一种低电压纳瓦量级全CMOS电流模式基准电压源制造技术

本发明专利技术公开一种低电压纳瓦量级全CMOS电流模式基准电压源，其特征是，包括启动电路、IPTATa基准电流源电路、IPTATb基准电流源电路和温度补偿电路；启动电路连接到IPTATa基准电流源电路和IPTATb基准电流源电路，并在基准电压源开启时提供电流，使得基准电压源摆脱简并偏置点；IPTATa基准电流源电路和IPTATb基准电流源电路分别产生一个偏置电流为温度补偿电路提供电流偏置；温度补偿电路将2个偏置电流分别以不同的倍数作差，得到一个与温度无关的基准电流，并驱动温度补偿电路中MOS管得到一个不受电源电压和温度变化影响的输出电压。本发明专利技术具有功耗低、版图面积小、器件与标准CMOS工艺匹配、温度系数低和电源电压抑制比高的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路
，具体涉及一种低电压纳瓦量级全CMOS电流模式基准电压源。
技术介绍
基准电压源是模拟集成电路和混合集成电路中不可或缺的一个模块，并广泛的应用在模数转换器(ADC)、数模转换器(DAC)、DC-DC转换器以及功率放大器等电路系统中，用以产生不受电源电压和温度变化影响的直流电压。传统基准电压源由于需要大的电流而造成功耗较大，并且在设计过程中需要使用电阻、二极管或者BJT晶体管来产生PTAT电压，所以该器件需要大的芯片面积。为了能使节能应用器件的其余电路兼容，基准电压源就要使用标准CMOS工艺，而避免使用MOS管以外的器件。然而，CMOS基准电压源电路由于使用饱和区的CMOS和电阻，使得功耗过大，芯片面积大。近来所提出的无电阻基于亚阈值区的基准电压源，虽然功耗很低，但是其温漂、电源电压调整率和电源抑制比参数较差。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有基准电压源存在功耗大、版图面积大、器件与标准CMOS工艺不匹配、温度系数高和电源电压抑制比低等问题，提供一种低电压纳瓦量级全CMOS电流模式基准电压源。为解决上述问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种低电压纳瓦量级全CMOS电流模式基准电压源，其特征是，包括启动电路、IPTATa基准电流源电路、IPTATb基准电流源电路和温度补偿电路；启动电路连接到IPTATa基准电流源电路和IPTATb基准电流源电路，并在基准电压源开启时提供电流，使得基准电压源摆脱简并偏置点，进入正常工作状态；IPTATa基准电流源电路产生一个偏置电流IPa，为温度补偿电路提供电流偏置；IPTATb基准电流源电路产生一个偏置电流IPb，为温度补偿电路提供电流偏置；温度补偿电路将IPTATa基准电流源电路和IPTATb基准电流源电路所产生的与温度成正比的偏置电流IPa和IPb分别以k1和k2的倍数作差，得到一个与温度无关的基准电流IREF，并驱动温度补偿电路中MOS管得到一个不受电源电压和温度变化影响的输出电压。上述方案中，启动电路由MOS管M1-M5和电容C1组成；MOS管M1和MOS管M2的源极接电源VDD；MOS管M1-M5的栅极，MOS管M2的漏极，以及电容C1的上极板相连；MOS管M1和MOS管M5的漏极相连，并连接到MOS管M3和MOS管M4的源极；MOS管M3的漏极形成启动电路的启动输出端set_Ipa，并接至IPTATa基准电流源电路；MOS管M4的漏极形成启动电路的启动输出端set_Ipb，并接至IPTATb基准电流源电路；MOS管M5的源极和电容C1的下极板连接到地GND。上述方案中，IPTATa基准电流源电路由MOS管M27-M45组成；MOS管M27-M30的源极连接到电源VDD；MOS管M27-M30的栅极连接MOS管M28的漏极和MOS管M32的源极，并形成IPTATa基准电流源电路的偏置电流输出端Ipa1，并连接温度补偿电路的MOS管M18的栅极；MOS管M27的漏极和MOS管M31的源极相连；MOS管M29的漏极和MOS管M33的源极相连；MOS管M30的漏极和MOS管M34的源极相连；MOS管M31-M34的栅极连接MOS管M32、M36的漏极，并形成IPTATa基准电流源电路的偏置电流输出端Ipa2，并接至温度补偿电路的MOS管M21的栅极；MOS管M35-M38的栅极相连，并连接到MOS管M31、M35的漏极，并形成IPTATa基准电流源电路的启动输入端set_Ipa，接至启动电路；MOS管M33、M37的漏极相连；MOS管M34、M38的漏极相连；MOS管M39、M43、M45的栅极相连，并连接到MOS管M35的源极和MOS管M39的漏极；MOS管M39-M40的源极相连，并连接到MOS管M43的漏极；MOS管M36的源极和MOS管M40的漏极相连；MOS管M40-M41的栅极相连，并连接到MOS管M37的源极和MOS管M41的漏极；MOS管M41-M42的源极相连，并连接到MOS管M44的漏极；MOS管M42、M44的栅极相连，并连接到MOS管M38的源极和MOS管M42的漏极；MOS管M43-M44的源极相连，并连接到MOS管M45的漏极；MOS管M45的源极连接到地GND。上述方案中，IPTATb基准电流源电路由MOS管M6-M17组成；MOS管M6-M8的源极连接到电源VDD；MOS管M6-M8的栅极相连，并连接到MOS管M6的漏极和MOS管M9的源极；MOS管M7的漏极和MOS管M10的源极相连；MOS管M8的漏极和MOS管M11的源极相连；MOS管M9-M11的栅极相连，并连接到MOS管M9、M12的漏极；MOS管M12-M13的栅极相连，并连接到MOS管M10、M13的漏极，形成IPTATb基准电流源电路启动输入端set_Ipb，接至启动电路；MOS管M12的源极和MOS管M14的漏极相连；MOS管M14-M15的栅极相连，并连接到MOS管M13的源极和MOS管M15的漏极；MOS管M14的源极和MOS管M16的漏极相连；MOS管M16-M17的栅极连接MOS管M11、M17的漏极，并形成IPTATb基准电流源电路的偏置电流输出端Ipb1，并接至温度补偿电路；MOS管M15-M17的源极连接到地GND。上述方案中，温度补偿电路由MOS管M18-M26和电容C2组成；MOS管M18-M20的源极连接到电源VDD；MOS管M18的栅极形成温度补偿电路的偏置电流输入端Ipa1，并接至IPTATa基准电流源电路；MOS管M18的漏极和MOS管M21的源极相连；MOS管M19-M20的栅极相连，并连接到MOS管M19的漏极和MOS管M22的源极；MOS管M20的漏极和MOS管M23的源极相连；MOS管M21的栅极形成温度补偿电路的偏置电流输入端Ipa2，并接至IPTATa基准电流源电路；MOS管M22-M23的栅极相连，并连接到MOS管M21、M22、M26的漏极；MOS管M24-M25的栅极相连，并连接到MOS管M23-M24的漏极；MOS管M24的源极和MOS管M25的漏极相连，并连接到电容C2的上极板，作为温度补偿电路即整个基准电压源的输出端；MOS管M26的栅极形成偏置电流输入端Ipb1，并接至IPTATb基准电流源电路；MOS管M25-M26的源极和电容C2的下极板连接到地GND。上述方案中，MOS管M24为标准电压为1.8V的MOS管，MOS管M25为标准电压为3.3V的MOS管。与现有技术相比，本专利技术具有如下特点：1、功耗低，仅为纳瓦量级；2、由于未使用无源电阻、BJT或者二极管，因而大大减小了版图面积，降低了生产成本；3、输出的基准电压具有极高的电源抑制比和低电压调整率，性能较好；4、采用电流相减技术实现温度补偿，并降低静态电流。附图说明图1为本专利技术的低电压纳瓦量级全CMOS电流模式基准电压源的电路图。图2为本专利技术的低电压纳瓦量级全CMOS电流模式基准电压源的核心电路原理图。具体实施方式下面结合附图和实施例，详细描述本专利技术的技术方案：一种低电压纳瓦量级全CMOS电流模式基准电压源，如图1所示，包括启动电路，IPTATa基准电流源电路，IPTATb基准电流源电路和温度补偿电路。启动电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低电压纳瓦量级全CMOS电流模式基准电压源，其特征是，包括启动电路、IPTATa基准电流源电路、IPTATb基准电流源电路和温度补偿电路；启动电路连接到IPTATa基准电流源电路和IPTATb基准电流源电路，并在基准电压源开启时提供电流，使得基准电压源摆脱简并偏置点，进入正常工作状态；IPTATa基准电流源电路产生一个偏置电流IPa，为温度补偿电路提供电流偏置；IPTATb基准电流源电路产生一个偏置电流IPb，为温度补偿电路提供电流偏置；温度补偿电路将IPTATa基准电流源电路和IPTATb基准电流源电路所产生的与温度成正比的偏置电流IPa和IPb分别以不同倍数后作差，得到一个与温度无关的基准电流IREF，并驱动温度补偿电路中MOS管得到一个不受电源电压和温度变化影响的输出电压。

【技术特征摘要】
1.一种低电压纳瓦量级全CMOS电流模式基准电压源，其特征是，包括启动电路、IPTATa基准电流源电路、IPTATb基准电流源电路和温度补偿电路；启动电路连接到IPTATa基准电流源电路和IPTATb基准电流源电路，并在基准电压源开启时提供电流，使得基准电压源摆脱简并偏置点，进入正常工作状态；IPTATa基准电流源电路产生一个偏置电流IPa，为温度补偿电路提供电流偏置；IPTATb基准电流源电路产生一个偏置电流IPb，为温度补偿电路提供电流偏置；温度补偿电路将IPTATa基准电流源电路和IPTATb基准电流源电路所产生的与温度成正比的偏置电流IPa和IPb分别以不同倍数后作差，得到一个与温度无关的基准电流IREF，并驱动温度补偿电路中MOS管得到一个不受电源电压和温度变化影响的输出电压。2.根据权利要求1所述的一种低电压纳瓦量级全CMOS电流模式基准电压源，其特征在于：启动电路由MOS管M1-M5和电容C1组成；MOS管M1和MOS管M2的源极接电源VDD；MOS管M1-M5的栅极，MOS管M2的漏极，以及电容C1的上极板相连；MOS管M1和MOS管M5的漏极相连，并连接到MOS管M3和MOS管M4的源极；MOS管M3的漏极形成启动电路的启动输出端set_Ipa，并接至IPTATa基准电流源电路；MOS管M4的漏极形成启动电路的启动输出端set_Ipb，并接至IPTATb基准电流源电路；MOS管M5的源极和电容C1的下极板连接到地GND。3.根据权利要求1所述的一种低电压纳瓦量级全CMOS电流模式基准电压源，其特征在于：IPTATa基准电流源电路由MOS管M27-M45组成；MOS管M27-M30的源极连接到电源VDD；MOS管M27-M30的栅极连接MOS管M28的漏极和MOS管M32的源极，并形成IPTATa基准电流源电路的偏置电流输出端Ipa1，并连接温度补偿电路的MOS管M18的栅极；MOS管M27的漏极和MOS管M31的源极相连；MOS管M29的漏极和MOS管M33的源极相连；MOS管M30的漏极和MOS管M34的源极相连；MOS管M31-M34的栅极连接MOS管M32、M36的漏极，并形成IPTATa基准电流源电路的偏置电流输出端Ipa2，并接至温度补偿电路的MOS管M21的栅极；MOS管M35-M38的栅极相连，并连接到MOS管M31、M35的漏极，并形成IPTATa基准电流源电路的启动输入端set_Ipa，接至启动电路；MOS管M33、M37的漏极相连；MOS管M34、M38的漏极相连；MOS管M39、M43、M45的栅极相连，并连接到MOS管M35的源极和MOS管M39的漏极；MOS管M39-M40的源极相连，并连接到MOS管M43的漏极；MOS管M36的源极和MOS管M40的漏极相连；MOS管M40-M41的栅极相...

【专利技术属性】
技术研发人员：段吉海，孔令宝，朱智勇，徐卫林，韦保林，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西;45