组合栅极基准电压源及其使用方法_3

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整数倍。第二镜像晶体管M7、第三镜像晶体管M8和第四镜像晶体管M9各自的尺寸均为第一晶体管单位尺寸的整数倍。
[0048]基于流经第一镜像晶体管M6的偏置电流限定了第一镜像电阻器R6的电阻,使得通过R6的端子之间的电压降大于150mV。第二镜像电阻器R7、第三镜像电阻器R8和第四镜像电阻器R9各自具有的电阻基于第一晶体管单位尺寸的整数比倍数。通过使用第一晶体管单位尺寸,通过第一电流镜区的每一个镜像晶体管而镜像的电流是晶体管的相对尺寸的整数倍的比率与第一镜像晶体管的电流16乘积。流经第二镜像晶体管M7的电流17由(n7/n6) X 16得出,其中,n7是用于第二镜像晶体管M7的第一晶体管单位尺寸的整数倍,n6是用于第一镜像晶体管M6的第一晶体管单位尺寸的整数倍,且16是流经第一镜像晶体管的电流。流经第三镜像晶体管M8的电流18由(n8/n6) XI6得出,其中,n8是用于第三镜像晶体管M8的第一晶体管单位尺寸的整数倍。流经第四镜像晶体管M9的电流19由(n9/n6) X 16得出,其中,n9是用于第四镜像晶体管M9的第一晶体管单位尺寸的整数倍。
[0049]通过使用第一晶体管单位尺寸,第一电流镜区的每一个镜像电阻器两端的电阻是晶体管的相对尺寸的整数倍的比率与对应于第一镜像电阻器R6的电阻r6乘积。对应于第二镜像电阻器R7的电阻r7由(n6/n7) Xr6得出,其中,n7是用于第二镜像晶体管M7的第一晶体管单位尺寸的整数倍,n6是用于第一镜像晶体管M6的第一晶体管单位尺寸的整数倍,且r6是对应于第一镜像电阻器的电阻。对应于第三镜像电阻器R8的电阻r8由(n6/n8) Xr6得出,其中,n8是用于第三镜像晶体管M8的第一晶体管单位尺寸的整数倍。对应于第四镜像电阻器R9的电阻r9由(n6/n9) Xr6得出,其中,n9是用于第四镜像晶体管M9的第一晶体管单位尺寸的整数倍。
[0050]调整第一电流镜区320的镜像晶体管M6至M9和镜像电阻器R6至R9的尺寸能够调节流经组合栅极晶体管Ml的电流(例如,第一电流Il (图1)),以及沿着第一电流镜的其他导线的电流。例如,第三镜像晶体管M8和第三镜像电阻器R8确定了流经组合栅极晶体管Ml的电流。在另一实例中,第二镜像晶体管M7和第二镜像电阻器R7确定了提供给第二镜像区330的电流。调节流经组合栅极晶体管Ml的电流帮助提高由基准电压源300所输出的基准电压Vref的精确度和温度独立性。第一电流镜区320的镜像晶体管M6至M9能够以纳安电流等级精确地镜像电流。
[0051]第二电流镜区330配置为镜像来自第一电流镜区320的电流。第二电流镜区330包括与第五镜像电阻器R5串联连接的第五镜像晶体管M5。第五镜像电阻器R5连接至负电源电压VSS。第五镜像晶体管M5是二极管接法的。第五镜像晶体管M5的漏极端沿着第二导线连接至第二镜像晶体管M7。第二电流镜区330还包括与第六镜像电阻器R4串联连接的第六镜像晶体管M4。第六镜像电阻器R4连接至负电源电压VSS。第六镜像晶体管M4的栅极连接至第五镜像晶体管M5的栅极。第六镜像晶体管M4的漏极端沿着第五导线连接至晶体管M2和晶体管M3。在一些实施例中,第五镜像晶体管M5和第六镜像晶体管M4中的每一个都是NMOS晶体管。
[0052]第二电流镜区330配置为沿着第二导线接收来自第一电流镜区320的电流17,且沿着第五导线镜像电流17。第五镜像晶体管M5的尺寸限定为第二晶体管单位尺寸的整数倍。第六镜像晶体管M4的尺寸为第二晶体管单位尺寸的整数倍。在一些实施例中,第一晶体管单位尺寸等于第二晶体管单位尺寸。在一些实施例中,第一晶体管单位尺寸不同于第二晶体管单位尺寸。
[0053]基于流经第五镜像晶体管M5的电流限定第五镜像电阻器R5的电阻,使得通过R5的端子之间的电压降大于150mV。第六镜像电阻器R4具有的电阻基于第二晶体管单位尺寸的整数倍。
[0054]通过使用第二晶体管单位尺寸,通过第二电流镜区330的每一个镜像晶体管而镜像的电流是晶体管的相应尺寸的整数倍的比率与流经第五镜像晶体管M5的电流15乘积。流经第六镜像晶体管M4的电流14由(n4/n5)XI5得出,其中,n4是用于第六镜像晶体管M4的第二晶体管单位尺寸的整数倍,n5是用于第五镜像晶体管M5的第二晶体管单位尺寸的整数倍,且15是流经第五镜像晶体管的电流。
[0055]通过使用第二晶体管单位尺寸,第二电流镜区330的每一个镜像电阻器两端之间的电阻是晶体管的相应尺寸的整数倍的比率与对应于第五镜像电阻器R5的电阻r5乘积。对应于第六镜像电阻器R4的电阻r4由(n5/n4)Xr5得出,其中,n4是用于第六镜像晶体管M4的第二晶体管单位尺寸的整数倍,n5是用于第五镜像晶体管M5的第二晶体管单位尺寸的整数倍,且r5是对应于第五镜像电阻器的电阻。
[0056]调整第二电流镜区330的镜像晶体管M5和M4的尺寸以及镜像电阻器R5和R4的尺寸能够调节流经晶体管M2的电流(例如,第二电流12(图1))。例如,第六镜像晶体管M4和第六镜像电阻器R4确定流经晶体管M2的电流12。调节流经晶体管M2的电流帮助提高由基准电压源300所输出的基准电压Vref的精确度和温度独立性。由于使用镜像负反馈电阻器(mirror degenerat1n resistor) R4和R5,所以第二电流镜区330的镜像晶体管M5和M4能够以纳安电流等级精确地镜像电流。
[0057]电压固定区340配置为保持晶体管M2两端的电压降大约等于基准电压Vref。电压固定区340包括第一固定晶体管Mil。第一固定晶体管Mll的源极端配置为沿着第四导线接收来自第一电流镜区320的电流19。第一固定晶体管Mll的栅极连接至组合栅极晶体管M1,且配置为接收与电流Il相等的电流18。第一固定晶体管Mll的漏极端连接至负电源电压VSS。在一些实施例中,第一固定晶体管Mll是PMOS晶体管。电压固定区340还包括第二固定晶体管M12。第二固定晶体管M12的源极端沿着第五导线连接至晶体管M2。第二固定晶体管M12的漏极端连接至工作电压VDD。第二固定晶体管的栅极连接至第一固定晶体管Mll的源极端,且配置为接收电流19。在一些实施例中,第二固定晶体管M12是NMOS晶体管。
[0058]第一固定晶体管Mll是电平位移源极跟随器(level-shifting sourcefollower).第一固定晶体管由来自第一电流镜区320的电流19偏置。第一固定晶体管Mll配置为实施工作电压VDD的方向的电平位移。第二固定晶体管M12也是电平位移源极跟随器。第二固定晶体管M12由流经晶体管M2的电流偏置。流经晶体管M2的电流小于来自第一电流镜区320的电流19。第二固定晶体管M12配置为实施负电源电压VSS的方向的电平位移。
[0059]第一固定晶体管Mll的尺寸小于第二固定晶体管M12的尺寸。由于第一固定晶体管和第二固定晶体管之间的尺寸差异以及电流19和流经晶体管M2的电流之间的电流差,所以从第一固定晶体管Mll的栅极到第二固定晶体管M12的源极端的电平位移是正值。到第二固定晶体管M12的源极端的电平位移的正值帮助提供第二固定晶体管的源极端处的电压电平以适于使晶体管M2的泄漏电流与晶体管M3的泄漏电流大致匹配。通过使晶体管M2的泄漏电流与晶体管M3的泄漏电流匹配,由基准电压源300所输出的基准电压Vref在所有温度值下都保持恒定电平,即,基准电压Vref不依赖于温度。在一些实施例中,第二固定晶体管M12的源极端处的电压电平大致等于基准电压Vref的两倍(2Vref)。
[0060]图4是根据一个或多个实施例的电阻器布置400的俯视图。电阻器布置400具有蛇形结构。电阻器布置400包括多晶硅、薄膜硅铬或其他合适的电阻材料。通过形成工艺的临界尺寸限定了电阻器布置400中的多晶硅的最小宽度。临界尺寸是能够使用形成工艺可靠地形成的最小尺寸。在一些实施例中,使用光刻工艺形成电阻器布置400。与使用较宽的元件或直线布局的其他方法相比,电阻器布置400通过包括蛇形结构和基于临界尺寸的宽度在每单位面积具有更高的电阻。在一些实施例中,电阻器布置400的电阻是I兆欧(ΜΩ)或更大的的数量级。在一些实施例中,电阻器布置400用作用于基准电压源(例如,基准电压源300(图3))中的电阻器的电阻器单位尺寸。在一些实施例中,例如,如果对应于第一镜像电阻器R6的电阻r6是3ΜΩ且电阻器布置400的单位电阻器尺寸是1ΜΩ,在一些实施例中,使用三个串联连接的电阻器布置形成第一镜像电阻器。将电阻器布置400两端的电压降设定为足够高的电平以提供与电流镜匹配的电流,例如,第一电流镜区320或第二电流镜区330 (图3),且使能够形成纳米功率等级的精确的电流镜。在一些实施例中,电阻器布置40
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