专利名称：一种电流源电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及集成电路技术领域，具体涉及ー种电流源电路。
背景技术：
电流源电路是集成电路系统中非常重要的基本电路之一，它为芯片中其他模块的正常工作提供了必要的偏置电流，因此它的性能在很大程度上影响了芯片的整体性能。如图I所示，为传统的电流源电路的电路结构图，该电流源电路包括四个MOS管M1、M2、M3、M4和一个电阻；其中MOS管M3和M4构成共源共栅电流镜结构，所以，M3的源漏电流和M4的源漏电流成一定比例关系。电流源电路通常能够输出较为稳定的參考电流；但是，由于环境温度或者芯片运行时间的影响，芯片周围的温度会有所改变，造成电流源电路输出的參考电流有所变化。电流源电路输出的參考电流随温度的变化系数通常称为电流源电路的温度系数。现有技术中，多数应用的电流源电流的温度系数都较大，如为1000ppm/°C左右，电流 源电路的温度系数无法达到较小的范围。这就造成很多电流源电路无法在某些有特定要求的电路中使用，例如，家庭智能系统等应用场合中，通常要求电流源电路的温度系数要尽量低，但是，现有的大多数电流源电路都无法满足这ー要求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供ー种温度系数较低的电流源电路，以满足不同应用场合对电流源电路低温度系数的要求。为实现上述目的，本发明实施例提供一种电流源电路，包括两个PMOS管、三个NMOS管以及ー个电阻，其中，第一 PMOS管的源极连接到电源，栅极与漏极相连；第二 PMOS管的源极连接到所述电源，栅极与所述第一 PMOS管的栅极相连；第一 NMOS管的源极接地，漏极与所述第一 PMOS管的漏极相连；第二 NMOS管的源极与所述第一 NMOS管的栅极相连，栅极与漏极相连，并与所述第ニ PMOS管的漏极相连；第三NMOS管的源极通过第一电阻接地，栅极与所述第二 NMOS管的栅极相连，漏极与所述第一 NMOS管的栅极相连；所述第一 PMOS管、第二 PMOS管、第一 NMOS管、第二 NMOS管以及所述第三NMOS管均工作在饱和区。优选地，所述第一 PMOS管的沟道宽长比与所述第二 PMOS管的沟道宽长比相同。优选地，所述第一电阻的电阻值R满足其中ん = -—-^7- A,μη€ο{^- )(Fg, - Vm )2 ；
M alPm dTJ
其中，Vth为所述第二 NMOS管的阈值电压，Ids为所述第二 NMOS管的漏源电流，μ η
W
为所述第二 NMOS管的迁移率，Cox为所述第二 NMOS管的単位面积的栅氧化层电容，Y为所
述第二 NMOS管的沟道宽长比，Vgs为所述第二 NMOS管的栅源电压差，T为开尔文温度。优选地，所述电流源电路还包括第一启动电路，所述第一启动电路包括ー个PMOS管和两个NMOS管，其中，第三PMOS管的源极连接到所述电源，栅极与所述第一 NMOS管的栅极相连；第四NMOS管的源极接地，栅极与所述第三PMOS管的栅极相连，漏极与所述第三PMOS管的源极相连； 第五NMOS管的源极接地，栅极与所述第三PMOS管的漏极相连，漏极与所述第一PMOS管的栅极相连。优选地，所述第三PMOS管的沟道宽长比大于所述第四NMOS管的沟道宽长比。优选地，所述电流源电路还包括第二启动电路，所述第二启动电路包括ー个PMOS管、ー个NMOS管和ー个电阻，其中，第四PMOS管的源极连接到所述电源，漏极与所述第二 PMOS管的漏极相连，栅极通过第二电阻接地；第六NMOS管的源极接地，栅极与漏极相连并通过所述第二电阻接地。本发明实施例提供ー种电流源电路，包括两个PMOS管、三个NMOS管以及ー个电阻；与传统的电流源电路相比，该电流源电路增加了ー个NMOS管，即增加了ー个设计參数，使得电流源电路的温度系数较低，可以应用到家庭智能系统等对电流源电路的温度系数要求较高的应用场合。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I是现有技术中传统的电流源电路的电路结构图；图2是本发明实施例一的电流源电路的电路结构图；图3是本发明实施例ニ的电流源电路的输出基准电流随温度的变化曲线图；图4是本发明实施例三的电流源电路的电路结构图；图5是本发明实施例四的电流源电路的电路结构图。
具体实施例方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。现有技术中，对于传统的电流源电路，其温度系数一般较高，例如在1000ppm/°C左右，因此，这些传统的电流源电路无法满足某些应用场合对电流源电路低温度系数的要求。如图I所示的电流源电路，构成共源共栅电流镜结构的MOS管M3和M4的沟道宽长比成一定比例关系I :m，则由基尔霍夫电压定律可以得到，MOS管Ml和M2的栅极电压满足下式rnlDsR+^GS2_^Gsi.................................................................. (I)其中，Ids为MOS管M2的源漏电流，即流过电阻R的电流；当图I中的各MOS管エ作在饱和区时，根据饱和区的源漏电流公式，(I)式中的Ids满足
IDS = MnCoxI^GS _ TH ) ......................................................... ( 2 )其中，レ 为NMOS管的迁移率，C^iNMOS管的单位面积的栅氧化层电各y；/ NMOS管的沟道宽长比，Vgs为NMOS管栅源电压差，Vth为NMOS管的阈值电压。将(2)式代入(I)式，并对(I)式两端求导，可以得到图I所示的电流源电路输出
的參考电流的一介温度系数关系式
I dl — I ‘:///. 2 dll, 0、
i~jf~ u Ji~Jf............................................................其中，I为输出的參考电流，ロ 为NMOS管的迁移率，R为电路中电阻的电阻值。可见，图I所示的电流源电路的温度系数是ー个与电阻的电阻值R和MOS管的迁移率有关的量，其中MOS管的迁移率是确定的，所以，电流源电路的温度系数主要由电路中的电阻值R确定。而电流源电路中的电阻值R通常由设计エ艺以及代エ厂的设计參数决定；而这些參数只能在一定范围内改变，因此，通常情况下，图I所示的电流源电路的温度系数较大，例如大于1000ppm/°C。这使得传统的电流源电路无法满足对电流源电路低温度系数的要求，更无法应用在对低温度系数要求较高的场合。在图I所示的传统电流源电路的电路结构的基础上，发明人经过深入分析发现，通过在该电路结构的基础上增加ー个NMOS管，即增加ー个设计參数，可以得到ー个温度系数较低的电流源电路；该电流源电路能够满足电流源电路低温度系数的要求，可以应用到对电流源电路的低温度系数要求较高的应用场合。本发明提供ー种电流源电路，该电流源电路包括两个PMOS管、三个NMOS管以及ー个电阻；与传统电流源电路相比，该电流源电路增加了ー个NMOS管，即增加了ー个设计參数，使得电流源电路的温度系数较低，可以应用到家庭智能系统等对电流源电路的低温度系数要求较高的应用场合。实施例一本发明实施例提供ー种电流源电路，其电路结构图如图2所示，该电流源电路包括两个PMOS管、三个NMOS管以及ー个电阻，其中，第一 PMOS管Ml，源极连接到电源Vdd，栅极与漏极相连；第二 PMOS管M2，源极连接到电源Vdd，栅极与第一 PMOS管Ml的栅极相连；PMOS管Ml和M2连接成共源共栅电流镜形式，确定了 Ml和M2的电流倍数关系；设计过程中，可以将PMOS管Ml和M2的沟道长度设计为大于3倍的最小沟道长度，以减小沟道长度调制效应对电流镜的影响。
需要说明的是，Ml和M2的栅极还可以连接其他PMOS管或者电流输出电路；第一 NMOS管M3，源极接地，漏极与第一 PMOS管Ml的漏极相连；第二 NMOS管M4，源极与第一 NMOS管M3的栅极相连，漏极与栅极相连，并与第二PMOS管M2的漏极相连；第三NMOS管M5，源极通过第一电阻接地，漏极与第一 NMOS管M3的栅极以及第ニNMOS管M4的源极相连，栅极与第二 NMOS管M4的栅极相连；第一PMOS 管 Ml、第二 PMOS 管 M2、第一 NMOS 管 M3、第二 NMOS 管 M4 以及第三 NMOS管M5均工作在饱和区。需要说明的是，本发明实施例中的第一PMOS管Ml的沟道宽长比与第二PMOS管M2的沟道宽长比可以相同；此时，第一 PMOS管Ml和第二 PMOS管M2构成理想共源共栅电流镜结构，Ml和M2的源漏电流相等。在本发明实施例中，电源电压Vdd接通以后，如图2所示的电压源电路工作在电流非零的静态工作点，根据基尔霍夫电压定律可知，节点201的电压值满足
权利要求
1.一种电流源电路，包括两个PMOS管、三个NMOS管以及一个电阻，其特征在于， 第一 PMOS管的源极连接到电源，栅极与漏极相连； 第二 PMOS管的源极连接到所述电源，栅极与所述第一 PMOS管的栅极相连； 第一 NMOS管的源极接地，漏极与所述第一 PMOS管的漏极相连； 第二 NMOS管的源极与所述第一 NMOS管的栅极相连，栅极与漏极相连，并与所述第二PMOS管的漏极相连； 第三NMOS管的源极通过第一电阻接地，栅极与所述第二 NMOS管的栅极相连，漏极与所述第一 NMOS管的栅极相连； 所述第一 PMOS管、第二 PMOS管、第一 NMOS管、第二 NMOS管以及所述第三NMOS管均工作在饱和区。
2.根据权利要求I所述的电流源电路，其特征在于，所述第一PMOS管的沟道宽长比与所述第二 PMOS管的沟道宽长比相同。
3.根据权利要求I所述的电流源电路，其特征在于，所述第一电阻的电阻值R满足
4.根据权利要求I至3中任一项所述的电流源电路，其特征在于，所述电流源电路还包括第一启动电路，所述第一启动电路包括一个PMOS管和两个匪OS管,其中， 第三PMOS管的源极连接到所述电源，栅极与所述第一 NMOS管的栅极相连； 第四NMOS管的源极接地，栅极与所述第三PMOS管的栅极相连，漏极与所述第三PMOS管的源极相连； 第五NMOS管的源极接地，栅极与所述第三PMOS管的漏极相连，漏极与所述第一 PMOS管的栅极相连。
5.根据权利要求4所述的电流源电路，其特征在于，所述第三PMOS管的沟道宽长比大于所述第四NMOS管的沟道宽长比。
6.根据权利要求1-3任一项所述的电流源电路，其特征在于，所述电流源电路还包括第二启动电路，所述第二启动电路包括一个PMOS管、一个NMOS管和一个电阻，其中， 第四PMOS管的源极连接到所述电源，漏极与所述第二 PMOS管的漏极相连，栅极通过第二电阻接地； 第六NMOS管的源极接地，栅极与漏极相连并通过所述第二电阻接地。
全文摘要
本发明实施例提供一种电流源电路，所述电流源电路包括两个PMOS管、三个NMOS管以及一个电阻；与传统的电流源电路相比，该电流源电路增加了一个NMOS管，即增加了一个设计参数，使得电流源电路的温度系数较低，可以应用到家庭智能系统等对电流源电路的温度系数要求较高的应用场合。
文档编号G05F1/56GK102681580SQ20121015698
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月18日 优先权日2012年5月18日
发明者赵喆, 陈岚 申请人:中国科学院微电子研究所