CN102891671A - 金属氧化物半导体场效晶体管输出线性电流的栅极驱动电路 - Google Patents

Abstract

一种金属氧化物半导体场效晶体管输出线性电流的栅极驱动电路，其由一个二极管连接型态的P型金属氧化物半导体场效晶体管、一个二极管连接型态的N型金属氧化物半导体场效晶体管，与一个至少包括一金属氧化物半导体场效晶体管的电压输入电路所组成；本发明的电路输出电压连接到一金属氧化物半导体场效晶体管的栅极，可使该金属氧化物半导体场效晶体管输出一与输入电压呈现线性关系的电流；本发明电路与元件简单，可降低制造成本。

Description

金属氧化物半导体场效晶体管输出线性电流的栅极驱动电路

技术领域

本发明是关于一种使金属氧化物半导体场效晶体管输出线性电流的栅极驱动电路，尤指一种结构简单的金属氧化物半导体场效晶体管电压至电流转换驱动电路。

背景技术

在数字电路中，控制端一般多是接收电压信号输入，有些控制需将输入的线性电压转换为线性电流输出，例如锁相回路(PLL)中的电压控制震荡器(VCO)，便需将电压依比例转换成电流；而在长距离传输数字电压信号时，传输线电阻会使电压信号衰减，故须先将电压信号转成电流后，以电流方式传送，以减少传输线阻抗对信号的影响。

公知的电压-电流转换器显示在第1图中。其以放大器与电流镜电路合并，成为主动电流镜差动对，控制电压V_in从放大器正端输入，经负回授控制，放大器虚短路特性使电阻R_s上方的端电压为V_-n，通过电阻R_s的电流量为I_out＝V_in/R_s，电流I_out由电流镜转换输出；以电压源为5V而言，当I_out等级须为10^-9A时，电阻R_s便需10⁶Ω以上等级，在芯片中以多晶硅作为电阻，10⁶Ω等级电阻值除了需要很大的面积致使成本增加外，以多晶硅作为电阻其电阻值因工艺差异造成的改变最大可达±25％，此会影响输出准确度。另有许多不使用电阻的电压-电流转换方法被提出，其多以复杂的电路来抵消MOSFET电流公式中的非线性项，使输出电流计算式成为线性一次式，但实际制作时，复杂电路除成本增加外，工艺差异亦会影响电路输出的线性度，这些都是电压-电流转换电路尚待改进之处。

因此，研发一种结构简单又可使金属氧化物半导体场效晶体管输出高线性电流的驱动电路，将是本发明主要目的。

发明内容

本发明提出一种使金属氧化物半导体场效晶体管输出线性电流的栅极驱动电路，其只使用少数金属氧化物半导体场效晶体管，不使用电阻，结构简单，输出电流线性度高，可减少工艺影响与降低成本。

本发明的使金属氧化物半导体场效晶体管输出线性电流的栅极驱动电路，包括：一个二极管连接组态的N型金属氧化物半导体场效晶体管、一个二极管连接组态的P型金属氧化物半导体场效晶体管、与一个电压输入电路；电压输入电路至少包括一金属氧化物半导体场效晶体管；电压输入电路的连接端子，同时连接到该N型与该P型金属氧化物半导体场效晶体管的一端；该电压输入电路接收到电压讯号导通时，其连接端子产生的电压接到金属氧化物半导体场效晶体管的栅极，即可使该金属氧化物半导体场效晶体管流过一与输入电压值成固定比例的线性电流。

本发明的电路输出电压连接到一金属氧化物半导体场效晶体管的栅极，可使该金属氧化物半导体场效晶体管输出一与输入电压呈现线性关系的电流；本发明电路与元件简单，可降低制造成本

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为现有线性电压至电流转换电路。

图2为本发明的电路基本结构。

图3(a)为本发明以N型金属氧化物半导体场效晶体管作为电压输入电路的电路原理解说例(1)。

图3(b)为本发明以N型金属氧化物半导体场效晶体管作为电压输入电路的电路原理解说例(2)。

图4为本发明基本电路的电压V_add相对于V_in的变化范围模拟。

图5为本发明基本电路转换出的电流范围与线性度模拟。

图6(a)为本发明以P型金属氧化物半导体场效晶体管作为电压输入电路的实施例。

图6(b)为本发明以P型金属氧化物半导体场效晶体管作为电压输入电路所转换出的线性电流模拟。

图7为本发明以减量方式调整输出电流的实施例。

图8为本发明以减量方式调整输出电流的线性度模拟。

图9为本发明的电流输出实施例。

图10为本发明的输出电流反向实施例。

图11(a)、(b)为本发明以增量方式调整输出电流的实施例。

图12(a)为本发明基本电路的另一应用实施例。

图12(b)为本发明基本电路的另一应用实施例的输出电流范围与线性度模拟。

附图标记说明

10、80：电压输入电路

11：连接端子

20、70：二极管连接型态的N型金属氧化物半导体场效晶体管

30、60：二极管连接型态的P型金属氧化物半导体场效晶体管

41、42、51、52、90：N型金属氧化物半导体场效晶体管

40、50：P型金属氧化物半导体场效晶体管

V_DD：电压源

V_in、V_in1：输入电压

V_c：金属氧化物半导体场效晶体管的栅极驱动电压

V_out、V_add：电压

I_out、I_add、I_D10、I_D20、I_D20’、I_D40、I_D50、I_out N：电流

R_s：电阻

具体实施方式

有关本发明的详细技术内容，将提出配合图示的实施例清楚呈现。说明中，金属氧化物半导体场效晶体管的尺寸定义为元件通道的(宽度/长度)比，以(W/L)_XX表示，各符号下标的数字“_XX”为图示中的元件编号。

请参阅图2，为本发明使金属氧化物半导体场效晶体管输出线性电流的栅极驱动电路的基本结构实施例，一栅极端与漏极端连接的N型金属氧化物半导体场效晶体管20，一栅极端与漏极端连接的P型金属氧化物半导体场效晶体管30，一电压输入电路10；电压输入电路10至少包括一金属氧化物半导体场效晶体管；N型金属氧化物半导体场效晶体管20的一端，与P型金属氧化物半导体场效晶体管30的一端，共同连接在电压输入电路10的连接端子11；电压输入电路10接收到电压V_in时，连接端子11输出的电压V_c若接到一P型金属氧化物半导体场效晶体管的栅极，会使该P型金属氧化物半导体场效晶体管在饱和区范围产生一与电压V_in成线性关系的电流。

为说明图2中P型金属氧化物半导体场效晶体管30流过的电流量I_add与输入电压V_in的线性关系，请参看图3，图3是以一N型金属氧化物半导体场效晶体管作为电压输入电路10，并将N型金属氧化物半导体场效晶体管20与P型金属氧化物半导体场效晶体管30接上电压源V_DD；图3(a)中的P型金属氧化物半导体场效晶体管30漏极端不接到连接端子11，而图3(b)是将P型金属氧化物半导体场效晶体管30漏极端接到连接端子11；图3(a)与图3(b)元件相同，若图3(a)中电流I_D10等于I_D20时，连接端子11电压为V_out，则图3(b)中因P型金属氧化物半导体场效晶体管30加入一电流I_add，所以电流I_D10会等于I_D20’加I_add，连接端子11电压会因加入电流I_add而增加一电压V_add变为V_c，而V_c即为可使金属氧化物半导体场效晶体管在饱和区产生线性电流的栅极驱动电压V_c，V_c等于图3(a)的V_out加上V_add；以下将依金属氧化物半导体场效晶体管饱和区电流公式推算电压V_add值，藉以说明电流I_add与输入电压V_in的线性关系：

图3(a)：I_D10＝I_D20                                    (1)

图3(b)：I_D10＝I_D20’+I_add                             (2)

由式(1)、(2)得到：I_D10＝I_D20＝I_D20’+I_add             (3)

若小电流I_add使图3(a)的V_TH20增加电压值ΔV_TH20，设图3(a)的电流I_D20是图3(b)电流I_D20’的n倍，即I_D20＝n*I_D20’，n＞1，按照金属氧化物半导体场效晶体管饱和区电流公式写成：

$\frac{1}{2}\·{k_n}^{\′}{(W/L)}_{20}\·{(V_{\mathrm{GS}20}-V_{\mathrm{TH}20})}^2=n\·\frac{1}{2}\·{k_n}^{\′}{(W/L)}_{20}\·{(V_{\mathrm{GS}20}-V_{\mathrm{add}}-V_{\mathrm{TH}20}-\mathrm{\Δ}{V}_{\mathrm{TH}20})}^2---\left(4\right)$

k_n′＝μ_nC_ox，k_p′＝μ_pC_ox

将式(4)相同项去除后，两边开根号得到：

$V_{\mathrm{GS}20}-V_{\mathrm{TH}20}=\sqrt{n}\·(V_{\mathrm{GS}20}-V_{\mathrm{add}}-V_{\mathrm{TH}20}-\mathrm{\Δ}{V}_{\mathrm{TH}20})$

则V_add值为： $V_{\mathrm{add}}=(V_{\mathrm{GS}20}-V_{\mathrm{TH}20})\·(1-\frac{1}{\sqrt{n}})-\mathrm{\Δ}{V}_{\mathrm{TH}20}---\left(5\right)$

如图3(b)，电流I_add的值亦等于二极管连接型态的P型金属氧化物半导体场效晶体管30的通过电流，按照金属氧化物半导体场效晶体管饱和区电流公式写成： $I_{\mathrm{add}}=\frac{1}{2}\·{k_p}^{\′}{(W/L)}_{30}\·{(V_{\mathrm{GS}30}-V_{\mathrm{TH}30})}^2$

设图3(b)的N型金属氧化物半导体场效晶体管20的栅极到源极电压为V_GS20’，临界电压(threshold voltage)为V_TH20’，由式(3)：I_D20＝I_D20′+I_add＝n·I_D20′，n＞1，则n值按照金属氧化物半导体场效晶体管饱和区电流公式写成：

$n=\frac{{I_{D20}}^{\′}+I_{\mathrm{add}}}{{I_{D20}}^{\′}}=\frac{\frac{1}{2}\·{k_n}^{\′}{(W/L)}_{20}\·{({V_{\mathrm{GS}20}}^{\′}-{V_{\mathrm{TH}20}}^{\′})}^2+\frac{1}{2}\·{k_p}^{\′}{(W/L)}_{30}\·{(V_{\mathrm{GS}30}-V_{\mathrm{TH}30})}^2}{\frac{1}{2}\·{k_n}^{\′}{(W/L)}_{20}\·{({V_{\mathrm{GS}20}}^{\′}-{V_{\mathrm{TH}20}}^{\′})}^2}$

$\frac{1}{\sqrt{n}}=\sqrt{\frac{{k_n}^{\′}{(W/L)}_{20}\·{({V_{\mathrm{GS}20}}^{\′}-{V_{\mathrm{TH}20}}^{\′})}^2}{{k_n}^{\′}{(W/L)}_{20}\·{({V_{\mathrm{GS}20}}^{\′}-{V_{\mathrm{TH}20}}^{\′})}^2+{k_p}^{\′}{(W/L)}_{30}\·{(V_{\mathrm{GS}30}-V_{\mathrm{TH}30})}^2}}---\left(6\right)$

将式(6)代入式(5)中得到V_add值为

$V_{\mathrm{add}}=(V_{\mathrm{GS}20}-V_{\mathrm{TH}20})\·(1-\sqrt{\frac{{k_n}^{\′}{(W/L)}_{20}\·{({V_{\mathrm{GS}20}}^{\′}-{V_{\mathrm{TH}20}}^{\′})}^2}{{k_n}^{\′}{(W/L)}_{20}\·{({V_{\mathrm{GS}20}}^{\′}-{V_{\mathrm{TH}20}}^{\′})}^2+{k_p}^{\′}{(W/L)}_{30}\·{(V_{\mathrm{GS}30}-V_{\mathrm{TH}30})}^2}})-\mathrm{\Δ}{V}_{\mathrm{TH}20}---\left(7\right)$

当加入电流I_add很小时，ΔV_TH20也会很小，电压

V_DD为DC5V时，要维持在饱和区，式(7)的前项(V_GS20-V_TH20)的最大值约3.5，式(7)中，V_GS20对V_add的影响倍数为个位数，但由后项 $(1-\sqrt{\frac{{k_n}^{\′}{(W/L)}_{20}\·{({V_{\mathrm{GS}20}}^{\′}-{V_{\mathrm{TH}20}}^{\′})}^2}{{k_n}^{\′}{(W/L)}_{20}\·{({V_{\mathrm{GS}20}}^{\′}-{V_{\mathrm{TH}20}}^{\′})}^2+{k_p}^{\′}{(W/L)}_{30}\·{(V_{\mathrm{GS}30}-V_{\mathrm{TH}30})}^2}})$ 可知，如同 $z=(1-\sqrt{\frac{x}{x+y}}),$ z值大小是由y值主导一般，y值比x小越多，z值就越小，反之亦然，例如y＝0时，z＝0；式(7)后项中“k_ρ′(W/L)₃₀·(V_GS30-V_TH30)²”的(W/L)₃₀越小，V_add越小，V_add值主要由二极管连接型态的P型金属氧化物半导体场效晶体管30的元件尺寸(W/L)₃₀决定；例如图3(b)电路，当输入电压V_in上升时，电流I_D10会变大，V_GS20会增加，V_GS30也会增加，V_TH20会变小，但V_TH30会维持不变，此会使式(7)前项(V_GS20-V_TH20)变大，但后项 $(1-\sqrt{\frac{{k_n}^{\′}{(W/L)}_{20}\·{({V_{\mathrm{GS}20}}^{\′}-{V_{\mathrm{TH}20}}^{\′})}^2}{{k_n}^{\′}{(W/L)}_{20}\·{({V_{\mathrm{GS}20}}^{\′}-{V_{\mathrm{TH}20}}^{\′})}^2+{k_p}^{\′}{(W/L)}_{30}\·{(V_{\mathrm{GS}30}-V_{\mathrm{TH}30})}^2}})$ 会变小，反之亦然；式(7)前、后项呈现反比关系，(W/L)₃₀越小，V_GS20变化时对V_add的影响就越少；而V_GS20是由V_in决定，亦即(W/L)₃₀越小，V_in改变时，对V_add的影响越小。

图4为使用HSPICE软体以CIC0.18um工艺进行图3(a)、(b)电路模拟，设定(W/L)₃₀比(W/L)₂₀小10倍，(W/L)₁₀比(W/L)₂₀小20倍，将图3(b)连接端子11的电压V_c减去图3(a)连接端子11的电压V_out所得的结果，即为V_add值，模拟结果显示，电压源DC5V，输入电压V_in从1.2V到3.8V时，V_add值约为0.011～0.012V，变化不大，显示V_in变化对V_add值影响极小，符合式(7)特性，V_add值主要由(W/L)₃₀决定，若只取小数第2位，V_add值便如同一固定值0.01。

当加入电流I_add很小时，电压V_add也会很小，对V_TH影响便很微小；若图3(a)、(b)的V_TH20因小电流I_add所增加的电压值ΔV_TH20小到可忽略时，依照金属氧化物半导体场效晶体管饱和区电流公式，由图3的二极管连接型态的N型金属氧化物半导体场效晶体管20的源极端电压变化V_add值，可计算电流I_add值，电流I_add值即原本通过图3(a)的电流I_D20减去图3(b)电流I_D20’，

图3(a)的 $I_{D20}=\frac{1}{2}{k_n}^{\′}\·{(W/L)}_{20}\·{(V_{\mathrm{DD}}-V_{\mathrm{out}}-V_{\mathrm{TH}20})}^2$

图3(b)的 ${I_{D20}}^{\′}=\frac{1}{2}{k_n}^{\′}{(W/L)}_{20}\·{(V_{\mathrm{DD}}-(V_{\mathrm{out}}+V_{\mathrm{add}})-V_{\mathrm{TH}20})}^2$

图3(b)的I_add＝I_D20-I_D20′

$I_{\mathrm{add}}=\frac{1}{2}{k_n}^{\′}\·{(W/L)}_{20}\·{(V_{\mathrm{DD}}-V_{\mathrm{out}}-V_{\mathrm{TH}20})}^2-\frac{1}{2}{k_n}^{\′}{(W/L)}_{20}\·{(V_{\mathrm{DD}}-(V_{\mathrm{out}}+V_{\mathrm{add}})-V_{\mathrm{TH}20})}^2$

$=\frac{1}{2}{k_n}^{\′}\·{(W/L)}_{20}\·[{(V_{\mathrm{DD}}-V_{\mathrm{out}}-V_{\mathrm{TH}20})}^2-{(V_{\mathrm{DD}}-V_{\mathrm{out}}-V_{\mathrm{add}}-V_{\mathrm{TH}20})}^2]$

$=\frac{1}{2}{k_n}^{\′}\·{(W/L)}_{20}\·[-V_{\mathrm{add}}(V_{\mathrm{add}}-2(V_{\mathrm{DD}}-V_{\mathrm{out}}-V_{\mathrm{TH}20}))]$

$=\frac{1}{2}{k_n}^{\′}\·{(W/L)}_{20}\·[-{V_{\mathrm{add}}}^2+2\·V_{\mathrm{add}}(V_{\mathrm{DD}}-V_{\mathrm{out}}-V_{\mathrm{TH}20})]---\left(8\right)$

以金属氧化物半导体场效晶体管饱和区电流公式，计算图3(a)中的连接端子11电压V_out与输入电压V_in的关系：I_D10＝I_D20：

$\frac{1}{2}{k_n}^{\′}{(W/L)}_{10}\·{(V_{\mathrm{in}}-V_{\mathrm{TH}10})}^2=\frac{1}{2}{k_n}^{\′}{(W/L)}_{20}\·{(V_{\mathrm{DD}}-V_{\mathrm{out}}-V_{\mathrm{TH}20})}^2---\left(9\right)$

将式(9)等号两边相同的(1/2)k_n’去除后，两边同开根号，得到：

$\sqrt{{(W/L)}_{10}}\·(V_{\mathrm{in}}-V_{\mathrm{TH}10})=\sqrt{{(W/L)}_{20}}\·(V_{\mathrm{DD}}-V_{\mathrm{out}}-V_{\mathrm{TH}20})$

$V_{\mathrm{out}}=V_{\mathrm{DD}}-\left(\frac{\sqrt{{(W/L)}_{10}}}{\sqrt{{(W/L)}_{20}}}\right)\·(V_{\mathrm{in}}-V_{\mathrm{TH}10})-V_{\mathrm{TH}20}---\left(10\right)$

因图3(b)的连接端子11电压值是图3(a)中的连接端子11电压V_out加上V_add，从式(8)中可看出，若无二极管连接型态的P型金属氧化物半导体场效晶体管30，V_add会等于0，I_add也会等于0；将式(10)代入式(8)中，I_add成为：

$I_{\mathrm{add}}=\frac{1}{2}{k_n}^{\′}\·{(W/L)}_{20}\·[-{V_{\mathrm{add}}}^2+2\·V_{\mathrm{add}}(V_{\mathrm{DD}}-V_{\mathrm{out}}-V_{\mathrm{TH}20})]$

$=\frac{1}{2}{k_n}^{\′}\·{(W/L)}_{20}\·[2\·V_{\mathrm{add}}\·\left(\frac{\sqrt{{(W.L)}_{10}}}{\sqrt{{(W/L)}_{20}}}\right)\·(V_{\mathrm{in}}-V_{\mathrm{TH}10})-{V_{\mathrm{add}}}^2]$

$={k_n}^{\′}\·[V_{\mathrm{add}}\·\left(\sqrt{{(W/L)}_{10}\·{(W/L)}_{20}}\right)\·(V_{\mathrm{in}}-V_{\mathrm{TH}10})-\frac{1}{2}\·{(W/L)}_{20}\·{V_{\mathrm{add}}}^2]---\left(11\right)$

由式(7)与图4的模拟结果显示V_add为趋近于一固定值的常数，所以式(11)显示图3(b)的P型金属氧化物半导体场效晶体管30的栅极端接到连接端子11，其通过电流I_add与输入电压V_in呈线性关系。

调整图3(b)金属氧化物半导体场效晶体管10、20、30的尺寸比，可使线性电流I_add的斜率大于、等于或小于输入电压V_in的斜率。

参阅图5，以HSPICE进行模拟，调整图3(b)的金属氧化物半导体场效晶体管10、20、30尺寸比，使线性电流I_add的斜率与输入电压V_in的斜率相同，V_DD为DC5V，输入电压V_in为1.5V～3.8V时，模拟结果显示，其电流I_add为1.5uA～3.8uA；电流I_add在2uA～3.8uA时最大线性度失真可小于0.1％。改变金属氧化物半导体场效晶体管的(W/L)比例，可调整其最佳线性区范围。

参阅图6(a)，改以一P型金属氧化物半导体场效晶体管作为电压输入电路10，并将N型金属氧化物半导体场效晶体管20与P型金属氧化物半导体场效晶体管30接上电压源V_DD；其P型金属氧化物半导体场效晶体管30流过的电流量I_add会与输入电压V_in呈现线性反比关系，V_DD为DC5V，输入电压V_in为0V～1.4V时，其线性电流I_add为-28uA～-14uA，其电流I_add模拟如图6(b)。

若要使输出电流更加线性，可将两组图3(b)电路以一电流镜并联，如图7；其输出电流I_out为输入电压V_in转换出的电流I_D40减去输入电压V_in1转换出的电流I_D50，由式(11)，

电流 $I_{D40}={k_n}^{\′}\·[V_{\mathrm{add}1}\·\left(\sqrt{{(W/L)}_{10}\·{(W/L)}_{20}}\right)\·(V_{\mathrm{in}}-V_{\mathrm{TH}10})-\frac{1}{2}\·{(W/L)}_{20}\·{V_{\mathrm{add}1}}^2]---\left(12\right)$

电流 $I_{D50}={k_n}^{\′}\·[V_{\mathrm{add}2}\·\left(\sqrt{{(W/L)}_{80}\·{(W/L)}_{70}}\right)\·(V_{\mathrm{in}1}-V_{\mathrm{TH}80})-\frac{1}{2}\·{(W/L)}_{70}\·{V_{\mathrm{add}2}}^2]---\left(13\right)$

若图7两边电路完全对称，即M10＝M80、M20＝M70、M30＝M40＝M50＝M60、M41＝M51，V_add1值会与V_add2相近，将(W/L)₁₀＝(W/L)₈₀、(W/L)₂₀＝(W/L)₇₀、V_TH10＝V_TH80，V_add1＝V_add2，代入式(13)中；图7的I_out＝I_D40-I_D50，以式(12)减去式(13)得到：

$I_{\mathrm{out}}={k_n}^{\′}\·V_{\mathrm{add}1}\·\left(\sqrt{{(W/L)}_{10}\·{(W/L)}_{20}}\right)\·(V_{\mathrm{in}}-V_{\mathrm{in}1})---\left(14\right)$

式(14)显示，当V_in大于V_in1，图5的电流I_out与两输入电压差(V_in-V_in1)成线性关系，以HSPICE进行模拟，电压源DC5V，其输出的线性电流如图8。

图7亦为本发明使金属氧化物半导体场效晶体管输出线性电流的栅极驱动电路，以减量方式调整输出电流的实施例，当金属氧化物半导体场效晶体管40、41、50、51都工作在饱和区时，I_out电流量是输入电压V_in转换出的线性电流I_D40，减去输入电压V_in1所转换出的线性电流I_D50。

图9为本发明使金属氧化物半导体场效晶体管输出线性电流的栅极驱动电路的应用实施例，将图3(b)元件尺寸为(W/L)₃₀的P型金属氧化物半导体场效晶体管30的栅极电压，连接到一元件尺寸为(W/L)₄₀的P型金属氧化物半导体场效晶体管40的栅极，当P型金属氧化物半导体场效晶体管30、40的源极电压相同，且同在饱和区时，通过P型金属氧化物半导体场效晶体管40的电流量I_out＝k*I_add，k等于(W/L)₄₀除以(W/L)₃₀。

图10为本发明使金属氧化物半导体场效晶体管输出线性电流的栅极驱动电路的输出电流反向实施例，将图9的电路加入由2个N型金属氧化物半导体场效晶体管41、42组成的电流镜，P型金属氧化物半导体场效晶体管40的电流量I_D40，会转换为N型金属氧化物半导体场效晶体管42的电流量I_out。

图11(a)、(b)为本发明控制金属氧化物半导体场效晶体管输出线性电流的驱动电路，以增量方式调整输出电流的实施例，图11(a)为将两组图9的电路并联输出；图11(b)为将两组图10的电路并联输出；当金属氧化物半导体场效晶体管40、41、42、50、51、52都工作在饱和区时，I_out电流量为输入电压V_in转换出的线性电流，再加上输入电压V_in1所转换出的线性电流。

图12(a)为本发明使金属氧化物半导体场效晶体管输出线性电流的栅极驱动电路基本结构的另一实施例，一栅极端与漏极端连接的N型金属氧化物半导体场效晶体管20，一栅极端与漏极端连接的P型金属氧化物半导体场效晶体管30，一电压输入电路10；N型金属氧化物半导体场效晶体管20的漏极，与P型金属氧化物半导体场效晶体管30的源极，共同连接在电压输入电路10的连接端子11；电压输入电路10使用一P型金属氧化物半导体场效晶体管的栅极作为电压输入端，其漏极端作为连接端子11，连接端子11输出的电压V_c连接到一N型金属氧化物半导体场效晶体管90的栅极；电压输入电路10接收到电压V_in时，会使该N型金属氧化物半导体场效晶体管90在饱和区范围通过一与电压V_in成反比线性关系的电流。图12(b)为电压源DC5V时，其输入电压V_in与输出电流I_{out_N}模拟结果。

综上所述，本发明电路以电流公式推算或根据模拟结果，均能使金属氧化物半导体场效晶体管输出一与输入电压呈现高线性度的电流，具备了产业上的利用性，其电路简单，只使用少数金属氧化物半导体场效晶体管，可减少工艺差异与降低制造成本。

上述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围。任何所属技术领域中具有通常知识者，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准故本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (6)

1.一种使金属氧化物半导体场效晶体管输出线性电流的栅极驱动电路，包括有：

一N型金属氧化物半导体场效晶体管，其栅极端与漏极端连接；

一P型金属氧化物半导体场效晶体管，其栅极端与漏极端连接，其漏极端与该N型金属氧化物半导体场效晶体管的源极端连接；以及

一电压输入电路，包括有一输入端与一连接端子，该输入端用以接收输入电压，该连接端子连接到该N型金属氧化物半导体场效晶体管的源极端与该P型金属氧化物半导体场效晶体管的漏极端。

2.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，该电压输入电路接收输入电压时，该连接端子可输出一电压，该电压可使P型金属氧化物半导体场效晶体管产生一与该输入电压成线性关系的电流。

3.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，该电压输入电路至少包括一金属氧化物半导体场效晶体管。

4.一种使金属氧化物半导体场效晶体管输出线性电流的栅极驱动电路，包括有：

-N型金属氧化物半导体场效晶体管，其栅极端与漏极端连接；

-P型金属氧化物半导体场效晶体管，其栅极端与漏极端连接，其源极端与该N型金属氧化物半导体场效晶体管的漏极端连接；以及

一电压输入电路，具有一输入端与一连接端子，该输入端用以接收输入电压，该连接端子连接到该N型金属氧化物半导体场效晶体管的漏极端与该P型金属氧化物半导体场效晶体管的源极端。

5.如权利要求4所述的驱动电路，其特征在于，该电压输入电路接收输入电压时，该连接端子可输出一电压，该电压可使N型金属氧化物半导体场效晶体管产生线性电流。

6.如权利要求4所述的驱动电路，其特征在于，该电压输入电路至少包括一金属氧化物半导体场效晶体管。

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