CMOS基准源电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种低温度系数的、适于在ＣＭＯＳ工艺上实现的ＣＭＯＳ基准源电路，包括启动电路，主偏置电流产生电路，基准电压产生电路及基准电流产生电路；启动电路，主偏置电流产生电路，基准电压产生电路及基准电流产生电路的直流电输入端分别连接直流电源Ｖｄｄ，主偏置电流产生电路的输入端连接启动电路的输出端，主偏置电流产生电路的第一输出端、第二输出端分别对应连接基准电压产生电路的第一输入端和第二输入端，基准电压产生电路的输出端连接基准电流产生电路的第一输入端，基准电压输出端输出基准电压并与基准电流产生电路的第二输入端连接，基准电流产生电路的输出端输出基准电流。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及用于模拟、数模混合电路中需要产生的低温度系数和高电源 抑制比的基准源电路，尤其涉及一种CMOS基准源电路。背ft技术在模拟、数模混合，尤其是纯数字电路中经常会用到基准源电路，包括基准 电压源和基准电流源。基准源电路的稳定性直接关系到整个电路的性能。基准电 压源直接关系到输出电压的值、比较器工作状态。基准电流源为系统各个模块提 供电流，它的性能对振荡器的工作频率、比较器以及运放的工作状态都有很大的 影响。现有的电路中往往还同时需要基准电压源和基准电流源为其他电路模块提 供基准电压和基准电流。目前的设计思路是设计两个电路模块，分别用作基准电压源和基准电流源， 但是，这样的设计不仅增大了电路设计的难度，还增加了所用器件的数目，从而 增大了芯片的面积，加大了芯片设计的成本。一般常用的电压源是带隙基准电压源，采用双极型器件实现，输出电压值基 本恒定在1.25V左右工作原理是使AVbe的正温度系数和Vbe的负温度系数所 产生的漂移相互抵消。但是，由于带隙基准电压源在CMOS工艺中的实现存在 很多问题，因此其发展受很多因素的限制，存在如下问题由于双极型器件在 CMOS工艺中的兼容性不好，会产生放大器的失调等问题，因此，CMOS工艺 线上实现的带隙基准电压源会存在三极管能否准确实现以及如何减小放大器失 调的问题。比较常用的基准电流源主要采用基于Vth的自偏置结构，这种基准电 流源存在温度系数较差的缺点。另外，有的应用系统中需要低于IV的基准电压值，一般的带隙基准电压源 不能直接满足这个要求，需要设计其他的电压转换电路以降低输出基准电压值， 这也会加大设计的难度。
技术实现思路
针对上述问题，本技术的目的在于设计一种低温度系数的、适于在CMOS工艺上实现的CMOS基准源电路。本技术釆用标准CMOS工艺实现, 电路结构中不需要三极管，直接由MOS管的温度特性进行适当补偿，可得到输 出稳定、低温度系数的基准电压及稳定的基准电流。 本技术采用如下技术方案—种CMOS基准源电路，包括启动电路，主偏置电流产生电路，基准电压 产生电路及基准电流产生电路启动电路，主偏置电流产生电路，基准电压产生 电路及基准电流产生电路的直流电输入端分别连接直流电源Vdd,主偏置电流产 生电路的输入端连接启动电路的输出端，主偏置电流产生电路的第一输出端、第 二输出端分别对应连接基准电压产生电路的第一 输入端和第二输入端，基准电压 产生电路的输出端连接基准电流产生电路的第一 输入端，基准电压输出端输出基 准电压并与基准电流产生电路的第二输入端连接,基准电流产生电路的输出端输 出基准电流。本技术的CMOS基准源电路，具有明显的优点和积极的效果；且在很多 方面优于目前常用的基准电压源电路。(1) 本技术电路中不包含三极管，只包含NMOS管、PMOS管、电阻、 电容四种器件，因此，具有结构简单的优点，在CMOS工艺线上实现 方便、有效、兼容性好；不会产生放大器的失调等问题。(2) 本技术全部采用CMOS技术，具有开关速度快、功耗低等特点， 而且制备工艺简单。(3) 本技术的CMOS基准源电路在获得输出稳定、低温度系数的基准 电压源的同时可以获得低温漂的基准电流源;在同一个电路结构中同时 产生了基准电压源和基准电流源，减小了电路设计的难度、所用器件的 数目，适用于同时需要基准电压和基准电流的系统，可使该系统芯片的 面积减小、成本降低。(4) 本技术所采用的正负温度系数补偿方式简单，不需要引入双极型器 件来构造正负温度系数的参数进行温度补偿，而是由MOS管的迁移率 和阈值电压存在的温度特性进行正负温度补偿，因此，可得到低温度系数的基准电压，提髙基准电源的稳定性，进而提高整个电路的性能。(5) 由于采用了有别于传统的带隙基准电压源的方法，使得基准电压输出值 不是传统的1.25V，与阈值电压有密切关系。适用于需要较低基准电压 源的系统中。附图说明图1是本技术的CMOS基准源电路的结构框图。 图2是本技术的CMOS基准源电路的电原理图。 图3是不同电源情况下基准电压值随温度变化曲线图。具体实施方式以下通过本技术的具体实施例并结合附图，对本技术的目的、电路 结构和优点作进一步描述。如图1所示，CMOS基准源电路包括用来使基准电路脱离零稳态，转入正常 工作状态的启动电路1，用来产生主偏置电流的偏置电路主偏置电流产生电路2， 基准电压产生电路3及基准电流产生电路4，启动电路l，主偏置电流产生电路 2，基准电压产生电路3及基准电流产生电路4的直流电输入端分别连接直流电 源Vdd，主偏置电流产生电路2的输入端连接启动电路1的输出端，主偏置电流 产生电路2的第一输出端、第二输出端分别对应连接基准电压产生电路3的第一 输入端和第二输入端，基准电压产生电路3的输出端连接基准电流产生电路4 的第一输入端，基准电压输出端输出基准电压并与基准电流产生电路4的第二输 入端连接，基准电流产生电路4的输出端输出基准电流。如图2所示，启动电路1由至少两个PMOS管Pl、 PMOS管P2和电容C0 组成，PMOS管Pl和PMOS管P2的源极作为启动电路1的直流电输入端，与 直流电源Vdd相连，PMOS管Pl的漏极分别与PMOS管P2的栅极及电容C0 正端相连，PMOS管P2的漏极作为启动电路1的输出端与主偏置电流的偏置电 路2的输入端连接，PMOS管Pl的栅极及电容C0的另一端接公共地端。主偏置电流产生电路2由8个MOS管和一个电阻组成;PMOS管Ml和PMOS 管M2的源极相连并作为主偏置电流产生电路2的直流电输入端，与直流电源 Vdd相连，PMOS管Ml的漏极与PMOS管M3的源极相连，PMOS管M2的漏极与PMOS管M4的源极相连，PMOS管Ml和PMOS管M2的栅极共接于PMOS 管M2的漏极和PMOS管M4的源极,且作为主偏置电流产生电路2的第一输出 端PMOS管M3和PMOS管M4的栅极共接于PMOS管M4和NMOS管M6 的漏极，且作为主偏置电流产生电路2的第二输出端PMOS管M3的漏极与 NMOS管M5漏极、NMOS管M5、 NMOS管M6的栅极共接NMOS管M5的 源极与NMOS管M7的栅极相连并作为主偏置电流产生电路2的输入端，NMOS 管M7的漏极和NMOS管M8的栅极相连，NMOS管M7的栅极和漏极之间设 置一电阻R1， NMOS管M6的源极与NMOS管的漏极相连NMOS管M7 和NMOS管M8的源极接公共地端。基准电压产生电路3由3个MOS管组成，PMOS管M9的源极作为基准电 压产生电路3的直流电输入端，PMOS管M9和PMOS管M10的栅极分别作为 基准电压产生电路3的第一输入端和第二输入端，PMOS管M9的漏极与PMOS 管M10的源极相连，PMOS管M10的漏极连接NMOS管Mil的漏极，并作为 基准电压产生电路3的输出端与基准电流产生电路4的输入端连接，NMOS管 Mil的栅极作为基准电压产生电路3的基准电压输出端，输出基准电压，NMOS 管M11的源极接公共地端。基准电流产生电路4由5个MOS管和一个电阻R2构成，PMOS管M12和 PMOS管M15的源极作为基准电流产生电路4的直流电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＣＭＯＳ基准源电路，其特征在于：包括启动电路（１），主偏置电流产生电路（２），基准电压产生电路（３）及基准电流产生电路（４）；启动电路（１），主偏置电流产生电路（２），基准电压产生电路（３）及基准电流产生电路（４）的直流电输入端分别连接直流电源Ｖｄｄ，主偏置电流产生电路（２）的输入端连接启动电路（１）的输出端，主偏置电流产生电路（２）的第一输出端、第二输出端分别对应连接基准电压产生电路（３）的第一输入端和第二输入端，基准电压产生电路（３）的输出端连接基准电流产生电路（４）的第一输入端，基准电压输出端输出基准电压并与基准电流产生电路（４）的第二输入端连接，基准电流产生电路（４）的输出端输出基准电流。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙伟锋，夏晓娟，谢亮，时龙兴，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：实用新型
国别省市：84[中国|南京]