[发明专利]一种基准电流源

权利要求书

1.一种基准电流源，其特征在于，包括偏置电路、基准电流产生电路和输出电路，其中，所述偏置电路与基准电流产生电路和负载分别连接，所述基准电流产生模块的输出与所述输出电路和负载分别连接；

所述基准电流产生电路包括两条支路，每条支路均包括相连接的电流镜和亚阈值管，其中一条支路中还包括一个处于线性区的场效应管M14，其漏端与亚阈值管的源端连接，其栅端连接偏置电压，其源端接地。

2.如权利要求1所述的基准电流源，其特征在于，所述亚阈值管与倒比管公用，调整亚阈值管的长宽比，使其漏端的v_fb点电位连接到场效应管M14的衬底端产生背栅效应，进行温度补偿。

3.如权利要求1所述的基准电流源，其特征在于，对所述场效应管M14的栅端连接的偏置电压进行调节，以调整温度与电流波形的中间点。

4.如权利要求1所述的基准电流源，其特征在于，所述基准电流产生电路的两条支路中的两个电流镜M0和M1宽长比一致，增加一层共源共栅结构，即增加了与场效应管M0和M1宽长比相同的场效应管M0C和M1C，M0和M1失配减小了(g_m,M1C+g_mb,M1C)*r_O,M1C倍，其中g_m,M1C为M1C场效应管栅源电压V_GS,M1C对漏电流I_DS,M1C的跨导，g_mb,M1C为M1C场效应管漏源电压V_DS,M1C对漏电流I_DS,M1C的跨导，r_O,M1C为M1C场效应管的等效电阻；

两个电流镜的电流差为：

其中，μ_P为P型区内的空穴迁移率，C_OX为栅电容密度，V_THP为P型场效应管的阈值电压，λ为沟道调制系数，V_GS,M1为场效应管M1的栅源电压，V_D,M2和V_D,M3为亚阈值管M2和M3的漏电压，令I_DS,M1＝I_DS,M0，则I_DS,M3＝I_DS,M2；亚阈值管M2和M3的漏电流由下式得到：

其中，I_DO为亚阈临界饱和电流，(W/L)₂为亚阈值管M2的宽长比，ξ为亚阈斜率因子，V_GS,M2为亚阈值管M2的栅源电压，V_T为热电压；由于亚阈值管M2和M3的漏源电压V_DS都远大于V_T，故简化电流公式为：

可得：

其中，(W/L)₃为亚阈值管M3的宽长比，V_S是一个随温度变化而不随VDD变化的值，其中V_S为亚阈值管M2源端和场效应管M14漏端的电压，VDD为电路的电源电压；

处于线性区的场效应管M14的等效电阻为：

其中，μ_n为N型半导体中的电子迁移率，(W/L)₁₄为场效应管M14的宽长比，V_THN为N型场效应管的阈值电压，温度不变时，该场效应管M14的等效电阻为固定值；

将所有与温度有关的系数用以温度为自变量的函数表示出来，得下式：

其中，K_μn为μ_n的温度系数，T为温度，k为常数，q为单位电荷量，V_GS，M14为负载场效应管M14的栅源电压，V_TH0为M14源端位置下反型沟道的开启电压，γ为衬底调制系数，N_sub为衬底掺杂浓度，n_i为本征载流子浓度；

V_BS，M14关于温度的等效函数为V_BS，M14＝a-bT (9)，

其中，V_BS,M14为场效应管M14衬底和源端的电压差，a＝340mV，b＝1.75×10^-3mV/℃；

当V_BS,M14＝0时，输出电流对温度的偏导函数如下式：

其中I_out为场效应管M14的漏电流I_DS,M14，也为最终的输出电流；A为输出电流对温度的偏导函数中T^0.5项的系数，且A为正数；B为输出电流对温度的偏导函数中T^1.5项的系数，且B为正数；且式(10)为增函数；

当V_BS，M14！＝0，将式(9)带入式(8)，再对温度偏微分得下式：

其中C为引入温度补偿后，输出电流对温度的偏导函数中T^1.5项的系数与B的差，且C-B0，-AT^0.5项为增函数，(C-B)T^1.5项为减函数，式(11)应呈现先增后减再增的趋势。