CN107463198A - 应用于lvds驱动电路的低温度系数参考电压源 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及集成电路领域，为提出一种低温度系数参考电压源电路，可以在一个较宽的温度范围内得到一个低温度系数的参考电压，同时兼容CMOS工艺的制作，不需要额外的工艺步骤，节省电路制作的成本。为此，本发明采用的技术方案是，应用于LVDS驱动电路的低温度系数参考电压源，由一个NMOS管NX,两个PMOS管P1和P2，三个电阻分别是R2a、R2b和R1，以及一个放大器OTA组成。本发明主要应用于集成电路设计制造场合。

Description

应用于LVDS驱动电路的低温度系数参考电压源
技术领域
本发明涉及集成电路领域，尤其涉及一种能够提供低温度系数的参考电压电路设计。具体讲,涉及应用于LVDS驱动电路的低温度系数参考电压源。
背景技术
LVDS是一种常用的高速接口电路，其输出信号是一个共模电平为1.2V,摆幅为350mV的低压差分信号。为了使LVDS驱动电路的输出信号的共模电平稳定在1.2V，LVDS驱动电路通常需要一个共模反馈电路，而共模反馈电路则需要一个精准的参考电压源。由于LVDS输出信号对于共模电平有很严格的要求，所以电压源必须非常精准，也就是说参考电压的温度系数要低。
传统的基准电压是利用双极晶体管的基极-发射机电压VBE的正温度系数与两个双极晶体管基极-发射机电压差ΔVBE负温度系数得到一个零温度系数的电压源。虽然传统的CMOS工艺对PNP三极管兼容，但是会将三极管的一端连接到衬底上，这样三极管衬底的注入电流很容易引起衬偏问题，造成基准电压的不稳定；另外，虽然传统CMOS工艺能实现对PNP三极管的兼容，但需要引入额外的工艺步骤，需要增加掩膜版的数量，造成电路制作成本的增加。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明旨在提出一种低温度系数参考电压源电路，可以在一个较宽的温度范围内得到一个低温度系数的参考电压，同时兼容CMOS工艺的制作，不需要额外的工艺步骤，节省电路制作的成本。为此，本发明采用的技术方案是，应用于LVDS驱动电路的低温度系数参考电压源，由一个NMOS管NX,两个PMOS管P1和P2，三个电阻分别是R2a、R2b和R1，以及一个放大器OTA组成；连接关系如下：放大器OTA的负输入端与节点B连接，正输入端与节点A连接，输出与节点D连接。电阻R1的端1与地连接，端2与节点A连接；PMOS管P1的漏极与节点A连接，源极与电源连接，衬底与电源连接，栅极与与节点D连接；PMOS管的漏极与节点B连接，源极与电源连接，衬底与电源连接，栅极与节点D连接；电阻R2a的端1与节点C连接，端2与节点B连接；电阻R2b的端1与节点C连接，电阻R1的端2与NMOS管NX的漏极连接；电阻R1的端1与地连接，电阻R1的端2与节点A连接；NMOS管NX的源端接地，衬底接地，栅极与节点B连接，漏极与电阻R2b的端2连接。
在一个实例中，PMOS管P1和P2的栅长为16um，栅宽为320um，NMOS管的栅上为4um，栅宽为26.7um，电阻P1的大小为100KΩ,电阻R2a的大小为11.2KΩ，电阻R2b的大小为63.2KΩ。
本发明的特点及有益效果是：
本发明提出的参考电压源的优点在于不用双极晶体管，使用的是MOS管。可以在一个较宽温度范围内得到一个低温度系数的参考电压，同时没有衬偏作用的影响从而保持了参考电压的稳定性；而且没有引进其他的工艺步骤，节省了电路制作的成本。
附图说明：
图1是本发明提出的低温度系数参考电压源电路图。
图2是本发明提出的低温度系数参考电压源的仿真图。
具体实施方式
本发明提出的低温度系数参考电压源实现的技术方案电路如图1所示。从图中可以得知，该电路由一个NMOS管NX,两个PMOS管P1和P2，三个电阻分别是R2a、R2b和R1，以及一个放大器OTA组成。
该电压源中各个组件的连接关系如下：放大器OTA的负输入端与节点B连接，正输入端与节点A连接，输出与节点D连接。电阻R1的端1与地连接，端2与节点A连接。PMOS管P1的漏极与节点A连接，源极与电源连接，衬底与电源连接，栅极与与节点D连接。PMOS管的漏极与节点B连接，源极与电源连接，衬底与电源连接，栅极与节点D连接。电阻R2a的端1与节点C连接，端2与节点B连接。电阻R2b的端1与节点C连接，端2与NMOS管NX的漏极连接。电阻R1的端1与地连接，端2与节点A连接。NMOS管NX的源端接地，衬底接地，栅极与节点B连接，漏极与电阻R2b的端2连接。
低温度系数参考电压实现的基本原理为：首先P1和P2的栅极、源极和衬底电压都相等，又由于运放OTA的正、负输入端的电压相等，所以P1和P2漏端的电压也相等，所以则流过P1和P2的电流也相等。其值为所以参考电压因为求Vgs关于温度的导数可得等式中Vth0是阈值电压Vth在温度为0K时的值，η(η>0)是Vth的温度系数，α是速度饱和指数，β是电子迁移率μn温度指数。因为α和β是与工艺相关的参数，大小相等，所以Vgs的零温度系数为零。
从等式可以看出，参考电压Vref的值依赖于Vgs、R2a和R1的值，从上述的理论推导可知：Vgs的温度系数为零，而R2a和R1与温度无关，所以从理论上可以得出参考电压Vref的温度系数为零。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清晰，下面将结合实例给出本发明实施方式的具体描述。该实例中，PMOS管P1和P2的栅长为16um，栅宽为320um，NMOS管的栅上为4um，栅宽为26.7um，电阻P1的大小为100KΩ,电阻R2a的大小为11.2KΩ，电阻R2b的大小为63.2KΩ，在SMIC 0.13微米3.3V CMOS工艺下进行仿真，仿真结果如图2所示，得到的参考电压为1.202V，仿真的温度范围为：-40℃--125℃，得到的温度系数低，为6.56ppm/℃。

Claims (2)

1.一种应用于LVDS驱动电路的低温度系数参考电压源，其特征是，由一个NMOS管NX,两个PMOS管P1和P2，三个电阻分别是R2a、R2b和R1，以及一个放大器OTA组成；连接关系如下：放大器OTA的负输入端与节点B连接，正输入端与节点A连接，输出与节点D连接。电阻R1的端1与地连接，端2与节点A连接；PMOS管P1的漏极与节点A连接，源极与电源连接，衬底与电源连接，栅极与与节点D连接；PMOS管的漏极与节点B连接，源极与电源连接，衬底与电源连接，栅极与节点D连接；电阻R2a的端1与节点C连接，端2与节点B连接；电阻R2b的端1与节点C连接，电阻R1的端2与NMOS管NX的漏极连接；电阻R1的端1与地连接，电阻R1的端2与节点A连接；NMOS管NX的源端接地，衬底接地，栅极与节点B连接，漏极与电阻R2b的端2连接。
2.如权利要求1所述的应用于LVDS驱动电路的低温度系数参考电压源，其特征是，在一个实例中，PMOS管P1和P2的栅长为16um，栅宽为320um，NMOS管的栅上为4um，栅宽为26.7um，电阻P1的大小为100KΩ,电阻R2a的大小为11.2KΩ，电阻R2b的大小为63.2KΩ。
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