一种电流源电路的制作方法

1.本发明涉及集成电路技术领域，特别是涉及一种电流源电路。


背景技术：

2.电流源为集成电路中必不可少的电路单元，其性能及面积至关重要，传统的小面积电流源电路如图1所示，核心电路主要由nmos管m1及m2，pmos管m3，m4，m5及电阻r构成，为描述方便，电路中省略了启动电路。其中m2的宽长比为m1的k倍，m3与m4的宽长比相等。m5的宽长比为m3及m4的p倍，图1中产生的偏置电流iref的表达式如下：
[0003][0004]
其中μ
n
、c
ox
分别为nmos场效应管的载流子迁移率，栅极氧化物单位面积电容量，由于μ
n
为一个与温度的变化趋势相反的工艺参数，因此上式为一个正温度曲线。实际验证证明，由于cmos器件及电阻工艺偏差，在温度及电压变化时，偏置电流iref有
±
100％甚至以上的偏差，从而实际电路功耗变化范围很大，不利于功耗管理与电路设计。
[0005]
为了功耗管理，需要设计一个电流随温度变化小的电流源，在传统设计中往往要用到bjt器件，而bjt需要占用较大的电路面积，所以有必要提出一种电流源电路，满足小面积及个电流随温度变化小的特性。


技术实现要素：

[0006]
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种电流源电路，满足小面积及个电流随温度变化小的特性。
[0007]
为了达到上述目的，本发明所采用的具体技术方案如下：
[0008]
一种电流源电路，包括启动电路、电流镜像电路、恒温电流产生电路，所述启动电路的输入端连接电流源的关断控制信号pd，其输出端分别与所述电流镜像电路和恒温电流产生电路连接，所述电流镜像电路与所述恒温电流产生电路连接并分压，所述电流镜像电路输出偏置电流；所述启动电路包括mos管m5和电容c，mos管m5的栅极连接电流源的关断控制信号pd，mos管m5和电容c的公共端分别与所述电流镜像电路和恒温电流产生电路连接。
[0009]
优选的，所述mos管m5为nmos管。
[0010]
优选的，所述恒温电流产生电路包括mos管m1、mos管m2、mos管m3、mos管m4、电阻r1和电阻r2，所述mos管m1栅极和mos管m2的栅极连接，所述mos管m3栅极和mos管m4的栅极连接，所述mos管m3和mos管m1连接，所述mos管m4和mos管m2连接，所述电阻r1一端与mos管m2连接，另一端接地，所述电阻r2的一端与所述mos管m4和mos管m2的公共端连接，另一端接地。
[0011]
优选的，所述mos管m1、mos管m2、mos管m3、mos管m4为nmos管。
[0012]
优选的，所述mos管m2的宽长比为所述mos管m1的设定倍，所述mos管m3与所述mos管m4的宽长比相等。
[0013]
优选的，所述电流镜像电路包括mos管m6、mos管m7、mos管m8、mos管m9、mos管m10、mos管m11，mos管m8和mos管m6依次连接，所述mos管m9和mos管m7依次连接，所述mos管m10和mos管m11依次连接，所述mos管m8、mos管m9和mos管m10的栅极连接，所述mos管m6、mos管m7和mos管m11的栅极连接，mos管m6、mos管m7分别与恒温电流产生电路连接。
[0014]
优选的，所述mos管m6、mos管m7、mos管m8、mos管m9、mos管m10、mos管m11为pmos管。
[0015]
优选的，所述mos管m6与mos管m7的宽长比相等，mos管m8与mos管m9的宽长比相等，mos管m11的宽长比为mos管m6，mos管m7的p倍，mos管m10的宽长比为mos管m8，mos管m9的p倍，p为设定的正整数。
[0016]
本发明的有益效果在于：电流源电路的构成比较简单，无需bjt器件，占用面积小，电路启动后，电容不通直流，无功耗，实现了一款启动电流0功耗，面积占用小且电流恒温的电流源电路。
附图说明
[0017]
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，下面描述中的附图仅仅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。
[0018]
图1是现有技术中小面积电流源电路的电路原理图；
[0019]
图2是本发明一种电流源电路的电路原理图。
[0020]
图中，1
‑
启动电路、2
‑
电流镜像电路、3
‑
恒温电流产生电路
具体实施方式
[0021]
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，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0022]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0023]
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0024]
如图2所示，本发明提出了一种电流源电路，包括启动电路1、电流镜像电路2、恒温电流产生电路3，所述启动电路1的输入端连接电流源的关断控制信号pd，其输出端分别与所述电流镜像电路2和恒温电流产生电路3连接，所述电流镜像电路2与所述恒温电流产生电路3连接并分压，所述电流镜像电路输出偏置电流；所述启动电路包括mos管m5和电容c，
mos管m5的栅极连接电流源的关断控制信号pd，mos管m5和电容c的公共端分别与所述电流镜像电路和恒温电流产生电路连接。所述mos管m5为nmos管。
[0025]
优选的，所述恒温电流产生电路包括mos管m1、mos管m2、mos管m3、mos管m4、电阻r1和电阻r2，所述mos管m1栅极和mos管m2的栅极连接，所述mos管m3栅极和mos管m4的栅极连接，所述mos管m3和mos管m1连接，所述mos管m4和mos管m2连接，所述电阻r1一端与mos管m2连接，另一端接地，所述电阻r2的一端与所述mos管m4和mos管m2的公共端连接，另一端接地。所述mos管m1、mos管m2、mos管m3、mos管m4为nmos管。所述mos管m2的宽长比为所述mos管m1的设定(k，k为设定的正整数)倍，所述mos管m3与所述mos管m4的宽长比相等。
[0026]
优选的，所述电流镜像电路包括mos管m6、mos管m7、mos管m8、mos管m9、mos管m10、mos管m11，mos管m8和mos管m6依次连接，所述mos管m9和mos管m7依次连接，所述mos管m10和mos管m11依次连接，所述mos管m8、mos管m9和mos管m10的栅极连接，所述mos管m6、mos管m7和mos管m11的栅极连接，mos管m6、mos管m7分别与恒温电流产生电路连接。所述mos管m6、mos管m7、mos管m8、mos管m9、mos管m10、mos管m11为pmos管。所述mos管m6与mos管m7的宽长比相等，mos管m8与mos管m9的宽长比相等，mos管m11的宽长比为mos管m6，mos管m7的p倍，mos管m10的宽长比为mos管m8，mos管m9的p倍，p为设定的正整数。偏置电流i
ref
＝p
×
i0。
[0027]
本发明的工作原理如下：
[0028]
由于m6与m7的宽长比相等，m8与m9的宽长比相等，从而而m6，m8支路1：1镜像了m7，m9支路电流，因此i1＝i2。对于恒温电流产生电路，
[0029]
v
a
v
gs3
＝v
gs4
v
b
[0030]
由于m3与m4的宽长比相等，且i1＝i2，所以电压v
a
＝v
b
，又因为
[0031]
v
gs1
＝v
gs2
i3*r1
[0032]
则电流i1[0033][0034]
上式中由于μ
n
为一个与温度的变化趋势相反的工艺参数，因此等式第一项产生的为一个随正温度曲线电流，由于noms栅极及漏极连接在一起，因此m1管为二极管连接方式，而二极管电压随温度增加而减小，因此等式第二项为一个负温曲线，通过合适的参数调节，及正、负温度系数电流，可以设计出一个接近零温系数的偏置电流，从而
[0035][0036]
对于启动电路，当pd为高电平avd时，nmos管m5导通至地，及电压v
e
＝0，从而把m8、m9的栅极拉到地，使之处于导通状态，而m6、m7的栅极为pd高电平电压avd，处于截至状态，m6、m7为高阻态，从而关断整个电路。当电路正常工作时，pd由avd切换至0电平，使得m6、m7工作在一个导通的开关状态，同时也等效一个较弱的cascode管，提高镜像电路精度。此时m8，m6，m3，m1建立了一个电流通路，从而v
c
，v
a
有了初始电压，从而开启了m4，m2，此时启动开始。由于m5栅极切换到了0电平，m5变为高阻，电源avd通过电容c对e点充电，从而电压v
e
逐
渐升高，m8、m9的栅极逐渐升高，当电路平衡时，不再变化，此时电路启动结束。当启动结束后，由于m5为高阻，而电容不同直流，因此启动电路没有占用任何功耗。
[0037]
本发明的有益效果在于：电流源电路的构成比较简单，无需bjt器件，占用面积小，电路启动后，电容不通直流，无功耗，实现了一款启动电流0功耗，面积占用小且电流恒温的电流源电路。
[0038]
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，本领域技术人员完全可以在不偏离本发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本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书范围来确定其技术性范围。