[实用新型]生物医疗芯片中的线性电压产生器

说明书

技术领域

本实用新型涉及CMOS集成电路，特别涉及一种生物医疗芯片中的线性电压产生器。

背景技术

在用于生物医疗的CMOS集成电路设计领域中，为了得到合适的神经刺激电流，要求产生一个线性电压来控制MOS管的栅极产生大范围可变电流。可变电流刺激神经细胞来产生听觉信号。

但现有的线性电压产生器中，用于产生上述线性控制电压的CMOS管在亚阈值区附近所产生的电压是非线性的，会影响到神经刺激电流的变化速率及大小。

实用新型内容

本实用新型的目的在于产生稳定的线性控制电压，从而得到稳定的神经刺激电流用于生物医疗。

为此，本实用新型提出一种生物医疗芯片中的线性电压产生器，其包括电压产生电路和电压转换电路，所述电压产生电路包括第1场效应管和第4场效应管，第1场效应管与第4场效应管串联于电源与地之间，且第1场效应管的栅极电压为输入电压，第4场效应管栅漏端相连；所述电压转换电路包括第2～3场效应管与第5～7场效应管，第2、5～6场效应管串联于电源与地之间，第2场效应管栅漏端短接，第6场效应管栅漏端短接；第2场效应管的漏端接到第3场效应管的栅端；第3、7场效应管串联于电源和地之间，且第3场效应管的漏极电压作为输出电压。

所述第1～7场效应管的宽长比依次是500∶1.4、20∶2、20∶2、2∶5、12∶2、200∶2、12∶2，上述比例中所述场效应管的宽度和长度的单位为微米。

本实用新型的有益效果在于，利用场效应管P1在大宽长比特征下的亚阈值特性产生线性电压V1，然后经过电压转换电路产生线性更好、最低电压稍低于NMOS管亚阈值的Vo作为神经刺激电流的控制电压，在生物医疗领域可起到良好的辅助作用。

附图说明

图1为本实用新型的大范围线性电压产生器电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细说明。

图1为本实用新型的大范围线性电压产生器电路示意图。如图所示，本电路中，MOS管P1、P2、P3、N1、N2、N3、N4的宽长比依次是500∶1.4、20∶2、20∶2、2∶5、12∶2、200∶2、12∶2，MOS管的宽度和长度单位都是微米。

假设PMOS管P1的阈值电压为V_th1，输入信号Vi从vdd-V_th1-0.15线性变化为vdd-V_th1+0.15，使P1管的栅压在阈值电压V_th1附近线性变化，即确保P1工作在亚阈值区。此时，P1的源漏电流为线性电流，产生线性电压V1，一般情况下，要使V1大于N2的阈值电压和N3的源漏电压之和，这样才能确保P2、N2、N3都工作在饱和区，N3连接为二极管形式。N2和N3工作在亚阈值区工作时的特性曲线变化方向相反，可以确保输出电压Vo在V_th(N4)-0.1到1.3V左右线性变化。

图1所示电路利用大宽长比MOS管的线性区特性产生线性电压，同时通过一个电压转换电路产生合适的神经刺激电压，在电压转换电路中，利用NMOS和二极管在亚阈值电压附近电压变化相反的特性，可产生线性更好的控制电压Vo，而传统的控制电压V1在亚阈值区附近是非线性电压，会影响到神经刺激电流的变化速率及大小。

本实用新型不局限于上述特定实施例子，在不背离本实用新型精神及其实质情况下，熟悉本领域技术人员可根据本实用新型作出各种相应改变和变形，但这些相应改变和变形都应属于本实用新型所附权利要求保护范围之内。