高电压偏置PMOS电流源电路制造技术

一种高电压偏置ＰＭＯＳ电流源电路，包括：一高增益运算放大电路；一温度和电源无关的电压产生电路通过节点２和３与高增益运算放大电路的输入端连接，从而实现钳制输出的作用；一启动电路，该启动电路的输出连接到与温度和电源无关的电压产生电路的节点２，以防止温度和电源无关的电压产生电路进入死区；一输出调节电路，该输出调节电路的输入连接到与温度和电源无关的电压产生电路的节点４，从而实现钳制输出的作用，其输出为整个带隙基准源电路的输出；一电流源偏置电路，该电流源偏置电路的输入与输出调节电路的输出连接，该电流源偏置电路由共源共栅结构电流镜构成，完成由电压到电流的转换。

High voltage bias PMOS current source circuit

A PMOS high voltage bias current source circuit comprises a high gain amplifier circuit; a voltage independent of temperature and power supply circuit through node 2 and 3 with the high gain amplifier circuit is connected with the input terminal, so as to achieve the effect of clamp output; a start circuit node, the output of the starting circuit is connected to the voltage independent of temperature and power supply generating circuit 2, to prevent the temperature and voltage supply independent generating circuit into the dead zone; an output control circuit, the output control circuit connected to the input of independent of temperature and supply voltage generating circuit node 4, so as to achieve the effect of clamp output, the output is the output of the entire band bandgap reference circuit; a current source bias circuit, output input and output bias circuit the current source control circuit connected to the current source bias The utility model is composed of an electric circuit, a common cascode structure and a current mirror, and converts the voltage to the current.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电流源电路
，特别是 一 种用 于提供高电压偏置PM0S电流源电路。
技术介绍
PM0S电流源电路是集成电路中一个重要的单元模 块，是模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)以及 通信电路中的 一 个基本元件。它的温度稳定性以及抗 噪声能力是影响模数转换器(ADC )和数模转换器(DAC )的转换精度的关键因素，甚至影响到整个系统的精度 和性能。因此，设计 一 个好的PM0S电流源电路具有十 分重要的现实意义。PMOS电流源电路由于具有低温度系数，低电源电 压以及可与标准CMOS工艺兼容等优点而获得了广泛的 研究和应用，其原理如图1所示。PMOS电流源电路的工作原理是根据硅材料的带隙电压与电压和温度无关的特性，利用△ VBE的正数与双极型晶体管VBE的负温度系数相互抵消低温漂、高精度的基准电压，在经过偏置电路 流源。如果两个双极晶体管工作在不相等的电 下，那么它们的基极-发射级电压的差值就与绝成正比。例如，Q 1 ， Q 2是两个相同的NPN管 二IS 2 )，集电极电流分别为nl 0和10，忽略 流影响，可得上式《，k是波尔兹曼常数，T是绝对温度，q是单位电荷，A^就表现出正温度系数。使两个电压的温度漂移相互抵消，从而可以得到在某一温度下为零温度系数的电压基准。经过偏置电路把基准电压的输出转换得到电流源
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种用于提供高电压偏置PM0S电流源电路，这种方法已经被电路仿真所证明， 并在芯片上实现，实验芯片的测试结果显示与传统温度系 ，实现 产生电 流密度 对温度 (IS 1基极电的电流源电路相比，该电路的输出电压可调范围可达0.5 V到1.5 V，使得该偏置PM0S电流源电路可以获得很高的电压动态范围，而芯片面积基本没有增加。本专利技术提供一种 一 种高电压偏置 PM0S电流源电路，其特征在于，包括咼增益运算放大电路；—温度和电源无关的电压产生电路，该温度和电源无关的电压产生电路通过节点2和3与高增益运算放大电路的输入端连接，从而实现钳制输出的作用；—启动电路，该启动电路的输出连接到与温度和电源无关的电压产生电路的节点2 ，以防止温度和电源无关的电压产生电路进入死区；输出调节电路，该输出调节电路的输入连接到与温度和电源无关的电压产生电路的节点4 ，从而实现钳制输出的作用，其输出为整个带隙基准源电路的输出；电流源偏置电路，该电流源偏置电路的输入与输出调节电路的输出连接，该电流源偏置电路由共源八棚结构电流镜构成，完成由电压到电流的转换。中所用的与温度和电源无关的电压产生电路使用PNP曰 曰曰体管构成。中所用的高增益运算放大电路由两级CMOS放大器组成。其中所用的两级高增益运算放大电路，3中第一级是CMOS折叠式共源共栅结构的差分输入放大器，第级为单管M0S放大器组成。其中所用的温度和电源无关的电压产生电路由四个标准CMOS工艺中实现的双极PNP晶体管构成正负温度系数抵消电路构成。其中其整个电路的输出电压是根据该电路中的电阻比值来调节，其调节关系由与温度和电源无关的电压产生电路的电阻和输出调节电路中的电阻的比值决定，其调节关系遵循以下公式V0UT二 ( R 2 /RF 2 ) XVI其中R2为电阻、RF2为电阻、V 1为输出电压。其中的电流源偏置电路由一个输入运算放大器和/人源共栅结构电流镜构成，运算放大器的输出连接到共源共栅结构电流镜的输入。附图说明为使审査员方便简捷了解本专利技术的其它特征内容与优点及其所达成的功效能够更为显现，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中图1是传统PTAT电压产生电路； 图2是经典带隙基准电路；图3是高电压偏置PM0S电流源电路；图4VREF随温度、电压变化的仿真波形；图5完整的运算放大器电路。具体实施方式请参阅图3所示，本专利技术 一 种高电压偏置PM0S电 流源电路，其特征在于，包括-一高增益运算放大电路l 0;其中所用的高增益 运算放大电路10由两级CMOS放大器组成；一温度和电源无关的电压产生电路2 0，该温度 和电源无关的电压产生电路2 0通过节点2和3与高 增益运算放大电路1 0的输入端连接，从而实现钳制 输出的作用；其中所用的与温度和电源无关的电压产 生电路2 0使用PNP晶体管构成；其中所用的温度和 电源无关的电压产生电路2 0由四个标准CMOS工艺中 实现的双极PNP晶体管构成正负温度系数抵消电路构 成；一启动电路3 0 ，该启动电路3 0的输出连接到 与温度和电源无关的电压产生电路2 0的节点2，以防止温度和电源无关的电压产生电路2 Q进入死区；一输出调节电路4 0 ，该输出调节电路4 0的输入连接到与温度和电源无关的电压产生电路2 0的节点、4，从而实现钳制输出的作用，其输出为整个带隙基准源电路的输出；一电流源偏置电路5 0 ，该电流源偏置电路50的输入与输出调节电路4 0的输出连接，该电流源偏置电路由共源共栅结构电流镜构成，完成由电压到电流的转换;g巾的电流源偏置电路5 0由 一 个输入运算放大器和共源共栅结构电流镜构成，运算放大器的输出连接到共源共栅结构电流镜的输入。其中所用的两级高增益运算放大电路l o，其中第级是CMOS折叠式共源共栅结构的差分输入放大器，第二级为单管M0S放大器组成。g巾其整个电路的输出电压是根据该电路中的电阻比值来调节，其调节关系由与温度和电源无关的电压产生电路2 0的电阻6 0和输出调节电路4 0中的电阻7 0的比值决定，其调节关系遵循以下公式V0UT=(R 2/RF 2 ) XVI其中:R2为电阻7 0、 RF2为电阻6 0、 VI为输出电压根据图1 ，带隙基准的工作原理是根据硅材料的带隙电压与电压和温度无关的特性，利用△ VBE的正温度系数与双极型晶体管VBE的负温度系数相互抵消，实现低温漂、高精度的基准电压。如果两个双极晶体 管工作在不相等的电流密度下，那么它们的基极-发射级电压的差值就与绝对温度成正比。得到输出Vref" 1.2 2V。对于电源电压来说过高，很难将由此产生的电流利用共源共栅结构精确的复制给后级-使用。根据图2的经典带隙基准电路，由于正向偏置的PN结的结电压具有负的温度系数，T^3 00 K时，L5mK/Y 。因此，利用正、负温度系数的电压可以设计出一个令人满意的零温度系数的基准一个理想的稳定电压应该满足救1 、电压受温度的影响很小，即有很小的温度系双2 、电压受电源电压VDD的影响很小，即有较高的电源抑制比。带隙电压的原理如图1所示，如果两个双极曰 曰曰体管工作在不相等的电流密度下，那么它们的基极-发射级电压的差值就与绝对温度成正比。例如，晶体管Q1、Q 2是两个相同的NPN管(IS 1 =IS 2 )，集电极电流分别为n I 0禾B 10 ，忽略基极电流影响，可得<formula>formula see original document page 11</formula>上式《，k是波尔兹曼常数，T是绝对温度，q 是单位电荷，A^就表现出正温度系数<formula>formula see original document page 11</formu本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高电压偏置ＰＭＯＳ电流源电路，其特征在于，包括：一高增益运算放大电路；一温度和电源无关的电压产生电路，该温度和电源无关的电压产生电路通过节点２和３与高增益运算放大电路的输入端连接，从而实现钳制输出的作用；一启动电 路，该启动电路的输出连接到与温度和电源无关的电压产生电路的节点２，以防止温度和电源无关的电压产生电路进入死区；一输出调节电路，该输出调节电路的输入连接到与温度和电源无关的电压产生电路的节点４，从而实现钳制输出的作用，其输出为整个带隙 基准源电路的输出；一电流源偏置电路，该电流源偏置电路的输入与输出调节电路的输出连接，该电流源偏置电路由共源共栅结构电流镜构成，完成由电压到电流的转换。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：倪卫宁，袁凌，石寅，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]