一种改进的参考电流源电路的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种改进的参考电流源电路，参考电流源电路包括由MOS管组成的镜像电流源，通过第三PMOS管MP3、第三NMOS管MN3引入一条负反馈环路。本发明为了解决自偏置结构的参考电流源电路、峰值结构的电流源电路中由于电路的二阶效应，特别是MOS沟道长度调制效应引起的电流失配导致参考电流源精度比较低，提出了改进的抑制沟道长度调制效应的电路结构，通过引入一条负反馈环路，消除了参考电流源的MOS沟道长度调制效应，以实现高精度的参考电流源。
【专利说明】
一种改进的参考电流源电路
技术领域
[0001] 本发明属于集成电路领域，尤其是一种改进的参考电流源电路。
【背景技术】
[0002] 在集成电路的设计中，参考电流源是决定电路性能与可靠性工作的关键因素之 一。参考电流源通常通过电流镜镜像为其他电路提供所需的电流偏置，因此参考电流源的 精度决定了其他偏置电路电流的精度，乃至整个电路系统的性能。
[0003] 图1是自偏置结构的与电源电压、温度无关的参考电流源电路。由MP1、MP2、丽1、 MN2组成的自偏置电路结构，将三极管Q1、Q2和电阻R1、R2引入约束关系，从而得到一个与电 源电压、温度无关的参考电流源。其中MP1与MP2、丽1与丽2各自为一组电流镜。
[0005] 其中y为电子迀移率参数;(^为单位面积的栅氧化层电容;VTH为NM0S管阈值电压， 入为沟道长度调制系数。
[0006] 式（1)为考虑沟道长度调制效应的M0S管"平方律"公式，对于MP1与MP2，VDS,MP2 = Vgs,mp2>Vds,mpi，对于MN1与MN2，Vds,mni = Vgs,mni>Vds,mn2 ;由于镜像管和被镜像管的源漏电压Vds 不同，导致电流不能够精确地镜像，从而影响参考电流源的精度。
[0007] 图2是峰值结构的与电源电压无关的参考电流源电路。同样由于MP1与MP2的源漏 电压VDS不同，导致电流不能够精确地镜像，从而影响参考电流源的精度。
【发明内容】
[0008] 本发明要解决的技术问题是现有自偏置结构参考电流源电路、峰值结构参考电流 源电路，由于M0S沟道长度调制效应导致电流不能够精确地镜像，从而影响参考电流源的精 度的问题，提供一种改进的参考电流源电路，通过在原有电路结构的基础上，引入一条负反 馈环路，消除了参考电流源的M0S沟道长度调制效应，以实现高精度的参考电流源。
[0009] 为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
[0010] 本发明一种改进的参考电流源电路，参考电流源电路包括由M 0 S管组成的镜像电 流源，通过第三PM0S管MP3、第三NM0S管MN3引入一条负反馈环路。
[0011] 进一步地，参考电流源电路中由第一PM0S管MP 1与第二PM0S管MP2、第一NM0S管丽1 与第二NM0S管MN2两组镜像电流源、与两组镜像电流源连接的第三PM0S管MP3、第三匪0S管 MN3构成的负反馈环路组成自偏置结构。
[0012] 进一步地，自偏置结构的参考电流源电路包括第一 PM0S管MP1、第二PM0S管MP2、第 三PM0S管MP3、第一 NM0S管MN1、第二匪0S管MN2、第三NM0S管MN3、第一 NPN三极管Q1、第二NPN 三极管Q2、第三NPN三极管Q3、第一电阻R1和第二电阻R2，第一PM0S管MP 1、第二PM0S管MP2、 第三PM0S管MP3的源极与电源端VDD连接;第一 PM0S管MP1的栅极与第二PM0S管MP2的栅极和 漏极、第二匪0S管MN2的漏极连接；第一PM0S管MP1的漏极与第三PM0S管MP3的栅极、第一 NMOS管MN1的漏极连接;第三PMOS管MP3的漏极与第三NMOS管MN3的漏极和栅极、第一 NMOS管 丽1的栅极、第二匪0S管丽2的栅极连接;第三匪0S管丽3的源极与第三NPN三极管Q3的集电 极和基极连接;第一 NMOS管MN1的源极与第二NPN三极管Q2的集电极、第二电阻R2-端连接； 第二匪0S管丽2与第一 NPN三极管Q1的集电极和基极、第二NPN三极管Q2的基极连接;第二 NPN三极管Q2的发射极与第一电阻R1的一端连接;第一 NPN三极管Q1的发射极、第三NPN三极 管Q3的发射极、第一电阻R1的另一端、第二电阻R2的另一端与地连接。
[0013] 进一步地，参考电流源电路中由第一PM0S管MP1与第二PM0S管MP2-组镜像电流 源、与一组镜像电流源连接的第三PM0S管MP3、第三NMOS管MN3构成的负反馈环路组成峰值 结构。
[0014] 进一步地，峰值结构的参考电流源电路包括第一 PM0S管MP1、第二PM0S管MP2、第三 PM0S管MP3、第一 NM0S管MN1、第二NM0S管MN2、第三NM0S管MN3、第一电阻R1和第二电阻R2，第 一 PM0S管MP1、第二PM0S管MP2、第三PM0S管MP3的源极与电源端VDD连接；第一 PM0S管MP1的 栅极与第二PM0S管MP2的栅极、第三PM0S管MP3的栅极和漏极、第三NM0S管丽3的漏极、第二 电阻R2的一端连接;第一 PM0S管MP1的漏极与第二NM0S管MN2的漏极、第一电阻R1的一端连 接;第一电阻R1的另一端与第一匪0S管MN1的栅极和漏极连接;第二PM0S管MP2的漏极与第 二匪0S管丽2的漏极、第三匪0S管MN3的栅极连接；第一匪0S管MN1、第二匪0S管MN2、第三 NM0S管MN3、第二电阻R2的另一端与地连接。
[0015] 本发明的有益效果:为了解决自偏置结构的参考电流源电路、峰值结构的参考电 流源电路中由于电路的二阶效应，特别是M0S沟道长度调制效应引起的电流失配导致参考 电流源精度比较低，提出了改进的抑制沟道长度调制效应的电路结构，通过引入一条负反 馈环路，消除了参考电流源的M0S沟道长度调制效应，以实现高精度的参考电流源。
【附图说明】
[0016] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0017] 图1是现有自偏置结构的与电源电压、温度无关的参考电流源电路原理图；
[0018] 图2是现有峰值结构的与电源电压无关的参考电流源电路原理图；
[0019] 图3是改进的自偏置结构的参考电流源电路原理图；
[0020] 图4是改进的峰值结构的参考电流源电路原理图。
【具体实施方式】
[0021 ]本发明一种改进的参考电流源电路，包括由M0S管组成的镜像电流源，通过第三 PM0S管MP3、第三NM0S管MN3引入一条负反馈环路。
[0022]实施例一:改进的自偏置结构的参考电流源电路。
[0023] 如图3所示，第一 PM0S管MP1、第二PM0S管MP2、第三PM0S管MP3的源极与电源端VDD 连接;第一 PM0S管MP1的栅极与第二PM0S管MP2的栅极和漏极、第二NM0S管丽2的漏极连接； 第一 PM0S管MP1的漏极与第三PM0S管MP3的栅极、第一匪0S管MN1的漏极连接；第三PM0S管 MP3的漏极与第三匪0S管丽3的漏极和栅极、第一 NM0S管丽1的栅极、第二匪0S管丽2的栅极 连接;第三NM0S管MN3的源极与第三NPN三极管Q3的集电极和基极连接;第一 NM0S管MN1的源 极与第二NPN三极管Q2的集电极、第二电阻R2-端连接;第二NM0S管MN2与第一 NPN三极管Q1 的集电极和基极、第二NPN三极管Q2的基极连接;第二NPN三极管Q2的发射极与第一电阻R1 的一端连接;第一 NPN三极管Q1的发射极、第三NPN三极管Q3的发射极、第一电阻R1、第二电 阻R2与地连接。
[0024]实施例二:改进的峰值结构的参考电流源电路。
[0025] 如图4所示，第一 PM0S管MP1、第二PM0S管MP2、第三PM0S管MP3的源极与电源端VDD 连接;第一 PM0S管MP1的栅极与第二PM0S管MP2的栅极、第三PM0S的栅极和漏极、第三NM0S管 的漏极、第二电阻R2的一端连接;第一 PM0S管MP1的漏极与第二NM0S管MN2的漏极、第一电阻 R1的一端连接;第一电阻R1的另一端与第一匪0S管MN1的栅极和漏极连接;第二PM0S管MP2 的漏极与第二NM0S管MN2的漏极、第三NM0S管MN3的栅极连接;第一 NM0S管MN1、第二NM0S管 MN2、第三NM0S管MN3、第二电阻R2的另一端与地连接。
[0026] 方案一和方案二的电路通过第三PM0S管MP3、第三NM0S管MN3引入一条负反馈环 路，强制将PM0S管MP1的源漏压Vds,mP1降箝位为VGS，等于MP2的源漏压Vgs,mp 2。根据式（1)，抑制 了第一 PM0S管MP1、第二PM0S管MP2的漏电流失配，提高了参考电流源的精度。
[0027]在本发明中，"连接"、"相连"、"连"、"接"等表示电性相连的词语，如无特别说明， 则表示直接或间接的电性连接。上述的所有电阻的第一端和第二端均是按照电流的流经方 向定义的，电流首先经过的电阻的一端为第一端，另一端就为第二端。
[0028]以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，本技术领域的普 通技术人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本 项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术 性范围。
【主权项】
1. 一种改进的参考电流源电路，参考电流源电路包括由MOS管组成的镜像电流源，其特 征在于:通过第三PM0S管MP3、第三NM0S管丽3引入一条负反馈环路。2. 根据权利要求1所述的改进的参考电流源电路，其特征在于:所述参考电流源电路中 由第一 PM0S管MP1与第二PM0S管MP2、第一匪0S管MN1与第二匪0S管MN2两组镜像电流源、与 两组镜像电流源连接的第三PM0S管MP3、第三匪0S管MN3构成的负反馈环路组成自偏置结 构。3. 根据权利要求2所述的改进的参考电流源电路，其特征在于:所述自偏置结构的参考 电流源电路包括第一 PM0S管MP1、第二PM0S管MP2、第三PM0S管MP3、第一匪0S管MN1、第二 匪0S管MN2、第三NM0S管丽3、第一 NPN三极管Q1、第二NPN三极管Q2、第三NPN三极管Q3、第一 电阻R1和第二电阻R2，第一 PM0S管MP1、第二PM0S管MP2、第三PM0S管MP3的源极与电源端VDD 连接;第一 PM0S管MP1的栅极与第二PM0S管MP2的栅极和漏极、第二NM0S管丽2的漏极连接； 第一 PM0S管MP1的漏极与第三PM0S管MP3的栅极、第一匪0S管MN1的漏极连接；第三PM0S管 MP3的漏极与第三匪0S管丽3的漏极和栅极、第一 NM0S管丽1的栅极、第二匪0S管丽2的栅极 连接;第三NM0S管MN3的源极与第三NPN三极管Q3的集电极和基极连接;第一 NM0S管MN1的源 极与第二NPN三极管Q2的集电极、第二电阻R2-端连接;第二NM0S管MN2与第一 NPN三极管Q1 的集电极和基极、第二NPN三极管Q2的基极连接;第二NPN三极管Q2的发射极与第一电阻R1 的一端连接；第一 NPN三极管Q1的发射极、第三NPN三极管Q3的发射极、第一电阻R1的另一 端、第二电阻R2的另一端与地连接。4. 根据权利要求1所述的改进的参考电流源电路，其特征在于:所述参考电流源电路中 由第一 PM0S管MP1与第二PM0S管MP2-组镜像电流源、与一组镜像电流源连接的第三PM0S管 MP3、第三NM0S管MN3构成的负反馈环路组成峰值结构。5. 根据权利要求4所述的改进的参考电流源电路，其特征在于:所述峰值结构的参考电 流源电路包括第一 PM0S管MP1、第二PM0S管MP2、第三PM0S管MP3、第一 NM0S管MN1、第二NM0S 管MN2、第三匪0S管MN3、第一电阻R1和第二电阻R2,第一 PM0S管MP1、第二PM0S管MP2、第三 PM0S管MP3的源极与电源端VDD连接;第一 PM0S管MP1的栅极与第二PM0S管MP2的栅极、第三 PM0S管MP3的栅极和漏极、第三匪0S管MN3的漏极、第二电阻R2的一端连接;第一 PM0S管MP1 的漏极与第二匪0S管MN2的漏极、第一电阻R1的一端连接;第一电阻R1的另一端与第一 NM0S 管丽1的栅极和漏极连接;第二PM0S管MP2的漏极与第二NM0S管丽2的漏极、第三匪0S管丽3 的栅极连接;第一 NM0S管MN1、第二NM0S管MN2、第三NM0S管MN3、第二电阻R2的另一端与地连 接。
【文档编号】G05F1/56GK106055001SQ201610403300
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月8日
【发明人】李现坤, 张勇, 潘福跃, 宣志斌, 肖培磊, 王彬
【申请人】中国电子科技集团公司第五十八研究所