專利名稱：一種啟動電路及具啟動電路的電流源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路設(shè)計領(lǐng)域，尤其涉及一種啟動電路及具啟動電路的電流源。
背景技術(shù)：
啟動電路作為保證電子系統(tǒng)正常工作的必需功能模塊，其工作速度的快慢決定著整個電子系統(tǒng)啟動的快慢?，F(xiàn)在電子系統(tǒng)愈加龐大，啟動時間不僅受整個系統(tǒng)的制約，而且還受啟動電路運行速度的影響，啟動電路快速的響應(yīng)，很大程度上減小了整個系統(tǒng)的啟動時間。一個電子系統(tǒng)無論功能怎樣強大，如果啟動電路運行的可靠性欠佳，那么電子系統(tǒng)難以正常工作，不能發(fā)揮出應(yīng)有的作用。如今，低功耗的要求已深入電氣工程的各個領(lǐng)域，電子系統(tǒng)正常工作后，現(xiàn)有的一些啟動電路仍然需要靜態(tài)功耗，并不符合低功耗的要求。另ー方面，電阻、電容在集成電路エ藝中相比普通MOS管而言，需要更大的芯片面積，相應(yīng)地也増加了整個芯片的成本。故電路模塊在實現(xiàn)相同功能、性能不變的前提下，若能避免或盡可能少地使用電阻和電容，就能實現(xiàn)節(jié)省芯片面積，降低芯片成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種啟動電路，旨在解決現(xiàn)在的啟動電路啟動速度較慢和在電子系統(tǒng)正常工作后仍然產(chǎn)生靜態(tài)功耗的問題，同時節(jié)約芯片面積、降低成本。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種啟動電路，與被啟動的電路模塊相連，所述啟動電路包括PM0S管MUNMOS管 M2、NM0S管M5、NM0S管M6和電流鏡單元；其中，所述電流鏡單元由PMOS管M3與PMOS管M4 構(gòu)成；所述PMOS管Ml的柵極、源極和襯底都接直流電源，所述PMOS管Ml的漏極同時接所述NMOS管M2的漏極、所述NMOS管M5的柵極和所述NMOS管M6的漏極，所述NMOS管M2 的柵極、源極和襯底都接地，所述PMOS管M3和所述PMOS管M4的源極都接直流電源，所述 PMOS管M3的柵極和漏極共接后與所述PMOS管M4的柵極相接，所述PMOS管M3的漏極還接所述NMOS管M5的漏極，所述PMOS管M4的漏極作為所述啟動電路的第一輸出端接所述被啟動電路模塊，所述NMOS管M5的柵極接所述NMOS管M6的柵極，所述NMOS管M5和所述 NM0S-M6的源極都接地，所述NM0S-M6的柵極作為所述啟動電路的第二輸出端接所述被啟動的電路模塊。本發(fā)明的目的還在于提供ー種包括上述啟動電路的電流源。所述電流源還包括 PMOS 管 M7、PM0S 管 M8、NM0S 管 M9、NM0S 管 MlO、PMOS 管 MlUPNP 三極管 Q1、PNP 三極管 Q2 和電阻Rl ；所述PMOS管M7、所述PMOS管M8和所述PMOS管Mll的源極都接直流電源，所述 PMOS管M8的柵極與漏極共接后和所述PMOS管M7、所述PMOS管Mll的柵極連接在一起，所述PMOS管Mll的漏極為所述電流源的輸出端，所述PMOS管M7和所述NMOS管M9的漏極同時接上述啟動電路的第一輸出端，所述PMOS管M8的漏極接所述NMOS管MlO的漏極，所述 NMOS管M9的柵極與漏極共接后和所述NMOS管MlO的柵極同時接上述啟動電路的第二輸出端，所述NMOS管M9的源極接所述PNP三極管Ql的發(fā)射極，所述NMOS管MlO的源極通過所述電阻Rl接所述PNP三極管Q2的發(fā)射極，所述PNP三極管Ql的基極、集電極和所述PNP 三極管Q2的基極、集電極都接地。 本發(fā)明提供的啟動電路只需6個小面積的MOS管，結(jié)構(gòu)簡單，相比其他啟動電路而言，節(jié)省了芯片面積；運行可靠性高，能快速啟動，并且可以根據(jù)電子系統(tǒng)的需要，調(diào)整啟動時間，在電子系統(tǒng)進入穩(wěn)定工作狀態(tài)后，啟動電路更無需靜態(tài)功耗。


圖I是本發(fā)明實施例提供的啟動電路的電路結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明實施例提供的具有圖I所示啟動電路的電流源的電路結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進ー步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。圖I是本發(fā)明實施例提供的啟動電路的電路結(jié)構(gòu)圖，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明實施例相關(guān)的部分。如圖所示一種啟動電路100，與被啟動的電路模塊200相連，啟動電路100包括PM0S管Ml、 NMOS管M2、NMOS管M5、NMOS管M6和電流鏡單元；其中，電流鏡單元由PMOS管M3與PMOS 管M4構(gòu)成；PMOS管Ml的柵極、源極和襯底都接直流電源VDD，PMOS管Ml的漏極同時接NMOS 管M2的漏極、NMOS管M5的柵極和NMOS管M6的漏極，NMOS管M2的柵極、源極和襯底都接地，PMOS管M3和PMOS管M4的源極都接直流電源VDD，PMOS管M3的柵極和漏極共接后與 PMOS管M4的柵極相接，PMOS管M3的漏極還接NMOS管M5的漏極，PMOS管M4的漏極作為啟動電路100的第一輸出端接被啟動電路模塊200，NMOS管M5的柵極接NMOS管M6的柵極，NMOS管M5和NMOS管M6的源極都接地，匪OS管M6的柵極作為啟動電路100的第二輸出端接被啟動的電路模塊200。圖2示出了本發(fā)明實施例提供的具有上述啟動電路的電流源的電路結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明實施例相關(guān)的部分。如圖所示ー個由PMOS管Ml、NMOS管M2、NMOS管M5、NMOS管M6和電流鏡單元構(gòu)成的啟動電路100’，以及ー個包括 PMOS 管 M7、PMOS 管 M8、NMOS 管 M9、NMOS 管 MlO、PMOS 管 Mil、PNP 三極管Ql、PNP三極管Q2和電阻Rl的電流源單元300 ；其中，啟動電路100’的電流鏡單元由PMOS管M3與PMOS管M4構(gòu)成；PM0S管Ml的柵極、源極和襯底都接直流電源VDD，PMOS管Ml的漏極同時接NMOS管M2的漏極、NMOS管 M5的柵極和NMOS管M6的漏極，NMOS管M2的柵極、源極和襯底都接地，PMOS管M3和PMOS 管M4的源極都接直流電源VDD，PM0S管M3的柵極和漏極共接后與PMOS管M4的柵極相接，PMOS管M3的漏極還接NMOS管M5的漏極，PMOS管M4的漏極作為啟動電路100’的第一輸出端同時接電流源單元300的PMOS管M7和NMOS管M9的漏極，NMOS管M5的柵極接NMOS 管M6的柵極，NMOS管M5和NMOS管M6的源極都接地，NMOS管M6的柵極作為啟動電路100’ 的第二輸出端同時接電流源単元300的NMOS管M9的柵極、漏極和NMOS管MlO的柵極；PMOS管M7、PMOS管M8和PMOS管Mll的源極都接直流電源VDD，PMOS管M8的柵極與漏極共接后和PMOS管M7、PMOS管Mll的柵極連接在一起，PMOS管Mll的漏極為電流源的輸出端，PMOS管M7和NMOS管M9的漏極同時接啟動電路100’的第一輸出端，PMOS管 M8的漏極接NMOS管MlO的漏極，NMOS管M9的柵極與漏極共接后和NMOS管MlO的柵極同時接啟動電路100’的第二輸出端，NMOS管M9的源極接PNP三極管Ql的發(fā)射極，NMOS管 MlO的源極通過電阻Rl接PNP三極管Q2的發(fā)射極，PNP三極管Ql的基極、集電極和PNP三極管Q2的基極、集電極都接地。下面以圖2所示的電流源為例，說明整個電子系統(tǒng)的工作原理。電流源単元300 為一個PTAT (Proportional To Absolute Temperature,與絕對溫度成正比)電流源，其有兩種狀態(tài)正常工作狀態(tài)和零電流穩(wěn)態(tài)。當(dāng)處于正常工作狀態(tài)時，PMOS管M7、PMOS管M8、 NMOS 管 M9、NMOS 管 MlO、PNP 管 Q1、PNP 管 Q2 和電阻 Rl 流過的電流 Iptat = Vt In (N)/Rl， Iptat與絕對溫度成正比；而當(dāng)節(jié)點2是低電位、節(jié)點3為高電位吋，整個PTAT電流源300維持零電流穩(wěn)態(tài)，Iptat = 0，此時需要從啟動電路100’注入電流打破這種零電流穩(wěn)態(tài)的平衡。此時，節(jié)點2是低電位，啟動電路100’的NMOS管M6截止，因為PMOS管Ml的柵極、 源極和襯底連接到VDD，NMOS管M2的柵極、源極和襯底都接地，該支路沒有電流，所以節(jié)點
I處于懸浮狀態(tài)，此時節(jié)點I的電位じ-v^r因此，NMOS管M5導(dǎo)通產(chǎn)生的電流通過電流鏡
(由PMOS管M3、PM0S管M4構(gòu)成)給NMOS管M9注入電流，節(jié)點2是低電位的穩(wěn)態(tài)被打破， 隨之通過其他兩個電流鏡(ー個由NMOS管M9和NMOS管MlO構(gòu)成，另ー個由PMOS管M7和 PMOS管M8構(gòu)成)進行電流的順時針傳遞，整個PTAT電流源300開始工作，零電流平衡狀態(tài)被打破。當(dāng)PTAT電流源300脫離零電流穩(wěn)態(tài)后，NMOS管M6導(dǎo)通，將節(jié)點I拉至低電位， NMOS管M5截止，整個啟動電路關(guān)閉，沒有電流，也就不消耗靜態(tài)功率。另ー方面，通過調(diào)整NMOS管M5的寬長比，可以調(diào)整NMOS管M5導(dǎo)通后(柵源電壓
Vgs5 一定，1DS = YcOX<VGS - v,h)2 )的漏源電流 IDS5。若 NMOS 管 M5 柵源電壓 Ves5 —
定，寬長比越大，則漏源電流Ids5越大，注入到與絕對溫度成正比電流源単元300的啟動電流也越大，電流源相應(yīng)的啟動速度就越快，從而達到調(diào)節(jié)啟動時間的目的。該啟動電路100’ 的整個啟動過程最快可達到納秒級，并且運行可靠性高。本發(fā)明的技術(shù)關(guān)鍵點是利用NMOS管柵極、源極和襯底接地，PMOS管柵極、源極和襯底與直流電源VDD相接，從而構(gòu)建一個約為〒的懸浮電勢，當(dāng)PTAT電流源處于零電流
穩(wěn)態(tài)吋，v^r電勢加到NMOS管柵極并產(chǎn)生電流注入到處于零電流穩(wěn)態(tài)的PTAT電流源，破
壞電流源的零電流平衡狀態(tài)；當(dāng)PTAT電流源正常工作后，通過導(dǎo)通的NMOS管將懸浮電勢點拉至低電位，從而使NMOS管截止，關(guān)斷啟動電路100’，啟動電路100’就不消耗靜態(tài)功率。本發(fā)明實施例提供的整個啟動電路只需6個小面積的MOS管，結(jié)構(gòu)簡單，相比其他啟動電路而言，節(jié)省了芯片面積；運行可靠性高，能快速啟動，只要電流源単元正常工作后， 導(dǎo)通的MOS管瞬間可將懸浮電勢點拉至低電位從而關(guān)斷啟動電路，整個啟動、關(guān)斷過程短暫，最快能達到納秒級，并且可以根據(jù)電子系統(tǒng)的需要，調(diào)整啟動時間；在系統(tǒng)進入穩(wěn)定エ 作狀態(tài)后，啟動電路更無需靜態(tài)功耗。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了較詳細的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改、或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種啟動電路，與被啟動的電路模塊相連，其特征在于，所述啟動電路包括PM0S管 Ml、NMOS管M2、NMOS管M5、NMOS管M6和電流鏡單元；其中，所述電流鏡單元由PMOS管M3 與PMOS管M4構(gòu)成；所述PMOS管Ml的柵極、源極和襯底都接直流電源，所述PMOS管Ml的漏極同時接所述 NMOS管M2的漏極、所述NMOS管M5的柵極和所述NMOS管M6的漏極，所述NMOS管M2的柵極、源極和襯底都接地，所述PMOS管M3和所述PMOS管M4的源極都接直流電源，所述PMOS 管M3的柵極和漏極共接后與所述PMOS管M4的柵極相接，所述PMOS管M3的漏極還接所述 NMOS管M5的漏極，所述PMOS管M4的漏極作為所述啟動電路的第一輸出端接所述被啟動電路模塊，所述NMOS管M5的柵極接所述NMOS管M6的柵極，所述NMOS管M5和所述NMOS管 M6的源極都接地，所述NM0S-M6的柵極作為所述啟動電路的第二輸出端接所述被啟動的電路模塊。
2.ー種具有啟動電路的電流源，其特征在于，所述電流源包括ー個由PMOS管M1、NM0S管M2、NM0S管M5、NM0S管M6和電流鏡單元構(gòu)成的啟動電路，以及ー個包括 PMOS 管 M7、PM0S 管 M8、NM0S 管 M9、NM0S 管 MlO、PMOS 管 MlI、PNP 三極管 Ql、 PNP三極管Q2和電阻Rl的電流源単元；其中，所述啟動電路的電流鏡單元由PMOS管M3與PMOS管M4構(gòu)成；所述PMOS管Ml的柵極、源極和襯底都接直流電源，所述PMOS管Ml的漏極同時接所述NMOS管M2的漏極、所述NMOS管M5的柵極和所述NMOS管M6的漏極，所述NMOS管M2的柵極、源極和襯底都接地， 所述PMOS管M3和所述PMOS管M4的源極都接直流電源，所述PMOS管M3的柵極和漏極共接后與所述PMOS管M4的柵極相接，所述PMOS管M3的漏極還接所述NMOS管M5的漏極，所述PMOS管M4的漏極作為所述啟動電路的第一輸出端同時接所述電流源単元的PMOS管M7 和NMOS管M9的漏極，所述NMOS管M5的柵極接所述NMOS管M6的柵極，所述NMOS管M5和所述NM0S-M6的源極都接地，所述NM0S-M6的柵極作為所述啟動電路的第二輸出端同時接所述電流源単元的NMOS管M9的柵極、漏極和所述NMOS管MlO的柵極；所述PMOS管M7、所述PMOS管M8和所述PMOS管Ml I的源極都接直流電源，所述PMOS管 M8的柵極與漏極共接后和所述PMOS管M7、所述PMOS管Mll的柵極連接在一起，所述PMOS 管Mll的漏極為所述電流源的輸出端，所述PMOS管M7和所述NMOS管M9的漏極同時接所述啟動電路的第一輸出端，所述PMOS管M8的漏極接所述NMOS管MlO的漏極，所述NMOS管 M9的柵極與漏極共接后和所述NMOS管MlO的柵極同時接所述啟動電路的第二輸出端，所述NMOS管M9的源極接所述PNP三極管Ql的發(fā)射極，所述NMOS管MlO的源極通過所述電阻Rl接所述PNP三極管Q2的發(fā)射極，所述PNP三極管Ql的基極、集電極和所述PNP三極管Q2的基極、集電極都接地。
全文摘要
本發(fā)明涉及集成電路設(shè)計領(lǐng)域，尤其涉及一種啟動電路及具啟動電路的電流源。在本發(fā)明實施例中，整個啟動電路只需6個小面積的MOS管，結(jié)構(gòu)簡單，相比其他啟動電路而言，節(jié)省了芯片面積；運行可靠性高，能快速啟動，只要電流源單元正常工作后，導(dǎo)通的MOS管瞬間可將懸浮電勢點拉至低電位從而關(guān)斷啟動電路，整個啟動、關(guān)斷過程短暫，最快能達到納秒級，并且可以根據(jù)電子系統(tǒng)的需要，調(diào)整啟動時間；在系統(tǒng)進入穩(wěn)定工作狀態(tài)后，啟動電路更無需靜態(tài)功耗。
文檔編號H02M1/36GK102611292SQ20121006155
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月9日
發(fā)明者吳小曄, 梁理城, 王德闖, 白驥, 羅賢亮, 邵彥生 申請人:深圳創(chuàng)維－Rgb電子有限公司