恒定跨导偏置电路的制作方法

本申请涉及偏置电路技术领域，特别是涉及恒定跨导偏置电路。

背景技术：

恒定的跨导偏置电路广泛应用于集成电路设计，如射频前端、光通信前端、gm-c滤波器等电路系统中。而传统的跨导偏置电路如模拟cmos集成电路设计(毕查德.拉扎维著)一书中提出的，其跨导是与电阻相关的。而电阻的阻值虽然与电压无关，但是电阻的阻值是随温度和工艺变化的，所以cmos的跨导还是会随着温度和工艺变化。

也就是说，工艺、温度、电压的变化都会影响现有跨导偏置电路内mos管的跨导，导致其跨导变化过大。

技术实现要素：

基于此，有必要针对现有跨导偏置电路因受工艺、温度、电压的影响，导致其跨导变化过大的问题，提供一种恒定跨导偏置电路。

一种恒定跨导偏置电路，包括：

电流产生模组，用于依据恒定电压产生第一电流；

电流镜电路，所述电流镜电路的第一端与所述电流产生模组电连接，所述电流镜电路的第二端用于电连接电源，用于基于所述第一电流生成并输出第二电流；

电压产生模组，所述电压产生模组的第一端与所述电流镜电路的第三端电连接，用于根据所述第二电流产生共模电压；

运放电路，所述运放电路的第一端与所述电源电连接，所述运放电路包括第一mos管和第二mos管，所述第一mos管的第一端与所述电压产生模组的第一端电连接，所述第二mos管的第一端与所述电压产生模组的第二端电连接，所述第二mos管的第二端与所述第一mos管的第二端共接；

恒定电流源，所述恒定电流源的第一端与所述第二mos管的第三端电连接，所述恒定电流源的第二端和所述运放电路的第二端共接地；

所述电压产生模组用于将所述共模电压输入至所述第一mos管的第一端和所述第二mos管的第一端。

在其中一个实施例中，所述运放电路还包括：

第三mos管，所述第三mos管的第一端与所述电源电连接，所述第三mos管的第二端和第三端与所述第一mos管的第三端共接；

第四mos管，所述第四mos管的第一端与所述电源电连接，所述第四mos管的第二端与所述第三mos管的第二端电连接；

第五mos管，所述第五mos管的第一端与所述电源电连接，所述第五mos管的第二端与所述第四mos管的第三端和所述第二mos管的第三端共接；

第六mos管，所述第六mos管的第一端和第二端均与所述第五mos管的第三端共接；以及

第七mos管，所述第七mos管的第一端与所述第二mos管的第二端和所述第一mos管的第二端共接，所述第七mos管的第二端与所述第六mos管的第一端电连接，所述第七mos管的第三端和所述第六mos管的第三端共接地。

在其中一个实施例中，所述第一mos管、所述第二mos管、所述第六mos管和所述第七mos管均为nmos管，所述第三mos管、所述第四mos管和所述第五mos管均为pmos管。

在其中一个实施例中，所述运放电路包括：

第三mos管，所述第三mos管的第二端和第三端与所述第一mos管的第三端共接；

第四mos管，所述第四mos管的第二端与所述第三mos管的第二端电连接；

第五mos管，所述第五mos管的第一端、所述第三mos管的第一端和所述第四mos管的第一端共接地，所述第五mos管的第二端与所述第四mos管的第三端和所述第二mos管的第三端共接；

第六mos管，所述第六mos管的第一端和第二端均与所述第五mos管的第三端共接，所述第六mos管的第三端与所述电源电连接；以及

第七mos管，所述第七mos管的第一端与所述第二mos管的第二端和所述第一mos管的第二端共接，所述第七mos管的第二端与所述第六mos管的第一端电连接，所述第七mos管的第三端与所述电源电连接。

在其中一个实施例中，所述第一mos管、所述第二mos管、所述第六mos管和所述第七mos管均为pmos管，所述第三mos管、所述第四mos管和所述第五mos管均为nmos管。

在其中一个实施例中，所述电流镜电路包括：

第八mos管，所述第八mos管的第一端与所述电源电连接，所述第八mos管的第二端和第三端与所述电流产生模组的输出端共接；以及

第九mos管，所述第九mos管的第一端与所述电源电连接，所述第九mos管的第二端和所述第八mos管的第二端电连接，所述第九mos管的第三端和电压产生模组的第一端和所述第一mos管的第一端共接。

在其中一个实施例中，所述第八mos管和所述第九mos管均为pmos管。

在其中一个实施例中，所述电流产生模组包括：

第一电阻；

运算放大器，所述运算放大器的第一输入端用于输入所述恒定电压，所述运算放大器的第二输入端与所述第一电阻的第一端电连接，所述第一电阻的第二端接地；以及

第十mos管，所述第十mos管的第一端与所述运算放大器的输出端电连接，所述第十mos管的第二端与所述电流镜电路的第一端电连接，所述第十mos管的第三端与所述第一电阻的第一端电连接。

在其中一个实施例中，所述电压产生模组包括：

第二电阻，所述第二电阻的第一端与所述电流镜电路的第三端和所述第一mos管的第一端共接，所述第二电阻的第二端与所述第二mos管的第一端电连接，所述第二电阻用于根据所述第二电流产生所述共模电压，并将所述共模电压输入至所述第一mos管的第一端和所述第二mos管的第一端。

在其中一个实施例中，所述电压产生模组还包括：

第三电阻，所述第三电阻的第一端与所述第二电阻的第二端电连接，所述第三电阻的第二端接地。

与现有技术相比，上述恒定跨导偏置电路，通过电流产生模组依据恒定电压产生第一电流，并通过电流镜电路基于第一电流生成并输出第二电流至电压产生模组，使得所述电压产生模组根据所述第二电流产生共模电压，同时将该共模电压分别输入至所述运放电路内的第一mos管和第二mos管，并与所述恒定电流源配合，使得所述第一mos管和第二mos管之间的跨导恒定，不仅避免了受工艺、温度、电压的影响导致mos管的跨导变化过大的问题，还能够降低制作成本，经济实用。

附图说明

图1为本申请一实施例提供的恒定跨导偏置电路的电路框图；

图2为本申请一实施例提供的恒定跨导偏置电路的电路示意图一；

图3为本申请一实施例提供的恒定跨导偏置电路的电路示意图二。

10恒定跨导偏置电路

100电流产生模组

110第一电阻

120运算放大器

130第十mos管

200电流镜电路

201电源

210第八mos管

220第九mos管

300电压产生模组

310第二电阻

320第三电阻

400运放电路

410第一mos管

420第二mos管

430第三mos管

440第四mos管

450第五mos管

460第六mos管

470第七mos管

500恒定电流源

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参见图1，本申请一实施例提供一种恒定跨导偏置电路10，包括：电流产生模组100、电流镜电路200、电压产生模组300、运放电路400以及恒定电流源500。所述电流产生模组100用于依据恒定电压产生第一电流。所述电流镜电路200的第一端与所述电流产生模组100电连接。所述电流镜电路200的第二端用于电连接电源201。所述电流镜电路200用于基于所述第一电流生成并输出第二电流。所述电压产生模组300的第一端与所述电流镜电路200的第三端电连接。所述电压产生模组300用于根据所述第二电流产生共模电压。

所述运放电路400的第一端与所述电源201电连接。所述运放电路400包括第一mos管410和第二mos管420。所述第一mos管410的第一端与所述电压产生模组300的第一端电连接。所述第二mos管420的第一端与所述电压产生模组300的第二端电连接。所述第二mos管420的第二端与所述第一mos管410的第二端共接。所述恒定电流源500的第一端与所述第二mos管420的第三端电连接。所述恒定电流源500的第二端和所述运放电路400的第二端共接地。所述电压产生模组300用于将所述共模电压输入至所述第一mos管410的第一端和所述第二mos管420的第一端。

可以理解，所述电流产生模组100的具体结构不做限制，只要具有基于所述恒定电压产生所述第一电流的功能即可。在一个实施例中，所述电流产生模组100也可以运算放大器、定值电阻和p型mos管结合构成。在一个实施例中，所述恒定电压可由恒定电压源生成并输出至所述电流产生模组100，通过恒定电压源生成的所述恒定电压可近似认为是与工艺、温度无关的常量。通过所述电流产生模组100将输入的所述恒定电压转换为所述第一电流并输出至所述电流镜电路200。

可以理解，所述电流镜电路200的具体电路结构不做限制，只要具有基于所述第一电流生成并输出所述第二电流的功能即可。在一个实施例中，所述电流镜电路200可由两个pmos管构成。在一个实施例中，所述电流镜电路200也可为共源共栅电流镜。通过所述电流镜电路200接收所述电流产生模组100输出的所述第一电流，并按照预设比例对所述第一电流进行复制得到所述第二电流。在一个实施例中，所述预设比例可以为1。即将所述第一电流进行一比一复制，从而得到所述第二电流。

在一个实施例中，所述电压产生模组300的具体结构不做限制，只要具有根据所述第二电流产生所述共模电压的功能即可。在一个实施例中，所述电压产生模组300可以是定值电阻。通过该电阻接收所述电流镜电路200输出的所述第二电流，并生成所述共模电压。即将所述第二电流输入至该电阻，可使得该电阻的两端产生压差，从而得到电阻两端的电压(即所述共模电压)。

在一个实施例中，所述第一mos管410的类型不限，可以是n型mos管，也可以是p型mos管。在一个实施例中，所述第二mos管420的类型不限，可以是n型mos管，也可以是p型mos管。在一个实施例中，所述第一mos管410和所述第二mos管420均可替换为三极管。

在一个实施中，所述第一mos管410的第一端与所述电压产生模组300的第一端电连接，即表示所述第一mos管410的第一端接收所述电压产生模组300输出的所述共模电压。同样的，所述第二mos管420的第一端与所述电压产生模组300的第二端电连接，即表示所述第二mos管420的第一端接收所述电压产生模组300输出的所述共模电压。

在一个实施例中，通过所述恒定电流源500产生恒定的电流，可认为是与工艺、温度、电压无关的常量。结合图2可推知，所述第一mos管410和所述第二mos管420的跨导(gm)公式如下：

其中，iref为所述恒定电流源500产生的恒定电流。vref为所述恒定电压。r1为所述电压产生模组300的阻值(固定值)。r2为所述电流产生模组100的阻值(固定值)。

由上述公式可知，所述第一mos管410和所述第二mos管420的跨导是与所述恒定电流源500产生的恒定电流、所述恒定电压、r1和r2的阻值相关。因所述恒定电流源500产生的恒定电流、所述恒定电压、r1和r2的阻值都可以认为是与工艺、温度、电压无关的常量，因此gm可以认为与工艺、温度、电压无关。也就是说，通过上述恒定跨导偏置电路10，可实现对所述第一mos管410和所述第二mos管420进行偏置，从而使得所述第一mos管410和所述第二mos管420的跨导保持与工艺、电压和温度无关，使其恒定。同时采用上述电路拓扑不会增加芯片的功耗和面积，具有经济实用的优势。

本实施例中，通过所述电流产生模组100依据所述恒定电压产生所述第一电流，并通过所述电流镜电路200基于所述第一电流生成并输出第二电流至所述电压产生模组300，使得所述电压产生模组300根据所述第二电流产生共模电压。同时将该共模电压分别输入至所述运放电路400内的第一mos管410和第二mos管420，并与所述恒定电流源500配合，使得所述第一mos管410和第二mos管420之间的跨导恒定，不仅避免了受工艺、温度、电压的影响导致mos管的跨导变化过大的问题，还能够降低制作成本，经济实用。

请参见图2，在一个实施例中，所述运放电路400还包括：第三mos管430、第四mos管440、第五mos管450、第六mos管460以及第七mos管470。所述第三mos管430的第一端与所述电源201电连接。所述第三mos管430的第二端和第三端与所述第一mos管410的第三端共接。所述第四mos管440的第一端与所述电源201电连接。所述第四mos管440的第二端与所述第三mos管430的第二端电连接。

所述第五mos管450的第一端与所述电源201电连接。所述第五mos管450的第二端与所述第四mos管440的第三端和所述第二mos管420的第三端共接。所述第六mos管460的第一端和第二端均与所述第五mos管450的第三端共接。所述第七mos管470的第一端与所述第二mos管420的第二端和所述第一mos管410的第二端共接。所述第七mos管470的第二端与所述第六mos管460的第一端电连接。所述第七mos管470的第三端和所述第六mos管460的第三端共接地。

在一个实施例中，所述第三mos管430的第一端、所述第四mos管440的第一端和所述第五mos管450的第一端均为源极，且该源极均与所述电源201电连接；所述第三mos管430的第二端、所述第四mos管440的第二端和所述第五mos管450的第二端均为栅极；所述第三mos管430的第三端、所述第四mos管440的第三端和所述第五mos管450的第三端均为漏级。即在图2中，所述第三mos管430、所述第四mos管440和所述第五mos管450均为pmos管。

在一个实施例中，所述第六mos管460的第一端和所述第七mos管470的第一端均为漏级；所述第六mos管460的第二端和所述第七mos管470的第二端均为栅级；所述第六mos管460的第三端和所述第七mos管470的第三端均为源级，且该源极接地。即所述第六mos管460和所述第七mos管470均为nmos管。

与此同时，所述第一mos管410的第一端和所述第二mos管420的第一端均为栅极；所述第一mos管410的第二端和所述第二mos管420的第二端均为源极；所述第一mos管410的第三端和所述第二mos管420的第三端均为漏极。结合图2的电路拓扑可知，所述第一mos管410和所述第二mos管420均为nmos管。由上述内容可知，采用图2中的电路拓扑，可用来偏置nmos管，使得nmos管的跨导保持与工艺、电压和温度无关，使其恒定。同时采用上述电路拓扑不会增加芯片的功耗和面积，具有经济实用的优势。

请参见图3，在一个实施例中，所述运放电路400包括：第三mos管430、第四mos管440、第五mos管450、第六mos管460以及第七mos管470。所述第三mos管430的第二端和第三端与所述第一mos管410的第三端共接。所述第四mos管440的第二端与所述第三mos管430的第二端电连接。所述第五mos管450的第一端、所述第三mos管430的第一端和所述第四mos管440的第一端共接地。所述第五mos管450的第二端与所述第四mos管440的第三端和所述第二mos管420的第三端共接。

所述第六mos管460的第一端和第二端均与所述第五mos管450的第三端共接。所述第六mos管460的第三端与所述电源201电连接。所述第七mos管470的第一端与所述第二mos管420的第二端和所述第一mos管410的第二端共接。所述第七mos管470的第二端与所述第六mos管460的第一端电连接。所述第七mos管470的第三端与所述电源201电连接。

在一个实施例中，所述第三mos管430的第一端、所述第四mos管440的第一端和所述第五mos管450的第一端均为源极，且该源极接地；所述第三mos管430的第二端、所述第四mos管440的第二端和所述第五mos管450的第二端均为栅极；所述第三mos管430的第三端、所述第四mos管440的第三端和所述第五mos管450的第三端均为漏级。即在图3中，所述第三mos管430、所述第四mos管440和所述第五mos管450均为nmos管。

在一个实施例中，所述第六mos管460的第一端和所述第七mos管470的第一端均为漏级；所述第六mos管460的第二端和所述第七mos管470的第二端均为栅级；所述第六mos管460的第三端和所述第七mos管470的第三端均为源级，且该源极与所述电源201电连接。即所述第六mos管460和所述第七mos管470均为pmos管。

与此同时，所述第一mos管410的第一端和所述第二mos管420的第一端均为栅极；所述第一mos管410的第二端和所述第二mos管420的第二端均为源极；所述第一mos管410的第三端和所述第二mos管420的第三端均为漏极。结合图3的电路拓扑可知，所述第一mos管410和所述第二mos管420均为pmos管。由上述内容可知，采用图3中的电路拓扑，可用来偏置pmos管，使得pmos管的跨导保持与工艺、电压和温度无关，使其恒定。同时采用上述电路拓扑不会增加芯片的功耗和面积，具有经济实用的优势。

在一个实施例中，所述第一mos管410、所述第二mos管420、所述第三mos管430、所述第四mos管440、所述第五mos管450、所述第六mos管460和所述第七mos管470均可替换为三极管。

请参见图2和图3，在一个实施例中，所述电流镜电路200包括：第八mos管210以及第九mos管220。所述第八mos管210的第一端与所述电源201电连接。所述第八mos管210的第二端和第三端与所述电流产生模组100的输出端共接。所述第九mos管220的第一端与所述电源201电连接。所述第九mos管220的第二端和所述第八mos管210的第二端电连接。所述第九mos管220的第三端和电压产生模组300的第一端和所述第一mos管410的第一端共接。

在一个实施例中，所述第八mos管210和所述第九mos管220组成了共源共栅电流镜。通过该共源共栅电流镜将所述电流产生模组100输入的所述第一电流按照预设比例进行复制，从而得到所述第二电流，并将所述第二电流输出至所述电压产生模组300。所述预设比例为1:1。

在一个实施例中，所述第八mos管210的第一端和所述第九mos管220的第一端均为源极；所述第八mos管210的第二端和所述第九mos管220的第二端均为栅极；所述第八mos管210的第三端和所述第九mos管220的第三端均为漏极。在一个实施例中，所述第八mos管210和所述第九mos管220可采用pmos管。

在一个实施例中，所述电流产生模组100包括：第一电阻110、运算放大器120以及第十mos管130。所述运算放大器120的第一输入端用于输入所述恒定电压。所述运算放大器120的第二输入端与所述第一电阻110的第一端电连接。所述第一电阻110的第二端接地。所述第十mos管130的第一端与所述运算放大器120的输出端电连接。所述第十mos管130的第二端与所述电流镜电路200的第一端电连接。所述第十mos管130的第三端与所述第一电阻110的第一端电连接。

在一个实施例中，所述第十mos管130的第一端为栅极；所述第十mos管130的第二端为漏级；所述第十mos管130的第三端为源极。在一个实施例中，通过所述运算放大器120、所述第一电阻110以及所述第十mos管130配合，可将所述恒定电压转换为所述第一电流，并将所述第一电流输入至所述电流镜电路200。

在一个实施例中，所述电压产生模组300包括：第二电阻310。所述第二电阻310的第一端与所述电流镜电路200的第三端和所述第一mos管410的第一端共接。所述第二电阻310的第二端与所述第二mos管420的第一端电连接。所述第二电阻310用于根据所述第二电流产生所述共模电压。并将所述共模电压输入至所述第一mos管410的第一端和所述第二mos管420的第一端。

在一个实施例中，所述第二电阻310为定值电阻，即该电阻的阻值可不受工艺、电压以及温度的影响。通过所述第二电阻310接收所述第二电流，并生成所述共模电压。即将所述第二电流输入至该电阻时，可使得该电阻的两端产生压差，从而得到电阻两端的电压(即所述共模电压)。得到所述共模电压后，可将该共模电压分别输入至所述第一mos管410的第一端和所述第二mos管420的第一端。

在一个实施例中，所述电压产生模组300还包括：第三电阻320。所述第三电阻320的第一端与所述第二电阻310的第二端电连接。所述第三电阻320的第二端接地。通过设置所述第三电阻320，可避免所述第二电阻310两端产生的电压直接接地，提高电路拓扑使用的可靠性。

综上所述，本申请通过所述电流产生模组100依据所述恒定电压产生所述第一电流，并通过所述电流镜电路200基于所述第一电流生成并输出第二电流至所述电压产生模组300，使得所述电压产生模组300根据所述第二电流产生共模电压。同时将该共模电压分别输入至所述运放电路400内的第一mos管410和第二mos管420，并与所述恒定电流源500配合，使得所述第一mos管410和第二mos管420之间的跨导恒定，不仅避免了受工艺、温度、电压的影响导致mos管的跨导变化过大的问题，还能够降低制作成本，经济实用。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。