專利名稱：一種偏置電流產(chǎn)生電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及偏置電流源，尤其是一種溫度系數(shù)較低的偏置電流輸出電路，工作時(shí)，可以獲得較小溫度系數(shù)的輸出電流值。
背景技術(shù)：
在各類集成電路片上系統(tǒng)中，偏置電流源為系統(tǒng)的各個(gè)模擬模塊提供適當(dāng)?shù)钠?，是系統(tǒng)中不可缺少的一部分。基于片上應(yīng)用的需求，基準(zhǔn)電流源應(yīng)該不隨溫度、電壓和各種工藝參數(shù)的變化而變化。由于目前大規(guī)模電路一般都采用CMOS工藝，為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成，基于CMOS工藝的電流源成為整個(gè)電路的一個(gè)核心模塊?，F(xiàn)有的偏置電路大都采用自偏置電路結(jié)構(gòu)，如圖1所示，圖1 (a)和(b)是兩個(gè)最基本的偏置電流電路，偏置電流產(chǎn)生電路由一個(gè)MOS管和一個(gè)電阻構(gòu)成，再由MOS管構(gòu)成電流鏡形式進(jìn)行電流拷貝，這種方法比較簡單易行，但是精度不高，輸出電流Ion和Iop隨電源電壓變化較大，同時(shí)電流存在一定的溫度系數(shù)，因此輸出偏置電流會(huì)隨著電源電壓以及應(yīng)用環(huán)境的溫度不同而發(fā)生變化。對(duì)于一些對(duì)電流精度要求很高的電路中，傳統(tǒng)的偏置電路不能滿足要求，要求輸出電流在精度上必須有所提升。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種偏置電流產(chǎn)生電路，其目的在于設(shè)計(jì)對(duì)電源電壓變化和溫度變化的敏感程度都很小的高穩(wěn)定性偏置電路。本發(fā)明利用電路中已有基準(zhǔn)電壓VrefX相對(duì)于電源電壓Vdd)高穩(wěn)定性和低溫漂的特點(diǎn)，獲得高穩(wěn)定性低溫漂的偏置電流。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種偏置電流產(chǎn)生電路，其特征是，包括
電壓-電流轉(zhuǎn)換電路，將基準(zhǔn)電壓Vref轉(zhuǎn)換成電流11，產(chǎn)生第一偏置電壓Vb 1 ； 穩(wěn)定偏置電流產(chǎn)生電路，用來獲得高穩(wěn)定性的偏置電流，產(chǎn)生第二偏置電壓Vb2 ； 穩(wěn)定偏置電流輸出電路，利用NMOS管電流鏡的原理產(chǎn)生穩(wěn)定的偏置電流輸出；
電壓-電流轉(zhuǎn)換電路包括PMOS管Ml、NMOS管M2和電容Cl ；電容Cl連接在輸入基準(zhǔn)電壓Vref和電源電壓Vdd之間，PMOS管Ml的柵極接基準(zhǔn)電壓Vref，PMOS管Ml的源極接電源電壓，PMOS管Ml的漏極與NMOS管M2的漏極、柵極共同連接第一偏置電壓Vbl， NMOS管M2的源極接公共地端；
穩(wěn)定偏置電流產(chǎn)生電路包括PMOS管M3及M5、NM0S管M4及M6、電阻Rl和R2、電容 C2 ；PMOS管M3的源極接電源電壓Vdd，電阻Rl和R2串聯(lián)后一端接電源電壓Vdd，另一端連接PMOS管M3的柵極及PMOS管M5的源極，PMOS管M5的柵極連接PMOS管M3的漏極及NMOS 管M4的漏極，NMOS管M4的柵極接電壓-電流轉(zhuǎn)換電路1中的第一偏置電壓Vbl，NMOS管 M4的源極接公共地端，NMOS管M6的柵極、漏極和PMOS管M5的漏極共同接于第二偏置電壓 Vb2, NMOS管M6的源極接公共地端，電容C2的一端連接NMOS管M6的漏極，另一端接公共地端，電阻Rl和R2分別具有相反的溫度系數(shù)；
穩(wěn)定偏置電流輸出電路包括m個(gè)NMOS管m Nm，m是正整數(shù)，NMOS管m Nm的源極共同連接公共地，NMOS管m Nm的柵極共同連接于穩(wěn)定偏置電流產(chǎn)生電路中的第二偏置電壓 Vb2，NMOS管m Nm的漏極信號(hào)分別為Vo (l)>o (m)，作為輸出端，連接于電路系統(tǒng)中需要提供電流的支路，提供偏置電流h (D^In (m)0 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及顯著效果
(1)本發(fā)明電路直接采用系統(tǒng)中存在的基準(zhǔn)電壓Vref (相對(duì)于電源電壓Vdd)，利用 Vref的高精度和低溫漂的特點(diǎn)，獲得同樣高精度和低溫漂的偏置電流，解決了一些電路設(shè)計(jì)中對(duì)偏置電流精度和溫度系數(shù)高要求的問題。(2)本發(fā)明電路可以同時(shí)輸出m路輸出電流(m為正整數(shù)，應(yīng)用在規(guī)模較大的整體電路中，有多少條支路需要電流，這里的m就可以取多少)，滿足各種系統(tǒng)對(duì)偏置電流的需要。(3)本發(fā)明電路具有結(jié)構(gòu)簡單、功耗低的特點(diǎn)。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)電路圖； 圖2是本發(fā)明電路的結(jié)構(gòu)框圖； 圖3是本發(fā)明電路的具體電路圖。
具體實(shí)施例方式參看圖2、3，電壓-電流轉(zhuǎn)換電路1包括PMOS管Ml、匪OS管M2和電容Cl ；電容Cl 連接在輸入基準(zhǔn)電壓Vref和電源電壓Vdd之間，PMOS管Ml的柵極接基準(zhǔn)電壓Vref，PMOS 管Ml的源極接電源電壓，PMOS管Ml的漏極與NMOS管M2的漏極、柵極共同連接第一偏置電壓Vbl，NMOS管M2的源極接公共地端；
穩(wěn)定偏置電流產(chǎn)生電路2包括PMOS管M3及M5、NM0S管M4及M6、電阻Rl和R2、電容C2 ；PMOS管M3的源極接電源電壓Vdd，電阻Rl和R2串聯(lián)后一端接電源電壓Vdd，另一端連接PMOS管M3的柵極及PMOS管M5的源極，PMOS管M5的柵極連接PMOS管M3的漏極及NMOS管M4的漏極，NMOS管M4的柵極接電壓-電流轉(zhuǎn)換電路1中的第一偏置電壓Vbl， NMOS管M4的源極接公共地端，NMOS管M6的柵極、漏極和PMOS管M5的漏極共同接于第二偏置電壓Vb2，NMOS管M6的源極接公共地端，電容C2的一端連接NMOS管M6的漏極，另一端接公共地端，電阻Rl和R2分別具有相反的溫度系數(shù)；
穩(wěn)定偏置電流輸出電路3包括m個(gè)NMOS管附 Nm，m是正整數(shù)，NMOS管附 Nm的源極共同連接公共地，NMOS管m Nm的柵極共同連接于穩(wěn)定偏置電流產(chǎn)生電路中的第二偏置電壓Vb2，NMOS管m Nm的漏極信號(hào)分別為Vo (l)>o (m)，作為輸出端，連接于電路系統(tǒng)中需要提供電流的支路，提供偏置電流化(D^In (m)0
本發(fā)明電路的工作原理利用輸入基準(zhǔn)電壓Vref (相對(duì)于電源電壓Vdd)的高穩(wěn)定性低溫漂的特點(diǎn)，產(chǎn)生同樣穩(wěn)定的PMOS管M3源柵電壓Vsg3，Rl和R2分別采用相反溫度系數(shù)的電阻(Rl設(shè)計(jì)為正溫度系數(shù)電阻，則R2設(shè)計(jì)成負(fù)溫度系數(shù)電阻；或者相反，Rl負(fù)溫度系數(shù)， 則R2正溫度系數(shù))，通過電阻Rl和R2的溫度補(bǔ)償，獲得低溫漂的穩(wěn)定電流13 ；通過NMOS管 ΝΓΝπι (m是正整數(shù))，拷貝穩(wěn)定偏置電流產(chǎn)生電路2中的穩(wěn)定電流，獲得高穩(wěn)定性和低溫漂的偏置電流Io ( Γ ο (m)，這些輸出偏置電流可以提供給電路系統(tǒng)中所需要的其他支路。
Vref是輸入基準(zhǔn)電壓(相對(duì)于電源電壓Vdd )，具有隨電源電壓變化波動(dòng)小、低溫漂的特點(diǎn)，因此，令
，則fcf是相對(duì)于公共地端的穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓。根據(jù)PMOS管電流方程，可以獲得
權(quán)利要求
1. 一種偏置電流產(chǎn)生電路，其特征是，包括電壓-電流轉(zhuǎn)換電路，將基準(zhǔn)電壓Vref轉(zhuǎn)換成電流11，產(chǎn)生第一偏置電壓Vb 1 ； 穩(wěn)定偏置電流產(chǎn)生電路，用來獲得高穩(wěn)定性的偏置電流，產(chǎn)生第二偏置電壓Vb2 ； 穩(wěn)定偏置電流輸出電路，利用NMOS管電流鏡的原理產(chǎn)生穩(wěn)定的偏置電流輸出；電壓-電流轉(zhuǎn)換電路包括PMOS管Ml、NMOS管M2和電容Cl ；電容Cl連接在輸入基準(zhǔn)電壓Vref和電源電壓Vdd之間，PMOS管Ml的柵極接基準(zhǔn)電壓Vref，PMOS管Ml的源極接電源電壓，PMOS管Ml的漏極與匪OS管M2的漏極、柵極共同連接第一偏置電壓Vbl， NMOS管M2的源極接公共地端；穩(wěn)定偏置電流產(chǎn)生電路包括PMOS管M3及M5、NM0S管M4及M6、電阻Rl和R2、電容 C2 ；PMOS管M3的源極接電源電壓Vdd，電阻Rl和R2串聯(lián)后一端接電源電壓Vdd，另一端連接PMOS管M3的柵極及PMOS管M5的源極，PMOS管M5的柵極連接PMOS管M3的漏極及NMOS 管M4的漏極，NMOS管M4的柵極接電壓-電流轉(zhuǎn)換電路1中的第一偏置電壓Vbl，NMOS管 M4的源極接公共地端，NMOS管M6的柵極、漏極和PMOS管M5的漏極共同接于第二偏置電壓 Vb2, NMOS管M6的源極接公共地端，電容C2的一端連接匪OS管M6的漏極，另一端接公共地端，電阻Rl和R2分別具有相反的溫度系數(shù)；穩(wěn)定偏置電流輸出電路包括m個(gè)NMOS管m Nm，m是正整數(shù)，NMOS管m Nm的源極共同連接公共地，NMOS管m Nm的柵極共同連接于穩(wěn)定偏置電流產(chǎn)生電路中的第二偏置電壓 Vb2，NMOS管NfNm的漏極分別作為輸出端，提供1- m個(gè)偏置電流。
全文摘要
一種偏置電流產(chǎn)生電路，包括電壓-電流轉(zhuǎn)換電路，將基準(zhǔn)電壓Vref轉(zhuǎn)換成電流I1，產(chǎn)生第一偏置電壓Vb1；穩(wěn)定偏置電流產(chǎn)生電路，用來獲得高穩(wěn)定性的偏置電流，產(chǎn)生第二偏置電壓Vb2；穩(wěn)定偏置電流輸出電路，利用NMOS管電流鏡的原理產(chǎn)生穩(wěn)定的偏置電流輸出。本發(fā)明電路直接采用系統(tǒng)中存在的基準(zhǔn)電壓Vref(相對(duì)于電源電壓Vdd)，利用Vref的高精度和低溫漂的特點(diǎn)，獲得同樣高精度和低溫漂的偏置電流，解決了一些電路設(shè)計(jì)中對(duì)偏置電流精度和溫度系數(shù)高要求的問題。
文檔編號(hào)G05F3/16GK102520756SQ201110448348
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者夏曉娟, 方玉明, 郭宇鋒, 陳德媛 申請(qǐng)人:南京郵電大學(xué)