專利名稱：一種與電源無關(guān)的電流參考源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于芯片設(shè)計領(lǐng)域，尤其在設(shè)計電流參考源時，可用以靈活調(diào)節(jié)各個相關(guān)
參數(shù)值的一種新型與電源無關(guān)的電流參考源。
背景技術(shù)：
目前的電壓無關(guān)電流源電路常采用的電路技術(shù)都是Behzad Razavi所著的《模擬cmos集成電路設(shè)計》中第11章圖11.3表示的電路(如圖l所示)，以及相關(guān)的電流公式
<formula>formula see original document page 3</formula> 以上電路結(jié)構(gòu)推導(dǎo)出的電流表達式說明為了獲得很小的偏置電流，則需要把NMOS的寬長比增大，或者把電阻增大。增大NMOS的寬長比則意味著Ml、 M2的面積都得大大增加，或者大大增加電阻阻值，都意味著芯片面積的增加，這樣就相應(yīng)地意味著芯片產(chǎn)量的減小和成本的增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供了 一種新型與電源無關(guān)的電流參考源，可以在獲得很小偏置電流的情況下，讓NMOS的面積不會改變，讓電阻的面積也不會增加很多。
本發(fā)明的技術(shù)實施方案如下 —種與電源無關(guān)的電流參考源，其特征在于用于產(chǎn)生一種與電源無關(guān)的電流參考源，其電路結(jié)構(gòu)為 至少包括一個電阻Rs和四個場效應(yīng)管M1、M2、M3、M4形成的鏡像電路，所述M1、M2為NMOS管，M3、M4為PMOS管；所述M3鏡像的電流到M4， M3、M4的源極連接電源，M3、M4的漏極分別與M2、M1的漏極連接，M1的漏極、柵極與M2的柵極相連接，形成鏡像的結(jié)構(gòu)；
Ml的源極接地，M2的源極連接電阻Rs， Rs另一端連接地； 所述鏡像電路外還設(shè)置有一條鏡像的電流支路，至少一個場效應(yīng)管M5組成，由M3將電流鏡像到M5，M5為PMOS管；M5的源極連接電源，M5的柵極與M3、M4的柵極連接，M5的漏極連接到M2的源極，這樣，多了一個支路的電流流入電阻RS。 把M3的電流鏡像到M5，把鏡像放大了 M倍(M的取值可以根據(jù)電流表達式靈活選取，但 一 般在幾百以內(nèi))的電流注入電阻Rs，因此電流表達式
為<formula>formula see original document page 3</formula> °與Behzad Razavi所推導(dǎo)的<formula>formula see original document page 3</formula>比較，明顯可以看出基于本發(fā)明的電流表達式在分母上
多了一個M參數(shù)，這個參數(shù)就是M3電流鏡像到M5的相關(guān)倍數(shù)系數(shù)。這樣，輸出參考電流就不只是由寬長比和電阻決定，參數(shù)M也可以參與決定輸出參考電流。在需要很小參考電流時，M的增加就避免了寬長比的增加或電阻的增加了 ?；蛘哒f可以在NM0S寬長比、電阻和M值之間靈活調(diào)節(jié)，獲得一個更好的平衡，實現(xiàn)需要的參考電流。 簡單地說，就是電流表達式多了一個可調(diào)參數(shù)，讓決定電流的可調(diào)自由度更大，設(shè) 計自由更大。 本發(fā)明的優(yōu)點如下 本發(fā)明是對傳統(tǒng)的與電源無關(guān)電流參考源電路進行了修改，推導(dǎo)出的電流公式多 了一個可調(diào)變量，這樣，讓決定參考電流的因素多了一個，設(shè)計起來更加自由；尤其值得關(guān) 注的是在需要很小參考電流的情況下，運用此公式可知，不用增加NMOS的寬長比和電阻阻 值，就可以在增加一個電流鏡像支路的情況下輕松獲得。


圖1為傳統(tǒng)的與電壓無關(guān)電流源電路結(jié)構(gòu)示意圖
圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖
圖3為本發(fā)明的實施示意圖
具體實施例方式
如圖2所示，一種與電源無關(guān)的電流參考源，用于產(chǎn)生一種與電源無關(guān)的電流參 考源，其電路結(jié)構(gòu)為 至少包括一個電阻Rs和四個場效應(yīng)管M1、M2、M3、M4形成的鏡像電路，所述M1、M2 為NM0S管，M3、M4為PM0S管；所述M3鏡像的電流到M4， M3、M4的源極連接電源，M3、M4的 漏極分別與M2、M1的漏極連接，M1的漏極、柵極與M2的柵極相連接，形成鏡像的結(jié)構(gòu)；
Ml的源極接地，M2的源極連接電阻Rs， Rs另一端連接地； 所述鏡像電路外還設(shè)置有一條鏡像的電流支路，至少一個場效應(yīng)管M5組成，由M3 將電流鏡像到M5，M5為PM0S管；M5的源極連接電源，M5的柵極與M3、M4的柵極連接，M5的 漏極連接到M2的源極，這樣，多了一個支路的電流流入電阻RS。 把M3的電流鏡像到M5，把鏡像放大了 M倍(M的取值可以根據(jù)電流表達式靈活選 取，但一般在幾百以內(nèi))的電流注入電阻Rs。參考Behzad Razavi所著的經(jīng)典教材《模擬 cmos集成電路設(shè)計》中第11章圖11.3表示的與電壓無關(guān)電流源電路圖以及式(11.4)所
表達的電流的公式7。"'-^J^^^T吖1-^)2的推導(dǎo)過程，本技術(shù)方案所涉及公
式的推導(dǎo)如下
2*/。", t, 2*/。", t,
+』=y;""^;~~^-^ + FtW2 + 7 , (1 + M)7 s ( 1 )
V jLl C (紐)w ' ■ = V屮C^ w 忽略體效應(yīng)，有
2*/ , 1
,C。,(闊w # (2) 因此電流表達式為
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與Behzad Razavi所推導(dǎo)的<formula>formula see original document page 5</formula>比較，明顯可以看
出基于本發(fā)明的電流表達式在分母上多了一個M參數(shù)，這個參數(shù)就是M3電流鏡像到M5的 相關(guān)倍數(shù)系數(shù)。這樣，輸出參考電流就不只是由寬長比和電阻決定，參數(shù)M也可以參與決定 輸出參考電流。在需要很小參考電流時，M的增加就避免了寬長比的增加或電阻的增加了。 或者說可以在NMOS寬長比、電阻和M值之間靈活調(diào)節(jié)，獲得一個更好的平衡，實現(xiàn)需要的參 考電流。 簡單地說，就是電流表達式多了一個可調(diào)參數(shù)，讓決定電流的可調(diào)自由度更大，設(shè) 計自由更大。 當(dāng)為了解決電阻工藝偏差帶來的參考電流偏差，可以選擇如圖3所示的電路結(jié)構(gòu) 形式解決這問題，即用三個電阻，這三個電阻分別對應(yīng)當(dāng)電阻corner為tt、 ff、 ss時的情 況。中測時根據(jù)測試結(jié)果來決定哪個電阻接地，這時其他兩個電阻則懸空。這個結(jié)構(gòu)帶來 的問題就是電阻有三個，可能占的芯片版圖面積比較大，這時，利用本發(fā)明的技術(shù)，就可以 有效減小電阻阻值，避免在芯片版圖面積上付出多余的代價。
權(quán)利要求
一種與電源無關(guān)的電流參考源，其特征在于用于產(chǎn)生一種與電源無關(guān)的電流參考源，其電路結(jié)構(gòu)為至少包括一個電阻Rs和四個場效應(yīng)管M1、M2、M3、M4形成的鏡像電路，所述M1、M2為NMOS管，M3、M4為PMOS管；所述M3鏡像的電流到M4，M3、M4的源極連接電源，M3、M4的漏極分別與M2、M1的漏極連接，M1的漏極、柵極與M2的柵極相連接，形成鏡像的結(jié)構(gòu)；M1的源極接地，M2的源極連接電阻Rs，Rs另一端連接地；所述鏡像電路外還設(shè)置有一條鏡像的電流支路，至少一個場效應(yīng)管M5組成，由M3將電流鏡像到M5，M5為PMOS管；M5的源極連接電源，M5的柵極與M3、M4的柵極連接，M5的漏極連接到M2的源極，該支路的電流流入電阻RS。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種與電源無關(guān)的電流參考源，其特征在于M3的電流鏡像到M5，把鏡像放大了 M倍的電流注入電阻Rs，因此電流表達式為"、e;/z)/[^r(1—i)2，其中M的取值根據(jù)電流表達式中的各個參數(shù)匹配選取。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種與電源無關(guān)的電流參考源，用于產(chǎn)生一種與電源無關(guān)的電流參考源，其電路結(jié)構(gòu)至少包括一個電阻Rs和四個場效應(yīng)管M1、M2、M3、M4形成的鏡像電路，在鏡像電路外還設(shè)置有一條鏡像的電流支路，該支路的電流流入電阻RS；本發(fā)明是對傳統(tǒng)的與電源無關(guān)電流參考源電路進行了修改，推導(dǎo)出的電流公式多了一個可調(diào)變量，這樣，讓決定參考電流的因素多了一個，設(shè)計起來更加自由；尤其值得關(guān)注的是在需要很小參考電流的情況下，運用此公式可知，不用增加NMOS的寬長比和電阻阻值，就可以在增加一個電流鏡像支路的情況下輕松獲得。
文檔編號G05F1/56GK101739052SQ20091021637
公開日2010年6月16日 申請日期2009年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月26日
發(fā)明者劉輝 申請人:四川和芯微電子股份有限公司