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1、第24卷第1期应用科学学报Vol.24,No.12006年1月JOURNALOFAPPLIEDSCIENCESJan.2006文章编号:025528297(2006)0120050205一种改进的内置和式基准电流源的设计张耀忠,吴建辉,丁家平,龙善丽(东南大学国家专用集成电路系统工程技术研究中心,江苏南京210096)摘要:设计了一种自偏置、共源共栅(cascode)结构的CMOS和式带隙基准电流源电路,用Chart0.35μm5V电压-6CMOS工艺参数进行了Hspice仿真,结果表明,在-40～85℃温度范围内温度系数为15.2×10P℃,电源电压抑制比为-51.8d
2、B.关键词:基准电流源;电流和式;温度特性;电源电压抑制比;自偏置中图分类号:TN432文献标识码:ADesignofanImprovedCurrentSummingReferenceZHANGYao2zhong,WUJian2hui,DINGJia2ping,LONGShan2li(NationalASICSystemEngineeringResearchCenter,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China)Abstract:ACMOSband2gapcurrentsummingreferenceisdesigned,whichi
3、sself2biasdwithacascodestructure.HspicesimulationwithaChartCMOS0.35μmand5Vpowersupplyshowsthat,within(-40～85℃),the-6temperaturecoefficientis15.2×10P℃,andthepowersupplyrestrainratiois-51.8dB.Keywords:currentreference;currentsumming;temperatureperformance;powersupplyrestrainratio;self2bias近
4、年来,集成电路设计水平随着CMOS工艺水平的提高得到了飞速发展,在数模混合电路和模拟1传统的和式带隙基准电流源电路电路中,片上基准源已普遍采用.设计时,要求在一定条件下,输出电压或电流几乎不随温度或电源的传统的和式带隙基准电流源基本原理如图[1,2]变化而变化.本文设计的基准电流源为20位Σ21所示,图中和电流Iout=IPTAT+IPTVBE·IPTAT(aΔDAC电路的模拟部分提供稳定的静态工作点.currentproportionaltoabsolutetemperature)具有正温度本文在传统和式带隙基准电流源的基础上,设特性,IPTVBE(acurrentpr
5、oportionaltoVBE)具有负温度计了一种新的和式带隙基准电流源,使电路得到简特性.化,并且分析了其工作原理及改进条件,为了避免失传统和式电流源的电路如图2所示,电路由三调问题,电路并没有使用运算放大器,而是采用自偏部分组成:电流源IPTAT,电流源IPTVBE,及和电流.置、共源共栅(cascode)结构,该结构使得电源电压抑电流源IPTAT:主要由PNP管Q1、Q2,电阻R1和制比得到了很大的提高.用Hspice仿真(采用恒流源(M1、M2、M3、M4)构成.当M3、M4完全相ChartedCMOS0.35μm5VCMOS工艺),结果表明在同,且流过它们的电流
6、也相等(这里可以将M1、M2-6-40～85℃温度范围内,具有15.2×10P℃的温度设计成相同)时,可以认为M3和M4的源端电平相系数,电源电压抑制比为-51.8dB.等(这将在下文加以说明).则收稿日期:2004209227;修订日期:2004212206通信作者:吴建辉,博士,副教授,研究方向:数模混合电路、模拟电路,E2mail:wjh@seu.edu.cn.1期张耀忠等:一种改进的内置和式基准电流源的设计51图1传统的和式电流源原理图Fig.1Schematicoftraditionalcurrentsummingreference图3改进的和式电流源Fig.3
7、Improvedcircuitofcurrentsummingreference出Y与X的电平之差为VY-VX=Vgs3-Vgs4(4)设M3的漏电流为I1,M4的漏电流为I2,M10的漏电流为I3,则12I12Vgs3-Vtn==μnCo(WPL)3(1+λnVds3)图2传统的和式电流源的电路图12Fig.2CircuitoftraditionalcurrentsummingreferenceμpCo(WPL)1(Vsg1+Vtp)(1+λpVsd1)2(5)μnCo(WPL)3(1+λnVds3)1IPTAT=(VEB1
