发明名称 一种CMOS分段高阶温度补偿的亚阈值基准电压源
摘要 本发明公开了一种CMOS分段高阶温度补偿的亚阈值基准电压源,包括启动电路、基准核心电路、数字式温度检测电路和分段高阶温度补偿电路,利用亚阈值NMOS栅源电压VGS偏置产生的CTAT电流与亚阈PMOS栅源电压差产生的PTAT补偿电流叠加得到电流模基准电压,并将该电压通过分段高阶温度补偿电路耦合到最终的输出基准电压之中,从而得到高阶温度补偿的基准电压。本发明具有较低的温度系数和较高的电源电压抑制比,采用SMIC 65nm标准工艺库仿真得到温度系数为5.2ppm/℃。
申请公布号 CN102411391A 申请公布日期 2012.04.11
申请号 CN201110122679.8 申请日期 2011.05.11
申请人 东南大学 发明人 孙伟锋;杨淼;徐申;高庆;王益峰;陆生礼;时龙兴
分类号 G05F1/56(2006.01)I 主分类号 G05F1/56(2006.01)I
代理机构 南京天翼专利代理有限责任公司 32112 代理人 汤志武
主权项 一种CMOS分段高阶温度补偿的亚阈值基准电压源,其特征在于:设有启动电路、基准核心电路、数字式温度检测电路和分段高阶温度补偿电路,启动电路输出至基准核心电路,利用一阶温度补偿产生基准电压,然后通过数字式温度检测电路使用不同开关阈值的反相器检测电路工作的温度范围,最后利用分段高阶温度补偿电路中MOS管堆叠,在不同温度范围分别进行高阶温度补偿,耦合到最终的输出基准电压中;启动电路包括四个MOS管:PM0、PM4、PM5及NM0,其中,PM0、PM5的源极和衬底以及PM4的衬底都连接到VDD,PM4的栅极和PM0的栅极均连接到地,PM0的漏极连接到PM4的源极,PM4的漏极与PM5的栅极以及NM0的栅极连接在一起,NM0的源极及漏极和衬底都连接到地;基准核心电路包括11个MOS管:PM1、PM2、PM3、PM6、PM7、PM8、NM1、NM2、NM3、NM4及NM5及四个电阻R1、R2、R2及R3,其中,PM7、PM6、PM1、PM2、PM3、PM8的源极和衬底都连接到VDD,PM7的栅极、NM4的漏极和PM8的栅极连接电阻R1的一端,PM7的漏极和PM6的栅极接到电阻R1的另一端,PM1、PM2、PM3的栅极和NM1的漏极均连接到PM1的漏极,PM6、NM3的漏极以及NM1的栅极、NM2的栅极连接在一起并与启动电路PM5的漏极连接,PM2的漏极、NM3及NM4的栅极连接到电阻R2的一端,电阻R2的另一端连接到电阻R3及R4的一端,R3的另一端连接到NM5的栅极和PM3、PM8的漏极,电阻R4的另一端与NM1、NM3、NM4的源极和衬底、NM2、NM5的源极、漏极和衬底都连接在一起并接地;数字式温度检测电路包括MOS管NM6、14个反相器inv1、inv2、inv3、inv4、inv5、inv6、inv7、inv8、inv9、inv10、inv11、inv12、inv13、inv14、2个两输入与非门nand1、nand2、一个四输入与非门nand3及两个电阻R5、R6,其中,电阻R5的一端连接到VDD,电阻R5的另一端连接电阻R6的一端,电阻R6的另一端连接NM6的漏极并与反相器inv1、inv5、inv8及inv11的输入端连接在一起,NM6的源极和衬底连接到地,inv1的输出端连接到inv2的输入端,inv2的输出端连接到inv3的输入端,inv3的输出端连接到inv4的输入端,inv4的输出端连接到与非门nand1的一个输入端及与非门nand3的一个输入端;inv5的输出端连接到inv6的输入端,inv6的输出端连接到inv7的输入端,inv7的输出端连接到反向器nand2的一个输入端及与非门nand3的第二个输入端;inv8的输出端连接到inv9的输入端,inv9的输出端连接到inv10的输入端,inv10的输出端连接到与非门nand1的另一个输出端,与非门nand1的输出端连接到与非门nand3的第三个输入端;inv11的输出端连接到inv12的输入端,inv12的输出端连接到inv13的输入端,inv13的输出端连接到inv14的输入端,inv14的输出端连接到与非门nand2的另一个输入端,与非门nand2的输出端连接到与非门nand3的第四个输入端,数字式温度检测电路的输入端为NM6的栅极,与基准核心电路NM4的栅极连接;分段高阶温度补偿电路包括14个MOS管:PM9、PM10、PM11、PM12、PM13、PM14、PM15、PM16、PM17、PM18、PM19、PM20、PM21、PM22,其中,PM14、PM18、PM20、PM22的栅极与基准核心电路中PM1、PM2、PM3的栅极连接在一起,PM15、PM16、PM17、PM19、PM21的栅极与基准核心电路中PM7、PM8的栅极连接在一起,PM14、PM15、PM16、PM17、PM18、PM19、PM20、PM21、PM22的源极和衬底以及PM9、PM10、PM11、PM12、PM13的衬底都连接到VDD,PM14、PM15的漏极连接到PM9的源极,PM16的漏极连接到PM10的源极,PM17、PM18的漏极连接到PM11的源极,PM19、PM20的漏极连接到PM12的源极,PM21、PM22的漏极连接到PM13的源极,PM9、PM10、PM11、PM12、PM13的栅极分别连接到数字式温度检测电路中反向器inv7、inv4、与非门nand3、nand2、nand1的输出端,PM9、PM10、PM11、PM12、PM13的漏极与基准核心电路中PM3、PM8的漏极连接在一起,为基准电压输出端。
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