，通常的電路切換方法是設(shè)置一位數(shù)字控制位，改變?cè)摽刂莆豢梢赃x擇不同的電流源，但是這種方式存在以下弊端：如果外部電流源未準(zhǔn)確啟動(dòng)就執(zhí)行切換，會(huì)造成內(nèi)部電路的邏輯錯(cuò)誤；而且數(shù)字控制位方式需要額外的引腳或數(shù)字電路，會(huì)消耗其他芯片資源。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本實(shí)用新型公開了一種電流自動(dòng)切換電路，能夠在外部電流接入時(shí)實(shí)現(xiàn)電流的自動(dòng)選擇，并檢測(cè)電流是否達(dá)到所要求的功能。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：

一種電流自動(dòng)切換電路，包括第一偏置管、第二偏置管、第三偏置管，第一電流鏡像管、第二電流鏡像管、第三電流鏡像管，第一恒流源，第一切換開關(guān)，第二切換開關(guān)，施密特觸發(fā)器，第一反相器，第二反相器，兩路互補(bǔ)開關(guān)電路，第二恒流源，其中一路互補(bǔ)開關(guān)電路包括第一互補(bǔ)開關(guān)、第二互補(bǔ)開關(guān)，另一路互補(bǔ)開關(guān)電路包括第三互補(bǔ)開關(guān)、第四互補(bǔ)開關(guān)；所述第一偏置管、第二偏置管、第三偏置管的柵極接偏置電壓，源極接地，第一偏置管的漏端與第一切換開關(guān)的源端連接，第二偏置管的漏端與第二電流鏡像管的漏端連接，第三偏置管的漏端與第二切換開關(guān)的源端連接；所述第一切換開關(guān)、第二切換開關(guān)的柵極與施密特觸發(fā)器的輸出端連接，第一切換開關(guān)的漏端與第一電流鏡像管的漏端連接，第二切換開關(guān)的漏端與第二電流鏡像管的漏端連接，所述第一電流鏡像管、第二電流鏡像管、第三電流鏡像管的柵極與第一電流鏡像管的漏端連接，所述施密特觸發(fā)器的輸入端與第二電流鏡像管的漏端連接，輸出端與第一反相器的輸入端連接，第一反相器的輸出端與第二反相器的輸入端連接，第一反相器的輸出端還與第二互補(bǔ)開關(guān)、第三互補(bǔ)開關(guān)的柵極相連，第二反相器的輸出端與第一互補(bǔ)開關(guān)、第四互補(bǔ)開關(guān)的柵極相連，第一互補(bǔ)開關(guān)的漏端與第二互補(bǔ)開關(guān)的源端相連，第一互補(bǔ)開關(guān)的源端與第二互補(bǔ)開關(guān)的漏端相連，第三互補(bǔ)開關(guān)的漏端與第四互補(bǔ)開關(guān)的源端相連，第三互補(bǔ)開關(guān)的源端與第四互補(bǔ)開關(guān)的漏端相連；所述第一恒流源與第一電流鏡像管的漏端和第一切換開關(guān)的漏端連接，所述第三電流鏡像管的漏端與其中一路互補(bǔ)開關(guān)連接，所述第二恒流源與另一路互補(bǔ)開關(guān)相連。

進(jìn)一步的，所述偏置管均采用NMOS管，所述電流鏡像管均采用PMOS管，第三電流鏡像管的漏端與第一互補(bǔ)開關(guān)的源端和第二互補(bǔ)開關(guān)的漏端連接，所述第二恒流源的輸出端與第三互補(bǔ)開關(guān)的源端和第四互補(bǔ)開關(guān)的漏端相連。

進(jìn)一步的，所述偏置管均采用PMOS管，所述電流鏡像管均采用NMOS管，第三電流鏡像管的漏端與第三互補(bǔ)開關(guān)的漏端和第四互補(bǔ)開關(guān)的源端連接，所述第二恒流源的輸出端與第一互補(bǔ)開關(guān)的漏端和第二互補(bǔ)開關(guān)的源端相連。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

本實(shí)用新型提供的電流切換電路能夠在外部恒流源接入且其電流值達(dá)到閾值時(shí)將外部恒流源接入，而當(dāng)外部恒流源達(dá)不到要求時(shí)重新切換回內(nèi)部恒流源，從而實(shí)現(xiàn)了內(nèi)、外恒流源的自動(dòng)切換；本電路中第二切換開關(guān)提供遲滯功能，保證在切換點(diǎn)附近不會(huì)發(fā)生連續(xù)切換。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例一電路結(jié)構(gòu)圖

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例二電路結(jié)構(gòu)圖。

圖3為施密特觸發(fā)器I₁輸出與I_B1電流輸入波形圖。

圖4為施密特觸發(fā)器I₁輸出與I_OUT電流輸出波形圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，應(yīng)理解下述具體實(shí)施方式僅用于說明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍。

實(shí)施例一：

請(qǐng)參閱圖1，圖中為能夠?qū)崿F(xiàn)本實(shí)用新型目的的一種電路結(jié)構(gòu)，具體包括起到偏置效果的NMOS管M_B1、M_B2、M_B3，起到電流鏡像效果的PMOS管M_P1、M_P2、M_P3，第一恒流源I_B1，切換開關(guān)M_S1、M_S2，施密特觸發(fā)器I₁，反相器I₂，反相器I₃，兩路互補(bǔ)開關(guān)M_T1、M_T2、M_T3、M_T4，第二恒流源I_B2。其中NMOS管M_B1、M_B2、M_B3的柵極接偏置電壓V_B1，源極接地，M_B1管的漏端與M_S1的源端連接，M_B2管的漏端與M_P2管的漏端連接，M_B3管的漏端與M_S2管的源端連接。M_S1、M_S2管的柵極與施密特觸發(fā)器I₁的輸出端Y連接，M_S1的漏端與M_P1的漏端連接，M_S2管的漏端與M_P2的漏端連接。鏡像管M_P1、M_P2、M_P3的柵極與M_P1的漏端連接，M_P3的漏端與互補(bǔ)開關(guān)管M_T1的源端連接，并與M_T2的漏端連接。施密特觸發(fā)器I₁的A端與M_P2的漏端連接，輸出Y端與I₂的輸入A端連接，I₂的輸出Y端與I₃的輸入A端連接，并與M_T2、M_T3的柵極相連，I₃的輸出Y端與M_T1、M_T4的柵極相連，M_T1的漏端與M_T2的源端相連，M_T1的源端與M_T2的漏端相連，M_T3的漏端與M_T4的源端相連，M_T3的源端與M_T4的漏端相連，并與第二電流源I_B2的B端相連。第一電流源I_B1的A端與M_P1的漏端連接。M_S2管提供遲滯功能，其漏端與M_P2的漏端連接，源端與M_B3的漏端連接，柵端與施密特觸發(fā)器I₁的輸出Y端連接，當(dāng)I₁輸出Y端翻轉(zhuǎn)時(shí)，導(dǎo)通或者截止M_S2，實(shí)現(xiàn)電流檢測(cè)遲滯功能。

本例電路中I_B2為內(nèi)部第二恒流源，I_B1為集成電路外部或者特殊要求的恒流源。詳細(xì)工作原理如下：當(dāng)I_B1未接入時(shí)，M_P2等量鏡像M_P1管的電流，此時(shí)施密特觸發(fā)器I₁的輸出Y端為高電平，M_S1、M_S2管均導(dǎo)通，M_B2管電流與M_B3管電流之和遠(yuǎn)大于M_P2管電流，施密特觸發(fā)器I₁的輸入端保持穩(wěn)定的低電平，輸出保持為高電平，經(jīng)過反相器I₂、I₃緩沖后，使得M_T1、M_T2管截止，M_T3、M_T4管導(dǎo)通，第二恒流源I_B2被接至I_OUT。當(dāng)I_B1接入時(shí)，如果其電流I_B1與M_B1管的電流之和大于M_B2與M_B3管電流之和，則該電流經(jīng)M_P2鏡像后使得施密特觸發(fā)器I₁的輸入端為高電平，輸出為低電平，使得M_S1、M_S2截止，M_S2的截止可以提供遲滯作用，遲滯值可由M_B3的電流設(shè)置，并且M_B3的電流值應(yīng)該大于M_B1的電流值，否則不能實(shí)現(xiàn)遲滯。由于M_S1管截止，則M_P1管的電流完全與I_B1相同，M_P3完全鏡像M_P1的電流，M_P3管的電流與I_B1相等。由于I₁的輸出為低，使得M_T1、M_T2管導(dǎo)通，M_T3、M_T4管截止，M_P3管的輸出電流也即第一恒流源的電流被輸出至I_OUT。

實(shí)施例二：

請(qǐng)參閱圖2，圖中為能夠?qū)崿F(xiàn)本實(shí)用新型目的的另一種電路結(jié)構(gòu)，本電路等價(jià)于實(shí)施例一中電路結(jié)構(gòu)，具體包括起到偏置效果的PMOS管M_B1、M_B2、M_B3，起到電流鏡像效果的NMOS管M_N1、M_N2、M_N3，第一恒流源I_B1，切換開關(guān)M_S1、M_S2，施密特觸發(fā)器I₁，反相器I₂，反相器I₃，兩路互補(bǔ)開關(guān)M_T1、M_T2、M_T3、M_T4，第二恒流源I_B2。其中PMOS管M_B1、M_B2、M_B3的柵極接偏置電壓V_B1，源極接地，M_B1管的漏端與M_S1的源端連接，M_B2管的漏端與M_N2管的漏端連接，M_B3管的漏端與M_S2管的源端連接。M_S1、M_S2管的柵極與施密特觸發(fā)器I₁的輸出端Y連接，M_S1的漏端與M_N1的漏端連接，M_S2管的漏端與M_N2的漏端連接。鏡像管M_N1、M_N2、M_N3的柵極與M_N1的漏端連接，M_N3的漏端與互補(bǔ)開關(guān)管M_T3的漏端連接，并與M_T4的源端連接。施密特觸發(fā)器I₁的A端與M_N2的漏端連接，輸出Y端與I₂的輸入A端連接，I₂的輸出Y端與I₃的輸入A端連接，并與M_T2、M_T3的柵極相連，I₃的輸出Y端與M_T1、M_T4的柵極相連，M_T1的漏端與M_T2的源端相連，并與第二電流源I_B2的A端相連；M_T1的源端與M_T2的漏端相連，M_T3的漏端與M_T4的源端相連，M_T3的源端與M_T4的漏端相連。第一電流源I_B1的B端與M_N1的漏端連接。M_S2管提供遲滯功能，其漏端與M_N2的漏端連接，源端與M_B3的漏端連接，柵端與施密特觸發(fā)器I₁的輸出Y端連接，當(dāng)I₁輸出Y端翻轉(zhuǎn)時(shí)，導(dǎo)通或者截止M_S2，實(shí)現(xiàn)電流檢測(cè)遲滯功能。

本例電路中I_B2為內(nèi)部第二恒流源，I_B1為集成電路外部或者特殊要求的恒流源。詳細(xì)工作原理如下：當(dāng)I_B1未接入時(shí)，M_N2等量鏡像M_N1管的電流，此時(shí)施密特觸發(fā)器I₁的輸出Y端為低電平，M_S1、M_S2管均導(dǎo)通，M_B2管電流與M_B3管電流之和遠(yuǎn)大于M_N2管電流，施密特觸發(fā)器I₁的輸入端保持穩(wěn)定的高電平，輸出保持為低電平，經(jīng)過反相器I₂、I₃緩沖后，使得M_T3、M_T4管截止，M_T1、M_T2管導(dǎo)通，第二恒流源I_B2被接至I_OUT。當(dāng)I_B1接入時(shí)，如果其電流I_B1與M_B1管的電流之和大于M_B2與M_B3管電流之和，則該電流經(jīng)M_N2鏡像后使得施密特觸發(fā)器I₁的輸入端為低電平，輸出為高電平，使得M_S1、M_S2截止，M_S2的截止可以提供遲滯作用，遲滯值可由M_B3的電流設(shè)置，并且M_B3的電流值應(yīng)該大于M_B1的電流值，否則不能實(shí)現(xiàn)遲滯。由于M_S1管截止，則M_N1管的電流完全與I_B1相同，M_N3完全鏡像M_N1的電流，M_N3管的電流與I_B1相等。由于I₁的輸出為高，使得M_T3、M_T4管導(dǎo)通，M_T1、M_T2管截止，M_N3管的輸出電流也即第一恒流源的電流被輸出至I_OUT。

實(shí)施例三：

圖3為實(shí)施例一與實(shí)施例二中I_B1與施密特觸發(fā)器I₁輸出的仿真波形圖，由圖中可見，當(dāng)I_B1超過設(shè)定值50uA后，施密特觸發(fā)器I1輸出Y端翻轉(zhuǎn)為低，當(dāng)I_B1下降至小于45uA后，I1輸出Y端再次翻轉(zhuǎn)為高；圖4為實(shí)施例一與實(shí)施例二中輸出電流I_OUT在切換過程中的變化波形，I_OUT初始值為I_B2的60uA，當(dāng)I_B1接入后切換為I_B1電流55uA，當(dāng)I_B1下降至小于45uA時(shí)，I_OUT再次切換至I_B2的60uA。顯然，本實(shí)用新型電路能夠自動(dòng)檢測(cè)I_B1輸出電流，當(dāng)檢測(cè)到I_B1達(dá)到設(shè)定值要求時(shí)，能夠自動(dòng)切換至I_B1，當(dāng)I_B1輸出下降時(shí)還能夠自動(dòng)切換至內(nèi)部恒流源，本實(shí)用新型中M_S2管保證在切換點(diǎn)附近不會(huì)發(fā)生連續(xù)切換。

本實(shí)用新型方案所公開的技術(shù)手段不僅限于上述實(shí)施方式所公開的技術(shù)手段，還包括由以上技術(shù)特征任意組合所組成的技術(shù)方案。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。