[发明专利]一种等效电容模块、等效电容电路及芯片

说明书

本发明提供了一种等效电容模块、等效电容电路及芯片，涉及模拟集成电路技术领域，等效电容电路由依次连接的启动模块、复合开关模块、等效电容模块组成，启动模块提供所需的基准电压、内部工作电压VDD，复合开关模块通过接收到的第一开关电压V1、第二开关电压V2来使等效电容模块正相输入端电压缓慢上升或下降，使正相输入端对gnd端表现为与电容相同的阻抗特性，从而等效电容模块可等效为一个纳法级电容，解决了集成电路无法集成超过几百皮法电容的技术问题，相比现有技术采用片外连接方式具有结构简单、功耗低、成本低的优点。

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，特别涉及一种等效电容模块、等效电容电路及芯片。

背景技术

在集成电路中电容是不可或缺的元器件，它具有耦合交流信号、构建延迟和相移网络、滤波等作用，一般集成电路中的电容都是平行板电容器，它由称为电极的两块导电平板及一层称为电介质的绝缘材料组成，上下两块电极板分别位于电介质的两侧。

平行板电容器的电容值可通过公式C=A*ε_r*ε₀/t近似算出，其中A为极板面积，ε₀=8.85*10^-18F/um，ε_r是电介质的相对介电常数，t为电介质层厚度。以电介质层厚度为0.1um的SiO₂为例，其相对介电常数为4，可以算出1nf的电容需要的极板面积为2.825*10⁶um²，而一颗完整芯片的尺寸通常就在2*10⁶um²-4*10⁶um²，可以看出在集成电路中制造1nf的电容所需的面积是非常大的，故基于成本考虑，片上集成电容不会超过几百皮法。

在集成电路中很难集成超过几百皮法的电容，所以大电容均采用片外连接的方式实现。但采用片外连接的方式，即意味着需要额外增加芯片的封装管脚，不利于系统的小型化，且增加了成本。

发明内容

本发明为了克服背景技术中提到的集成电路无法集成大电容的问题，提供一种等效电容模块、等效电容电路及芯片。

为了实现上述目的，本发明实施例首先提供了一种等效电容模块，包括：偏置级、第一输入级、第二输入级、输出级，所述偏置级由PNP管Q25、Q31、Q34组成，Q25、Q31、Q34的基极互连，Q25、Q31、Q34的发射极都与VDD端相连，Q25集电极为第一输入级提供偏置电流I9，Q34集电极、Q31集电极分别为第二输入级提供偏置电流I10、I11；所述第一输入级由NPN管Q26、Q27、Q28、Q29、电阻R4组成，Q26、Q29的集电极与Q25集电极相连并接收偏置电流I9，Q26基极作为等效电容模块的正相输入端与R4第一端相连，Q29基极作为等效电容模块的反相输入端与R4第二端相连，Q26发射极与Q27集电极相连，Q27集电极作为第一输入级输出端与第二输入级相连，Q29发射极与Q28集电极相连，Q27基极与Q28基极、Q28集电极相连，Q27、Q28的发射极与gnd端相连；所述第二输入级由NPN管Q30、PNP管Q32、电容C2组成，Q30基极与Q27集电极相连，Q30集电极与Q34集电极相连并接收偏置电流I10，Q32发射极与Q31集电极相连并接收偏置电流I11，Q32基极与Q30集电极相连，Q30发射极、Q32集电极与gnd端相连，C2第一端与Q30基极相连，C2第二端与Q32发射极相连；所述输出极由NPN管Q33、电阻R5、R6组成，Q33集电极与VDD端相连，Q33基极与Q31集电极相连，Q33发射极与R5第一端相连，R5第二端与R4第二端、R6第一端相连，R6第二端与gnd端相连。

可选的，所述等效电容模块的等效电容C=，其中，I_A为第一输入级的偏置电流I9的电流值，V_T=26mV，C_C为电容C2的电容值，R4为电阻R4的电阻值。

可选的，当所述偏置电流I9=1uA，C2=25pf，R4=100Ω，等效电容模块的等效电容为13nf。