[发明专利]产生参考电流或电压的电路与方法

说明书

技术领域

本公开内容总体上涉及产生参考电流或电压的电路与方法，并且，更特别地，涉及用于产生参考电流的、包括漏极耦合MOS器件的电路。

背景技术

电流与电压参考是实际上在每种混合信号系统中使用的构建单元。有很多种方法用于实现电压或电流参考，从对跨简单半导体器件的偏置电压的比较到浮动栅极器件上电荷的量子隧穿。

一种用于提供电压和电流参考的方法使用硅能量带隙。在带隙参考电路中，参考电流或电压是从工作在不同电流密度的两个p-n结得到的，其中这两个p-n结中的每一个都具有不同的正向偏置电压降。正向电压降之间的电压差跨电阻器施加，以便生成与绝对温度成比例的(PTAT)电流，该电流进一步转换成(PTAT)电压。然后，PTAT电压可以添加到从另一个p-n结得到的、与绝对温度互补的(complementary to absolute temperature，CTAT)电压。然后，该电压可以施加到参考电阻器，以便产生热补偿的参考电流。

但是，最近的技术进展使用工作在较低电源电压的低压互补金属氧化物半导体(CMOS)电路，这种电路被设计成降低功耗并延长便携式器件的电池寿命。因此，电压裕度(voltage head-room)变得越来越有限，使得难以在这种低功率应用中使用传统的带隙参考电路。

附图说明

图1是用于产生参考电流的、包括漏极耦合金属氧化物半导体(MOS)晶体管的参考电路的实施方式的示意图。

图2是用于产生参考电流的、包括漏极耦合MOS晶体管的参考电路的第二种实施方式的示意图。

图3是用于产生参考电流的、包括漏极耦合MOS晶体管的参考电路的第三种实施方式的示意图。

图4是用于产生参考电流的、包括漏极耦合MOS晶体管的参考电路的第四种实施方式的示意图。

图5是用于产生CTAT电流(I_CTAT)的、与绝对温度互补的(CTAT)参考电路的实施方式的示意图。

图6是用于产生与绝对温度成比例的(PTAT)电流(I_PTAT)和与绝对温度互补的(CTAT)电流(I_CTAT)的、包括漏极耦合PMOS晶体管的参考电路的第二种实施方式的示意图，其中，为了生成热补偿的参考电流(I_REF)，与绝对温度成比例的电流和与绝对温度互补的电流在输出节点上求和。

图7是用于产生CTAT电流的参考电路的第三种实施方式的示意图。

图8是具有低压热补偿的、用于产生参考电流的漏极耦合PMOS参考电路的实施方式的示意图，该电路采用了CTAT电流参考的第三种实施方式。

图9是具有低压热补偿的漏极耦合NMOS参考电路的实施方式的示意图。

图10是包括具有浮动栅极晶体管的参考电路实施方式并且包括编程电路的电路的部分块和部分示意图。

图11是提供参考电流的方法的实施方式的流程图。

图12是用在低压、低功率环境下的漏极耦合电流参考电路的实施方式的示意图。

图13是包括多个开关的漏极耦合电流参考电路的另选实施方式的示意图，其中开关用于调节第一MOS晶体管的栅极和漏极端子之间的电阻。

图14是在第一MOS晶体管的栅极和漏极之间具有可调节电阻的漏极耦合电流参考电路的另选实施方式的示意图。

在以下描述中，在不同图中使用相同标号指示类似或相同的项。

具体实施方式

以下描述提供输出参考电流或电压的MOS参考电路的实施方式，其中所述参考电流或电压跨大的电源和温度条件范围保持。特别地，该MOS参考电路被设计成工作在大约1.7V至5.6V之间的电源电压范围内。在某些情况下，当使用被编程为具有低阈值电压的浮动栅极晶体管时，该电路可以工作在更低的电压，例如工作在像1.2至1.5V那么低的电压电平。额定工作电压可以是大约2.0V。MOS参考电路的实施方式通过电源电压偏置，提供了可靠的电流线路调整，同时为实现各种热补偿技术提供了灵活性。