一種亞閾值全cmos基準(zhǔn)電壓源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種亞閾值全CMOS基準(zhǔn)電壓源。
【背景技術(shù)】
[0002] 電壓基準(zhǔn)源是模擬集成電路和混合集成電路中一個(gè)不可或缺的模塊，常用在模數(shù) 轉(zhuǎn)換器(ADC)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)、功率放大器以及DC-DC轉(zhuǎn)換器等電路系統(tǒng)中，用于產(chǎn)生不 隨電源電壓和溫度變化的電壓基準(zhǔn)，為其他電路模塊提供一個(gè)參考電壓，其特性在很大程 度上影響整個(gè)系統(tǒng)的性能。
[0003] 隨著集成電路系統(tǒng)集成度的不斷增大，低電壓與低功耗變得越來(lái)越重要。然而，傳 統(tǒng)帶隙基準(zhǔn)電壓源由于需要大的電流而造成功耗較大，并且在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要使用電阻、 二極管或者BJT晶體管來(lái)產(chǎn)生PTAT電壓，所以該器件均需要大的芯片面積。
[0004] 為了能使節(jié)能應(yīng)用器件的其余電路兼容，基準(zhǔn)電壓源就要使用標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝，避 免使用M0S管以外的器件。后來(lái)提出的CMOS基準(zhǔn)電壓源電路由于使用飽和區(qū)的CMOS和電阻， 使得功耗過(guò)大，芯片面積大。近來(lái)所提出的無(wú)電阻基于亞閾值區(qū)的基準(zhǔn)電壓源，雖然功耗很 低，但是其溫漂、電源電壓調(diào)整率和電源抑制比參數(shù)較差。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有基準(zhǔn)電壓源性能欠佳的不足，提供一種亞 閾值全CMOS基準(zhǔn)電壓源。
[0006] 為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0007] -種亞閾值全CMOS基準(zhǔn)電壓源，包括啟動(dòng)電路、亞閾值運(yùn)算放大器、納安基準(zhǔn)電流 產(chǎn)生電路和基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路；
[0008] 啟動(dòng)電路，連接亞閾值運(yùn)算放大器;在基準(zhǔn)電壓源開(kāi)啟時(shí)提供電流，幫助基準(zhǔn)電壓 源擺脫簡(jiǎn)并偏置點(diǎn)，進(jìn)入正常工作狀態(tài)；
[0009] 亞閾值運(yùn)算放大器，分別連接到啟動(dòng)電路和納安基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路;利用共源共 柵電流鏡為運(yùn)算放大器的差分對(duì)管提供電流偏置;利用工作在亞閾值區(qū)的差分對(duì)管，在保 證低功耗的同時(shí)，提供更大的增益，提高電源電壓抑制比；利用工作在深線(xiàn)性區(qū)的匪0S管， 充當(dāng)長(zhǎng)尾電阻的作用；
[0010] 納安基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路，分別連接亞閾值運(yùn)算放大器和基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路;利用 工作在亞閾值區(qū)M0S管工作特性，產(chǎn)生納安量級(jí)的基準(zhǔn)電流;采用共源共柵電流鏡，抑制電 源噪聲;采用工作在線(xiàn)性區(qū)的M0S管代替?zhèn)鹘y(tǒng)基準(zhǔn)電壓源中的電阻，為基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路提 供電流偏置；
[0011] 基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路，連接納安基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路;采用2種具有不同標(biāo)準(zhǔn)電壓的 M0S管柵源電壓差，通過(guò)相互調(diào)節(jié)，得到一個(gè)與溫度無(wú)關(guān)的參考電壓。
[0012] 所述的啟動(dòng)電路PM0S管M15、M16和電容Ci。電容Ci的下極板接地GND，電容Ci的上極 板與PM0S管M16的柵極、PM0S管M15的柵極和PM0S管M15的漏極相連接;PM0S管M 15的源極和PM0S 管M16的源極均接到電源VDD; PMOS管M16的漏極與亞閾值運(yùn)算放大器中PMOS管Μπ的柵極和納 安基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路中PM0S管Μ19的柵極相連接。
[0013] 所述的亞閾值運(yùn)算放大器包括卩]?03管沁7、]?18、]\131、]\132和匪03管沁 2、]\113、]\114。匪03管 Μ12的源極接地GND，匪0S管Μ12的柵極與納安基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路中匪0S管Μ7的柵極相連接， 匪0S管Μ 12的漏極與NM0S管Μ13的源極和匪03管施4的源極相連接;匪0S管Μ13的柵極與納安基 準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路中NM0S管Ms的柵極、NM0S管Ms的漏極和NM0S管Μ 9的柵極相連接，NM0S管Μ13的 漏極與PM0S管Μ18的漏極相連接;匪05管施4的柵極與納安基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路中NM0S管Μ 9的漏 極和NM0S管Μη的源極相連接，匪03管施4的漏極與PM0S管Μπ的柵極、PM0S管Μπ的漏極和PM0S 管Μ18的柵極，以及啟動(dòng)電路中PM0S管Μ16的漏極和納安基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路中匪0S管Μη的漏 極相連接;PM0S管Μ 18的源極和PM0S管M31的漏極相連接;PM0S管Μπ的源極與PM0S管M31的柵 極、PM0S管M 32的柵極、PM0S管M32的漏極，以及納安基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路中NM0S管M3Q的柵極相 連接;PM0S管M 31的源極和PM0S管M32的源極均連接到電源VDD。
[0014] 所述的納安基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路包括?]\103管119、]?2()、]\121、]\1 28、]\129、]\13()和匪03管吣、]\17、 18、]?9、]\11()、]\111。匪03管吣的源極接地6冊(cè)，匪03管蚍的柵極、匪03管吣的漏極、匪03管17的柵 極、PM0S管M 21的漏極，以及亞閾值運(yùn)算放大器中NM0S管M12的柵極相連接;NM0S管M7的源極接 地GND，NM0S管M7的漏極和NM0S管M 9的源極相連接;匪0S管Ms的源極接地GND，匪0S管Ms的柵 極、匪0S管Ms的漏極、NM0S管M9的柵極、匪0S管M 1Q的源極，以及亞閾值運(yùn)算放大器中匪0S管 M13的柵極相連接;NM0S管M9的漏極、匪0S管Μη的源極，以及亞閾值運(yùn)算放大器中匪(^管― 的柵極相連接;NM0S管M 1Q的柵極、NM0S管M1Q的漏極、匪0S管Μη的柵極和PM0S管M2Q的漏極相 連接;PM0S管M 19的柵極、PM0S管M19的漏極、NM0S管Μη的漏極、PM0S管M2Q的柵極、PM0S管M 21的 柵極，以及基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路中PM0S管M22的柵極、PM0S管M23的柵極、PM0S管M 24的柵極相連 連接，并同時(shí)連接到亞閾值運(yùn)算放大器中PM0S管M18的柵極、PM0S管Μπ的柵極和PM0S管Μπ的 漏極;PM0S管M 3Q的柵極、PM0S管M3Q的漏極、PM0S管Μ29的柵極、PM0S管Μ 19的源極、PM0S管Μ28的 柵極，以及基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路中PM0S管Μ25的柵極、PM0S管Μ 26的柵極、PM0S管Μ27的柵極相連 接，并同時(shí)連接到亞閾值運(yùn)算放大器中PM0S管Μ 32的柵極、PM0S管Μ32的漏極、PM0S管M31的柵 極和PM0S管Μπ的源極;PM0S管M 2Q的源極和PM0S管M29的漏極相連接;PM0S管M21的源極與PM0S 管M28的漏極相連接;PM0S管M28的源極、PM0S管M29的源極和PM0S管M 3Q的源極均連接到電源 VDD〇
[0015] 所述的基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路包括 PM0S 管 M22、M23、M24、M25、M26、M 27，NM0S 管 Mo、Mi、M2、M3、 M4、M5和電容Co。電容Co的下極板接地GND，電容Co的上極板與NMOS管Mo的漏極、NMOS管M3的源 極，以及參考電壓Vref輸出端相連接;NM0S管M 3的柵極、NM0S管M3的漏極、NM0S管Mo的柵極和 PM0S管M24的漏極相連接;匪0S管Mo的源極、匪03管沁的漏極和匪0S管M4的源極相連;NM0S管 M4的柵極、匪0S管M4的漏極、匪0S管沁的柵極和PM0S管M23的漏極相連接;匪0S管沁的源極、 NM0S管M2的漏極和NM0S管M5的源極相連接;NM0S管M5的柵極、NM0S管M 5的漏極、NM0S管M2的柵 極和PM0S管M22的漏極相連接;匪0S管跑的源極接地GND;PM0S管M 24的源極和PM0S管跑5的漏 極相連接;PM0S管M23的源極和PM0S管M 26的漏極相連接;PM0S管M22的源極和PM0S管M27的漏極 相連接;PM0S管M 22的柵極、PM0S管M23的柵極和PM0S管M24的柵極與納安基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路中 PM0S管M19的柵極、PM0S管M2Q的柵極和PM0S管M21的柵極相連接;PM0S管M 25的柵極、PM0S管M26 的柵極和PM0S管M27的柵極與納安基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路中PM0S管M28的柵極、PM0S管M 29的柵極 和PMOS管M