一種抗單粒子效應的帶隙基準的制作方法
【專利摘要】一種抗單粒子效應的帶隙基準，有柵極相連的第一PMOS管M1、第二PMOS管M2和第三PMOS管M3，基極與集電極都接地的第一三極管Q1、第二三極管Q2和第三三極管Q3，以及運算放大器F，M1管、M2管和M3管的源極分別連接電源VDD，M1管的漏極和第一三極管Q1的發(fā)射極均連接運算放大器F的反相輸入端，M2管的漏極連接運算放大器F的同相輸入端，第二三極管Q2的發(fā)射極通過電阻R1連接運算放大器F的同相輸入端，M3管的漏極構(gòu)成帶隙基準輸出端Vout，第三三極管Q3的發(fā)射極通過電阻R2連接M3管的漏極，運算放大器F的同相輸入端Y連接輔助電路。本實用新型減小了單粒子效應的影響，可應用于太空等輻射條件下。
【專利說明】一種抗單粒子效應的帶隙基準【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種帶隙基準。特別是涉及一種模擬集成電路中抗單粒子效應的帶隙基準.【背景技術】
[0002]模擬集成電路中很多基準電壓不依賴于電源電壓和溫度，通常這些電壓由帶隙基準來實現(xiàn)。帶隙基準是利用正、負溫度系數(shù)的電壓線性組合來實現(xiàn)與溫度無關的電壓基準。然而，在輻射環(huán)境下工作的帶隙基準可能受到單粒子效應的影響。單粒子效應指的是單個高能粒子在穿過微電子器件的靈敏區(qū)時，在其軌跡上沉積電荷，這些電荷被器件電極收集，造成器件邏輯狀態(tài)的改變或器件損壞。存在電場時，粒子軌跡上的電子空穴對將會分離，被電極收集形成瞬時電流。隨著特征尺寸的減小，單粒子效應引起的電路響應耦合和電荷共享等效應變得顯著。受到單粒子效應影響的帶隙基準，由于單粒子效應產(chǎn)生的電流，輸出支路電流可能發(fā)生較大變化，導致輸出基準電壓變化，嚴重時還可能引起擊穿甚至器件損壞。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本實用新型所要解決的技術問題是，提供一種能夠消除單粒子效應對帶隙基準中支路電流的影響的抗單粒子效應的帶隙基準。
[0004]本實用新型所采用的技術方案是:一種抗單粒子效應的帶隙基準，包括:柵極相互連接的第一 PMOS管Ml、第二 PMOS管M2和第三PMOS管M3，基極與集電極都接地的第一三極管Q1、第二三極管Q2和第三三極管Q3，以及運算放大器F，其中，所述第一 PMOS管Ml、第二 PMOS管M2和第三PMOS管M3的源極分別連接電源VDD，所述第一 PMOS管Ml的漏極和第一三極管Ql的發(fā)射極均連接運算放大器F的反相輸入端，所述第二 PMOS管M2的漏極連接運算放大器F的同相輸入端，所述第二三極管Q2的發(fā)射極通過電阻Rl連接運算放大器F的同相輸入端，所述第三PMOS管M3的漏極構(gòu)成帶隙基準輸出端Vrat，所述第三三極管Q3的發(fā)射極通過電阻R2連接第三PMOS管M3的漏極，其特征在于，所述的運算放大器F的同相輸入端Y連接用來實現(xiàn)受到單粒子效應時的分流電流的輔助電路。
[0005]所述的輔助電路包括有第一 NMOS管M4、第二 NMOS管M5和第四PMOS管M6，其中，所述的第一 NMOS管M4、第二 NMOS管的發(fā)射極接地，所述的第一 NMOS管M4、第二 NMOS管的柵極相連，該相連點還連接第二 NMOS管M5的漏極與第四PMOS管M6的漏極的連接點，第一NMOS管M4的漏極連接所述的運算放大器F的同相輸入端Y，所述第四PMOS管M6的柵極和發(fā)射極連接電源VDD。
[0006]所述的第一三極管Q1、第二三極管Q2和第三三極管Q3為PNP管。
[0007]所述的第二三極管Q2的面積為第一三極管Ql的η倍，其中η為大于等于I的整數(shù)。
[0008]所述的第四PMOS管Μ6與第二 PMOS管M2管尺寸相同，版圖設計使用共質(zhì)心布局，并使第四PMOS管Μ6與第二 PMOS管M2管的漏極相接近。[0009]本實用新型的一種抗單粒子效應的帶隙基準，由于加入輔助電路，使帶隙基準電路可以減小單粒子效應的影響，因而可以應用于太空等輻射條件下。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是本實用新型的電路原理圖；
[0011]圖2是本實用新型具體電路原理圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合實施例和附圖對本實用新型的一種抗單粒子效應的帶隙基準做出詳細說明。 [0013]通用結(jié)構(gòu)的帶隙基準能夠產(chǎn)生不依賴于電源電壓和溫度的基準電壓，但是不具有抗單粒子輻射的能力。為了使帶隙基準具有抗單粒子效應的能力，需要增加輔助電路。
[0014]如圖1所示，本實用新型的一種抗單粒子效應的帶隙基準，包括:柵極相互連接的第一 PMOS管Ml、第二 PMOS管M2和第三PMOS管M3，基極與集電極都接地的由PNP管構(gòu)成的第一三極管Ql、第二三極管Q2和第三三極管Q3，以及運算放大器F，其中，，所述的第二三極管Q2的面積為第一三極管Ql的η倍，其中η為大于等于I的整數(shù)。所述第一 PMOS管Ml、第二 PMOS管M2和第三PMOS管M3的源極分別連接電源VDD，所述第一 PMOS管Ml的漏極和第一三極管Ql的發(fā)射極均連接運算放大器F的反相輸入端X，所述第二 PMOS管M2的漏極連接運算放大器F的同相輸入端Y，所述第二三極管Q2的發(fā)射極通過電阻Rl連接運算放大器F的同相輸入端，所述第三PMOS管M3的漏極構(gòu)成帶隙基準輸出端Vrat，所述第三三極管Q3的發(fā)射極通過電阻R2連接第三PMOS管M3的漏極，其特征在于，所述的運算放大器F的同相輸入端Y連接用來實現(xiàn)受到單粒子效應時的分流電流的輔助電路B。
[0015]所述的輔助電路B包括有第一 NMOS管M4、第二 NMOS管M5和第四PMOS管M6，其中，所述的第四PMOS管M6與第二 PMOS管M2管尺寸相同，所述的第一 NMOS管M4、第二 NMOS管的發(fā)射極接地，所述的第一 NMOS管M4、第二 NMOS管的柵極相連，該相連點還連接第二 NMOS管M5的漏極與第四PMOS管M6的漏極的連接點，第一 NMOS管M4的漏極連接所述的運算放大器F的同相輸入端Y，所述第四PMOS管M6的柵極和發(fā)射極連接電源VDD。
[0016]如圖1所示，假設流過第一 PMOS管Ml和第二 PMOS管M2的電流分別為Idi和ID2，保證Vx=Vy,則
[0017]Idi=Id2= (V1Inn) R1,
[0018]其中VT=kT/q，k為玻耳茲曼常數(shù)，T為溫度。結(jié)果使Id3產(chǎn)生同樣的特性。帶隙基準的輸出電壓為
[0019]Vout -VBE+-f- Vt In η。
κ\
[0020]圖1所示的電路分為兩種工作模式:未受到單粒子效應影響時，輔助電路B不工
作，該電路與普通帶隙基準沒有區(qū)別，此時乙=匕;第二 PMOS管M2管漏極(Y點)
受到單粒子效應影響時，假設單粒子效應產(chǎn)生的電流為△ I，則流過第二 PMOS管M2管的電流ID2’ =Id2+Λ I，此時輔助電路工作，從Y節(jié)點分流大小為Λ I的電流，此時電阻R1中流過的電流為I’ =Id2? - Λ I=Id2，節(jié)點Y的電壓為V =VBE2+r R1=Vp假設節(jié)點X未收到影響，由于節(jié)點X、Y電壓不變，運放的輸出電壓保持不變，即第三PMOS管M3管的狀態(tài)不會改變，輸
出基準電壓仍為
【權利要求】
1.一種抗單粒子效應的帶隙基準，包括:柵極相互連接的第一 PMOS管Ml、第二 PMOS管M2和第三PMOS管M3，基極與集電極都接地的第一三極管Q1、第二三極管Q2和第三三極管Q3，以及運算放大器F，其中，所述第一 PMOS管Ml、第二 PMOS管M2和第三PMOS管M3的源極分別連接電源VDD，所述第一 PMOS管Ml的漏極和第一三極管Ql的發(fā)射極均連接運算放大器F的反相輸入端(X)，所述第二 PMOS管M2的漏極連接運算放大器F的同相輸入端(Y)，所述第二三極管Q2的發(fā)射極通過電阻Rl連接運算放大器F的同相輸入端，所述第三PMOS管M3的漏極構(gòu)成帶隙基準輸出端Vwt，所述第三三極管Q3的發(fā)射極通過電阻R2連接第三PMOS管M3的漏極，其特征在于，所述的運算放大器F的同相輸入端Y連接用來實現(xiàn)受到單粒子效應時的分流電流的輔助電路(B )。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種抗單粒子效應的帶隙基準，其特征在于，所述的輔助電路(B)包括有第一 NMOS管M4、第二 NMOS管M5和第四PMOS管M6，其中，所述的第一 NMOS管M4、第二 NMOS管的發(fā)射極接地，所述的第一 NMOS管M4、第二 NMOS管的柵極相連，該相連點還連接第二 NMOS管M5的漏極與第四PMOS管M6的漏極的連接點，第一 NMOS管M4的漏極連接所述的運算放大器F的同相輸入端Y，所述第四PMOS管M6的柵極和發(fā)射極連接電源VDD。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種抗單粒子效應的帶隙基準，其特征在于，所述的第一三極管Ql、第二三極管Q2和第三三極管Q3為PNP管。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種抗單粒子效應的帶隙基準，其特征在于，所述的第二三極管Q2的面積為第一三極管Ql的η倍，其中η為大于等于I的整數(shù)。
5.根據(jù)權利要求2所述的一種抗單粒子效應的帶隙基準，其特征在于，所述的第四PMOS管Μ6與第二 PMOS管M2管尺寸相同，版圖設計使用共質(zhì)心布局，并使第四PMOS管Μ6與第二 PMOS管M2管的漏極相接近。
【文檔編號】G05F1/56GK203720695SQ201320896211
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權日:2013年12月30日
【發(fā)明者】徐江濤, 賈文龍, 姚素英, 史再峰, 高靜 申請人:天津大學