[发明专利]一种恒定跨导偏置电路

说明书

本发明公开了一种恒定跨导偏置电路，其中包括PTAT电路、恒流源产生电路、电流镜电路、工艺角调整电路和跨导放大器电路。恒流源产生电路的作用是为工艺角调整电路提供一个稳定的电流。电流镜电路的作用是将恒流源电路产生的电流拷贝到工艺角调整电路中去。工艺角调整电路的作用是调节PTAT电路里的线性区MOS管电阻的栅极电压，从而改变其阻值，引起电流的变化，抵消跨导公式里的工艺因子因为工艺角发生变化而引起的变化。跨导放大器电路接收经过工艺调整和温度补偿后的偏置电流，通过PTAT电流产生电路及工艺角调整电路的共同作用，该跨导放大器的跨导值可达到恒定。

技术领域

本发明属于集成电路领域，尤其涉及一种恒定跨导偏置电路。

背景技术

MOS管的跨导在模拟集成电路设计中是尤其重要的一个参数，它影响着许多电路的性能，包括小信号增益、带宽、噪声等等。在设计放大器或者滤波器电路时，一个恒定的跨导偏置电路是必不可少的。例如，在设计Gm-C滤波器时，Gm-C滤波器的截止频率与放大器的跨导值息息相关，稳定了跨导值就可达到稳定带宽的目的。

传统的恒定跨导电路是由β乘法器构成的偏置电路，通过计算，将跨导值用片上电阻值来表示，只要该电阻保持不变就可以得到不变的跨导。但电阻的阻值会不可避免地受到温度和工艺变化的影响，通常情况下在不同工艺角和不同温度下会产生20％的偏差。因此，后来又出现了多种方法来取代片上电阻法使跨导恒定，例如：采用片外高精度电阻来替代片上电阻从而消除工艺角和温度的影响，或采用一个由精确的外部信号控制并偏置在线性区的MOS管来代替片上电阻。

对于恒定跨导偏置电路而言，使用片外元件会增加系统成本，利用外部信号控制又会增加电路的复杂性。

发明内容

本发明目的在于提供一种恒定跨导偏置电路，以解决高成本，高复杂度和高偏差的技术问题。

本发明的具体技术方案如下：

一种恒定跨导偏置电路，包括PTAT电路、恒流源产生电路、电流镜电路、工艺角调整电路和跨导放大器电路；

所述PTAT电路包括晶体管M2、晶体管M3、工作在线性区的N型MOS管M1、pnp三极管Q1、pnp三极管Q2以及运算放大器；晶体管M2、晶体管M3的栅极相连，源极接电源电压，漏极分别接运算放大器的正负两输入端，运算放大器输出接M2、M3的栅极；pnp三极管Q1、pnp三极管Q2的基极、集电极相连并且接地，发射极分别接运算放大器的正负两输入端；线性区MOS管M1的源极接pnp三极管Q2的发射极，漏极接晶体管M3的漏极，栅极则与工艺角调整电路的输出电压Vg相连；

所述PTAT电路的作用是为跨导放大器电路提供偏置电流，PTAT电路产生的具有正温度系数的电流能抵消β_eff(＝μ_nC_oxW/L)的负温度特性，其中μ_n为MOS管的迁移率，具有负温度特性，C_ox是单位面积的栅氧化层电容，W/L是MOS管的宽长比；

所述恒流源产生电路的作用是为工艺角调整电路提供一个稳定的电流；

所述电流镜电路的作用是将恒流源产生电路产生的电流拷贝到工艺角调整电路中去；

所述工艺角调整电路包括第一N型MOS管M7，第二N型MOS管M8；第一N型MOS管M7的栅极和漏极相连，并与M6的漏极相连接，第二N型MOS管M8的栅极和漏极相连，并与M7的源极相连，M8的源极接地；