一种抗单粒子效应的电流镜制造技术

一种抗单粒子效应的电流镜，包括有第一NMOS管M1和第二NMOS管M2，其中，所述的第一NMOS管M1的栅极和第二NMOS管M2的栅极相连，第一NMOS管M1的源极和第二NMOS管M2的源极接地，第一NMOS管M1的漏极连接所述该第一NMOS管M1的栅极以及连接基准电流Iref，所述的第二NMOS管M2的漏极分别连接负载和用于消除单粒子效应对负载影响的辅助电路。本实用新型专利技术可以消除单粒子效应对电流镜中流过负载的电流的影响，使电路达到抗单粒子效应，因而可以应用于太空等辐射条件下。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种抗单粒子效应的电流镜，包括有第一NMOS管M1和第二NMOS管M2，其中，所述的第一NMOS管M1的栅极和第二NMOS管M2的栅极相连，第一NMOS管M1的源极和第二NMOS管M2的源极接地，第一NMOS管M1的漏极连接所述该第一NMOS管M1的栅极以及连接基准电流Iref，所述的第二NMOS管M2的漏极分别连接负载和用于消除单粒子效应对负载影响的辅助电路。本技术可以消除单粒子效应对电流镜中流过负载的电流的影响，使电路达到抗单粒子效应，因而可以应用于太空等辐射条件下。【专利说明】一种抗单粒子效应的电流镜
本技术涉及一种电流镜。特别是涉及一种模拟集成电路中电流镜的抗单粒子效应的电流镜。
技术介绍
在模拟电路中，电流源的使用非常频繁，电流源的设计是基于对基准电流的复制，即电流镜。在不考虑晶体管沟道长度调制效应的前提下，电流镜可以精确地复制电流而不受工艺和温度的影响。然而，在辐射环境下工作的模拟电路可能受到辐射影响而发生性能甚至功能的改变。单粒子效应指的是单个高能粒子在穿过微电子器件的灵敏区时，在其轨迹上沉积电荷，这些电荷被器件电极收集，造成器件逻辑状态的改变或器件损坏。存在电场时，粒子轨迹上的电子空穴对将会分离，被电极收集形成瞬时电流。随着特征尺寸的减小，单粒子效应引起的电路响应耦合和电荷共享等效应变得显著。受到单粒子效应影响的电流镜电路，由于单粒子效应产生的电流，基准电流不能够准确复制到所需要的支路上，可能导致使用支路电流的电路不能正常工作，严重时还可能引起击穿甚至器件损坏。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是，提供一种能够消除单粒子效应对电流镜中流过负载的电流影响的抗单粒子效应的电流镜本技术所采用的技术方案是:一种抗单粒子效应的电流镜，包括有第一 NMOS管Ml和第二 NMOS管M2，其中，所述的第一匪OS管Ml的栅极和第二 NMOS管M2的栅极相连，第一 NMOS管Ml的源极和第二 NMOS管M2的源极接地，第一 NMOS管Ml的漏极连接所述该第一 NMOS管Ml的栅极以及连接基准电流Iref，所述的第二 NMOS管M2的漏极分别连接负载和用于消除单粒子效应对负载影响的辅助电路。所述的辅助电路包括有第一 PMOS管M4、第二 PMOS管M5和第三NMOS管M3，所述第一 PMOS管M4的漏极连接第二 NMOS管M2的漏极，第一 PMOS管M4的源极和第二 PMOS管M5的源级接电源VDD，第一 PMOS管M4的栅极与第二 PMOS管M5的栅极相连，第二 PMOS管M5的漏极连接该第二 PMOS管M5的栅极，第二 PMOS管M5的漏极还连接第三NMOS管M3的漏极，第三NMOS管M3的源极和栅极均接地。所述的辅助电路的第三NMOS管M3与第二 NMOS管M2尺寸相同，且版图设计使用共质心布局，并使第三NMOS管M3与第二 NMOS管M2的漏极相接近。本技术的一种抗单粒子效应的电流镜，可以消除单粒子效应对电流镜中流过负载的电流的影响，使电路达到抗单粒子效应，因而可以应用于太空等辐射条件下。【专利附图】【附图说明】图1是本技术的电路原理图；图2是本技术具体实施的电路原理图。【具体实施方式】下面结合实施例和附图对本技术的一种抗单粒子效应的电流镜做出详细说明。通用结构的电流镜能够准确复制基准电流，但是不具有抗单粒子辐射的能力。为了使电流源具有抗单粒子效应的能力，需要增加辅助电路。如图1所示，本技术的一种抗单粒子效应的电流镜，包括有第一 NMOS管Ml和第二 NMOS管M2，其中，所述的第一 NMOS管Ml的栅极和第二 NMOS管M2的栅极相连，第一NMOS管Ml的源极和第二 NMOS管M2的源极接地，第一 NMOS管Ml的漏极连接所述该第一NMOS管Ml的栅极以及连接基准电流Iref，即流过第一 NMOS管Ml的电流为基准电流Iref，所述的第二 NMOS管M2的漏极分别连接负载C和用于消除单粒子效应对负载C影响的辅助电路B。电流镜正常工作时，流过第二 NMOS管M2及第二 NMOS管M2负载的电流I即可准确镜像Iref。本技术的一种抗单粒子效应的电流镜分为两种工作模式:未受到单粒子效应影响时，辅助电路不工作，该电路与普通电流镜没有区别，此时流过第二 NMOS管M2负载的电流I=Iref ;第二 NMOS管M2漏极(A点)受到单粒子效应影响时，假设单粒子效应产生的电流为Λ I，则流过第二 NMOS管M2的电流I2=Iref+Λ I，此时辅助电路工作，输出大小为Λ I的电流到A点，此时负载load中流过的电流I’ =12-Λ I=Iref,仍能准确复制基准电流，即消除了单粒子效应对负载load的影响，该电流镜的后续模拟电路也不会受到单粒子效应的影响。如图2所示，所述的辅助电路B包括有第一 PMOS管M4、第二 PMOS管M5和第三NMOS管M3，所述的第三NMOS管M3与第二 NMOS管M2尺寸相同。所述第一 PMOS管M4的漏极连接第二 NMOS管M2的漏极，第一 PMOS管M4的源极和第二 PMOS管M5的源级接电源VDD，第一 PMOS管M4的栅极与第二 PMOS管M5的栅极相连，第二 PMOS管M5的漏极连接该第二PMOS管M5的栅极，第二 PMOS管M5的漏极还连接第三NMOS管M3的漏极，第三NMOS管M3的源极和栅极均接地。设计辅助电路的核心思想是电荷共享。随着器件间距的持续减小，单次粒子入射，可能在多个相邻PN结发生电荷收集。假设单粒子入射对相邻晶体管的影响相同。辅助电路的第三NMOS管M3与构成电流镜的第二 NMOS管M2尺寸相同，版图设计时除了使用共质心布局，还要使两个晶体管的漏极非常接近，这样能够最大化共享电荷收集。辅助电路的第一PMOS管M4、第二 PMOS管M5为电流镜形式。未受到单粒子效应时，辅助电路中的第三NMOS管M3栅极接地，第三NMOS管M3关断，没有电流流过，则第一 PMOS管M4也没有电流流过，即辅助电路处于不工作的状态，电流镜正常工作，I=Iref,与通用电流镜没有区别。第二 NMOS管M2漏极(A点)受到单粒子效应影响时，流过第二 NMOS管M2的电流不再是Iref，还包括受单粒子效应影响产生的电流；第二NMOS管M2和第三NMOS管M3的漏极非常接近，由于电荷共享，第三NMOS管M3会收集到与第二 NMOS管M2等量的电荷，即第三NMOS管M3受到单粒子效应也会产生电流；假设此时流过第二 NMOS管M2和第三NMOS管M3的电流均为Λ I,由于第一 PMOS管Μ4和第二 PMOS管M5构成电流镜，流过第一 PMOS管M4的电流也为Λ I。这样辅助电路在电流镜电路受到单粒子效应影响时输出电流Λ I，流过第二 NMOS管M2的电流为I2=Iref+A I，则流过负载的电流为Ι’=Ι2-Δ I=Iref,即消除了单粒子效应对负载load电流的影响,单粒子效应也不会影响后续模拟电路。【权利要求】1.一种抗单粒子效应的电流镜，包括有第一 NMOS管Ml和第二 NMOS管M2，其中，所述的第一 NMOS管Ml的栅极和第二 NMOS管M2的栅极相连，第一 NMOS管Ml的源极和第二 NMOS管M2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗单粒子效应的电流镜，包括有第一NMOS管M1和第二NMOS管M2，其中，所述的第一NMOS管M1的栅极和第二NMOS管M2的栅极相连，第一NMOS管M1的源极和第二NMOS管M2的源极接地，第一NMOS管M1的漏极连接所述该第一NMOS管M1的栅极以及连接基准电流Iref，其特征在于，所述的第二NMOS管M2的漏极分别连接负载（C）和用于消除单粒子效应对负载（C）影响的辅助电路（B）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐江涛，贾文龙，高静，史再峰，姚素英，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：新型
国别省市：天津;12