[發明專利]一種正溫系數電流源和一種零溫度系數電流源

有效

• 申請號: 202011189541.5
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112256078B
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 甄少偉;方舟;梁懷天;羅攀;易子皓;張波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G05F1/567
• 分類號: G05F1/567
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 葛啟函

一種正溫系數電流源和一種零溫度系數電流源，利用第一雙極型晶體管和第二雙極型晶體管的基極和發射極壓差之差的正溫度系數性質，結合反饋環路的設計，使得流過第一雙極型晶體管和第二雙極型晶體管的集電極電流相等，設置第一雙極型晶體管和第二雙極型晶體管的發射區面積之比為1:n，則流過第二電阻的電流是正溫度系數的電流，實現穩定的正溫度系數電流源結構，并在反饋控制結點引入補償電容使環路穩定；另外利用第三雙極型晶體管的基極和發射極壓差的負溫度系數性質，將第三電阻并聯在第三雙極型晶體管的基極和發射極之間產生一股負溫度系數電流，最后將正溫度系數電流與負溫度系數電流以一定的比例相疊加，得到了零溫度系數電流。

技術領域

本發明屬于集成電路技術領域，具體的說是涉及一種零溫系數電流源和一種正溫度系數電流源。

背景技術

在目前的集成電路領域中，電流源的應用非常廣泛，是集成電路中最常見的模擬結構之一。電流源結構在模擬電路和數模混合電路中被普遍采用，它是模擬電路和數模混合電路里必不可缺的重要模塊。高性能的模擬電路和數模混合電路必須由高質量、高穩定性的電流偏置來支撐，電流源的性能會直接影響到電路的功耗、電源抑制比、開環增益、環路穩定性以及溫度特性。

一般的基準電流源并非理想電流源，它輸出的電流大小會受到溫度的影響。有時候，集成電路的模塊設計中需要精確的零溫度系數的電流源，如給精密的運算放大器、比較器提供偏置的電流源。這一類電路常常希望它能在各個工藝角下，保持一致的電路特性，不希望它在溫度變化后，增益以及其連入的環路特性等出現偏差，因而有對為之提供偏置的電流源在不同溫度情況下，輸出保持一致的需求；又如流控振蕩器，其輸出的波形頻率強烈依賴于輸入的電流，若希望它在各個溫度條件下保持輸出頻率的一致，那么使輸入的電流不受溫度的影響將會是很好的解決方案。另一方面，能產生正溫度系數電流的電流源在集成電路中有時候也會被需要，因為正溫度系數電流源能很好的反應芯片工作的溫度情況，能將溫度信息反饋給控制模塊，使電路對其他設計中對溫度敏感的結構進行補償。

發明內容

本發明所要解決的，就是針對上述的需求，提出一種能夠產生正溫度系數電流的電流源以及一種能夠產生零溫度系數電流的電流源。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是：

一種正溫度系數電流源，包括第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第六PMOS管、第一電阻、第二電阻、第一電容、第一雙極型晶體管和第二雙極型晶體管，

第一PMOS管的柵漏短接并通過第一電阻后接地，其源極連接電源電壓，用于產生偏置；

第三PMOS管、第四PMOS管和第六PMOS管的柵極均連接第一PMOS管的柵極，其源極均連接所述電源電壓，第三PMOS管、第四PMOS管和第六PMOS管分別與第一PMOS管構成電流鏡；

第二PMOS管的柵極連接第三PMOS管的漏極并通過第一電容后連接所述電源電壓，其漏極連接第一PMOS管的漏極，其源極連接所述電源電壓；

第三PMOS管的漏極連接第一雙極型晶體管的集電極，第四PMOS管的漏極連接第一雙極型晶體管的基極并通過第二電阻后連接第二雙極型晶體管的基極和集電極，第一雙極型晶體管和第二雙極型晶體管的發射極接地，則流過第一雙極型晶體管集電極的電流和流過第二雙極型晶體管集電極的電流相等，設置第一雙極型晶體管和第二雙極型晶體管的發射區面積之比為1:n，n為正整數，流過第二電阻的電流是正溫度系數的電流，其中V_T是熱電壓，R₂是第二電阻的電阻值，即第四PMOS管的漏極電流為正溫度系數的電流，第三PMOS管、第四PMOS管和第六PMOS管分別與第一PMOS管構成電流鏡，則第一PMOS管、第三PMOS管和第六PMOS管的漏極電流均為正溫度系數的電流，將第六PMOS管的漏極作為所述正溫度系數電流源的輸出端。

一種零溫度系數電流源，包括正溫度系數電流產生單元、負溫度系數電流產生單元和疊加單元，