[發明專利]閾值電壓產生電路及方法

有效

• 申請號: 201110399207.7
• 申請日: 2011-12-06
• 公開（公告）號: CN102495655A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 范方平
• 申請（專利權）人: 四川和芯微電子股份有限公司
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種電壓產生電路及方法，尤指一種能夠產生閾值電壓的閾值電壓產生電路及方法。

背景技術

通常將傳輸特性曲線中輸出電壓隨輸入電壓改變而急劇變化轉折區的終點對應的輸入電壓稱為閾值電壓，也稱為開啟電壓。

閾值電壓通常會跟隨工藝和溫度的變化而改變，在現有技術中，往往通過查找數據庫來得到閾值電壓，過程很復雜，且花費時間較長，效率很低。因此，有必要提供一種結構簡單、且能夠直接產生比較精確的閾值電壓的閾值電壓產生電路及方法。

發明內容

鑒于以上內容，有必要提供一種能夠產生閾值電壓的閾值電壓產生電路及方法。

一種閾值電壓產生電路，所述閾值電壓產生電路包括一第一開關元件、一與所述第一開關元件相連的第二開關元件、一與所述第二開關元件相連的第三開關元件、一與所述第三開關元件相連的電流源、一與所述電流源相連的電源端、一與所述第一開關元件相連的接地端及一與所述第一開關元件及所述第二開關元件相連用于輸出一閾值電壓的輸出端，所述第一開關元件的寬長比與所述第三開關元件的寬長比相等，且均為所述第二開關元件的寬長比的三倍。

一種閾值電壓產生方法，包括以下步驟：

提供一第一場效應管、一第二場效應管、一第三場效應管及一電流源，所述第一場效應管的寬長比與所述第三場效應管的寬長比相等，且均為所述第二場效應管的寬長比的三倍；

將所述第一場效應管的柵極與所述第二場效應管的漏極及所述第三場效應管的源級連接在一起；

將所述第二場效應管的柵極、所述第三場效應管的柵極與漏極及所述電流源的一端連接在一起；

將所述電流源的另一端與一電源端連接在一起；

將所述第一場效應管的源級與一接地端連接在一起；

將所述第一場效應管的漏極與所述第二場效應管的源級共同連接至一輸出端；及

所述輸出端輸出一場效應管的閾值電壓。

相對現有技術，本發明閾值電壓產生電路及方法可以跟隨工藝和溫度的變化產生一比較精確的場效應管的閾值電壓，且電路結構簡單，只需采用三個場效應管及一個電流源便可實現閾值電壓的輸出，不存在任何的鏡像誤差，易于實現。

附圖說明

圖1為本發明閾值電壓產生電路較佳實施方式的系統架構圖。

圖2為本發明閾值電壓產生方法較佳實施方式的流程圖。

具體實施方式

請參閱圖1，本發明閾值電壓產生電路較佳實施方式包括一第一開關元件、一與該第一開關元件相連的第二開關元件、一與該第二開關元件相連的第三開關元件、一與該第三開關元件相連的電流源I、一與該電流源I相連的電源端VDD、一與該第一開關元件相連的接地端GND及一與該第一開關元件及該第二開關元件相連的輸出端VOUT。

在本實施方式中，該第一開關元件為一第一場效應管M1，該第二開關元件為一第二場效應管M2，該第三開關元件為一第三場效應管M3。且該第一場效應管M1、該第二場效應管M2及該第三場效應管M3均為N型場效應管（NMOS）。在其他實施方式中，開關元件可根據需要變更為能夠實現同樣功能的其它開關元件或電路。

本發明閾值電壓產生電路較佳實施方式的連接關系如下：該第一場效應管M1的柵極與該第二場效應管M2的漏極及該第三場效應管M3的源級相連，該第一場效應管M1的源級與該接地端GND相連，該第一場效應管M1的漏極與該第二場效應管M2的源級共同連接該輸出端VOUT。該第二場效應管M2的柵極、該第三場效應管M3的柵極與漏極共同連接該電流源I的一端。該電流源I的另一端與該電源端VDD相連。

本發明閾值電壓產生電路較佳實施方式可以跟隨工藝和溫度的變化產生一比較精確的場效應管的閾值電壓VTH，具體工作原理分析如下：

該第一場效應管M1與該第三場效應管M3工作于飽和區，該第二場效應管M2工作于線性區，假設該第一場效應管M1的寬長比為(W/L)???????????????????????????????????????????????，該第二場效應管M2的寬長比為(W/L)，該第三場效應管M3的寬長比為(W/L)。則由該閾值電壓產生電路可以分別計算出圖中所示的第一電壓V1與第二電壓V2的值：

V1＝VTH+2I/(μn?*Cox*(W/L))；

V2＝V1+VTH+2I/(μn?*Cox*(W/L))；

由于該第二場效應管M2工作于線性區，則可以得到：