一种稳定的微功耗CMOS电压积分器制造技术

本实用新型专利技术涉及模拟集成电路、无线通信技术领域，特别是一种电源波动影响弱、低温漂、微功耗的ＣＭＯＳ电压型积分器电路。ＣＭＯＳ电压积分器，由恒流源电路，ＭＯＳ开关，单级放大器，反向器组成。电压积分器中的恒流源电路包括：启动电路和自偏置的级联电路。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及模拟集成电路、无线通信
，特别是电源波动影响弱、低温飘、微功耗(＜2μW)的CMOS电压型积分器电路。
技术介绍
在无线标签(RFID)一类电路中，无源RF(射频)接收芯片电路的工作能量来自于无线电高频电磁波。其间，出于对人体安全的考虑，发射源的发射功率不能太大，必须满足国际标准；而接收电路的吸收功率又与距离的平方成反比，这使得无线收发距离远时，要求接收电路的功耗很小，一般为几十个μW。此外，来自于无线电波能量的接收电路的供电电压受到发射环境、接收距离等因素的影响，会产生摆动，要求电路对电源电压的波动有强的抑制能力。这种环境下工作的电路除了低功耗要求外，尚需满足电源波动影响弱的条件。积分电路是信号处理中常用的重要功能电路，亦是无源RF接收芯片中的关键电路。传统实现方法中，使用如图1所示运算放大器放结合电阻、电容来实现。这种方法要求运放的增益高，然而，在微功耗的电路中，小电流会导致MOSFETs进入线性区，或者截止区，所以在RF电路中，传统方法实现微功耗积分电路是困难的。本文中提出的积分电路结构适用于微功耗、低温飘、电源波动影响弱要求的工作环境；特别适用于无源射频接收芯片的解调电路。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种电源波动影响弱(＞80dB)、低温飘(＜120ppm/K)、微功耗(＜2μW)的CMOS电压型积分器电路。应用于无线标签一类的无源射频电路中，是脉宽调制的核心电路。一种稳定的微功耗CMOS电压积分器，由恒流源电路，MOS开关，单级放大器，反向器组成，其特征在于，恒流源电路与MOS开关串联，MOS开关连接于反向器，反向器连接于单级放大器。所述的CMOS电压积分器，其特征在于，M13、M14组成MOS开关。所述的CMOS电压积分器，其特征在于，M15、M16、M17、M18组成反向器。所述的CMOS电压积分器，其特征在于，M23和I2组成单级放大器。所述的CMOS电压积分器，其特征在于，M13、M14使用nmos_14p0类型的MOSFETs，宽长比均为4um/0.8um。所述的CMOS电压积分器，其特征在于，M15、M17使用pmos_14p0类型的MOSFETs，M16、M18使用nmos_14p0类型的MOSFETs，宽长比均为0.8um/0.8um。所述的CMOS电压积分器，其特征在于，M23使用nmos_14p0类型的MOSFETs，宽长比为8um/8um。所述的CMOS电压积分器，其特征在于，恒流源电路包括启动电路和自偏置的级联电路。所述的CMOS电压积分器，其特征在于，M0、M1、C1组成启动电路，M3-M10、R1组成自偏置的级联电路。所述的CMOS电压积分器，其特征在于，M0、M1使用pmos_14p0类型的MOSFETs，M0的宽长比为0.6um/18um、M1的宽长比为0.6um/6um，C1的电容值为500fF，M3-M6使用pmos_3p3_1vt类型的MOSFETs，宽长比均为0.6um/6um；M7、M8使用nmos_14p0类型的MOSFETs，宽长比均为24um/48um；M9、M10使用nmos_3p3类型的MOSFETs，宽长比分别为26.4um/2.4um、24um/2.4um；电阻R1阻值为30KΩ。本技术具有以下特点1.低功耗。采用上述方法电流源产生的电流为95.93nA，电源电压最小为2.5V。通过软件对电路的模拟，最大功耗小于2uW，平均功耗小于1uW。2.高电源抑制比。自偏置的恒流源，内部采用Cascode结构，图3中的M7、M8采用双井工艺的14V高压NMOSFETs，所以可以实现衬底与源极相连的连接方法；这些都有效的提高了电源抑制比。3.低温漂。在工艺提供的8种不同的电阻中，选取温度系数最能抵消其他电路器件温度系数的一种。实际的模拟结果得出，积分电路的温度系数为110ppm。4.本技术的CMOS电压型积分器电路具有电源波动影响弱、低温飘、微功耗的优点。附图说明图1是传统使用的积分电路。图2是本技术的CMOS电压型积分器电路结构框图。图3是本技术的小恒流源模块电路图。图4是本技术的CMOS电压型积分器电路图。具体实施方式本技术的目的是通过下述措施实现的1.新的电路结构本技术的电路结构如图2所示，共3个部分，包括小电流恒流源、充放电控制电路、充放电电容。图3中，M0、M1、C1组成启动电路。M0、M1使用pmos_14p0类型的MOSFETs，M0的宽长比为0.6um/18um、M1的宽长比为0.6um/6um。C1的电容值为500fF。M3-M10及R1组成恒流源的核心电路。M3-M6使用pmos_3p3_1vt类型的MOSFETs，宽长比均为0.6um/6um；M7、M8使用nmos_14p0类型的MOSFETs，宽长比均为24um/48um；M9、M10使用nmos_3p3类型的MOSFETs，宽长比分别为26.4um/2.4um、24um/2.4um；电阻R1阻值为30KΩ。小电流恒流源采用自偏置的级联结构，连接关系如图3所示。其中M0、M1、C1组成启动电路；M3-M10、R1是自偏置级联结构的核心电路。图4中，M13、M14使用nmos_14p0类型的MOSFETs，宽长比均为4um/0.8um；M15、M17使用pmos_14p0类型的MOSFETs，M16、M18使用nmos_14p0类型的MOSFETs，宽长比均为0.8um/0.8um；M23使用nmos_14p0类型的MOSFETs，宽长比为8um/8um；包含小电流恒流源电路在内的完整积分电路如图4所示。其中小电流恒流源用电流源符号表示-I1、I2代表图3的小恒流源电路。控制充放电电路由电流源为负载的共源级类型的单级放大器(M23和I2)，反向器(M15、M16、M17、M18)组成。电容C2为充放电电容。M13、M14为MOS开关。2.新的电路特征M3-M6使用低阈值的PMOSFETs，阈值电压Vth＝0.446V；M7、M8采用双井工艺的14V高压的NMOSFETs，所以衬底与源极可以连接在一起，消除衬底偏置效应；R采用工艺提供的bnplus_u14p0类型电阻。M9、M10被偏置在亚阈值区。3.新的器件尺寸M0的宽长比W/L(M0)＝0.6um/18umW/L(M1)＝0.6um/6umM3-M6的宽长比均为W/L＝0.6um/6umM7、M8宽长比均为 W/L＝24um/48umW/L(M9)＝26.4um/2.4umW/L(M10)＝24um/2.4umM13、M14宽长比均为 W/L＝4um/0.8umM15-M18宽长比均为W/L＝0.8um/0.8umW/L(M23)＝8um/8um；C1的电容值C(C1)＝605fF电阻R1阻值R(R1)＝30KΩ权利要求1.一种稳定的微功耗CMOS电压积分器，由恒流源电路，MOS开关，单级放大器，反向器组成，其特征在于，恒流源电路与MOS开关串联，MOS开关连接于反向器，反向器连接于单级放大器。2.根据权利要求1所述的CMOS电压积分器，其特征在于，M13、M14组成MOS开关。3.根据权利要求1所述的CMOS电压积分器，其特征在于，M15、M16、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稳定的微功耗ＣＭＯＳ电压积分器，由恒流源电路，ＭＯＳ开关，单级放大器，反向器组成，其特征在于，恒流源电路与ＭＯＳ开关串联，ＭＯＳ开关连接于反向器，反向器连接于单级放大器。

【技术特征摘要】

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