一種高性能高可靠度的低壓cmos基準(zhǔn)電壓源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高性能高可靠度的低壓CMOS基準(zhǔn)電壓源，包括：?jiǎn)?dòng)電路、自偏置電壓產(chǎn)生電路、主偏置電流產(chǎn)生電路與基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路；其中，所述啟動(dòng)電路、自偏置電壓產(chǎn)生電路、主偏置電流產(chǎn)生電路與基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路的直流輸入端均與直流電源VDD相連；所述啟動(dòng)電路與自偏置電壓產(chǎn)生電路均與主偏置電流產(chǎn)生電路相連；該自偏置電壓產(chǎn)生電路利用與主偏置電流產(chǎn)生電路之間的反饋產(chǎn)生穩(wěn)定的偏置電壓傳輸給主偏置電流產(chǎn)生電路；該主偏置電流產(chǎn)生電路與基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路相連，由該基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路輸出低功耗低溫度系數(shù)的基準(zhǔn)電壓Vref。本發(fā)明公開的CMOS基準(zhǔn)電壓源在CMOS工藝上易于實(shí)現(xiàn)，具有良好的兼容性，且可在低電壓下具有高性能和高可靠度。
【專利說(shuō)明】-種高性能高可靠度的低壓CMOS基準(zhǔn)電壓源

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及數(shù)模混合集成電路W及射頻集成電路【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其設(shè)及一種高性能 高可靠度的低壓CMOS基準(zhǔn)電壓源。

【背景技術(shù)】
[0002] 基準(zhǔn)電壓源廣泛應(yīng)用于模擬、混合信號(hào)集成電路與系統(tǒng)級(jí)巧片中，用于提供適當(dāng) 的偏置電壓或參考電壓，其性能好壞直接影響著系統(tǒng)的性能。如運(yùn)算放大器的p-Amp)、模 數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器值A(chǔ)C)、低壓降線性穩(wěn)壓器（LD0)、壓控振蕩器（VC0)和鎖相環(huán) 任LL)及時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)（CDR)等電路，都需要輸出不隨溫度、電源電壓變化的精確而穩(wěn)定的 基準(zhǔn)電壓。在集成電路中，有S種常用的基準(zhǔn)電壓源：掩埋齊納狂ener)基準(zhǔn)電壓源、XFET 基準(zhǔn)電壓源和帶隙炬andgap)基準(zhǔn)電壓源。
[0003] 隨著片上系統(tǒng)（S0C)的快速發(fā)展，系統(tǒng)要求模擬集成模塊能夠兼容標(biāo)準(zhǔn)CMOS工 藝；在S0C上，數(shù)字集成模塊的噪聲容易通過(guò)電源和地禪合到模擬集成模塊，該就要求模擬 集成模塊具有良好的電源噪聲抑制能力。隨著1C設(shè)計(jì)不斷向深亞微米工藝發(fā)展，要求模擬 集成電路的電源電壓能夠降至IV甚至更低電壓，同時(shí)移動(dòng)電子設(shè)備的逐漸增多，需要模擬 集成模塊具有較低的功耗。
[0004] 盡管掩埋齊納基準(zhǔn)電壓源和XFET基準(zhǔn)電壓源的溫度穩(wěn)定性非常好，但是它們的 制造流程都不能兼容標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝，而且掩埋齊納基準(zhǔn)電壓源的輸出一般大于5V。相比之 下，目前最常用的是帶隙基準(zhǔn)電壓源。
[0005] 圖1所示是傳統(tǒng)帶隙基準(zhǔn)電壓源，由CMOS運(yùn)算放大器、二極管和電阻構(gòu)成，特點(diǎn)是 沒有使用BJT管，可W兼容CMOS工藝。當(dāng)二極管的正向偏壓遠(yuǎn)大于熱電壓時(shí)，二極管的I-V 關(guān)系可W寫成：
[0006]

【權(quán)利要求】
1. 一種高性能高可靠度的低壓CMOS基準(zhǔn)電壓源，其特征在于，包括：?jiǎn)?dòng)電路、自偏置 電壓產(chǎn)生電路、主偏置電流產(chǎn)生電路與基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路； 其中，所述啟動(dòng)電路、自偏置電壓產(chǎn)生電路、主偏置電流產(chǎn)生電路與基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路 的直流輸入端均與直流電源VDD相連；所述啟動(dòng)電路與自偏置電壓產(chǎn)生電路均與主偏置電 流產(chǎn)生電路相連；該自偏置電壓產(chǎn)生電路利用與主偏置電流產(chǎn)生電路之間的反饋產(chǎn)生穩(wěn)定 的偏置電壓傳輸給主偏置電流產(chǎn)生電路；該主偏置電流產(chǎn)生電路與基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路相 連，由該基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路輸出低功耗低溫度系數(shù)的基準(zhǔn)電壓Vref。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能高可靠度的低壓CMOS基準(zhǔn)電壓源，其特征在于， 啟動(dòng)電路的輸出端與主偏置電流產(chǎn)生電路的第一輸入端相連，且該啟動(dòng)電路的輸入端 與該主偏置電流產(chǎn)生電路的第一輸出端相連； 自偏置電壓產(chǎn)生電路的輸出端與主偏置電流產(chǎn)生電路的第二輸入端相連，且該自偏置 電壓產(chǎn)生電路的輸入端與該主偏置電流產(chǎn)生電路的第一輸出端相連； 主偏置電流產(chǎn)生電路的第二與第三輸出端分別對(duì)應(yīng)的與基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路的第一與 第二輸入端相連；由該基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路的輸出端輸出基準(zhǔn)電壓Vref。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高性能高可靠度的低壓CMOS基準(zhǔn)電壓源，其特征在于， 所述啟動(dòng)電路包括：PM0S管PM1和NM0S管NM1與NM2 ;其中，PM1的源極作為啟動(dòng)電路 的直流輸入端連接電源VDD，PM1的漏極分別與匪1的柵極和匪2的漏極相連；匪1的漏極 作為啟動(dòng)電路的輸出端與主偏置電流產(chǎn)生電路的第一輸入端相連；匪2的柵極作為啟動(dòng)電 路的輸入端與主偏置電流產(chǎn)生電路的第一輸出端相連；PM1的柵極、NM1的源極以及NM2的 源極分別接地； 自偏置電壓產(chǎn)生電路包括：PM0S管PM2和NM0S管匪3 ;其中，PM2的源極作為自偏置電 壓產(chǎn)生電路的直流輸入端連接直流電源VDD ;PM2的柵極和漏極以及匪3的漏極連在一起作 為自偏置電壓產(chǎn)生電路2的輸出端連接到主偏置電流產(chǎn)生電路的第二輸入端；匪3的柵極 作為自偏置電壓產(chǎn)生電路的輸入端與主偏置電流產(chǎn)生電路的第一輸出端相連，NM3的源極 接地； 主偏置電流產(chǎn)生電路包括：包括6個(gè)PM0S管PM3、PM4、PM5、PM6、PM7與PM8,3個(gè)NM0S 管NM4、匪5和NM6,以及電阻R1 ;其中，PM3、PM4和PM5的源極相連并作為主偏置電流產(chǎn)生 電路的直流輸入端連接VDD ;PM3的漏極與PM6的源極相連，PM4的漏極與PM7的源極相連， PM5的漏極與PM8的源極相連，PM3、PM4和PM5的柵極共接于PM6的漏極，作為主偏置電流 產(chǎn)生電路的第一輸入端與啟動(dòng)電路的輸出端相連，在正常啟動(dòng)工作后，作為主偏置電流產(chǎn) 生電路的第二輸出端與基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路的第一輸入端相連；PM6、PM7和PM8的柵極共接 在一起，作為主偏置電流產(chǎn)生電路的第二輸入端與自偏置電壓產(chǎn)生電路的輸出端相連，并 作為主偏置電流產(chǎn)生電路的第三輸出端與基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路的第二輸入端相連；PM6的漏 極與NM4的漏極相連，PM7的漏極與匪5的漏極相連，PM8的漏極與匪5的漏極相連；NM4的 柵極與NM6的漏極相連，并作為主偏置電流產(chǎn)生電路的第一輸出端與啟動(dòng)電路的輸入端以 及自偏置電壓產(chǎn)生電路的輸入端相連；NM4與NM6的源極分別接地，匪5的柵極與漏極以及 NM6的柵極相連，匪5的源極接電阻R1的一端，R1的另一端則接地； 基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路包括：PM0S管PM9與PMKKNM0S管NM7以及電阻R2與R3 ;其中，PM9 的源極作為基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路的直流輸入端連接直流電源VDD，PM9和PM10的柵極分別作 為基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路的第一輸入端和第二輸入端分別對(duì)應(yīng)的與主偏置電流產(chǎn)生電路的第 二輸出端和第三輸出端相連，PM9的漏極與PM10的源極相連，PM10的漏極分別連接電阻R2 和電阻R3的一端，并作為基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路的輸出端，輸出基準(zhǔn)電壓Vref ;電阻R2的另一 端連接匪7的漏極，電阻R3的另一端接地；匪7的柵極與匪7的漏極共接，匪7的源極接地。
【文檔編號(hào)】G05F1/56GK104503530SQ201510012286
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2015年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2015年1月9日
【發(fā)明者】黃森, 林福江 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)