具有高电源抑制比的参考电压源的制作方法

本发明涉及集成电路领域，尤其涉及高电源抑制比参考电源的设计，具体讲,涉及具有高电源抑制比的参考电压源。

背景技术：

由于在先进cmos技术的应用，导致电压不断减小，进而使得系统的动态范围不断减小。在最近报道的的soc系统中，高频开关转换器和高速数字电路的应用，导致在高频下会引进大量的纹波，这些纹波如果不能很好的抑制将会影响系统的稳定性。

参考电压源作为现代电路系统中的核心电路，必须具有抑制纹波的能力，这些纹波会从不同的噪声电路中引起。在参考的的很多的设计中可以用一个额外的放大器或者是rc滤波电路和沟道长度较大的晶体管，但是这些方法会造成芯片面积和功耗的消耗。

技术实现要素：

为克服现有技术的不足，抑制在高数电路和现代soc系统中的纹波，本发明旨在提出一种参考电源结构，该参考电压源具有很高的电压抑制比，可用于现代高速电路中。本发明采用的技术方案是，具有高电源抑制比的参考电压源，结构如下：由五个pmos管，mp0、mp1、mp2、mp3和mp7；十个nmos管，mn0、mn1、mn2、mn3、nm6、dtmos0、dtmos1、dtmos2构成，pmos管mp0的栅极与节点g连接，漏极与节点g连接，源极和衬底与电源连接；pmos管mp1的栅极与节点g连接，漏极与节点b连接，源极和衬底与电源连接；pmos管mp2的栅极与节点g连接，漏极与节点a连接，源极和衬底与电源连接；pmos管mp3的栅极与节点g连接，漏极与节点r连接，源极和衬底与电源连接；nmos管mn0的栅极与节点b连接，漏极与节点g连接，源极与nmos管dtmos0的源极连接，衬底与地连接；nmos管mn1的栅极与节点a连接，漏极与节点b连接，源极与nmos管dtmos1的源极连接，衬底与地连接；nmos管mn2的栅极与节点a连接，漏极与节点a连接，源极与nmos管dtmos2的源极连接，衬底与地连接；nmos管dtmos0的源极与noms管nm0的源极连接，栅极、漏极和衬底均接地；nmos管dtmos1的源极与noms管nm1的源极连接，栅极、漏极和衬底均接地；nmos管dtmos2的源极与noms管nm2的源极连接，栅极、漏极和衬底均接地；nmos管mn3的栅极和漏极节点r连接，源极和衬底与地连接；nmos管mn6的栅极与pmos管mp7的漏极连接，源极、漏极和衬底均与地连接；pmos管mp7的栅极、源极和衬底均与节点r连接，漏极与nmos管mn6的栅极连接。

nmos管dtmos1与nmos管dtmos2的连接方式为栅极、漏极和衬底接地，源极接一个电流源，形成两个等效的双极晶体管，由dtmos1和dtmos2等效的两个双极晶体管得到的一个ptat电压，再由mn1、mn2、mp1、mp2构成的电流镜将得到的ptat电压转换成一个与μt²成正比的电流，这个与μt²成正比的电流又会流到二极管连接的有源负载管nm3上，最后得到一个与温度无关的参考电压。

本发明的特点及有益效果是：

本发明提出的参考电压源，在低频范围应用反馈的方法噪声得到抑制，在加上本发明提出的低通滤波器可以抑制高频范围内的电源噪声，两种方法使得本发明提出的参考电压源具有很高的电源抑制比。

附图说明：

图1本发明提出的高电源抑制比参考电压源电路图。

图2本发明提出的高电源抑制比参考电压源电路中，电源噪声的流动路径图。

图3本发明提出的高电源抑制比参考电压源，电源噪声信号的传播示意图。

图4本发明提出的高电源抑制比参考电压源，电源抑制比仿真图。

具体实施方式

本发明提出一种参考电压源电路，电路仅使用mos管。电路使用一种反馈技术和无源低通滤波器，使得参考电压源在高频的时候依然拥有较高的电源抑制比。高的电源抑制比使得参考电压源拥有可以抑制电路中的纹波，从而保证了电路的稳定性。

本发明提出的高电源抑制比参考电压源电路如图1所示。本发明提出的电路具有五个pmos管，mp0、mp1、mp2、mp3和mp7；十个nmos管，mn0、mn1、mn2、mn3、nm6、dtmos0、dtmos1、dtmos2。本发明各个组件的连接关系如下：pmos管mp0的栅极与节点g连接，漏极与节点g连接，源极和衬底与电源连接；pmos管mp1的栅极与节点g连接，漏极与节点b连接，源极和衬底与电源连接；pmos管mp2的栅极与节点g连接，漏极与节点a连接，源极和衬底与电源连接；pmos管mp3的栅极与节点g连接，漏极与节点r连接，源极和衬底与电源连接；nmos管mn0的栅极与节点b连接，漏极与节点g连接，源极与nmos管dtmos0的源极连接，衬底与地连接；nmos管mn1的栅极与节点a连接，漏极与节点b连接，源极与nmos管dtmos1的源极连接，衬底与地连接；nmos管mn2的栅极与节点a连接，漏极与节点a连接，源极与nmos管dtmos2的源极连接，衬底与地连接；nmos管dtmos0的源极与noms管nm0的源极连接，栅极、漏极和衬底均接地；nmos管dtmos1的源极与noms管nm1的源极连接，栅极、漏极和衬底均接地；nmos管dtmos2的源极与noms管nm2的源极连接，栅极、漏极和衬底均接地；nmos管mn3的栅极和漏极节点r连接，源极和衬底与地连接；nmos管mn6的栅极与pmos管mp7的漏极连接，源极、漏极和衬底均与地连接；pmos管mp7的栅极、源极和衬底均与节点r连接，漏极与nmos管mn6的栅极连接。

本发明提出的高电源抑制比参考电压源的参考参考电压的实现方式为，nmos管dtmos1与dtmsos2的连接方式位栅极、漏极和衬底接地，源极接一个电流源，这种连接方式可以把dtmos1和dtmsos2作为一个双极晶体管，这就相当于传统结构中获得ptat电压的结构。得到的ptat电压通过由mn1、mn2、mp1、mp2构成的电流镜转换成一个与μt²成正比的电流，电流又流到二极管连接的有源负载管nm3上，最后在mp7漏极和mn6栅极的交点处输出一个与温度无关的参考电压vref。

高电源抑制比获得的具体方式如图2所示，电源噪声vdd,noise,会通过路径0、路径1、路径2和直接路径到达节点r。路径0是通过mp0的源极到达节点g；路径1是通过mp1的源极到达节点b，再通过节点b到达节点g；路径2是通过mp2的源极到节点a，再从节点a到节点b，最后从节点b到达节点g；直接路径是从mp3的源极到达节点r。电源噪声从路径路径0、路径1、路径2到达节点g(mp3的栅极)的路径，形成了一个如图2所示的消除电源噪声的反馈回路，图3是噪声信号的传播示意图，这种反馈的方式会消除低频范围的噪声。

本发明还应用一个无源低通滤波器，由nmos管nm6(工作在强反型层区)和pmos管mp7(工作在截止区)组成，该结构可以看成一个rc低通滤波器。该低通滤波器可以抑制高频范围内的噪声。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清晰，下面将结合实例给出本发明实施方式的具体描述。该实例中mp0、mp1、mp2的宽长比为mp3的宽长比为mp7的宽长比为mn0和nm2的宽长比为nm1的宽长比为dtmos0和dtmos1的宽长比为dtmos2的宽长比为mn3的宽长比为mn6的宽长比为在smic0.13微米3.3vcmos工艺下进行仿真，仿真结果如图4所示，从图可以看出没有低通滤波器时，反馈方式在小于6khz的频率内，获得电源抑制比为60db左右,如图4中两条曲线上面的曲线所示。加上低通滤波器后，在高频范围200mhz内可获得70db左右的电源抑制比如图4中两条曲线下面的曲线所示。