一种电压源电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电路，具体涉及一种电压源电路。
【背景技术】
[0002]在集成电路设计中，特别是在高压应用电路中，其电路内部的有些模块的耐压值有限，为了解决此问题，通常会集成一个电压源电路来产生一个供内部电路使用的低压源，这样，当电源电压有大范围变化时，其内部电压源可以保持相对稳定。
[0003]常见的简易结构电压源电路有:
(1)第一种是二极管式电压源电路，如附图1所示，该电路由由电阻(R1)、齐纳二极管(D)和NPN管(NPN管可以用NM0S管替代)组成。该电路利用齐纳二极管的击穿特性产生一个参考电压，再利用NPN管的跟随特性形成低压源(VA);假设齐纳二极管的击穿电压为Vz，那么在VCOVz时，VA可近似表示为:VA?Vz-Vbe (或?Vz-Vth);在VCC彡Vz时，VA ^ VCC-1bXRl-Vbe ^ VCC-Vbe (lb很小时，忽略电阻压降)或VCC-Vth);其中Vbe为NPN管Q1的be结正向导通压降；Ib是NPN管的基极电流。
[0004]为了使VCC具有较宽的工作电压范围，同时防止产生较大的静态功耗，需要限制R1上的静态电流消耗，因此R1的阻值选取很大，这需要占用很大的芯片面积。另外，因为VA电压相对于Vz有一个pn结压差(或NM0S管开启阈值压差)，因此，该结构的低压应用受到该限制。
[0005]第二种是N沟道耗尽结型场效应管式电压源电路，如附图2所示，该电路是用N沟道耗尽结型场效应管构成低压源电路，它不需要另外的辅助电路，其栅极直接接地，漏极接电源，源极输出即为低压源输出端，它利用N沟道耗尽型晶体管的开启特性，可直接产生电压源(VB)。假设N沟道耗尽型晶体管的开启电压是Vj (如Vj=-5.2V)，那么VB可近似表示为:在VCC>|Vj|时，VB?Vj ;在￥0:彡Vj时，该晶体管的源漏之间可看作是电阻通道，VB ?VCCo
[0006]这种电压源电路不仅省去了电阻，以及作为跟随器使用的NPN管，占用芯片很少，同时在VCC允许的工作电压范围，其自身消耗的静态电流可忽略不计，而且结构简易，静态功耗极低，具有较高的性价比。但其缺点是:栅极和漏极之间的击穿电压限制了 VCC的应用范围。
[0007]在集成电路工艺中，可以比较容易的实现N沟道耗尽型晶体管，因此采用图2所示的结构可以很简单的实现低压源输出。如附图3中，示意了 N沟道耗尽结型场效应管，SPNJFET，这是N沟道耗尽型晶体管的一种结构。这种NJFET管一般利用低掺杂的N阱、衬底(P-sub)及做在N阱中P型区域Pbase形成，N阱和衬底(P_sub)都具有很高的击穿电压。但因为Pbase (基区扩散层)掺杂浓度较高，因此Pbase与N阱的击穿电压(Vzgd)较低；因为在采用NJFET构成低压源电路时，源极连接到地，而漏极连接到电源，因此NJFET的漏极和栅极之间的击穿电压(即Vzgd)将决定这种应用结构电压的应用范围，所以，Vzgd较低时将限制这种结构应用的电压范围。
【发明内容】
[0008]本发明的目的就是为了克服【背景技术】中的缺陷，提供了一种电压源电路，该电路能够弥补现有技术的不足，拓宽了电路的应用电压范围。
[0009]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:一种电压源电路，由多个N沟道耗尽型晶体管构成，所述多个N沟道耗尽型晶体管分别表示为Ml、M2、M3……Mn，其特征是:所述Ml、M2、M3……Mn从下往上依次级联连接，所述Ml的栅极接地，其源极为输出端(VB端)，该源极同时连接M2的栅极，该Ml的漏极与M2的源极连接并同时连接M3的栅极；所述M2的源极连接M3的栅极，其漏极连接M3的源极；以此类推，所述Mn-1的栅极连接Mn-2的源极，Mn-1的源极连接Mn_2的漏极，Mn_l的漏极连接Mn的源极；所述Mn的栅极连接Mn-1的源极并同时连接Mn-2的漏极，Mn的漏极接电源(VCC)。
[0010]优选的:所述N沟道耗尽型晶体管具体是一种N沟道耗尽型M0S管。
[0011]另外优选的是:所述N沟道耗尽型晶体管具体是一种N沟道耗尽结型场效应管。
[0012]本发明的有益效果是:本发明的电路结构，既保留了 N沟道耗尽型晶体管低静态电流的特性，同时利用级联的方式解决了栅漏极耐压不足的缺点，拓宽了电路的应用电压范围。该电路结构简单易用，也不需要另外的辅助电路，适用于电路集成。
【附图说明】
[0013]图1，现有二极管式电压源电路的原理图；
图2，现有N沟道耗尽结型场效应管式电压源电路的原理图；
图3，现有N沟道耗尽结型场效应管的结构示意图；
图4，本发明的电路原理图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图以及优选的方案对本发明的工作原理作进一步详细的说明。
[0015]如附图4所示，是本发明的电路原理图，具体是一种电压源电路，该电路由多个N沟道耗尽型晶体管构成，所述多个N沟道耗尽型晶体管分别表示为Ml、M2、M3……Mn，表示有n个N沟道耗尽型晶体管，所述Ml、M2、M3……Mn从下往上依次级联连接，其中，所述Ml表示第一个N沟道耗尽型晶体管，所述Mn表示最后一个N沟道耗尽型晶体管，所述Ml的栅极接地，其源极为输出端(VB端)，该源极同时连接M2的栅极，该Ml的漏极与M2的源极连接并同时连接M3的栅极；所述M2的源极连接M3的栅极，其漏极连接M3的源极；以此类推，所述Mn-1的栅极连接Mn-2的源极，Mn_l的源极连接Mn_2的漏极，Mn_l的漏极连接Mn的源极；所述Mn的栅极连接Mn-1的源极并同时连接Mn_2的漏极，Mn的漏极接电源(VCC)。
[0016]工作原理:假设每个N沟道耗尽型晶体管的栅漏极击穿电压为Vzgd，每个N沟道耗尽型晶体管的开启电压为Vj，那么附图4所示结构的VCC应用电压最高可近似计算为:Vzgd + |Vj|X (n-1);可以根据需要的电压范围计算出需要级联的个数。
[0017]在VCC较低时，级联的N沟道耗尽型晶体管可以全部导通，形成低电阻通道，输出电压近似等于VCC;在VCC电压较高时，输出电压可维持在|Vj|附近，同时自身静态电流消耗极低。采用该级联电路结构可以拓宽电路的电压应用范围。
[0018]本发明既保留了 N沟道耗尽型晶体管低静态电流的特性，同时利用级联的方式解决了栅漏极耐压不足的缺点，拓宽了电路的应用电压范围。本电路结构简单易用，也不需要另外辅助电路，适用于电路集成。
【主权项】
1.一种电压源电路，由多个N沟道耗尽型晶体管构成，所述多个N沟道耗尽型晶体管分别表示为M1、M2、M3……Mn，其特征是:所述M1、M2、M3……Mn从下往上依次级联连接，所述Ml的栅极接地，其源极为输出端，该源极同时连接M2的栅极，该Ml的漏极与M2的源极连接并同时连接M3的栅极；所述M2的源极连接M3的栅极，其漏极连接M3的源极；以此类推，所述Mn-1的栅极连接Mn-2的源极，Mn-1的源极连接Mn_2的漏极，Mn-1的漏极连接Mn的源极；所述Mn的栅极连接Mn-1的源极并同时连接Mn_2的漏极，Mn的漏极接电源。2.根据权利要求1所述的电压源电路，其特征是:所述N沟道耗尽型晶体管具体是一种N沟道耗尽型MOS管。3.根据权利要求1所述的电压源电路，其特征是:所述N沟道耗尽型晶体管具体是一种N沟道耗尽结型场效应管。
【专利摘要】本发明涉及一种电路，具体涉及一种电压源电路，由M1、M2、M3……Mn多个N沟道耗尽型晶体管构成，所述M1、M2、M3……Mn从下往上依次级联连接，所述M1的栅极接地，其源极为输出端，该源极同时连接M2的栅极，该M1的漏极与M2的源极连接并同时连接M3的栅极；所述M2的源极连接M3的栅极，其漏极连接M3的源极；以此类推，所述Mn-1的栅极连接Mn-2的源极，Mn-1的源极连接Mn-2的漏极，Mn-1的漏极连接Mn的源极；所述Mn的栅极连接Mn-1的源极并同时连接Mn-2的漏极，Mn的漏极接电源。本发明拓宽了电路的应用电压范围，其结构简单易用。
【IPC分类】H02M3/155
【公开号】CN105245099
【申请号】CN201510619141
【发明人】刘卫中, 王大选, 张建仙
【申请人】无锡华润矽科微电子有限公司
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年9月25日