[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

本發明公開了一種恒定跨導偏置電路，其中包括PTAT電路、恒流源產生電路、電流鏡電路、工藝角調整電路和跨導放大器電路。恒流源產生電路的作用是為工藝角調整電路提供一個穩定的電流。電流鏡電路的作用是將恒流源電路產生的電流拷貝到工藝角調整電路中去。工藝角調整電路的作用是調節PTAT電路里的線性區MOS管電阻的柵極電壓，從而改變其阻值，引起電流的變化，抵消跨導公式里的工藝因子因為工藝角發生變化而引起的變化。跨導放大器電路接收經過工藝調整和溫度補償后的偏置電流，通過PTAT電流產生電路及工藝角調整電路的共同作用，該跨導放大器的跨導值可達到恒定。

技術領域

本發明屬于集成電路領域，尤其涉及一種恒定跨導偏置電路。

背景技術

MOS管的跨導在模擬集成電路設計中是尤其重要的一個參數，它影響著許多電路的性能，包括小信號增益、帶寬、噪聲等等。在設計放大器或者濾波器電路時，一個恒定的跨導偏置電路是必不可少的。例如，在設計Gm-C濾波器時，Gm-C濾波器的截止頻率與放大器的跨導值息息相關，穩定了跨導值就可達到穩定帶寬的目的。

傳統的恒定跨導電路是由β乘法器構成的偏置電路，通過計算，將跨導值用片上電阻值來表示，只要該電阻保持不變就可以得到不變的跨導。但電阻的阻值會不可避免地受到溫度和工藝變化的影響，通常情況下在不同工藝角和不同溫度下會產生20％的偏差。因此，后來又出現了多種方法來取代片上電阻法使跨導恒定，例如：采用片外高精度電阻來替代片上電阻從而消除工藝角和溫度的影響，或采用一個由精確的外部信號控制并偏置在線性區的MOS管來代替片上電阻。

對于恒定跨導偏置電路而言，使用片外元件會增加系統成本，利用外部信號控制又會增加電路的復雜性。

發明內容

本發明目的在于提供一種恒定跨導偏置電路，以解決高成本，高復雜度和高偏差的技術問題。

本發明的具體技術方案如下：

一種恒定跨導偏置電路，包括PTAT電路、恒流源產生電路、電流鏡電路、工藝角調整電路和跨導放大器電路；

所述PTAT電路包括晶體管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的輸出電壓Vg相連；

所述PTAT電路的作用是為跨導放大器電路提供偏置電流，PTAT電路產生的具有正溫度系數的電流能抵消β_eff(＝μ_nC_oxW/L)的負溫度特性，其中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的作用是為工藝角調整電路提供一個穩定的電流；

所述電流鏡電路的作用是將恒流源產生電路產生的電流拷貝到工藝角調整電路中去；

所述工藝角調整電路包括第一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；