电流偏置电路及提高正温度系数的方法技术

本发明专利技术涉及集成电路设计领域，公开了一种电流偏置电路及提高正温度系数的方法。本发明专利技术中，增强正温度系数的电流偏置电路包括：绝对温度成正比的电流源、第一三极管和第一电阻；电流源的输入端连接电流偏置电路的电源端，输出端连接第一三极管的集电极、基极和第一电阻的一端；第一电阻的另一端接地；第一三极管发射极的电流作为电流偏置电路的基准输出电流，然后通过镜像输出将其应用电路模块中。本发明专利技术实施方式可以产生提高正温度系数的偏置电流，用于特定的射频电路中，改善射频电路在高温下性能恶化问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路设计领域，特别涉及一种电流偏置电路及提高正温度系数的方法。
技术介绍
很多射频集成电路模块在高温下某一些性能都会一定程度的恶化，这是由于温度升高，电路里面的很多工艺参数都会发生变化，使得整个电路性能恶化。例如，一个传统的应用于射频前段的低噪声放大器电路，如图1所示，其采用了螺旋电感11做为负载，电压增益可以简单的表示如公式(1)：其中gm1为低噪声放大器输入管的跨导，Q为负载电感Ld11的品质因子，ω为负载电感11的工作谐振频率，L为负载电感11的感值。但是随着温度的升高，公式(1)中gm1以及电感品质因子Q值都会发生变化。由于NMOS晶体管13跨导的处于饱和状态时，跨导可以近似表达为公式(2)： g m = 2 u n C o x W L I D - - - ( 2 ) ]]>而电子迁移率μn跟绝对温度的关系，如公式(3)： u n ∝ T - 3 2 - - - ( 3 ) ]]>随着温度的升高，电子迁移率将减小。同时在公式(2)中，电流ID是一个跟绝对温度成正比(Proportional to Absolute Temperature，简称“PTAT”)的电流源，即绝对温度比例电路电流源，可用公式(4)表示：ID∝T (4)所以根据以上公式(2)至(4)，输入对管NMOS晶体管13的跨导gm跟绝对温度的关系如公式(5)： g m = 2 u n C o x W L I D ∝ T - 3 2 × T = T - 1 4 - - - ( 5 ) ]]>公式(5)说明，随着温度的升高，即使在PTAT电流源补偿下，gm还是随着温度的升高而降低。同时负载电感13的品质因子Q为： Q = ω L R s - - - ( 6 ) ]]>其跟串联寄生电阻Rs有关，而随着温度的升高，绕制电感的金属层电导率随着温度的升高而减小，从而导致寄生电阻Rs变大，这样从公式(6)可知，Q值随着温度升高而降低，可以将Q与绝对温度的关系表示为：Q∝T-A (7)其中A>0，即Q为负温度系数。根据公式(1)增益公式为，增益随之温度的升高而降低，然而这个将直接影响了整个射频收发器链路的增益以及噪声系数，使得接收器的灵敏度下降。同样在接收链路上的射频混频器(以电感作为负载情况)以及发射器上的片上功率放大器都会遇到同样的问题。而现在的射频集成电路设计当中，偏置电流一般由以下三种情况：1)恒定跨导电流源(Constant-gm Current)。2)带隙基准通过V-I产生一个与温度无关的电流源。3)通过带隙基准产生的一个与PTAT电流源。显然以上三种情况中，只有第三种情况电流大小才会随着温度增加而变大，现在大部分射频集成电路中采用了第三种电流源作为射频模块的电流基准，虽然这在一定程度上可以补偿一下高温下电路性能的恶化，但是补偿程度有限，高温下仍然存在性能恶化问题。
技术实现思路
本专利技术实施方式的目的在于提供一种增强正温度系数的电流偏置电路及提高正温度系数的方法，改善射频电路在高温下性能恶化问题。为解决上述技术问题，本专利技术的实施方式提供了一种增强正温度系数的电流偏置电路，包含：绝对温度成正比的电流源、第一三极管和第一电阻；电流源的输入端所述电流偏置电路的电源端，输出端连接第一三极管的集电极、基极和第一电阻的一端；第一电阻的另一端接地；第一三极管发射极的电流作为电流偏置电路的基准输出电流。本专利技术的实施方式还提供了一种利用电流偏置电路提高正温度系数的方法，电流偏置电路包含：绝对温度成正比的电流源、第一三极管和第一电阻；提高偏置电流的方法包括：将电流源接入第一三极管的集电极、基极和第一电阻的一端；将第一电阻的另一端接地；将第一三极管的发射极的电流输出，作为电流偏置电路的基准输出电流。本专利技术实施方式相对于现有技术而言，利用二极管连接方式的第一三极管产生一个负温度系数的电压Vbe，Vbe电压即是第一三极管的基极与发射之间的电压，然后将Vbe电压作用于第一电阻上，产生一个负温度系数的电流。由于我们采用PTAT的具有正温度系数的电流源，这样流过第一三极管电流为PTAT电流减去作用于电流上负温度系数电流，从而得到的第一三极管发射极处的电流温度系数变大，从而加强了电路中基准电流源的温度系数。本专利技术实施方式中，可以提高偏置电路的电流的正温度系数，有效的改善射频电路在高温下性能恶化问题。另外，电流偏置电路还包括：镜像模块，镜像模块的输入端连接第一三极管的发射极和基极，输出端作为电流偏置电路的输出端。通过镜像模块后，可以更好的获得输出的偏置电流。另外，第一电阻为可变电阻。利用可变电阻可以动态调整电流源的分流值大小，从而间接的调整电流源正温读系数的大小，使得电路可以更加灵活的被调节。另外，电流偏置电路还包括：第一N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管NMOS管；第一NMOS管的漏极和栅极连接电流偏置电路的输出端，第一NMOS管的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增强正温度系数的电流偏置电路，其特征在于，包括：绝对温度成正比的电流源、第一三极管和第一电阻；所述电流源的输入端连接所述电流偏置电路的电源端，输出端连接所述第一三极管的集电极、基极和所述第一电阻的一端；所述第一电阻的另一端接地；所述第一三极管发射极的电流作为所述电流偏置电路的基准输出电流。

【技术特征摘要】
1.一种增强正温度系数的电流偏置电路，其特征在于，包括：绝对温度成正比的电流源、第一三极管和第一电阻；所述电流源的输入端连接所述电流偏置电路的电源端，输出端连接所述第一三极管的集电极、基极和所述第一电阻的一端；所述第一电阻的另一端接地；所述第一三极管发射极的电流作为所述电流偏置电路的基准输出电流。2.根据权利要求1所述的增强正温度系数的电流偏置电路，其特征在于，所述第一三极管为NPN型三极管。3.根据权利要求1所述的增强正温度系数的电流偏置电路，其特征在于，所述电流偏置电路还包括：镜像模块，所述镜像模块的输入端连接所述第一三极管的发射极和基极，输出端作为所述电流偏置电路的输出端。4.根据权利要求3所述的增强正温度系数的电流偏置电路，其特征在于，所述镜像模块利用三极管和P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管PMOS管进行镜像。5.根据权利要求4所述的增强正温度系数的电流偏置电路，其特征在于，所述第一三极管为NPN型三极管，所述镜像模块具体包括：第二三极管、第二电阻、第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管和第四PMOS管；所述第二三极管为NPN型三极管，所述第二三极管的基极和所述第一三极管的基极连接，所述第二三极管的发射极与所述第一三极管的发射极连接，并接地，所述第二三极管的集电极与所述第二电阻的一端、所述第二PMOS管的栅极和所述第四PMOS管的栅极连接，所述第二电阻的另一端与所述第二PMOS管的漏极、所述第一PMOS管的栅极和所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：楼文峰，凌宇，谢循，盛文军，
申请(专利权)人：泰凌微电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31