[發明專利]一種恒定跨導偏置電路

有效

• 申請號: 202110685209.6
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113359932B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 吳旭;張文俊;李連鳴;馮軍;樊祥寧
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G05F1/567
• 分類號: G05F1/567
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 孫建朋

1.一種恒定跨導偏置電路，其特征在于，包括PTAT電路(4)、恒流源產生電路(2)、電流鏡電路(1)、工藝角調整電路(3)和跨導放大器電路(5)；

所述PTAT電路(4)包括晶體管M2、晶體管M3、工作在線性區的N型MOS管M1、pnp三極管Q1、pnp三極管Q2以及運算放大器；晶體管M2、晶體管M3的柵極相連，源極接電源電壓，漏極分別接運算放大器的正負兩輸入端，運算放大器輸出接M2、M3的柵極；pnp三極管Q1、pnp三極管Q2的基極、集電極相連并且接地，發射極分別接運算放大器的正負兩輸入端；線性區MOS管M1的源極接pnp三極管Q2的發射極，漏極接晶體管M3的漏極，柵極則與工藝角調整電路(3)的輸出電壓Vg相連；

所述PTAT電路(4)的作用是為跨導放大器電路(5)提供偏置電流，PTAT電路(4)產生的具有正溫度系數的電流能抵消跨導公式中的工藝因子β_eff的負溫度特性，其中β_eff＝μ_nC_oxW/L，μ_n為MOS管的遷移率，具有負溫度特性，C_ox是單位面積的柵氧化層電容，W/L是MOS管的寬長比；

所述恒流源產生電路(2)的作用是為工藝角調整電路(3)提供一個穩定的電流；

所述電流鏡電路(1)的作用是將恒流源產生電路(2)產生的電流拷貝到工藝角調整電路(3)中去；

所述工藝角調整電路(3)包括第一N型MOS管M7，第二N型MOS管M8；第一N型MOS管M7的柵極和漏極相連，并與M6的漏極相連接，第二N型MOS管M8的柵極和漏極相連，并與M7的源極相連，M8的源極接地；

所述工藝角調整電路(3)的作用是調節PTAT電路(4)里工作在線性區的MOS管M1的柵極電壓，該電路中的MOS管M7、M8的導通電阻與工藝角變化相關，當工藝角發生變化時，導通電阻改變，從而改變工藝角調整電路(3)的輸出電壓，即改變了MOS管M1的柵極電壓，從而改變其阻值，引起電流的變化，電流的變化可抵消跨導公式中的工藝因子β_eff因工藝角發生變化而引起的變化，最終通過工藝調整和溫度補償這兩種方式使跨導值不受溫度和工藝的影響；

所述跨導放大器電路(5)的作用是接收經過工藝調整和溫度補償后的偏置電流提供給放大管，使放大管的跨導值保持恒定；跨導放大器電路(5)包括第一P型MOS管M4，第二P型MOS管Ma、第三P型MOS管Mb和兩個電阻R1、R2；所述第一P型MOS管M4的作用是拷貝PTAT電路(4)的電流；第二P型MOS管Ma、第三P型MOS管Mb為放大管，是跨導值保持恒定的對象。

2.根據權利要求1所述的恒定跨導偏置電路，其特征在于，電流鏡電路(1)包括第一PMOS管M5和第二PMOS管M6，第一PMOS管M5的柵極和第二PMOS管M6的柵極相連，第一PMOS管M5的源極和第二PMOS管M6的源極均與電源相連，第一PMOS管M5的漏極和柵極均與恒流源產生電路(2)的輸出端相連，第二PMOS管M6的漏極與第一N型MOS管M7的柵極和漏極相連，并與PTAT電路(4)中的MOS管M1的柵極相連。

3.根據權利要求2所述的恒定跨導偏置電路，其特征在于，工藝角調整電路(3)的輸入電流I_d和N型MOS管M7、M8的導通電阻r_on之間具有如下關系：

Vg＝r_on·I_d；

其中，I_d是拷貝恒流源產生電路(2)產生的恒定電流，r_on是第一N型MOS管M7、第二N型MOS管M8的導通電阻。