基于MEMS传感器的电压基准通用启动电路制造技术

本发明专利技术涉及一种带隙基准源的启动电路，是基于MEMS传感器的电压基准通用启动电路，其包括简单电流源和偏置电路两部分，两者通过电流镜连接。电流源部分包括二极管连接的若干个PMOS管和一个NMOS管以提供稳定电流；偏置电路是典型的反馈式偏置点设置结构，而且包括最多五个偏置点，其中至少两个PMOS管偏置点和两个NMOS管偏置点。其优点是：无需任何参考输入或者数字信号控制，可以达到独立稳定启动和运行的目的，尤其适于MEMS传感器IC中使用的带隙基准源且具有良好的通用特性和电路配置的方便灵活性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种带隙基准源的启动电路，是基于MEMS传感器的电压基准通用启动电路，其包括简单电流源和偏置电路两部分，两者通过电流镜连接。电流源部分包括二极管连接的若干个PMOS管和一个NMOS管以提供稳定电流；偏置电路是典型的反馈式偏置点设置结构，而且包括最多五个偏置点，其中至少两个PMOS管偏置点和两个NMOS管偏置点。其优点是：无需任何参考输入或者数字信号控制，可以达到独立稳定启动和运行的目的，尤其适于MEMS传感器IC中使用的带隙基准源且具有良好的通用特性和电路配置的方便灵活性。【专利说明】基于MEMS传感器的电压基准通用启动电路
本专利技术涉及一种带隙基准电压电路的启动电路，具体是一种应用在MEMS传感器领域的电压基准通用启动电路。
技术介绍
MEMS传感器日益追求可以将物理器件与IC处理电路高度融合的技术实现方法，其中模拟部分的数据转换电路和数字部分的存储电路都需要可靠的基准电路来产生精确电压。而传统电压基准和主流发展趋势的基准大多把关注点放在了提高基准精度和和低电压低功耗设计上，而其中作为基准正常工作前提和关键之一的启动电路却没有得到足够重视，每个基准都重复单独设计甚至借用数字时钟的启动方案其实浪费了不少设计资源。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，在MEMS传感器方面提供一种通用化的电压基准电路启动电路，一能保持启动和运行的稳定性， 能与基准中运放电路的偏置部分形成一个统一整体。按照本专利技术提供的技术方案，所述基于MEMS传感器的电压基准通用启动电路包括:串联的多个PMOS管，其中每个PMOS管均为二极管连接形式亦即每个PMOS管的栅极与自身漏极相连接，串联的PMOS管中首个PMOS管源极接电源，末个PMOS管漏极接NMOS管N12的漏极；NM0S管N12漏极还连接自身栅极、NMOS管N13栅极、NMOS管N14栅极，NMOS管N13漏极接PMOS管P4漏极和栅极、PMOS管P7栅极、PMOS管P8栅极、PMOS管PlO栅极并作为第二输出偏置端，NMOS管N14漏极接PMOS管Pll漏极和栅极并作为第三输出偏置端，PMOS管Pll源极接PMOS管P7漏极、PMOS管P5栅极、PMOS管P6栅极、PMOS管P9栅极并作为第一输出偏置端，PMOS管P6漏极接PMOS管P8源极，PMOS管P8漏极接NMOS管N15漏极、NMOS管N16栅极并作为第四输出偏置端，NMOS管N15源极接NMOS管N16漏极，NMOS管N15栅极接PMOS管PlO漏极、NMOS管N17漏极和栅极并作为第五输出偏置端，PMOS管P9漏极接PMOS管PlO源极，所述PMOS管P4源极、PMOS管P5源极、PMOS管P6源极、PMOS管P9源极均接电源，NMOS管N12源极、NMOS管N13源极、NMOS管N14源极、NMOS管N16源极、NMOS管N17源极均接地。其中，PMOS管Pll可以用NMOS管Nll代替，NMOS管N14漏极接NMOS管Nll源极并作为第三输出偏置端，NMOS管Nll栅极漏极相连并连接PMOS管P7漏极、PMOS管P5栅极、PMOS管P6栅极、PMOS管P9栅极并作为第一输出偏置端。本专利技术的优点是:提供一种类IP核的启动电路设计方案，对于MEMS传感器中使用的基准电路有很强的适用性和针对性，而且通用化的结构可以作为任意带隙基准的启动电路，具体嵌入时只需根据特定连接的运放偏置点微调管子参数和引出点即可。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术实施例一电路原理图。图2是本专利技术实施例二电路原理图。【具体实施方式】下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。设计本专利技术电路的主要诉求点有两个:一是启动和运行保持稳定性，二是与基准中运放电路的偏置部分形成一个统一整体。因为从目前来看，MEMS器件的尺寸最优节点还是在I μ m到100 μ m之间，所以对应匹配的IC工艺节点基本就是0.18 μ m到0.5 μ m之间，因此启动电路的具体结构也是遵从这个工艺节点区间。本专利技术的电路结构图以0.35μπι为例，对应其他工艺的结构微调会相应有所说明。本专利技术启动电路由两部分组成，一是简易电流源，二是偏置电路。简易电流源即由二极管连接的PMOS和NMOS串联而成；偏置电路整体由电流镜构成,而且为了通用化,一共设计了五个偏置点，靠近电源电压位置有两个PMOS管的栅极点可以引出偏置电压点，靠近地电压有两个NMOS管的栅极点可以引出偏置点，中间点既可以由PMOS也可以由NMOS来设置，根据后面运放结构的具体设计灵活安排。如图1所示，启动电路由两部分构成，或者说电路将一个简易的电流源支路(虚线左侧)与运放电路的偏置部分(虚线右侧)有效组成一体，通过输出电压偏置点来对运放和基准核心电路提供参考电位来使运放和基准支路导通以达到启动电路的目的。电路包括:串联的多个PMOS管(图示为3个:Ρ1，Ρ2，Ρ3)，其中每个PMOS管均为二极管连接形式(亦即每个PMOS管的栅极与自身漏极相连接)，串联的PMOS管中首个PMOS管Pl源极接电源，末个PMOS管Ρ3漏极接NMOS管Ν12的漏极；NM0S管N12漏极还连接自身栅极、NMOS管N13栅极、NMOS管N14栅极，NMOS管N13漏极接PMOS管P4漏极和栅极、PMOS管P7栅极、PMOS管P8栅极、PMOS管PlO栅极并作为第二输出偏置端，NMOS管N14漏极接PMOS管Pll漏极和栅极并作为第三输出偏置端，PMOS管Pll源极接PMOS管P7漏极、PMOS管P5栅极、PMOS管P6栅极、PMOS管P9栅极并作为第一输出偏置端，PMOS管P6漏极接PMOS管P8源极，PMOS管P8漏极接NMOS管N15漏极、NMOS管N16栅极并作为第四输出偏置端，NMOS管N15源极接NMOS管N16漏极，NMOS管N15栅极接PMOS管PlO漏极、NMOS管N17漏极和栅极并作为第五输出偏置端，PMOS管P9漏极接PMOS管PlO源极，所述PMOS管P4源极、PMOS管P5源极、PMOS管P6源极、PMOS管P9源极均接电源，NMOS管N12源极、NMOS管N13源极、NMOS管N14源极、NMOS管N16源极、NMOS管N17源极均接地。根据标准CMOS工艺，所有PMOS管的衬底都与各自PMOS管的源极相连接，所有NMOS管的衬底都与整个电路的最低电位即地电位相连接。电流源部分由若干个PMOS管和一个NMOS管串联组成，而且所有MOS管都是二极管连接；通过适当调整二极管连接的PMOS管的数目和参数，可以将电流源控制在几百纳安以内，从而使整个启动电路实现低功耗，无需外接参考输入以及数字信号来控制启动的开闭。电流源的电流值能够配置到IO2 nA量级，整个启动电路五条支路的电流也可以控制在IuA以下数量级，总体功耗相对于整个带隙基准源来讲约为10_3，无需外置参考电流或者电压以及数字信号以控制启动电路的开启和关闭来节省功耗；负责开启电路的五个偏置点可以满足几乎所有MEMS传感器制造工艺下的偏置电压需求，无需每次为不同带隙基准设计单独的启动结构，具有良好的复用特性。通过灵活配置P1、P2、P3的串联PMOS管数目和尺寸，以及配合电流源支路下方的NMOS管N12参数本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于MEMS传感器的电压基准通用启动电路，其特征是，包括：串联的多个PMOS管，其中每个PMOS管均为二极管连接形式亦即每个PMOS管的栅极与自身漏极相连接，串联的PMOS管中首个PMOS管源极接电源，末个PMOS管漏极接NMOS管N12的漏极；NMOS管N12漏极还连接自身栅极、NMOS管N13栅极、NMOS管N14栅极，NMOS管N13漏极接PMOS管P4漏极和栅极、PMOS管P7栅极、PMOS管P8栅极、PMOS管P10栅极并作为第二输出偏置端，NMOS管N14漏极接PMOS管P11漏极和栅极并作为第三输出偏置端，PMOS管P11源极接PMOS管P7漏极、PMOS管P5栅极、PMOS管P6栅极、PMOS管P9栅极并作为第一输出偏置端，PMOS管P6漏极接PMOS管P8源极，PMOS管P8漏极接NMOS管N15漏极、NMOS管N16栅极并作为第四输出偏置端，NMOS管N15源极接NMOS管N16漏极，NMOS管N15栅极接PMOS管P10漏极、NMOS管N17漏极和栅极并作为第五输出偏置端，PMOS管P9漏极接PMOS管P10源极，所述PMOS管P4源极、PMOS管P5源极、PMOS管P6源极、PMOS管P9源极均接电源，NMOS管N12源极、NMOS管N13源极、NMOS管N14源极、NMOS管N16源极、NMOS管N17源极均接地。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙业超，黄卓磊，王玮冰，
申请(专利权)人：江苏物联网研究发展中心，
类型：发明
国别省市：