[发明专利]一种低精度、低成本、结构简单的电流基准

说明书

技术领域

本发明涉及模拟集成电路技术领域，具体是一种零温电流基准。

背景技术

半导体器件不能直接提供一个与环境温度无关的电压或电流，因此电路的状态不可避免的随着温度的变化而受到影响，性能也会因此大打折扣。为了避免电路受到温度的影响通常会加入带隙基准和电流基准，通过一个正温信号和一个负温信号的叠加得到一个与温度无关的电压或电流。这样的零温电压和电流精度通常很高，温度系数通常可以到几十甚至几个ppm，然而，它所占用的面积也会很大。在IC设计过程中，大的面积意味着高的成本，高的成本会让所设计的产品竞争力降低。基于此，本发明提出一种低成本、结构简单、低精度的电流基准。可以供对温度特性要求不高的电路提供偏置，从而做到在性能和成本之间很好的平衡。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种低精度、低成本、结构简单的电流基准。

本发明提出一种低精度、低成本、结构简单的电流基准，属于模拟集成电路技术领域，具体为一种与温度无关的电流偏置。电路结构中包括：负温电流产生模块、正温电流抵消模块。负温电流产生模块通过一个NPN的Vbe加在电阻两端产生一个与温度负相关的电流；正温电流抵消模块由两个比例不同的PNP构成，其中一个的射极串联了一个调节电阻。通过调节电阻的比例和两个PNP的比例大小可以调节零温电流。

传统电流基准通过产生电压基准然后将电压加在一个固定电阻上的方式产生零温电流，而产生基准电压需要一个OTA提供两路相同或者成比例的电流，为了消除简并点有时还需要启动电路，这些电路中的每个模块都会消耗一部分硅片面积，面积的增加带来了成本的上升。本发明的优势在于提供一个基准电流功能的同时，使用少量的器件，占用极少的面积，减低了电路的设计成本。

附图说明

图1为本发明提出的零温电流基准电路图；

具体实施方式

为使本发明的上述特征和优点更加清晰，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

图1零温电流基准整体电路图，所示：负温电流产生电路、正温电流抵消电路构成本发明。

图1为本发明提出的零温电流基准电路图。R1、Q3、Q4、R2构成了负温电流模块，其中Q3、Q4构成负反馈环路稳定Q4的基极电压，R1连接在正电源端口为Q4提供偏置电流。负温电流产生模块输出负温电流I₁。如果I₁为恒温电流，则Q1、Q2、R3产生一个正温电流，由于I₁为负温电流，那么I₂的输出电流的温度系数会降低，经过仔细设计I₁、I₂就可以得到一个零温的输出电流。

从负温电流模块可得Q4的偏置电流为

对于Q4的负温偏置电压V_BE4可以得到一个负温电流

由于饱和电流其中n_i为本征载流子浓度，并且根据μ∝μ₀T^m其中m＝-3/2综合得出

假设Q4的偏置电流I_Q4不随温度变化可得

式子(2)对温度T微分并代入式子(4)可得

从式子(5)可以得到I₁的负温斜率。

根据正温模块Q2的面积为Q1的n倍可得电流

I₂R₃＝V_T ln(nI₁/I₂) (6)

根据式子(6)可以推出

若I₂与温度无关，则有

通过让式子(5)和式子(8)相等并代入I₁＝V_be4/R₂，可得出I₂为零温电流的约束方程

在常温下取V_be4＝0.65V可得I₂R₃≈25mV。

考虑电源对基准电流的扰动，将输出电流I₂对电源做灵敏度分析有

根据式子(6)可得