一种与温度无关的电流基准源制造技术

本发明专利技术提出了一种与温度无关的集成电路电流基准源，所述集成电路电流基准源包含：第一电流产生电路、第二电流产生电路以及电流求和电路；第一电流产生电路，用于产生负温度系数电流；第二电流产生电路，用于产生正温度系数电流；第一电流产生电路的输出端与电流求和电路的一个输入端相连，第二电流产生电路的输出端与电流求和电路的另一个输入端相连，该电流求和电路用于将第一电流产生电路和第二电流产生电路各自输出的电流按一设定比例叠加，其产生的输出电流即为与温度无关的集成电路电流基准输出电流。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及模拟集成电路设计领域，更具体地涉及一种采用电流叠加技术实现的 与温度无关的集成电路电流基准源。
技术介绍
电流基准源是模拟集成电路中一个常用的模块，广泛用于各种模拟集成电路和模 拟/混合信号集成电路中，包括数据转换器、开关电容电路、单片图像传感器、微机电系统 (MEMS)接口电路等。 传统的与温度无关的电流基准源都是在电压源的基础上通过一个电阻转换为输 出电流，图1是一种传统的与温度无关电流基准源。该电路通过一个运算放大器和电阻把 带隙基准电压源产生的独立于温度的输出电压VREF转换为基准电流。虽然带隙基准电压 VREF有独立于工艺、电压和温度的优势，但是输出电流却还要受到放大器失调和电阻温度特 性的影响，所以这个结构产生的基准电流无法满足低温度系数的特性。在某些高端的对温 度敏感的集成电路应用中，这些传统电流基准源无法满足其需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，为解决上述传统电流基准源温度系数难以降低的技术问题， 采用电流求和技术产生与温度无关的电流基准。 为实现上述目的，本专利技术提供了一种与温度无关的集成电路电流基准源，所述集 成电路电流基准源包含：第一电流产生电路301、第二电流产生电路302以及电流求和电路 303 ； 所述第一电流产生电路301，用于产生随温度升高而降低的电流，即用于产生负温 度系数电流； 所述第二电流产生电路302,用于产生随温度升高而升高的电流，即用于产生正温 度系数电流； 所述第一电流产生电路301的输出端与所述电流求和电路303的一个输入端相 连，所述第二电流产生电路302的输出端与所述电流求和电路303的另一个输入端相连，该 电流求和电路303用于将第一电流产生电路301和第二电流产生电路302各自输出的电流 按一设定比例叠加，且所述电流求和电路303的输出端即为与温度无关的集成电路电流基 准源的输出端。 可选的，上述第一电流产生电路301包含：第一P型电流镜、第一N型电流镜、电阻 R1和第一PNP型三极管； 所述第一P型电流镜与所述第一N型电流镜互为负载，从而形成自偏置结构； 所述电阻R1连接在所述第一N型电流镜的输出管的源级和负电源之间； 所述第一PNP型三极管的发射极连接在所述第一N型电流镜的输入管的源级，且 该第一PNP型三极管的基极和集电极接所述负电源； 其中，所述第一PNP型三极管采用NPN型三极管或者二极管代替。 可选的，上述第二电流产生电路302包含：第二P型电流镜、第二N型电流镜、电阻 R2、第二PNP型三极管和第三PNP型三极管； 所述第二P型电流镜和第二N型电流镜互为负载，从而形成自偏置结构； 所述电阻R2连接在所述第二N型电流镜的输出管的源级和第二PNP型三极管的 发射极之间，第二PNP型三极管的基极和集电极接负电源；第三PNP型三极管的发射级连接 在所述第二N型电流镜的输入管的源级，该第三PNP型三极管的集电极和基极连接到负电 源； 其中，所述第二PNP型三极管和第三PNP型三极管全部或其中之一采用NPN型三 极管或者二极管代替。 可选的，上述第一P型电流镜和第一N型电流镜采用共源共栅结构； 所述第二P型电流镜和第二N型电流镜采用共源共栅结构。 可选的，上述电流求和电路303包含：两个P型M0S管，所述两个P型M0S管的栅 极分别与所述第一P型电流镜和第二P型电流镜相连，且所述两个P型M0S管的漏极短接 形成电流求和电路的输出端。 可选，上述第一P型电流镜和第二P型电流镜结构相同。 可选的，上述第一P型电流镜包含：第一PM0S型晶体管和第二PM0S型晶体管；所 述N型电流镜包含：第一NM0S型晶体管和第二NM0S型晶体管； 第一PM0S晶体管的源级连接正电源vdd，该第一PM0S晶体管的栅极与漏极相连于 A节点；第二PM0S晶体管的栅极与所述节点A相连，该第二PM0S晶体管的源级连接到所述 正电源vdd; 第一NM0S晶体管的漏极连接所述第一PM0S晶体管的漏极,该第一NM0S晶体管的 栅极连接第二NM0S晶体管的栅极，第一NM0S晶体管的源级连接所述电阻R1或所述电阻R2 的一端； 第二NM0S晶体管的栅极与漏极相连于节点B，所述第二PM0S晶体管的漏极与所 述节点B相连，该第二NM0S晶体管的源级连接PNP型三极管Q2的发射极，该PNP型三极管 Q2的基极和集电极接负电源vss。 可选的，上述第一电流产生电路301采用基于运算放大器虚短路特性的负温度系 数电流产生电路；所述第二电流产生电路302采用基于运算放大器虚短路特性的正温度系 数电流产生电路。 与现有技术相比，本专利技术的技术优势在于： 本专利技术通过将负温度系数电流和正温度系数电流按一定比例叠加产生与温度无 关的基准电流。本专利技术采用主流的CMOS集成电路工艺和双极型集成电路工艺获得独立于 工艺、电压和温度的电流基准。【附图说明】 图1为现有技术的电流基准源电路原理图； 图2为本专利技术的电流求和型与温度无关的电流基准源结构示意图； 图3为基于与温度无关的电流基准源结构示意图给出的具体实施例的电路图； 图4_a为本专利技术实施例所采用的一种负温度系数电流产生电路（即，第一电流产 生电路）的电路图； 图4_b为本专利技术实施例所采用的一种正温度系数电流产生电路（S卩，第二电流产 生电路）的电路图。【具体实施方式】 下面通过附图实施例，对本专利技术的技术方案作进一步的详细描述。 在以下实施例中将第一电流产生电路命名为负温度系数电流产生电路，将第二电 流产生电路命名为正温度系数电流产生电路。 本专利技术提供的与温度无关的电流基准源如图2所示，包括：负温度系数电流产生 电路IeTAT、正温度系数电流产生电路IPTAT以及电流求和电路In，且各电路的连接关系如 图2。 如图3所示，本实施例中与温度无关的电流基准源电路包括：负温度系数电流产 生电路301、正温度系数电流产生电路302以及电流求和电路303。 如图4-a所示负温度系数电流产生电路301进一步包括：两个PM0S管MP1和 MP2 (组成P型电流镜401)，两个NM0S管丽1和丽2 (组成N型电流镜402)，一个电阻R1和 一个PNP型三极管Q1。各个器件的连接关系如下：PM0S管MP1的源级连接到正电源vdd， 栅极连接到其漏极并和PM0S管MP2的栅极相连，MP2的源级连接到vdd，MPl和MP2形成了 P型电流镜，NM0S管MN1的漏极连接PM0S管MP1的漏极，MN1的栅极连接MN2的栅极，MN1 的源级连接电阻R1的一端，R1的另一端接负电源vss，NM0S管MN2的栅极连接其漏极并和 PM0S管MP2的漏极相连，丽2的源级连接PNP型三极管Q2的发射极，Q2的基极和集电极接 vss，丽1和丽2形成了N型电流镜，N型电流镜和P型电流镜连接成自偏置结构。MP1和 MP2构成的P型电流镜电流比是1 :1，丽1和丽2构成的N型电流镜电流比是1 :1。 如图4-b所示的正温度系数电流产生电路302进一步包括：两个PM0S管MP4和 MP5 (组成P型电流镜401)，两个NM0S管丽3和MN4 (组成N型电流镜402)，一个电阻R2和 两个PNP型三极管Q2、Q3。各个器件的连接关系如下：PM0S管MP4的源级连接到v本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种与温度无关的集成电路电流基准源，其特征在于，所述集成电路电流基准源包含：第一电流产生电路(301)、第二电流产生电路(302)以及电流求和电路(303)；所述第一电流产生电路(301)，用于产生随温度升高而降低的电流，即用于产生负温度系数电流；所述第二电流产生电路(302)，用于产生随温度升高而升高的电流，即用于产生正温度系数电流；所述第一电流产生电路(301)的输出端与所述电流求和电路(303)的一个输入端相连，所述第二电流产生电路(302)的输出端与所述电流求和电路(303)的另一个输入端相连，该电流求和电路(303)用于将第一电流产生电路(301)和第二电流产生电路(302)各自输出的电流按一设定比例叠加，且所述电流求和电路(303)的输出端即为与温度无关的集成电路电流基准源的输出端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：齐敏，孙泉，乔东海，汤亮，
申请(专利权)人：中国科学院声学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11