[发明专利]一种电压源电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种电路，具体涉及一种电压源电路。

背景技术

在集成电路设计中，特别是在高压应用电路中，其电路内部的有些模块的耐压值有限，为了解决此问题，通常会集成一个电压源电路来产生一个供内部电路使用的低压源，这样，当电源电压有大范围变化时，其内部电压源可以保持相对稳定。

常见的简易结构电压源电路有：

（1）第一种是二极管式电压源电路，如附图1所示，该电路由由电阻（R1）、齐纳二极管（D）和NPN管（NPN管可以用NMOS管替代）组成。该电路利用齐纳二极管的击穿特性产生一个参考电压，再利用NPN管的跟随特性形成低压源（VA）；假设齐纳二极管的击穿电压为Vz，那么在VCC>Vz时，VA可近似表示为：VA≈Vz-Vbe（或≈Vz-Vth）；在VCC≤Vz时，VA≈VCC-Ib×R1-Vbe≈VCC-Vbe（Ib很小时，忽略电阻压降）或（≈VCC-Vth）；其中Vbe为NPN管Q1的be结正向导通压降；Ib是NPN管的基极电流。

为了使VCC具有较宽的工作电压范围，同时防止产生较大的静态功耗，需要限制R1上的静态电流消耗，因此R1的阻值选取很大，这需要占用很大的芯片面积。另外，因为VA电压相对于Vz有一个pn结压差（或NMOS管开启阈值压差），因此，该结构的低压应用受到该限制。

第二种是N沟道耗尽结型场效应管式电压源电路，如附图2所示，该电路是用N沟道耗尽结型场效应管构成低压源电路，它不需要另外的辅助电路，其栅极直接接地，漏极接电源，源极输出即为低压源输出端，它利用N沟道耗尽型晶体管的开启特性，可直接产生电压源（VB）。假设N沟道耗尽型晶体管的开启电压是Vj（如Vj=-5.2V），那么VB可近似表示为：在VCC>|Vj|时，VB≈|Vj|；在VCC≤|Vj|时，该晶体管的源漏之间可看作是电阻通道，VB≈VCC。

这种电压源电路不仅省去了电阻，以及作为跟随器使用的NPN管，占用芯片很少，同时在VCC允许的工作电压范围，其自身消耗的静态电流可忽略不计，而且结构简易，静态功耗极低，具有较高的性价比。但其缺点是：栅极和漏极之间的击穿电压限制了VCC的应用范围。

在集成电路工艺中，可以比较容易的实现N沟道耗尽型晶体管，因此采用图2所示的结构可以很简单的实现低压源输出。如附图3中，示意了N沟道耗尽结型场效应管，即NJFET，这是N沟道耗尽型晶体管的一种结构。这种NJFET管一般利用低掺杂的N阱、衬底（P-sub）及做在N阱中P型区域Pbase形成，N阱和衬底（P-sub）都具有很高的击穿电压。但因为Pbase（基区扩散层）掺杂浓度较高，因此Pbase与N阱的击穿电压（Vzgd）较低；因为在采用NJFET构成低压源电路时，源极连接到地，而漏极连接到电源，因此NJFET的漏极和栅极之间的击穿电压（即Vzgd）将决定这种应用结构电压的应用范围，所以，Vzgd较低时将限制这种结构应用的电压范围。

发明内容

本发明的目的就是为了克服背景技术中的缺陷，提供了一种电压源电路，该电路能够弥补现有技术的不足，拓宽了电路的应用电压范围。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种电压源电路，由多个N沟道耗尽型晶体管构成，所述多个N沟道耗尽型晶体管分别表示为M1、M2、M3……Mn，其特征是：所述M1、M2、M3……Mn从下往上依次级联连接，所述M1的栅极接地，其源极为输出端（VB端），该源极同时连接M2的栅极，该M1的漏极与M2的源极连接并同时连接M3的栅极；所述M2的源极连接M3的栅极，其漏极连接M3的源极；以此类推，所述Mn-1的栅极连接Mn-2的源极，Mn-1的源极连接Mn-2的漏极，Mn-1的漏极连接Mn的源极；所述Mn的栅极连接Mn-1的源极并同时连接Mn-2的漏极，Mn的漏极接电源（VCC）。

优选的：所述N沟道耗尽型晶体管具体是一种N沟道耗尽型MOS管。

另外优选的是：所述N沟道耗尽型晶体管具体是一种N沟道耗尽结型场效应管。

本发明的有益效果是：本发明的电路结构，既保留了N沟道耗尽型晶体管低静态电流的特性，同时利用级联的方式解决了栅漏极耐压不足的缺点，拓宽了电路的应用电压范围。该电路结构简单易用，也不需要另外的辅助电路，适用于电路集成。

附图说明

图1，现有二极管式电压源电路的原理图；

图2，现有N沟道耗尽结型场效应管式电压源电路的原理图；

图3，现有N沟道耗尽结型场效应管的结构示意图；