[发明专利]阈值电压产生电路及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电压产生电路及方法，尤指一种能够产生阈值电压的阈值电压产生电路及方法。

背景技术

通常将传输特性曲线中输出电压随输入电压改变而急剧变化转折区的终点对应的输入电压称为阈值电压，也称为开启电压。

阈值电压通常会跟随工艺和温度的变化而改变，在现有技术中，往往通过查找数据库来得到阈值电压，过程很复杂，且花费时间较长，效率很低。因此，有必要提供一种结构简单、且能够直接产生比较精确的阈值电压的阈值电压产生电路及方法。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种能够产生阈值电压的阈值电压产生电路及方法。

一种阈值电压产生电路，所述阈值电压产生电路包括一第一开关元件、一与所述第一开关元件相连的第二开关元件、一与所述第二开关元件相连的第三开关元件、一与所述第三开关元件相连的电流源、一与所述电流源相连的电源端、一与所述第一开关元件相连的接地端及一与所述第一开关元件及所述第二开关元件相连用于输出一阈值电压的输出端，所述第一开关元件的宽长比与所述第三开关元件的宽长比相等，且均为所述第二开关元件的宽长比的三倍。

一种阈值电压产生方法，包括以下步骤：

提供一第一场效应管、一第二场效应管、一第三场效应管及一电流源，所述第一场效应管的宽长比与所述第三场效应管的宽长比相等，且均为所述第二场效应管的宽长比的三倍；

将所述第一场效应管的栅极与所述第二场效应管的漏极及所述第三场效应管的源级连接在一起；

将所述第二场效应管的栅极、所述第三场效应管的栅极与漏极及所述电流源的一端连接在一起；

将所述电流源的另一端与一电源端连接在一起；

将所述第一场效应管的源级与一接地端连接在一起；

将所述第一场效应管的漏极与所述第二场效应管的源级共同连接至一输出端；及

所述输出端输出一场效应管的阈值电压。

相对现有技术，本发明阈值电压产生电路及方法可以跟随工艺和温度的变化产生一比较精确的场效应管的阈值电压，且电路结构简单，只需采用三个场效应管及一个电流源便可实现阈值电压的输出，不存在任何的镜像误差，易于实现。

附图说明

图1为本发明阈值电压产生电路较佳实施方式的系统架构图。

图2为本发明阈值电压产生方法较佳实施方式的流程图。

具体实施方式

请参阅图1，本发明阈值电压产生电路较佳实施方式包括一第一开关元件、一与该第一开关元件相连的第二开关元件、一与该第二开关元件相连的第三开关元件、一与该第三开关元件相连的电流源I、一与该电流源I相连的电源端VDD、一与该第一开关元件相连的接地端GND及一与该第一开关元件及该第二开关元件相连的输出端VOUT。

在本实施方式中，该第一开关元件为一第一场效应管M1，该第二开关元件为一第二场效应管M2，该第三开关元件为一第三场效应管M3。且该第一场效应管M1、该第二场效应管M2及该第三场效应管M3均为N型场效应管（NMOS）。在其他实施方式中，开关元件可根据需要变更为能够实现同样功能的其它开关元件或电路。

本发明阈值电压产生电路较佳实施方式的连接关系如下：该第一场效应管M1的栅极与该第二场效应管M2的漏极及该第三场效应管M3的源级相连，该第一场效应管M1的源级与该接地端GND相连，该第一场效应管M1的漏极与该第二场效应管M2的源级共同连接该输出端VOUT。该第二场效应管M2的栅极、该第三场效应管M3的栅极与漏极共同连接该电流源I的一端。该电流源I的另一端与该电源端VDD相连。

本发明阈值电压产生电路较佳实施方式可以跟随工艺和温度的变化产生一比较精确的场效应管的阈值电压VTH，具体工作原理分析如下：

该第一场效应管M1与该第三场效应管M3工作于饱和区，该第二场效应管M2工作于线性区，假设该第一场效应管M1的宽长比为(W/L)                                               ，该第二场效应管M2的宽长比为(W/L)，该第三场效应管M3的宽长比为(W/L)。则由该阈值电压产生电路可以分别计算出图中所示的第一电压V1与第二电压V2的值：

V1＝VTH+2I/(μn *Cox*(W/L))；

V2＝V1+VTH+2I/(μn *Cox*(W/L))；

由于该第二场效应管M2工作于线性区，则可以得到：