[发明专利]一种全CMOS参考电压源产生电路

说明书

技术领域

本发明涉及CMOS集成电路芯片领域，给芯片内部或者外部提供一个与温度无关的参考电压，具体涉及一种全CMOS参考电压源产生电路。 

背景技术

参考电压源是CMOS芯片中的重要单元，其作用是产生一个准确的参考电压，该电压能提供给芯片内部模块或者外部模块使用，因此该电压的值不能随着温度，工艺，电源电压的偏差漂移。CMOS工艺中，传统的做法是利用CMOS中的寄生纵向三极管，产生带隙基准电压，但CMOS工艺中的寄生纵向PNP三极管，基级-集电极电流放大系数较低，且集电极只能接在衬底，且该器件占据了芯片上的很大的面积，这些不利因素，严重限制了其应用范围。 

为此，需要一种CMOS工艺下，简单易行，具有温度补偿，且不需要占据过多芯片面积的基准电压产生电路。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种在不使用纵向三极管的工艺条件下，产生与温度无关的基准电压的新型全CMOS基准电路。 

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现： 

一种全CMOS参考电压源产生电路，其特征在于，包括一个与温度相关的电流源电路、一个工作在亚阈值状态下的N型MOS管，所述电流源电路产生一个随着温度升高，电流值增加的电流，所述N型MOS管工作在亚阈值状态下，产生一个与温度相关的电压； 

所述电流源电路包括电源端口VDD、NMOS1管，所述工作在亚阈值状态下的N型MOS管包括NMOS2管，所述NMOS1管的栅极G1连接NMOS1管的源极S1，所述NMOS1管的漏极D1连接所述电源端口VDD，所述NMOS1管的衬底B1连接在GND端，所述NMOS2管的栅极G2连接NMOS2管的漏极D2，所述NMOS2管的漏极D2连接NMOS1管的源极S1，所述NMOS2管的衬底B2和源极S2连接在GND端。 

优选的，所述NMOS1管是耗尽型N沟道金属氧化物场效应管。 

优选的，所述NMOS2管是正常阈值电压的N沟道金属氧化物场效应管。 

本发明的有益效果是： 

采用本发明技术方案，结构简单，具备温度补偿功能，并且占用芯片面积小，在-40至120摄氏度的温度范围内，具有恒定的电压输出。 

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图； 

图2为本发明实施例的参考电压与温度的测试波形。 

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。 

参照图1所示，NMOS1是耗尽型N沟道金属氧化物场效应管，NMOS2是正常阈值电压的N沟道金属氧化物场效应管，其中，NMOS1的栅极G1连接在NMOS1的源极S1，NMOS1的漏极D1连接在电源端口VDD，NMOS1的衬底B1接在GND端；NMOS2的栅极G2连接在NMOS2的漏极D2，NMOS2的漏极D2连接在NMOS1的源极S1，NMOS2的衬底B2和源极S2接在GND端，简化为：D1-VDD，B1-GND，G2-D2-S1-G1，B2-S2-GND。 

NMOS1的栅极G1连接在源极S1端口，其栅极G1、源极S1电压是一个固定的值，且这个值不会随着电源电压的变化而变化，因此NMOS1可以提供一个恒定大小的电流。 

NMOS2的栅极G2与漏极D2连接在一起，设置好流过它的电流以后，可以使得NMOS2工作在亚阈值条件下，此时NMOS2的漏极D2与源极S2电流-电压曲线类似于一个二极管。 

在温度改变的时候，NMOS1决定的流过NMOS1-NMOS2电流会发生改变，NMOS2的阈值电压也会发生改变。 

具体分析如下：当温度上升的时候，会使得NMOS2漏极D2的电压向着减小趋势变化；流过NMOS1的电流会向着变大的趋势变化。按照图1的方式连接这两个NMOS管，并合理的配置NMOS1与NMOS2的宽长比大小，便可以在NMOS2的漏端得到与温度无关的电压。 

更具体的：这NMOS1和NMOS2两个模块共同协作，在温度变化的时候，工作在亚阈值状态的NMOS2管，其电流电压特性类似于三极管：温度上升，Vgs电压(栅极G2与源极S2间的电压)减小；而与温度相关的电流源在温度变化的时候，电流增加。合理的配置NMOS1、NMOS2的宽长比大小，就能保证输出电压与温度无关。 

下表1为数据在NMSO1宽长比为1u：20u，NMOS2宽长比为500nm：12u的关系下得到的温度-电压数据：丰盛的斯蒂 

表1 对应的温度-电压值