具有温度系数补偿的电阻电路的制作方法

文档序号:8264782
具有温度系数补偿的电阻电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种半导体集成电路,特别是涉及一种具有温度系数补偿的电阻电 路。
【背景技术】
[0002] 在许多系统芯片(systemonchip,SOC)应用中,振荡器是一个非常重要的模块。 振荡器分为阻容振荡器即RC振荡器、电感电容振荡器、晶体振荡器、音叉振荡器等。RC振 荡器是通过对电容进行充电和放电实现振荡信号的输出,通过调节电阻或电容的值能够调 节振荡信号的频率。相对于于其它各种类型的振荡器,RC振荡器具有结构简单,精度较高 的优点。所以片上RC振荡器(RCsiliconoscillator)在智能卡(smartcard),单片机 (MicroControlUnit,MCU)等产品中广泛用于电荷泵(PUMP)驱动,逻辑(LOGIC)时钟等。
[0003] RC振荡器频率的温度系数由RC乘积的温度系数决定,其中R即电阻本身的温度系 数又占主要因素。温度系数补偿之后的电阻为高精度RC振荡器的工程实现提供了可能。现 有技术中,具有温度系数补偿的电阻电路主要采用具有正负温度系数的电阻相串联的方式 实现,或者采用具有正负温度系数的电阻相并联的方式实现。如图1所示,是现有具有温度 系数补偿的电阻电路图;图1中采用具有正温度系数的电阻RplOl和具有负温度系数的电 阻RnlOl串联形成串联电阻R101,通过电阻RplOl和RnlOl的正负温度系数的互相抵消补 偿使得整个串联电阻R101的温度系数降低或消除。在片上RC振荡器的应用中,两个串联 电阻RplOl和RnlOl都是片上结构,片上电阻实现不同温度系数的电阻需要采用不同类型 的电阻,如多晶硅电阻、扩散电阻或N阱电阻能实现正温度系数;多晶硅电阻能实现负温度 系数。多晶硅电阻的正负温度系数能根据其掺杂浓度的不同而不同。由于串联电阻RplOl 和RnlOl的电阻类型不同,由于两种电阻类型不同,两个电阻的工艺角(corner)不一定是 相同方向变化,而图1所示结构只在电阻相同corner变化下起到补偿作用,相反corner变 化时不但无补偿作用,补偿效果还会恶化。
[0004] 和串联形成的温度系数补偿的电阻电路类似,并联形成的温度系数补偿的电阻电 路也同样由于在两个并联电阻的类型不同时,两个电阻的工艺角不一定是相同方向变化, 相反corner变化时不但无补偿作用,补偿效果还会恶化。

【发明内容】

[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种具有温度系数补偿的电阻电路,能在任何 工艺角变化组合下都保持温度系数补偿功能,在任意工艺角下都能够实现高精度电阻。
[0006] 为解决上述技术问题,本发明提供的具有温度系数补偿的电阻电路包括:由第一 电阻和第二电阻串联形成的第一串联电阻;由第三电阻和第四电阻串联形成的第二并联电 阻;所述第一串联电阻和所述第二并联电阻相串联。
[0007] 所述第一电阻具有第一正温度系数,所述第二电阻具有第一负温度系数,所述第 一电阻、所述第二电阻、所述第一正温度系数和所述第一负温度系数的大小设置为使所述 第一串联电阻的正负温度系数相抵消。
[0008] 所述第三电阻具有第二正温度系数,所述第四电阻具有第二负温度系数,所述第 三电阻、所述第四电阻、所述第二正温度系数和所述第二负温度系数的大小设置为使所述 第二并联电阻的正负温度系数相抵消。
[0009] 进一步的改进是,所述第一正温度系数、所述第一负温度系数、所述第二正温度系 数、所述第二负温度系数都为一次项系数。
[0010] 进一步的改进是,所述第一正温度系数和所述第一电阻的常数项的乘积绝对值等 于所述第一负温度系数和所述第二电阻的常数项的乘积绝对值。
[0011] 进一步的改进是,所述第一正温度系数和所述第一负温度系数的绝对值相等,所 述第一电阻的常数项和所述第二电阻的常数项的大小相等。
[0012] 进一步的改进是,所述第二正温度系数和所述第二负温度系数的绝对值相等,所 述第三电阻的常数项和所述第四电阻的常数项的大小相等。
[0013] 进一步的改进是,所述第二正温度系数和所述第二负温度系数的绝对值不相等, 根据所述第二正温度系数和所述第二负温度系数的大小设置所述第三电阻和所述第四电 阻的常数项大小并使所述第二并联电阻的一次项温度系数为零。
[0014] 进一步的改进是,所述第一正温度系数和所述第二正温度系数相等;所述第一负 温度系数和所述第二负温度系数相等。
[0015] 进一步的改进是,所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻和所述第四电阻采 用CMOS工艺形成并集成在同一硅片上。
[0016] 进一步的改进是,所述第一电阻为CMOS工艺中的多晶硅电阻、扩散电阻或N阱电 阻;所述第三电阻为CMOS工艺中的多晶硅电阻、扩散电阻或N阱电阻;所述第二电阻为多 晶硅电阻;所述第四电阻为多晶硅电阻。
[0017] 本发明通过两个分别进行了温度系数补偿的第一串联电阻和第二并列电阻相串 联,能够使得第一串联电阻和第二并列电阻之间具有二次温度系数补偿的功能,也即当正 负温度系数的电阻在相反方向工艺角变化时使得第一串联电阻的温度系数向一个方向恶 化时第二并联电阻的温度系数会向另一个方向恶化,二者正好实现补偿,从而能在任何工 艺角变化组合下都保持温度系数补偿功能,在任意工艺角下都能够实现高精度电阻。
【附图说明】
[0018] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明:
[0019] 图1是现有具有温度系数补偿的电阻电路图;
[0020] 图2本发明实施例具有温度系数补偿的电阻电路图;
[0021] 图3A是图2中的串联电阻随温度的变化曲线;
[0022] 图3B是图2中的并联电阻随温度的变化曲线;
[0023] 图3C是图2中串并联后得到的总电阻随温度的变化曲线;
[0024] 图4A是本发明实施例电阻电路和现有电阻电路在第一种工艺角下的测试曲线;
[0025] 图4B是本发明实施例电阻电路和现有电阻电路在第二种和第三种工艺角下的测 试曲线。
【具体实施方式】
[0026] 如图2所示,本发明实施例具有温度系数补偿的电阻电路图;本发明实施例具有 温度系数补偿的电阻电路包括:由第一电阻Rpl和第二电阻Rnl串联形成的第一串联电阻 R1 ;由第三电阻Rp2和第四电阻Rn2串联形成的第二并联电阻R2 ;所述第一串联电阻R1和 所述第二并联电阻R2相串联。
[0027] 所述第一电阻Rpl具有第一正温度系数,所述第二电阻Rnl具有第一负温度系数, 所述第一电阻Rpl、所述第二电阻Rnl、所述第一正温度系数和所述第一负温度系数的大小 设置为使所述第一串联电阻R1的正负温度系数相抵消。
[0028] 所述第三电阻Rp2具有第二正温度系数,所述第四电阻Rn2具有第二负温度系数, 所述第三电阻Rp2、所述第四电阻Rn2、所述第二正温度系数和所述第二负温度系数的大小 设置为使所述第二并联电阻R2的正负温度系数相抵消。
[0029] 电阻的温度系数可以包括一次项系数、二次项系数等,考虑多次项系数时可用如 下公式⑴表示:
【主权项】
1. 一种具有温度系数补偿的电阻电路,其特征在于,包括:由第一电阻和第二电阻串 联形成的第一串联电阻;由第三电阻和第四电阻串联形成的第二并联电阻;所述第一串联 电阻和所述第二并联电阻相串联; 所述第一电阻具有第一正温度系数,所述第二电阻具有第一负温度系数,所述第一电 阻、所述第二电阻、所述第一正温度系数和所述第一负温度系数的大小设置为使所述第一 串联电阻的正负温度系数相抵消; 所述第三电阻具有第二正温度系数,所述第四电阻具有第二负温度系数,所述第三电 阻、所述第四电阻、所述第二正温度系数和所述第二负温度系数的大小设置为使所述第二 并联电阻的正负温度系数相抵消。
2. 如权利要求1所述的具有温度系数补偿的电阻电路,其特征在于:所述第一正温度 系数、所述第一负温度系数、所述第二正温度系数、所述第二负温度系数都为一次项系数。
3. 如权利要求2所述的具有温度系数补偿的电阻电路,其特征在于:所述第一正温度 系数和所述第一电阻的常数项的乘积绝对值等于所述第一负温度系数和所述第二电阻的 常数项的乘积绝对值。
4. 如权利要求3所述的具有温度系数补偿的电阻电路,其特征在于:所述第一正温度 系数和所述第一负温度系数的绝对值相等,所述第一电阻的常数项和所述第二电阻的常数 项的大小相等。
5. 如权利要求2所述的具有温度系数补偿的电阻电路,其特征在于:所述第二正温度 系数和所述第二负温度系数的绝对值相等,所述第三电阻的常数项和所述第四电阻的常数 项的大小相等。
6. 如权利要求2所述的具有温度系数补偿的电阻电路,其特征在于:所述第二正温度 系数和所述第二负温度系数的绝对值不相等,根据所述第二正温度系数和所述第二负温度 系数的大小设置所述第三电阻和所述第四电阻的常数项大小并使所述第二并联电阻的一 次项温度系数为零。
7. 如权利要求2所述的具有温度系数补偿的电阻电路,其特征在于:所述第一正温度 系数和所述第二正温度系数相等;所述第一负温度系数和所述第二负温度系数相等。
8. 如权利要求1至7中任一权利要求所述的具有温度系数补偿的电阻电路,其特征在 于:所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻和所述第四电阻采用CMOS工艺形成并集 成在同一娃片上。
9. 如权利要求8所述的具有温度系数补偿的电阻电路,其特征在于:所述第一电阻为 CMOS工艺中的多晶硅电阻、扩散电阻或N阱电阻;所述第三电阻为CMOS工艺中的多晶硅电 阻、扩散电阻或N阱电阻;所述第二电阻为多晶硅电阻;所述第四电阻为多晶硅电阻。
【专利摘要】本发明公开了一种具有温度系数补偿的电阻电路,包括:由第一电阻和第二电阻串联形成的第一串联电阻;由第三电阻和第四电阻串联形成的第二并联电阻;第一串联电阻和第二并联电阻相串联;第一电阻和第二电阻分别具有正负温度系数并使第一串联电阻的正负温度系数相抵消;第三电阻和第四电阻分别具有正负温度系数并使第二并联电阻的正负温度系数相抵消。本发明的第一串联电阻和第二并列电阻之间具有二次温度系数补偿的功能,能使电阻电路在任何工艺角变化组合下都保持温度系数补偿功能,在任意工艺角下都能够实现高精度电阻。
【IPC分类】H03B5-04
【公开号】CN104579172
【申请号】CN201410712224
【发明人】袁志勇
【申请人】上海华虹宏力半导体制造有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年11月28日
再多了解一些
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