一种自偏置基准电流源

本发明涉及基准电流源的温度补偿，尤其涉及一种自偏置基准电流源。

背景技术：

1、在芯片上生成稳定的偏置电流是集成电路设计人员管理依赖偏置电流的其他模拟电路性能的一个重要课题。特别是随着集成电路性能指标的提高，产生低功耗的小而准确的电流变得越来越重要，因为许多超低功耗电路需要较小的偏置电流。由于电流基准的功耗和精度之间需要权衡，因此，为芯片设计电流基准对设计人员来说是一个巨大的挑战。

2、传统的电流基准源完全依赖于其电路本身内在的物理特性，一般通过在电压基准源的基础上增加电压/电流变换实现，因此，很难得到具有较理想温度系数的基准源。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种自偏置基准电流源，用于提供一种提高基准电流源的电源抑制比及精度的技术方案。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种自偏置基准电流源，所述自偏置基准电流源包括第一级补偿电流模块，第二级补偿电流模块以及与所述第一级补偿电流模块和所述第二级补偿电流模块电连接的基准电流确定模块；

3、所述第一级补偿电流模块包括第一自偏执电流镜，用于向所述基准电流确定模块提供第一级补偿电流，所述第二级补偿电流模块包括第二自偏执电流镜，用于向所述基准电流确定模块提供第二级补偿电流，所述基准电流确定模块用于根据所述第一级补偿电流和所述第二级补偿电流，确定基准电流。

4、采用上述技术方案的情况下，本发明采用的自偏置基准电流源中包括的自偏执电流镜，代替传统的两级温度补偿的基准电流源中的普通电流镜，更为有效地减小了电流镜短沟道长度效应，进一步提高基准电流源的电源抑制比。对比普通偏置的电流镜结构，自偏置的电流镜结构不需要引入额外的偏置支路，对电路的复杂程度以及电路的功耗未造成较大影响。自偏置电流镜结构的引入，使两级温度补偿的基准电流源性能更为优越，即使在先进工艺节点下，该电路结构依然可以满足高精度基准电流源设计的需求。

5、进一步的，所述第一级补偿电流模块包括第一偏置电流镜，第一电流镜，第一电阻，第一晶体管以及第二晶体管；所述第一电流镜通过所述第一偏置电流镜和所述第一电阻与所述第一晶体管和所述第二晶体管相连接。

6、其中，所述第一偏置电流镜包括第一偏置电阻，所述第一偏置电阻用于向所述第一偏置电流镜提供偏置电压。

7、进一步的，所述第一偏置电流镜还包括第一mos管、第二mos管、第三mos管和第四mos管；所述第一mos管通过所述第二mos管和所述第一电阻与所述第一晶体管相连接，所述第三mos管通过所述第四mos管与所述第二晶体管相连接，且所述第一mos管与所述第三mos管共栅，所述第二mos管和所述第四mos管共栅，所述第一偏置电阻的第一端与所述第三mos管的栅极电连接，所述第一偏置电阻的第二端与所述第三mos管的输入端以及所述第四晶体管的栅极相连接。

8、进一步的，所述第一mos管和所述第二mos管的宽长比与所述第三mos管和所述第四mos管的宽长比相同；

9、和/或，所述第一mos管和所述第二mos管所在的支路的电流与所述第三mos管和所述第四mos管所在的支路的电流相同，均为iptat。

10、进一步的，所述第一电流镜包括第五mos管、第六mos管、第七mos管以及第八mos管，所述第七mos管通过所述第八mos管与所述第一偏置电阻的第一端相连接，所述第五mos管通过所述第六mos管与所述第一mos管相连接，且所述第五mos管与所述第七mos管共栅，所述第六mos管与所述第八mos共栅，所述第五mos管的输入管与所述第七mos管的输入管相连接；

11、其中，所述第五mos管和所述第六mos管的宽长比与所述第七mos管和所述第八mos管的宽长比相同。

12、进一步的，所述第二级补偿电流模块包括第二偏置电流镜，第二电流镜，第二电阻以及第三晶体管；所述第二电流镜通过所述第二偏置电流镜与所述第二电阻和所述第三晶体管相连接；

13、其中，所述第二偏置电流镜包括第二偏置电阻，所述第二偏置电阻用于向所述第二偏置电流镜提供偏置电压。

14、进一步的，所述第二偏置电流镜还包括第十一mos管、第十二mos管、第十三mos管和第十四mos管；所述第十一mos管通过所述第十二mos管和所述第二电阻后接地，所述第十三mos管通过所述第十四mos管与所述第三晶体管相连接，且所述第十一mos管与所述第十三mos管共栅，所述第十二mos管和所述第十四mos管共栅，所述第二偏置电阻的第一端与所述第十三mos管的栅极电连接，所述第一偏置电阻的第二端与所述第十三mos管的输入端以及所述第十四mos管的栅极相连接；

15、其中，所述第十一mos管和所述第十二mos管的宽长比与所述第十三mos管和所述第十四mos管的宽长比相同；

16、和/或，所述第十一mos管和所述第十二mos管所在的支路的电流与所述第十三mos管和所述第十四mos管所在的支路的电流相同，均为ictat。

17、进一步的，所述第二电流镜包括第十五mos管、第十六mos管、第十七mos管以及第十八mos管，所述第十七mos管通过所述第十八mos管与所述第一偏置电阻的第一端相连接，所述第十五mos管通过所述第十六mos管与所述第十一mos管相连接，且所述第十五mos管与所述第十七mos管共栅，所述第十六mos管与所述第十八mos共栅，所述第十五mos管的输入管与所述第十七mos管的输入管相连接；

18、其中，所述第十五mos管和所述第十六mos管的宽长比与所述第十七mos管和所述第十八mos管的宽长比相同。

19、进一步的，所述基准电流确定模块包括第九mos管，第十mos管，第十九mos管以及第二十mos管，所述第九mos管的输入端与所述第十九mos管的输入端均与电源端相连接，所述第九mos管的栅极与所述第五mos管的栅极和第七mos管的栅极相连接，所述第九mos管的输出端与所述第十mos管的输入端相连接，所述第十mos管的栅极与所述第六mos管的栅极和第八mos管的栅极相连接，所述第十九mos管的栅极与所述第十五mos管的栅极和第十七mos管的栅极相连接，所述第十九mos管的输出端与所述第二十mos管的输入端相连接，所述第二十mos管的栅极与所述第十六mos管的栅极和第十八mos管的栅极相连接，所述第十mos管的输出端与所述第二十mos管的输出端共同输出基准电流。

20、进一步的，所述第七mos管和所述第八mos管的宽长比与所述第九mos管和所述第十mos管的宽长比为k1，所述第十七mos管和所述第十八mos管的宽长比与所述第十九mos管和所述第二十mos管的宽长比为k2，所述基准电流满足ibias＝k1×iptat+k2×ictat。

技术特征：

1.一种自偏置基准电流源，其特征在于，所述自偏置基准电流源包括第一级补偿电流模块，第二级补偿电流模块以及与所述第一级补偿电流模块和所述第二级补偿电流模块电连接的基准电流确定模块；

2.根据权利要求1所述的自偏置基准电流源，其特征在于，所述第一级补偿电流模块包括第一偏置电流镜，第一电流镜，第一电阻，第一晶体管以及第二晶体管；所述第一电流镜通过所述第一偏置电流镜和所述第一电阻与所述第一晶体管和所述第二晶体管相连接；

3.根据权利要求2所述的自偏置基准电流源，其特征在于，所述第一偏置电流镜还包括第一mos管、第二mos管、第三mos管和第四mos管；所述第一mos管通过所述第二mos管和所述第一电阻与所述第一晶体管相连接，所述第三mos管通过所述第四mos管与所述第二晶体管相连接，且所述第一mos管与所述第三mos管共栅，所述第二mos管和所述第四mos管共栅，所述第一偏置电阻的第一端与所述第三mos管的栅极电连接，所述第一偏置电阻的第二端与所述第三mos管的输入端以及所述第四mos管的栅极相连接。

4.根据权利要求3所述的自偏置基准电流源，其特征在于，所述第一mos管和所述第二mos管的宽长比与所述第三mos管和所述第四mos管的宽长比相同；

5.根据权利要求4所述的自偏置基准电流源，其特征在于，所述第一电流镜包括第五mos管、第六mos管、第七mos管以及第八mos管，所述第七mos管通过所述第八mos管与所述第一偏置电阻的第一端相连接，所述第五mos管通过所述第六mos管与所述第一mos管相连接，且所述第五mos管与所述第七mos管共栅，所述第六mos管与所述第八mos共栅，所述第五mos管的输入管与所述第七mos管的输入管相连接；

6.根据权利要求5所述自偏置基准电流源，其特征在于，所述第二级补偿电流模块包括第二偏置电流镜，第二电流镜，第二电阻以及第三晶体管；所述第二电流镜通过所述第二偏置电流镜与所述第二电阻和所述第三晶体管相连接；

7.根据权利要求6所述的自偏置基准电流源，其特征在于，所述第二偏置电流镜还包括第十一mos管、第十二mos管、第十三mos管和第十四mos管；所述第十一mos管通过所述第十二mos管和所述第二电阻后接地，所述第十三mos管通过所述第十四mos管与所述第三晶体管相连接，且所述第十一mos管与所述第十三mos管共栅，所述第十二mos管和所述第十四mos管共栅，所述第二偏置电阻的第一端与所述第十三mos管的栅极电连接，所述第一偏置电阻的第二端与所述第十三mos管的输入端以及所述第十四mos管的栅极相连接；

8.根据权利要求6所述的自偏置基准电流源，其特征在于，所述第二电流镜包括第十五mos管、第十六mos管、第十七mos管以及第十八mos管，所述第十七mos管通过所述第十八mos管与所述第一偏置电阻的第一端相连接，所述第十五mos管通过所述第十六mos管与所述第十一mos管相连接，且所述第十五mos管与所述第十七mos管共栅，所述第十六mos管与所述第十八mos共栅，所述第十五mos管的输入管与所述第十七mos管的输入管相连接；

9.根据权利要求8所述的自偏置基准电流源，其特征在于，所述基准电流确定模块包括第九mos管，第十mos管，第十九mos管以及第二十mos管，所述第九mos管的输入端与所述第十九mos管的输入端均与电源端相连接，所述第九mos管的栅极与所述第五mos管的栅极和第七mos管的栅极相连接，所述第九mos管的输出端与所述第十mos管的输入端相连接，所述第十mos管的栅极与所述第六mos管的栅极和第八mos管的栅极相连接，所述第十九mos管的栅极与所述第十五mos管的栅极和第十七mos管的栅极相连接，所述第十九mos管的输出端与所述第二十mos管的输入端相连接，所述第二十mos管的栅极与所述第十六mos管的栅极和第十八mos管的栅极相连接，所述第十mos管的输出端与所述第二十mos管的输出端共同输出基准电流。

10.根据权利要求9所述的自偏置基准电流源，其特征在于，所述第七mos管和所述第八mos管的宽长比与所述第九mos管和所述第十mos管的宽长比为k1，所述第十七mos管和所述第十八mos管的宽长比与所述第十九mos管和所述第二十mos管的宽长比为k2，所述基准电流满足ibias＝k1×iptat+k2×ictat。

技术总结本发明公开了一种自偏置基准电流源，基准电流源的温度补偿技术领域，用于提供一种提高基准电流源的电源抑制比及精度的技术方案。所述自偏置基准电流源包括第一级补偿电流模块，第二级补偿电流模块以及与所述第一级补偿电流模块和所述第二级补偿电流模块电连接的基准电流确定模块；所述第一级补偿电流模块包括第一自偏执电流镜，用于向所述基准电流确定模块提供第一级补偿电流，所述第二级补偿电流模块包括第二自偏执电流镜，用于向所述基准电流确定模块提供第二级补偿电流，所述基准电流确定模块用于根据所述第一级补偿电流和所述第二级补偿电流，确定基准电流。技术研发人员：罗家俊,靳振振,赵文欣受保护的技术使用者：中国科学院微电子研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/13