本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，特別是涉及一種帶阻抗調(diào)節(jié)的耗盡管基準(zhǔn)電路。

背景技術(shù)：

基準(zhǔn)電壓源或參考電壓通常是指在電路中作電壓基準(zhǔn)的高穩(wěn)定度電壓源。隨著集成電路規(guī)模的不斷增大，尤其是系統(tǒng)集成技術(shù)(soc)的發(fā)展，它也成為大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和幾乎所有數(shù)字模擬系統(tǒng)中不可缺少的基本電路模塊。

在模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)相互轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，基準(zhǔn)電壓芯片起到舉足輕重的作用，它為模擬信號(hào)的量化工作提供標(biāo)準(zhǔn)。在許多集成電路和電路單元中，如數(shù)模轉(zhuǎn)換器(dac)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc)、線性穩(wěn)壓器和開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，都需要精密而又穩(wěn)定的電壓基準(zhǔn)。在數(shù)模轉(zhuǎn)換器中，dac根據(jù)呈現(xiàn)在其輸入端上的數(shù)字輸入信號(hào)，從dc基準(zhǔn)電壓中選擇和產(chǎn)生模擬輸出；在模數(shù)轉(zhuǎn)換器中，dc電壓基準(zhǔn)又與模擬輸入信號(hào)一起用于產(chǎn)生數(shù)字化的輸出信號(hào)。在精密測(cè)量?jī)x器儀表和廣泛應(yīng)用的數(shù)字通信系統(tǒng)中都經(jīng)常把基準(zhǔn)電壓源用作系統(tǒng)測(cè)量和校準(zhǔn)的基準(zhǔn)。因此，基準(zhǔn)電壓源在模擬集成電路中占有很重要的地位，它直接影響著電子系統(tǒng)的性能和精度。

如圖1所示為傳統(tǒng)耗盡增強(qiáng)型基準(zhǔn)電路，包括耗盡型nmos管101，增強(qiáng)型nmos管102，耗盡型nmos管101的漏端連接電源電壓、柵端和源端相連后連接增強(qiáng)型nmos管102的漏端，增強(qiáng)型nmos管102的柵端和其漏端相連、源端接地；耗盡型nmos管101接成電流源形式給增強(qiáng)型nmos管102提供電流偏置，耗盡型nmos管101的源端和增強(qiáng)型nmos管102的漏端為最終的基準(zhǔn)輸出端。根據(jù)電路結(jié)構(gòu)有如下關(guān)系：

id101＝id102(3)

由以上關(guān)系可得：

其中，vd為耗盡型nmos管的閾值電壓的絕對(duì)值，具有正溫度特性；vt為增強(qiáng)型nmos管的閾值電壓，具有為負(fù)溫度特性；id101為耗盡型nmos管的漏端電流；id102為增強(qiáng)型nmos管的漏端電流；k101為耗盡型nmos管的寬長(zhǎng)比；k102為增強(qiáng)型nmos管的寬長(zhǎng)比；vref為輸出的基準(zhǔn)電壓。

當(dāng)耗盡型nmos管101和增強(qiáng)型nmos管102選擇適當(dāng)?shù)膶掗L(zhǎng)比，能使得vref得到零溫度特性的電壓(例：k101＝2μ/120μ,k102＝2μ/50μ，對(duì)應(yīng)某廠0.5μ工藝)；同時(shí)式(4)中vref是一個(gè)和電源電壓(vdd)無(wú)關(guān)的電壓。綜上當(dāng)選擇合適的寬長(zhǎng)比可以使vref實(shí)現(xiàn)不隨電壓和溫度變化的參考基準(zhǔn)電壓。

但是對(duì)于耗盡型nmos管的電流關(guān)系，式(1)只有在耗盡型nmos管的漏端電流id101比較小的時(shí)候才是比較精確的，如果id101比較大，式(1)中會(huì)需要加入一個(gè)和輸入電壓有關(guān)的因子來(lái)修正，這樣就會(huì)導(dǎo)致最終的vref是和輸入電壓相關(guān)的函數(shù)，這樣就不能精確實(shí)現(xiàn)電壓無(wú)關(guān)的基準(zhǔn)電壓源；所以一般在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，id101會(huì)取一個(gè)比較小的值，這樣就導(dǎo)致k101取一個(gè)比較小的值，一般都會(huì)采用一個(gè)倒寬長(zhǎng)比例很大的管子實(shí)現(xiàn)，同時(shí)為了保證零溫度特性，k102也會(huì)取比較小的值，最終耗盡型nmos管101和增強(qiáng)型nmos管102都要采用倒寬長(zhǎng)比例非常大的管子，這樣導(dǎo)致這兩個(gè)管子的版圖面積很大。

此外，對(duì)于現(xiàn)有的耗盡管而言，采用該結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)電壓源還有一個(gè)比較棘手的問(wèn)題，vd在工藝生產(chǎn)過(guò)程中該值的精度很難控制，導(dǎo)致vd隨工藝波動(dòng)的范圍很寬。

因此，如何改進(jìn)現(xiàn)有基準(zhǔn)電路結(jié)構(gòu)，減小版圖面積、提高精度已成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問(wèn)題之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種帶阻抗調(diào)節(jié)的耗盡管基準(zhǔn)電路，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中mos管占用版圖面積大，具有正溫度系數(shù)的電壓隨工藝波動(dòng)大、精度很難控制等問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種帶阻抗調(diào)節(jié)的耗盡管基準(zhǔn)電路，所述帶阻抗調(diào)節(jié)的耗盡管基準(zhǔn)電路至少包括：

漏端連接電源電壓的耗盡型nmos管，所述耗盡型nmos管的源端與阻抗的第一端相連，所述耗盡型nmos管的柵端與所述阻抗的第二端相連；源端接地的增強(qiáng)型nmos管，所述增強(qiáng)型nmos管的柵端與所述增強(qiáng)型nmos管的漏端相連后與所述阻抗的第二端相連，所述增強(qiáng)型nmos管的漏端為輸出端。

優(yōu)選地，所述阻抗為阻值固定的電阻。

優(yōu)選地，所述阻抗的阻抗值可變，可通過(guò)熔線修調(diào)進(jìn)行阻抗值的調(diào)整。

更優(yōu)選地，所述阻抗包括一電阻串，各電阻兩端并聯(lián)熔線，各熔線兩端連接焊盤(pán)，通過(guò)焊盤(pán)控制熔線燒斷或不燒斷以此調(diào)整阻抗值。

優(yōu)選地，所述增強(qiáng)型nmos管的漏端電壓為：

其中，vt為所述增強(qiáng)型nmos管的閾值電壓，vd為所述耗盡型nmos管的閾值電壓的絕對(duì)值，k105為所述增強(qiáng)型nmos管的寬長(zhǎng)比，k103為所述耗盡型nmos管的寬長(zhǎng)比，z為所述阻抗的阻抗值。

更優(yōu)選地，所述增強(qiáng)型nmos管的閾值電壓vt具有負(fù)溫度特性，所述耗盡型nmos管的閾值電壓vd具有正溫度特性，通過(guò)設(shè)定所述耗盡型nmos管的寬長(zhǎng)比k103、所述增強(qiáng)型nmos管的寬長(zhǎng)比k105以及所述阻抗的阻抗值z(mì)來(lái)實(shí)現(xiàn)所述增強(qiáng)型nmos管的漏端電壓與溫度無(wú)關(guān)。

如上所述，本發(fā)明的帶阻抗調(diào)節(jié)的耗盡管基準(zhǔn)電路，具有以下有益效果：

本發(fā)明的帶阻抗調(diào)節(jié)的耗盡管基準(zhǔn)電路輸出的基準(zhǔn)電壓與溫度無(wú)關(guān)，與電源電壓無(wú)關(guān)，同時(shí)占用版圖面積小、工藝相關(guān)性小、精度易控制，適于實(shí)際生產(chǎn)和使用。

附圖說(shuō)明

圖1顯示為現(xiàn)有技術(shù)中的耗盡增強(qiáng)型基準(zhǔn)電路示意圖。

圖2顯示為本發(fā)明的帶阻抗調(diào)節(jié)的耗盡管基準(zhǔn)電路的一種實(shí)施方式。

圖3顯示為本發(fā)明的帶阻抗調(diào)節(jié)的耗盡管基準(zhǔn)電路的另一種實(shí)施方式。

元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明

101耗盡型nmos管

102增強(qiáng)型nmos管

103耗盡型nmos管

104阻抗

105增強(qiáng)型nmos管

106第一電阻

107第二電阻

108第三電阻

具體實(shí)施方式

以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書(shū)所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的具體實(shí)施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書(shū)中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。

請(qǐng)參閱圖2～圖3。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。

實(shí)施例一

如圖2所示，本發(fā)明提供一種帶阻抗調(diào)節(jié)的耗盡管基準(zhǔn)電路，所述帶阻抗調(diào)節(jié)的耗盡管基準(zhǔn)電路至少包括：

漏端連接電源電壓vdd的耗盡型nmos管103，所述耗盡型nmos管103的源端與阻抗104的第一端相連，所述耗盡型nmos管103的柵端與所述阻抗104的第二端相連；源端接地的增強(qiáng)型nmos管105，所述增強(qiáng)型nmos管105的柵端與所述增強(qiáng)型nmos管105的漏端相連后與所述阻抗104的第二端相連，所述增強(qiáng)型nmos管105的漏端為輸出端，輸出基準(zhǔn)電壓vref。

所述阻抗104可以是任意對(duì)電流起阻礙作用的器件，在此不一一贅述。在本實(shí)施例中，所述阻抗104為阻值固定的電阻。

根據(jù)電路結(jié)構(gòu)有如下關(guān)系：

由以上關(guān)系得：

其中，id103為耗盡型nmos管103的漏端電流，id105為增強(qiáng)型nmos管105的漏端電流，vt為所述增強(qiáng)型nmos管105的閾值電壓，vd為所述耗盡型nmos管103的閾值電壓的絕對(duì)值，k105為所述增強(qiáng)型nmos管105的寬長(zhǎng)比，k103為所述耗盡型nmos管103的寬長(zhǎng)比，z為所述阻抗104的阻抗值。

根據(jù)式(7)，利用所述耗盡型nmos管103的閾值電壓vd的正溫度特性和所述增強(qiáng)型nmos管105的閾值電壓vt的負(fù)溫度特性的補(bǔ)償。首先在正溫度影響項(xiàng)里先忽略影響較小的項(xiàng)和溫度無(wú)關(guān)的項(xiàng)保留對(duì)溫度影響比較大的項(xiàng)根據(jù)所述耗盡型nmos管103的閾值電壓vd的正溫度特性和所述增強(qiáng)型nmos管105的閾值電壓vt的負(fù)溫度特性(這個(gè)和采用的工藝有關(guān))，先確定k105*z的值；然后再根據(jù)電路所要求的電流要求結(jié)合式(4)和式(5)確定最終的合適的k103、k105和z；這樣來(lái)保證基準(zhǔn)電壓vref實(shí)現(xiàn)溫度無(wú)關(guān)性。而且式(7)中基準(zhǔn)電壓vref和電源電壓vdd不相關(guān)，因此該電路也可以實(shí)現(xiàn)電源和溫度無(wú)關(guān)的基準(zhǔn)。

對(duì)比式(1)和式(6)，傳統(tǒng)耗盡增強(qiáng)型基準(zhǔn)電路中耗盡型nmos管的漏端電流id101是耗盡型nmos管的閾值電壓vd的二次函數(shù)，而本發(fā)明的帶阻抗調(diào)節(jié)的耗盡管基準(zhǔn)電路中耗盡型nmos管的漏端電流id103是耗盡型nmos管的閾值電壓vd的線性函數(shù)(其中可忽略項(xiàng)顯然地，本發(fā)明的帶阻抗調(diào)節(jié)的耗盡管基準(zhǔn)電路中耗盡型nmos管的漏端電流id103受耗盡型nmos管的閾值電壓vd的影響更小，工藝相關(guān)性更小，更適合實(shí)際生產(chǎn)；而且從式(6)可以發(fā)現(xiàn)，只要選擇合適的阻抗值z(mì)可以實(shí)現(xiàn)比較小的id103，從而更好地實(shí)現(xiàn)與電源電壓vdd的無(wú)關(guān)性，這樣就不需要使用傳統(tǒng)耗盡增強(qiáng)型基準(zhǔn)電路中倒寬長(zhǎng)的管子，減小了耗盡型nmos管103和增強(qiáng)型nmos管105占用的面積，更好的降低了芯片成本，更適合實(shí)際生產(chǎn)。

實(shí)施例二

如圖3所示，本實(shí)施例提供本發(fā)明的帶阻抗調(diào)節(jié)的耗盡管基準(zhǔn)電路的另一種實(shí)施方式，所述帶阻抗調(diào)節(jié)的耗盡管基準(zhǔn)電路至少包括：

漏端連接電源電壓vdd的耗盡型nmos管103，所述耗盡型nmos管103的源端與阻抗的第一端相連，所述耗盡型nmos管103的柵端與所述阻抗的第二端相連；源端接地的增強(qiáng)型nmos管105，所述增強(qiáng)型nmos管105的柵端與所述增強(qiáng)型nmos管105的漏端相連后與所述阻抗的第二端相連，所述增強(qiáng)型nmos管105的漏端為輸出端，輸出基準(zhǔn)電壓vref。

不同之處在于，通過(guò)fuse(熔線)修調(diào)的方法實(shí)現(xiàn)阻抗值可變。本實(shí)施例中，所述阻抗為阻值可變的電阻。具體地，如圖3所示，所述阻抗為電阻串，包括第一電阻106、第二電阻107以及第三電阻108，本實(shí)施例僅作為示例，電阻串中電阻的數(shù)量可根據(jù)實(shí)際需要做具體設(shè)定。各電阻兩端并聯(lián)熔線，通過(guò)燒斷熔線或不燒斷熔線來(lái)調(diào)整阻抗值。為了節(jié)省成本并確保始終有電阻串聯(lián)于所述耗盡型nmos管103的源端和所述增強(qiáng)型nmos管105的漏端之間，在本實(shí)施例中，所述第三電阻108兩端未并聯(lián)熔線，所述第一電阻106兩端并聯(lián)第一熔線，所述第一熔線的兩端分別連接第一燒鋁焊盤(pán)p1和第二燒鋁焊盤(pán)p2；所述第二電阻107兩端并聯(lián)第二熔線，所述第二熔線的兩端分別連接第二燒鋁焊盤(pán)p2和第三燒鋁焊盤(pán)p3。在燒鋁焊盤(pán)上施加大電流，通過(guò)電遷移提高溫度可燒斷熔線，若所述第一熔線燒斷，所述第一燒鋁焊盤(pán)p1和所述第二燒鋁焊盤(pán)p2之間阻抗為第一電阻106；若所述第一熔線不燒斷，所述第一燒鋁焊盤(pán)p1和所述第二燒鋁焊盤(pán)p2之間阻抗為0。同樣所述第二燒鋁焊盤(pán)p2和所述第三燒鋁焊盤(pán)p3之間的阻抗也可以通過(guò)燒斷和不燒斷兩種狀態(tài)取阻抗107和0。利用該方案的fuse修調(diào)方法，可以很好的解決工藝偏差帶來(lái)的基準(zhǔn)電壓vref的漂移，同時(shí)該fuse修調(diào)電路還可以通過(guò)增加fuse修調(diào)燒鋁焊盤(pán)的數(shù)量來(lái)提高修調(diào)的范圍和精度。

本實(shí)施例的fuse修調(diào)電路和實(shí)施例一中耗盡型nmos管的漏端電流、增強(qiáng)型nmos管的漏端電流、基準(zhǔn)電壓vref的關(guān)系式相同，可通過(guò)相同的方法得到與溫度和電源電壓無(wú)關(guān)的基準(zhǔn)電壓，在此不一一贅述。

如上所述，本發(fā)明的帶阻抗調(diào)節(jié)的耗盡管基準(zhǔn)電路，具有以下有益效果：

本發(fā)明的帶阻抗調(diào)節(jié)的耗盡管基準(zhǔn)電路輸出的基準(zhǔn)電壓與溫度無(wú)關(guān)，與電源電壓無(wú)關(guān)，同時(shí)占用版圖面積小、工藝相關(guān)性小、精度易控制，適于實(shí)際生產(chǎn)和使用。

綜上所述，本發(fā)明提供一種帶阻抗調(diào)節(jié)的耗盡管基準(zhǔn)電路，至少包括：漏端連接電源電壓的耗盡型nmos管，所述耗盡型nmos管的源端與阻抗的第一端相連，所述耗盡型nmos管的柵端與所述阻抗的第二端相連；源端接地的增強(qiáng)型nmos管，所述增強(qiáng)型nmos管的柵端與所述增強(qiáng)型nmos管的漏端相連后與所述阻抗的第二端相連，所述增強(qiáng)型nmos管的漏端為輸出端。本發(fā)明的帶阻抗調(diào)節(jié)的耗盡管基準(zhǔn)電路輸出的基準(zhǔn)電壓與溫度無(wú)關(guān)，與電源電壓無(wú)關(guān)，同時(shí)占用版圖面積小、工藝相關(guān)性小、精度易控制，適于實(shí)際生產(chǎn)和使用。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。

上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。