專利名稱：參考電流產(chǎn)生電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種比較電路，特別是涉及一種用于對(duì)電荷泵的輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)的比較電路。
背景技術(shù)：
電流源電路在模擬集成電路中起著非常重要的作用，它為許多模擬模塊提供電流偏置，如放大器等。在實(shí)際的工作過(guò)程中，由于外界的溫度變化會(huì)導(dǎo)致偏置電流的變化，從而影響別的模塊能否正常工作，或者不是工作在最佳狀態(tài)，因此設(shè)計(jì)一個(gè)隨溫度變化影響很小的電流偏置電路具有非常重要的意義。圖1為現(xiàn)有的一種參考電流產(chǎn)生電路的電路結(jié)構(gòu)圖。在圖1中，晶體管MPl與MP2 是P型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，且互相藕接形成一電流鏡，NMOS晶體管MNl與電阻Rl構(gòu)成電流鏡電路的鏡像分支，接成電阻的NMOS晶體管MN2構(gòu)成電流鏡的參考分支，P 型MOS晶體管MP3柵極截至P型MOS晶體管MPl的柵極與其互相耦接形成電流鏡，其漏極連接一接成負(fù)載之NMOS晶體管麗5。圖2為現(xiàn)有技術(shù)參考電流產(chǎn)生電路的仿真示意圖。一并參照?qǐng)D1，溫度上升時(shí)使得各MOS晶體管的閥值電壓Vt下降(下降速度約為_(kāi)2mY/攝氏度)，由于麗2接成電阻，PMOS 晶體管MP2之閥值電壓Vt下降，由于其漏極電流可根據(jù)如下公式計(jì)算Ids = K(Vgs-Vt)2 ；其中VGS為MP2柵源電壓，Vt為閥值電壓可見(jiàn)PMOS晶體管MP2的漏極電流Ids將上升，從而匪OS晶體管麗2的漏極電壓上升，亦即NMOS晶體管麗1的柵極電壓上升，而同時(shí)NMOS晶體管匪1的閥值電壓上升，故電阻 Rl上的壓降上升，從而Rl上的電流上升，由于PMOS晶體管MP3電流鏡像形成偏置電流Ibias， Rl電流上升必然使偏置電流Ibias隨溫度上升而上升，圖2則示出了偏置電流Ibias隨溫度上升而上升的情況，根據(jù)圖2，可見(jiàn)當(dāng)溫度變化162. 4攝氏度時(shí)，電流Ibias變化為2. 097uA,電流Ibias隨溫度變化很大。綜上所述，可知先前技術(shù)的參考電流產(chǎn)生電路存在電流易受溫度影響、隨溫度上升而上升變化較大的問(wèn)題，因此，實(shí)有必要提出改進(jìn)的技術(shù)手段，來(lái)解決此一問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述現(xiàn)有技術(shù)參考電流產(chǎn)生電路存在的電流隨溫度上升而上升變化較大的問(wèn)題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種參考電流產(chǎn)生電路，其可以達(dá)到獲得一低溫度系數(shù)參考電流的目的。為達(dá)上述及其它目的，本發(fā)明一種參考電流產(chǎn)生電路，至少包括正溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路，用以產(chǎn)生一正溫度系數(shù)的電流；負(fù)溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路，用以產(chǎn)生一負(fù)溫度系數(shù)的電流；以及電流組合電路，以將該正溫度系數(shù)的電流及該負(fù)溫度系數(shù)的電流作比例組合，獲得一低溫度系數(shù)的參考電流。
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進(jìn)一步地，該正溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路至少包括第一 PMOS晶體管、第二 PMOS晶體管、第三PMOS晶體管、第一 NMOS晶體管、第二 NMOS晶體管以及第一電阻，其中，該第一 PMOS晶體管柵漏互連且與該第二 PMOS晶體管柵極相互藕接形成電流鏡，該第一 NMOS晶體管漏極連接至該第一 PMOS晶體管漏極，源極通過(guò)該第一電阻接地，柵極與該第二 NMOS晶體管柵極互連，該第二 NMOS晶體管源極接地，柵漏互連接成電阻，該第三PMOS晶體管柵極接至該第一 PMOS晶體管柵極形成電流鏡，其漏極形成該正溫度系數(shù)的電流輸出至該電流組合電路。進(jìn)一步地，該負(fù)溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路至少包括第四PMOS晶體管、第五PMOS晶體管、第六PMOS晶體管、第三NMOS晶體管、第四NMOS晶體管以及第二電阻，該第六PMOS晶體管柵漏互連且與該第五PMOS晶體管柵極相互藕接形成電流鏡，該第四NMOS晶體管漏極連接至該第六PMOS晶體管漏極，柵極接至該第五PMOS晶體管漏極，源極通過(guò)該第二電阻接地，該第三NMOS晶體管漏極接該第五PMOS晶體管漏極與該第四NMOS晶體管柵極，柵極接該第四NMOS晶體管漏極，源極接地，該第四PMOS晶體管柵極接至該第六PMOS晶體管柵極形成電流鏡，漏極形成該負(fù)溫度系數(shù)的電流輸出至該電流組合電路。進(jìn)一步地，該電流組合電路為一第五NMOS晶體管，其柵漏互連并分別與該第三 PMOS晶體管漏極及該第四PMOS晶體管漏極相連，源極接地。進(jìn)一步地，該第一 PMOS晶體管、該第二 PMOS晶體管、該第三PMOS晶體管、該第四 PMOS晶體管及該第五PMOS晶體管源極接電源電壓。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種參考電流產(chǎn)生電路通過(guò)一正溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路與一負(fù)溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路分別產(chǎn)生一正溫度系數(shù)的電流和一負(fù)溫度系數(shù)的電流，并通過(guò)電流組合電路對(duì)上述兩種電流作比例組合，以使參考電流隨溫度變化較小，亦即獲得低溫度系數(shù)的參考電流。


圖1為現(xiàn)有的一種參考電流產(chǎn)生電路的電路結(jié)構(gòu)圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)參考電流產(chǎn)生電路的仿真示意圖；圖3為本發(fā)明一種參考電流產(chǎn)生電路較佳實(shí)施例的詳細(xì)電路圖；圖4為本發(fā)明較佳實(shí)施例中正溫度系數(shù)參考電流與負(fù)溫度系數(shù)參考電流隨溫度變化的仿真結(jié)果圖；圖5為本發(fā)明參考電流產(chǎn)生電路較佳實(shí)施例參考電流隨溫度變化的仿真結(jié)果圖。
具體實(shí)施例方式以下通過(guò)特定的具體實(shí)例并結(jié)合

本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書(shū)所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明亦可通過(guò)其它不同的具體實(shí)例加以施行或應(yīng)用，本說(shuō)明書(shū)中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)亦可基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在不背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾與變更。圖3為本發(fā)明一種參考電流產(chǎn)生電路較佳實(shí)施例的詳細(xì)電路圖。根據(jù)圖3，本發(fā)明一種參考電流產(chǎn)生電路包括正溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路301、負(fù)溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路302 以及電流組合電路303。
正溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路用以產(chǎn)生一正溫度系數(shù)的電流，所謂正溫度系數(shù)是指電流隨溫度上升而上升。在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，正溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路301包含第一 PMOS晶體管MPl、第二 PMOS晶體管MP2、第三PMOS晶體管MP3、第一 NMOS晶體管MNl、第二 NMOS晶體管麗2以及第一電阻Rl，其中，第一PMOS晶體管MPl柵漏互連，并且與該第二PMOS 晶體管MP2柵極相互藕接形成電流鏡電路，其源極與第二 PMOS晶體管MP2源極均接至電源電壓Vcc。第一 NMOS晶體管麗1的漏極連接至第一 PMOS晶體管MPl漏極，源極通過(guò)第一電阻Rl接地，柵極與第二 NMOS晶體管MN2柵極互連，第二 NMOS晶體管MN2源極接地，其柵漏互連以接成電阻，第三PMOS晶體管MP3柵極接至第一 PMOS晶體管MPl柵極形成一電流鏡電路，源極接電源電壓Vcc，其漏極將第一 PMOS晶體管MPl的漏極電流鏡像形成一正溫度系數(shù)的電流Ibiasi輸出至電流組合電路303。負(fù)溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路302用以產(chǎn)生一負(fù)溫度系數(shù)的電流，所謂負(fù)溫度系數(shù)是指電流隨溫度上升而下降，在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，負(fù)溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路302包含第四PMOS晶體管MP4、第五PMOS晶體管MP5、第六PMOS晶體管MP6、第三匪OS晶體管MN3、第四NMOS晶體管MN4以及第二電阻R2，第六PMOS晶體管MP6的柵漏互連，并與第五PMOS晶體管MP5柵極相互藕接形成電流鏡電路，源極與第五PMOS晶體管MP5源極均接至電源電壓 Vcc0第四NMOS晶體管MN4漏極連接至第六PMOS晶體管MP6漏極，柵極接至第五PMOS晶體管MP5漏極，源極通過(guò)R2第二電阻接地，第三NMOS晶體管麗3漏極接至第五PMOS晶體管MP5漏極與第四NMOS晶體管MN4柵極，其柵極接至第四NMOS晶體管MN4漏極，源極接地， 第四PMOS晶體管MP4柵極與第六PMOS晶體管MP6柵極互相耦接形成電流鏡電路，源極接電源電壓Vcc，漏極形成將第六PMOS晶體管MP6的漏極電流鏡像形成一負(fù)溫度系數(shù)的電流
XBIAS2
輸出至電流組合電路303。在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，電流組合電路303為第五NMOS晶體管MN5，其源極接地， 柵漏互連后并分別與第三PMOS晶體管MP3及第四PMOS晶體管MP4漏極，以將正溫度系數(shù)的電流Ibiasi與負(fù)溫度系數(shù)的電流Ibias2組合后輸出最終的低溫度系數(shù)的參考電流IBIAS。以下將繼續(xù)參考圖3進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的工作原理當(dāng)溫度上升時(shí)，溫度的上升會(huì)使各MOS晶體管的閥值電壓Vt下降，由于第二 NMOS晶體管麗2接成電阻，而第二 PMOS晶體管MP2之閥值電壓Vt下降，那么第二 PMOS晶體管MP2的漏極電流IDS將上升，從而第二 NMOS晶體管麗2的漏極電壓上升，亦即第一 NMOS晶體管麗1的柵極電壓上升，而同時(shí)第一 NMOS晶體管麗1的閥值電壓Vt下降，故第一電阻Rl上的壓降上升，從而第一電阻Rl上的電流上升，由于第三PMOS晶體管MP3電流鏡像形成偏置電流Ibiasi，第一電阻Rl電流上升必然使偏置電流Ibiasi隨溫度上升而上升；同時(shí)當(dāng)溫度上升時(shí)，由于第三NMOS晶體管MN3的閥值電壓Vt下降，則第二電阻R2上壓降下降，從而第二電阻R2上電流下降，亦即第六PMOS 晶體管MP6/第四NMOS晶體管MN4的漏極電流下降，根據(jù)鏡像恒流源的特點(diǎn)，第四PMOS晶體管MP4的漏極電流Ibias2下降，這樣隨著溫度的上升，第三PMOS晶體管MP3漏極電流(即 IBIASI)上升，第四PMOS晶體管MP4漏極電流(即Ibias2)下降，那么通過(guò)調(diào)整第一電阻Rl與第二電阻R2的比例，完全可以使組合后的參考電流隨溫度不變或變化很小，即獲得低溫度系數(shù)的參考電流IBIAS。圖4為本發(fā)明較佳實(shí)施例中正溫度系數(shù)參考電流與負(fù)溫度系數(shù)參考電流隨溫度變化的仿真結(jié)果圖，圖5為本發(fā)明參考電流產(chǎn)生電路較佳實(shí)施例參考電流隨溫度變化的仿真結(jié)果圖。通過(guò)圖4及圖5的仿真結(jié)果，正溫度系數(shù)的參考電流Ibiasi的變化范圍是 MO (162. 4°C, 2. 097uA)，負(fù)溫度系數(shù)參考電流 Ibias2 的變化范圍為 M2 (162. 8°C, -992. 4nA) (圖4)，而經(jīng)過(guò)調(diào)整Rl和R2的比例后，參考電流Ibias的變化范圍為MO (92. 02 °C，42. 49nA)， (圖幻，可見(jiàn)通過(guò)本發(fā)明，參考電流Lias能控制在60nA量極，與現(xiàn)有技術(shù)的約2uA相比，確有很大的改善。 上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾與改變。因此， 本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)如權(quán)利要求書(shū)所列。
權(quán)利要求
1.一種參考電流產(chǎn)生電路，至少包括正溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路，用以產(chǎn)生一正溫度系數(shù)的電流；負(fù)溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路，用以產(chǎn)生一負(fù)溫度系數(shù)的電流；以及電流組合電路，以將該正溫度系數(shù)的電流及該負(fù)溫度系數(shù)的電流作比例組合，獲得一低溫度系數(shù)的參考電流。
2.如權(quán)利要求1所述的參考電流產(chǎn)生電路，其特征在于該正溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路至少包括第一 PMOS晶體管、第二 PMOS晶體管、第三PMOS晶體管、第一 NMOS晶體管、第二 NMOS晶體管以及第一電阻，其中，該第一PMOS晶體管柵漏互連且與該第二PMOS晶體管柵極相互藕接形成電流鏡，該第一NMOS晶體管漏極連接至該第一PMOS晶體管漏極，源極通過(guò)該第一電阻接地，柵極與該第二 NMOS晶體管柵極互連，該第二 NMOS晶體管源極接地，柵漏互連接成電阻，該第三PMOS晶體管柵極接至該第一PMOS晶體管柵極形成電流鏡，其漏極形成該正溫度系數(shù)的電流輸出至該電流組合電路。
3.如權(quán)利要求2所述的參考電流產(chǎn)生電路，其特征在于該負(fù)溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路至少包括第四PMOS晶體管、第五PMOS晶體管、第六PMOS晶體管、第三NMOS晶體管、第四 NMOS晶體管以及第二電阻，該第六PMOS晶體管柵漏互連且與該第五PMOS晶體管柵極相互藕接形成電流鏡，該第四NMOS晶體管漏極連接至該第六PMOS晶體管漏極，柵極接至該第五 PMOS晶體管漏極，源極通過(guò)該第二電阻接地，該第三NMOS晶體管漏極接該第五PMOS晶體管漏極與該第四NMOS晶體管柵極，柵極接該第四NMOS晶體管漏極，源極接地，該第四PMOS晶體管柵極接至該第六PMOS晶體管柵極形成電流鏡，漏極形成該負(fù)溫度系數(shù)的電流輸出至該電流組合電路。
4.如權(quán)利要求3所述的參考電流產(chǎn)生電路，其特征在于該電流組合電路為一第五 NMOS晶體管，其柵漏互連并分別與該第三PMOS晶體管漏極及該第四PMOS晶體管漏極相連， 源極接地。
5.如權(quán)利要求4所述的參考電流產(chǎn)生電路，其特征在于該第一PMOS晶體管、該第二 PMOS晶體管、該第三PMOS晶體管、該第四PMOS晶體管及該第五PMOS晶體管源極接電源電壓。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種參考電流產(chǎn)生電路，其利用正溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路產(chǎn)生一正溫度系數(shù)的參考電流，利用一負(fù)溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路產(chǎn)生一負(fù)溫度系數(shù)的參考電流，并將兩者調(diào)整組合而獲得一低溫度系數(shù)的參考電流。
文檔編號(hào)G05F1/565GK102346497SQ20111014206
公開(kāi)日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月27日
發(fā)明者段新東, 陳杉 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司