一种全cmos参考电压源产生电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型是一种全CMOS参考电压源产生电路，该电路主要包括一个与温度相关的电流源电路、一个工作在亚阈值状态下的N型MOS管，所述电流源电路产生一个随着温度升高，电流值增加的电流，所述N型MOS管工作在亚阈值状态下，产生一个与温度相关的电压。采用本实用新型技术方案，结构简单，具备温度补偿功能，并且占用芯片面积小，在-40至120摄氏度的温度范围内，具有恒定的电压输出。
【专利说明】—种全CMOS参考电压源产生电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及CMOS集成电路芯片领域，给芯片内部或者外部提供一个与温度无关的参考电压，具体涉及一种全CMOS参考电压源产生电路。
【背景技术】
[0002]参考电压源是CMOS芯片中的重要单元，其作用是产生一个准确的参考电压，该电压能提供给芯片内部模块或者外部模块使用，因此该电压的值不能随着温度，工艺，电源电压的偏差漂移。CMOS工艺中，传统的做法是利用CMOS中的寄生纵向三极管，产生带隙基准电压，但CMOS工艺中的寄生纵向PNP三极管，基级-集电极电流放大系数较低，且集电极只能接在衬底，且该器件占据了芯片上的很大的面积，这些不利因素，严重限制了其应用范围。
[0003]为此，需要一种CMOS工艺下，简单易行，具有温度补偿，且不需要占据过多芯片面积的基准电压产生电路。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种在不使用纵向三极管的工艺条件下，产生与温度无关的基准电压的新型全CMOS基准电路。
[0005]为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现:
[0006]—种全CMOS参考电压源产生电路,其特征在于,包括一个与温度相关的电流源电路、一个工作在亚阈值状态下的N型MOS管，所述电流源电路产生一个随着温度升高，电流值增加的电流，所述N型MOS管工作在亚阈值状态下，产生一个与温度相关的电压；
[0007]所述电流源电路包括电源端口 VDD、NMOSI管，所述工作在亚阈值状态下的N型MOS管包括NM0S2管，所述NM0S1管的栅极Gl连接NM0S1管的源极SI，所述NM0S1管的漏极Dl连接所述电源端口 VDD，所述NM0S1管的衬底BI连接在GND端，所述NM0S2管的栅极G2连接NM0S2管的漏极D2，所述NM0S2管的漏极D2连接NM0S1管的源极SI，所述NM0S2管的衬底B2和源极S2连接在GND端。
[0008]优选的，所述NM0S1管是耗尽型N沟道金属氧化物场效应管。
[0009]优选的，所述NM0S2管是正常阈值电压的N沟道金属氧化物场效应管。
[0010]本发明的有益效果是:
[0011]采用本发明技术方案，结构简单，具备温度补偿功能，并且占用芯片面积小，在-40至120摄氏度的温度范围内，具有恒定的电压输出。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本发明实施例的结构示意图；
[0013]图2为本发明实施例的参考电压与温度的测试波形。
【具体实施方式】
[0014]下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
[0015]参照图1所示，NMOSl是耗尽型N沟道金属氧化物场效应管，NM0S2是正常阈值电压的N沟道金属氧化物场效应管，其中，NMOSl的栅极Gl连接在NMOSl的源极SI，NMOSl的漏极Dl连接在电源端口 VDD，NMOSl的衬底BI接在GND端；NM0S2的栅极G2连接在NM0S2的漏极D2，NM0S2的漏极D2连接在NMOSl的源极SI，NM0S2的衬底B2和源极S2接在GND端，简化为:D1-VDD，B1-GND, G2-D2-S1-G1，B2-S2-GND。
[0016]NMOSl的栅极Gl连接在源极SI端口，其栅极G1、源极SI电压是一个固定的值，且这个值不会随着电源电压的变化而变化，因此NMOSl可以提供一个恒定大小的电流。
[0017]NM0S2的栅极G2与漏极D2连接在一起，设置好流过它的电流以后，可以使得NM0S2工作在亚阈值条件下，此时NM0S2的漏极D2与源极S2电流-电压曲线类似于一个二极管。
[0018]在温度改变的时候，NMOSl决定的流过NM0S1-NM0S2电流会发生改变，NM0S2的阈值电压也会发生改变。
[0019]具体分析如下:当温度上升的时候，会使得NM0S2漏极D2的电压向着减小趋势变化；流过NMOSl的电流会向着变大的趋势变化。按照图1的方式连接这两个NMOS管，并合理的配置NMOSl与NM0S2的宽长比大小，便可以在NM0S2的漏端得到与温度无关的电压。
[0020]更具体的:这NMOSl和NM0S2两个模块共同协作，在温度变化的时候，工作在亚阈值状态的NM0S2管，其电流电压特性类似于三极管:温度上升，Vgs电压(栅极G2与源极S2间的电压)减小；而与温度相关的电流源在温度变化的时候，电流增加。合理的配置NMOSl、NM0S2的宽长比大小，就能保证输出电压与温度无关。
[0021]下表I为数据在NMSOl宽长比为Iu: 20u，NM0S2宽长比为500nm: 12u的关系下得到的温度-电压数据:丰盛的斯蒂
[0022]表I对应的温度-电压值
[0023]
温度(摄氏度)~fo[27f1[Γ?ο
输出电压(伏特)1.19031.19171.19141.19171.19231.1934
[0024]由上表I可以看出，在温度_33°C至100°C之间，输出电压维持在1.1903V-1.1934V之间，电压非常稳定，只在一个微小范围内波动，符合参考电压的需求。
[0025]如图2所示，参考电压与温度的测试波形:其中，横轴代表温度，竖轴代表输出参考电压。
[0026]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种全CMOS参考电压源产生电路,其特征在于,包括一个与温度相关的电流源电路、一个工作在亚阈值状态下的N型MOS管，所述电流源电路产生一个随着温度升高，电流值增加的电流，所述N型MOS管工作在亚阈值状态下，产生一个与温度相关的电压； 所述电流源电路包括电源端口 VDD、NMOSl管，所述工作在亚阈值状态下的N型MOS管包括NM0S2管，所述NMOSl管的栅极Gl连接NMOSl管的源极SI，所述NMOSl管的漏极Dl连接所述电源端口 VDD，所述NMOSl管的衬底BI连接在GND端，所述NM0S2管的栅极G2连接NM0S2管的漏极D2，所述NM0S2管的漏极D2连接NMOSl管的源极SI，所述NM0S2管的衬底B2和源极S2连接在GND端。
2.根据权利要求1所述的全CMOS参考电压源产生电路，其特征在于，所述匪OSl管是耗尽型N沟道金属氧化物场效应管。
3.根据权利要求1所述的全CMOS参考电压源产生电路，其特征在于，所述NM0S2管是正常阈值电压的N沟道金属氧化物场效应管。
【文档编号】G05F1/567GK203982251SQ201420346691
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年6月24日 优先权日:2014年6月24日
【发明者】刘寅, 钟波, 万达经 申请人:吴江圣博瑞信息科技有限公司