一种正温度系数基准电流源电路的制作方法

本发明涉及一种半导体集成电路，尤其涉及一种正温度系数基准电流源电路。

背景技术：

1、基准电流源是指在模拟集成电路中用来作为其他电路的电流基准的高精度的电流源。偏置电流源是模拟集成电路中所必不可少的基本电路单元，广泛地应用于运算放大器、a/d转换器、d/a转换器以及其他模拟射频集成电路中，而偏置电流源的设计是基于一个已经存在的标准参考电流源的复制，然后再输出给系统的其他模块，因此高性能的模拟电路必须有一个高质量、高稳定性的基准电流源来支撑，保证整体性能的稳定。

2、在集成电路的设计中，晶体管的跨导一般与流过晶体管的工作电流呈正比关系，工作电流越大，晶体管的跨导越大。但是晶体管的跨导会随着工作温度的升高而恶化，而跨导随着温度的降低又会提高，为了保证放大器中的晶体管在整个工作温度范围内的恒定跨导，往往会使用正温度系数的基准电流源作为整体电路的电流偏置。当工作温度升高的时候，基准电流增加，进而可以提高晶体管的跨导，进而改善由于温度升高带来的跨导恶化。

3、在模拟射频集成电路中的电流基准的温度系数一般需要比较大的，比如运算放大器和功率放大器，为保证整个工作温度范围内的跨导恒定，最低温和最高温的电流功耗差值甚至可能翻倍，只有保证电流基准的正温度特性，才能保证电路的性能在整个工作温度范围内不会变化太多，满足应用要求。同时，正温度系数的电流源电路中常用于对温度敏感的电路中，比如一些检测电路和保护电路。

4、有资料显示，对于温度系数较小的正温度系数电流源电路，现有技术一般采用带隙基准电路产生ptat电流，然后通过电流镜倍增电流的技术方法得到满足要求的基准电流。ptat电流的正温度系数与三极管的热电压vt相关，而且热电压的温度系数为这种电路结构简单而且准确，但是很显然这样得到的基准电流的温度系数是固定的，而且比较小，不能很好地满足应用要求。

5、对于温度系数较大的正温度系数电流源电路，一般可以采用正温度系数的电压和电阻来获得，这样的话就需要一个完整的带隙基准电压电路来获得正温度系数的电压，电路结构较为复杂，电路面积会比较大。

6、中国专利文献cn115877906a公开了一种“基准源产生电路以及正温度系数电流产生电路”。基准源产生电路包括：负温度系数模块、正温度系数模块和基准源输出端，其中，负温度系数模块用以提供具有负温度系数的第一电压，正温度系数模块具有电流复制单元、正温度系数电流产生单元和钳位单元，且用以提供具有正温度系数的第二电压，基准源输出端用于输出由第一电压以及第二电压叠加而具有零温度系数的基准电压，其中，电流复制单元与正温度系数电流产生单元之间具有第一节点以及第二节点，钳位单元设置于第二节点与电流复制单元之间，用以使第一节点和第二节点具有相等的电压。上述技术方案电路结构较为复杂且电路面积较大。

技术实现思路

1、本发明主要解决原有的技术方案电路结构较为复杂且电路面积较大的技术问题，提供一种正温度系数基准电流源电路，正温度系数基准电流源电路由电流源产生电路和电流镜输出电路组成，电路结构可集成于含有npn型bjt的工艺中，产生电路得到正温度系数的电流，然后通过晶体管尺寸可调的电流镜输出到其他电路模块，电路结构简单，正温度系数稳定，基准电流大小调整非常灵活，大大降低了整体电路的复杂性。

2、本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明包括电流源产生电路和电流镜输出电路，所述电流源产生电路输出端与电流镜输出电路输入端相连。用于高温下需要增加电流功耗保证性能的电路中，特别是温度系数要求比较大的应用中。该电路结构可集成于含有npn型bjt的工艺中，基准电流的大小主要由偏置电压vbias、npn型三极管q2的基极发射极电压vbe、n型mos管n2的栅极-源极电压vgs2以及多晶硅电阻r1的决定。该发明还包括必要的环路保证电路的稳定性以及mos晶体管尺寸可调的电流镜结构，进而可以调整基准电流的大小。该发明电路结构简单，正温度系数稳定，基准电流大小调整非常灵活，大大降低了整体电路的复杂性。

3、作为优选，所述的电流源产生电路包括三极管q1和三极管q2，还包括分别与三极管q1和三极管q2发射极相连的mos管n1和mos管n2。产生电路得到正温度系数的电流，然后通过晶体管尺寸可调的电流镜输出到其他电路模块。三极管q1和三极管q2的基极电压一致，而两个三极管的尾电流分别通过组成电流镜的n型mos管n1和n型mos管n2，而且两个mos管的尺寸比较大，保证两条支路上的电流相等。电流源产生电路含有一个弱的反馈环路，包括必要的稳定环路的电路结构。

4、作为优选，所述的三极管q1集电极经过电阻r1与电源端vbias相连，三极管q1基极与三极管q2基极相连，三极管q1发射极与mos管n1漏极相连，mos管n1栅极与mos管n2栅极相连，mos管n1源极接地，mos管n2源极接地，mos管n2漏极与三极管q2发射极相连，三极管q2集电极与电流镜输出电路输入端相连。

5、作为优选，所述的三极管q1和三极管q2为npn型三极管。晶体管不限于所述的类型，还包括hbt、mos、phemt等类型混合使用变换等。

6、作为优选，所述的mos管n1和mos管n2为n型mos管。晶体管不限于所述的类型，还包括hbt、mos、phemt等类型混合使用变换等。

7、作为优选，所述的电流镜输出电路包括mos管p1和mos管p2，所述mos管p1和mos管p2为p型mos管。产生电路得到正温度系数的电流，然后通过晶体管尺寸可调的电流镜输出到其他电路模块。

8、作为优选，所述的mos管p1漏极与电流源产生电路输出端相连，mos管p1栅极与mos管p2栅极相连，mos管p1源极与mos管p2源极相连，mos管p2栅极输出电流iref。

9、作为优选，所述的mos管p2的尺寸根据应用需求进行调整。电流镜输出电路由p型mos管p1和p型mos管p2组成，p型mos管p1和p型mos管p2的晶体管尺寸比例是可以调节的。

10、本发明的有益效果是：

11、1、温度系数比较大，满足更高应用要求。

12、2、电流源电路结构简单，可集成度高。

13、3、基准电流大小调整简单灵活。

14、4、基准电流的温度系数调整简单灵活。

技术特征：

1.一种正温度系数基准电流源电路，其特征在于，包括电流源产生电路和电流镜输出电路，所述电流源产生电路输出端与电流镜输出电路输入端相连。

2.根据权利要求1所述的一种正温度系数基准电流源电路，其特征在于，所述电流源产生电路包括三极管q1和三极管q2，还包括分别与三极管q1和三极管q2发射极相连的mos管n1和mos管n2。

3.根据权利要求2所述的一种正温度系数基准电流源电路，其特征在于，所述三极管q1集电极经过电阻r1与电源端vbias相连，三极管q1基极与三极管q2基极相连，三极管q1发射极与mos管n1漏极相连，mos管n1栅极与mos管n2栅极相连，mos管n1源极接地，mos管n2源极接地，mos管n2漏极与三极管q2发射极相连，三极管q2集电极与电流镜输出电路输入端相连。

4.根据权利要求2或3所述的一种正温度系数基准电流源电路，其特征在于，所述三极管q1和三极管q2为npn型三极管。

5.根据权利要求2或3所述的一种正温度系数基准电流源电路，其特征在于，所述mos管n1和mos管n2为n型mos管。

6.根据权利要求1所述的一种正温度系数基准电流源电路，其特征在于，所述电流镜输出电路包括mos管p1和mos管p2，所述mos管p1和mos管p2为p型mos管。

7.根据权利要求6所述的一种正温度系数基准电流源电路，其特征在于，所述mos管p1漏极与电流源产生电路输出端相连，mos管p1栅极与mos管p2栅极相连，mos管p1源极与mos管p2源极相连，mos管p2栅极输出电流iref。

8.根据权利要求6或7所述的一种正温度系数基准电流源电路，其特征在于，所述mos管p1和mos管p2的晶体管尺寸比例根据应用需求进行调整。

9.根据权利要求1或2或3所述的一种正温度系数基准电流源电路，其特征在于，所述电流源产生电路含有一个弱的反馈环路，还包括稳定电流源产生电路的补偿电路。

技术总结本发明公开了一种正温度系数基准电流源电路，包括电流源产生电路和电流镜输出电路，所述电流源产生电路输出端与电流镜输出电路输入端相连。正温度系数基准电流源电路由电流源产生电路和电流镜输出电路组成，电路结构可集成于含有NPN型BJT的工艺中，产生电路得到正温度系数的电流，然后通过晶体管尺寸可调的电流镜输出到其他电路模块，电路结构简单，正温度系数稳定，基准电流大小调整非常灵活，大大降低了整体电路的复杂性。技术研发人员：罗彦彬,金玉花,陈妙萍,钱敏,甘业兵受保护的技术使用者：杭州中科微电子有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/11