[發明專利]用于半導體集成電路的基準電流源

有效

• 申請號: 202011135849.1
• 申請日: 2020-10-22
• 公開（公告）號: CN112015223B
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 陳建章
• 申請（專利權）人: 杭州晶華微電子有限公司
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華

實施例涉及用于半導體集成電路的基準電流源，包括：電壓源，被配置為在第一電源端子與第二電源端子之間提供基準電壓；運算放大器，其同相輸入端耦合至第二電源端子；反饋晶體管，其柵極耦合至運算放大器的輸出端，其源極耦合至運算放大器的反相輸入端，并且其漏極用于提供基準電流；開關電容電路，包括第一電容器、第一開關和第二開關，第一電容器和第二開關串聯連接在第一電源端子與運算放大器的反相輸入端之間，第一開關與第一電容器并聯連接；以及非交疊時鐘控制模塊，被配置為基于晶振時鐘信號產生用于控制第一開關的第一時鐘信號和用于控制第二開關的第二時鐘信號，第一時鐘信號與第二時鐘信號不交疊，使得第一開關和第二開關交替導通。

技術領域

本公開的實施例總體上涉及半導體集成電路領域，并且更具體地，涉及一種用于半導體集成電路的基準電流源以及包括基準電流源的半導體集成電路。

背景技術

基準電流源在模擬信號處理系統和混合信號處理系統中占有非常重要的地位，其用于為系統中的其他電路提供電流基準。例如，基準電流源廣泛應用于諸如模數轉換器（ADC）、數模轉換器（DAC）、傳感器等諸多半導體集成電路中，其精度和穩定性會直接影響這些電路的信號處理精度，比如ADC或DAC等的轉換精度、傳感器的感測信號精度等。如何設計出精準穩定的基準電流源一直是業界所關注和研究的熱點問題。

基準電流源的一個重要指標是其所提供的電流基準在寬溫度范圍內的工作穩定程度。溫度漂移（簡稱溫漂）系數是衡量基準電流源的工作穩定程度的一個重要參數，其描述基準電流源的輸出電流隨溫度的變化。溫漂系數越高，基準電流源的穩定程度越差。溫漂系數越低，基準電流源的穩定程度越好。因此，期望為各種電路提供具有低溫漂系數的基準電流源，以確保電路的信號處理精度。

常規基準電流源的通常實現方式是將電壓除以電阻來產生一個基準電流。對于這樣的基準電流源，為了實現低溫漂系數，需要用到低溫漂的基準電壓和低溫漂電阻。低溫漂的基準電壓在普通半導體工藝中是相對容易實現的。然而，低溫漂電阻在普通半導體工藝中是難以實現的，電阻的一階溫漂系數和二階溫漂系數通常都比較大。如果采用特殊半導體工藝來實現低溫漂電阻，會增加工藝成本。

為了在普通半導體工藝下利用電阻來實現低溫漂電流源，需要對電阻的溫漂進行補償。然而，由于不但需要補償一階溫度系數，而且還需要補償二階溫度系數，導致對溫漂的補償難度大。此外，由于電阻的溫漂及其阻值存在工藝離散性波動，需要用額外的電路對每個電阻樣品進行獨立的修調補償，導致電路設計復雜以及后期修調成本高等問題。

發明內容

本公開的目的是提供一種用于半導體集成電路的基準電流源以及包括基準電流源的半導體集成電路，以克服對特殊半導體工藝的依賴，簡化高精度低溫漂電流源的設計復雜度，并且降低后續的測試修調成本。

根據本公開的一個方面，提供了一種用于半導體集成電路的基準電流源，包括：電壓源，被配置為在第一電源端子與第二電源端子之間提供基準電壓；運算放大器，包括同相輸入端、反相輸入端以及輸出端，運算放大器的同相輸入端被耦合至第二電源端子；反饋晶體管，反饋晶體管的柵極被耦合至運算放大器的輸出端，反饋晶體管的源極被耦合至運算放大器的反相輸入端，并且反饋晶體管的漏極被配置用于提供基準電流；開關電容電路，包括第一電容器、第一開關和第二開關，第一電容器和第二開關串聯連接在第一電源端子與運算放大器的反相輸入端之間，第一開關與第一電容器并聯連接；以及非交疊時鐘控制模塊，被配置為基于晶振時鐘信號產生用于控制第一開關的第一時鐘信號和用于控制第二開關的第二時鐘信號，其中第一時鐘信號與第二時鐘信號不交疊，使得第一開關和第二開關交替導通。

在根據本公開的實施例中，通過利用普通半導體工藝中穩定且低溫漂的電容器件，結合穩定的晶振時鐘信號構建開關電容電路，能夠實現等效的低溫漂電阻。此外，通過利用非交疊時鐘控制模塊控制開關電容電路的時序，能夠避免因為短接而產生漏電流，確保了等效電阻的穩定性。