具有低温度系数的超微功耗参考源电路制造技术

本发明专利技术公开了一种具有低温度系数的超微功耗参考源电路，保证不同工艺偏差下参考源温度特性的一致性。其技术方案为：该电路包括：一耗尽型ＰＭＯＳ元件，栅极和源极共同连接至电源端；一可调有效尺寸的增强型ＮＭＯＳ元件阵列，通过控制阵列中切断器件的开合来调整阵列的有效尺寸，该阵列的栅极端和源极端之间的输出电压作为该电压参考源；一电阻，并联在该阵列的栅极端和源极端；一相位补偿器，并联在该阵列的漏极端和源极端；一ＮＭＯＳ管放大元件，栅极与该阵列的漏极端连接，源极接地；一电流镜，输入端连接该ＮＭＯＳ管放大元件的漏极，输出端连接至该阵列的栅极端，以流过该电流镜的输出电流作为该电流参考源。本发明专利技术应用于集成电路领域。

Ultra power reference source circuit with low temperature coefficient

The invention discloses an ultra-low power reference source circuit with low temperature coefficient, which ensures the consistency of reference source temperature characteristics under different process deviations. The technical scheme is that the circuit includes a depletion type PMOS element, a gate and a source connected to a common power supply terminal; adjustable enhanced NMOS element array effective size, effective size by controlling the opening and closing of the cutting device in the array to adjust the array, the array output voltage between the gate terminal and the source terminal. As the voltage reference; a resistor in parallel, the array of the gate terminal and the source terminal; a phase compensator, shunt in the drain terminal and the source terminal of the array; a NMOS tube amplifier, drain gate and the array connected grounded source; a current mirror is connected with the input end of the NMOS. The drain tube amplifier element, the gate terminal output end is connected to the array, the output current flowing through the current mirror as the reference current source. The invention is applied to the field of integrated circuits.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种应用于集成电路内部的超微功耗参考源电路，尤其涉及一种 具有低温度系数的超微功耗参考源电路。
技术介绍
集成电路内部通常需要电压参考源和电流参考源，作为内部电路工作的电压 基准或是电流偏置、电流基准，当今各式各样由电压供应电源的便携式系统以及通讯相关的电子产品越来越普及，比如移动电话、PDA、数码照相机等。为了延长系统的工作时间，这些便携 式电子产品要求芯片的功耗越来越低。在微功耗芯片设计中，超微功耗的参考源设 计是关键。图1以简化的原理示出了现有技术的超微功耗电压参考源电路。如图l所示，该电压参考源电路10由一耗尽型PM0S 11以及一增强型丽0S 12组成。其中耗尽型PM0S 11的栅极和源极相连，并连接至电源端VDD。增强型丽0S 12的源极连接至接地端GND，栅极和漏极与耗尽型PMOS 11的漏极相连，连接至电压节点VREF,作为电压参考源的输出端。参考电压V野可以通过耗尽型PMOS的阀值电压和增强型丽0S的阀值电压来表示F,= |4"《 //w￡。其中VTH貼表示增强型觀0S的阀值电压，VTHPD表示耗尽型PMOS的阀值电压，(W/L) NE表示增强型NM0S的尺寸，(W/L)p。表示 耗尽型PMOS的尺寸，K貼表示增强型画0S的工艺常数，U表示耗尽型PMOS的工艺 常数。忽略KNE、 Kp。随温度的变化，参考电压VREF随温度的变化可以表示为N (羊L謂,。,麵呢 参考电压Vref的温度特性取决于増強型NMOS阀值电压VTH冊和耗尽型PMOS阀值电压VTHpd温度特性。增强型NMOS阀值电压VTHNE 随着温度的升高而降低，而耗尽型PMOS阀值电压VTHro随着温度的升高而增加。在 适当的M^k下，可以得到温度系数很小的参考电压源。这种简单的电压参考源存(啡k在的问题是在CMOS工艺中增强型NM0S的阀值电压VTHne和耗尽型PMOS阀值电压 VTHPD往往随着栅氧厚度的偏差而变大或变小。通常半导体芯片会工作在不同的温度环境下，参考源作为内部电路工作的基 准信号，必须要有很低的温度系数。参考源的温度系数表征了参考信号随温度变化 而变化的程度。很低的温度系数即是要求参考源在不同的温度条件下都能提供稳定 一致的参考信号。图2示出了增强型画0S的阀值电压随温度变化的曲线，当增强型丽OS阀值 电压VTHwE随工艺偏差而变大或变小时，增强型NM0S阀值电压VTH化随温度变化的 斜率并没有变化。图3示出了耗尽型PM0S阀值电压随温度变化的曲线，当耗尽型 PM0S阀值电压VTHpD随工艺偏差而变大或变小时，耗尽型PM0S阀值电压VTHp。随温 度变化的斜率也随之发生变化。由此可得，根据正常工艺条件得出的Mk,在工艺发生偏差时，参考电压V,的温度系数将发生变化，很可能会变得很大，无法满 足电路应用的要求。集成电路设计中往往同时需要电压参考源和电流参考源，因此在上述具有较 低温度系数的电压参考源^5出上，还需要一种具有较低温度系数的且能同时产生电 压参考源和电流参考源的超微功耗参考源电路。另外，半导体芯片的工作电源电压会在一定范围内变化，同样也要求参考源 信号必须有很高的线性稳定度。线性稳定度表征了参考源参考信号随电源电压而变 化的程度。如果线性稳定度不高，参考源输出参考信号在不同的电源电压下会产生 很大的变化。目前的参考源电路也无法很好地满足稳定度上的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述问题，提供了一种具有低温度系数的超微功耗参 考源电路，它能同时产生电压参考源和电流参考源，保证不同工艺偏差下参考源温 度特性的一致性，还提高了参考源的线性稳定度。本专利技术的技术方案为本专利技术揭示了一种具有低温度系数的超微功耗参考源 电路，用于产生电压参考源和电流参考源，在不同的温度条件下提供一致的参考信号，所述电3各包4舌一P沟道耗尽型MOS元件，其栅极和源极相连，共同连接至电源端； 一可调有效尺寸的N沟道增强型MOS元件阵列，在该阵列中设置至少一个 切断器件，通过控制该切断器件的开合来调整该N沟道增强型MOS元件阵列的有 效尺寸，该阵列的漏极端与该P沟道耗尽型MOS元件的漏极连接，该阵列的源极 端4妄地，以该阵列的栅极端和源极端之间的输出电压作为该电压参考源；一第一电阻，并联在该N沟道增强型MOS元件阵列的栅极端和源极端之间； 一相位补偿器，并联在该N沟道增强型MOS元件阵列的漏极端和源极端， 用作反馈控制环路的相位补偿；一 N沟道MOS管放大元件，栅极与该N沟道增强型MOS元件阵列的漏极端 连接，源极接地；一电流镜，输入端连4妄该N沟道MOS管》文大元件的漏4及，输出端连接至该N 沟道增强型MOS元件阵列的柵极端，以流过该电流镜的输出电流作为该电流参考源。上述的具有低温度系数的超微功耗参考源电路,其中，所述N沟道增强型MOS 元件阵列是由多个N沟道增强型MOS管先以串联的连接方式形成多个支路后再将 该些支路并联而成，且该切断器件串联设置在该些支路上。上述的具有低温度系数的超微功耗参考源电路，其中，所述N沟道增强型MOS 元件阵列是由多个N沟道增强型MOS管先以并联的连接方式形成多个支路后再将 该些支路串联而成，且该切断器件并联设置在该些支路上。上述的具有低温度系数的超微功耗参考源电路，其中，，所述切断器件包括 熔丝、开关。上述的具有低温度系数的超微功耗参考源电路，其中，该些N沟道增强型MOS 元件阵列中的MOS管的尺寸相同。上述的具有低温度系数的超微功耗参考源电路，其中，所述相位补偿器由一 电阻和一 电容串联连接而成。上述的具有低温度系数的超微功耗参考源电路，其中，所述电流镜由两个P 沟道增强型MOS管组成，该两个MOS管的栅极互连，源极共同连接至该电源端， 漏极分别用作输入端和输出端上述的具有〗氐温度系数的超孩i功库毛参考源电路，其中，所述参考源电路还包 括一预稳压器，抑制电源端电压变化对该电压参考源的影响，该预稳压器连接在该电源端和接地端之间，该预稳压器的输出端连接该P沟道耗尽型MOS元件的源极。上述的具有低温度系数的超微功耗参考源电路，其中，所述预稳压器进一步包括第一 N沟道增强型MOS管，其源极接地，栅极和漏极相连；第二 N沟道增强型MOS管，其栅极和漏极相连，源极连接该第一增强型N 沟道MOS管的漏极；第一P沟道耗尽型MOS管，其栅极和源极相连，并连接至该电源端；第二 P沟道耗尽型MOS管，其栅极连接该第一 P沟道耗尽型MOS管的栅极， 该第二 P沟道耗尽型MOS管的源极连接该第一 P沟道耗尽型MOS管的漏极；第三P沟道耗尽型MOS營，其栅极和源极相连，并连接至该电源端，其漏极 同该第二 P沟道耗尽型MOS管的漏极、该第二N沟道增强型MOS管的漏极连接 在一起，作为该预稳压器的输出端。上述的具有低温度系数的超微功耗参考源电路，其中，所述第三P沟道耗尽 型MOS管的尺寸与所述P沟道耗尽型MOS元件的尺寸相同。本专利技术对比现有技术有如下的有益效果本专利技术通过耗尽型PM0S元件、增强 型NMOS阵列、丽0S放大元件、电流镜、电阻和相位补偿器构成的反馈控制环路同 时产生电压参考源和电流参考源。本专利技术通过在增强型應0S阵列中熔断或切断不 同的熔丝以调整增强型画OS阵列的有效尺寸。本专利技术还通过预本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有低温度系数的超微功耗参考源电路，用于产生电压参考源和电流参考源，在不同的温度条件下提供一致的参考信号，所述电路包括：一Ｐ沟道耗尽型ＭＯＳ元件，其栅极和源极相连，共同连接至电源端；一可调有效尺寸的Ｎ沟道增强型ＭＯＳ元件 阵列，在该阵列中设置至少一个切断器件，通过控制该切断器件的开合来调整该Ｎ沟道增强型ＭＯＳ元件阵列的有效尺寸，该阵列的漏极端与该Ｐ沟道耗尽型ＭＯＳ元件的漏极连接，该阵列的源极端接地，以该阵列的栅极端和源极端之间的输出电压作为该电压参考源； 一第一电阻，并联在该Ｎ沟道增强型ＭＯＳ元件阵列的栅极端和源极端之间；一相位补偿器，并联在该Ｎ沟道增强型ＭＯＳ元件阵列的漏极端和源极端，用作反馈控制环路的相位补偿；一Ｎ沟道ＭＯＳ管放大元件，栅极与该Ｎ沟道增强型ＭＯＳ元件阵 列的漏极端连接，源极接地；一电流镜，输入端连接该Ｎ沟道ＭＯＳ管放大元件的漏极，输出端连接至该Ｎ沟道增强型ＭＯＳ元件阵列的栅极端，以流过该电流镜的输出电流作为该电流参考源。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晨，刘家洲，施挺，侯彬，王磊，
申请(专利权)人：华润矽威科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]