CN114578886B

CN114578886B - 一种偏置电流可编程电路

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Publication number: CN114578886B
Application number: CN202210484199.4A
Authority: CN
Inventors: 龚加伟; 张军
Original assignee: Chengdu Anbi Technology Co ltd
Current assignee: Chengdu Anbi Technology Co ltd
Priority date: 2022-05-06
Filing date: 2022-05-06
Publication date: 2022-07-12
Anticipated expiration: 2042-05-06
Also published as: CN114578886A

Abstract

本发明公开了一种偏置电流可编程电路，涉及芯片技术领域，包括与供电电压连接的启动电路模块、核心电路模块和偏置电流偏置电压产生模块，核心电路模块连接电流编程模块，其中启动电路模块用于在上电时产生脉冲信号并输入到核心电路；核心电路模块由脉冲信号触发正常工作并输出偏置电流至电流编程模块；偏置电流偏置电压产生模块对核心电路模块产生的偏置电流进行采样，利用偏置电流产生偏置电压并将得到的偏置电压、偏置电流对外输出；电流编程模块用于改变核心电路模块产生的偏置电流的大小。本发明能够工作在更低的电源电压下，结构稳定可靠，在基准电路中可作为基准模块的偏置电流同时附带了上电启动功能，且偏置电流误差较小。

Description

一种偏置电流可编程电路

技术领域

本发明涉及芯片技术领域，具体的说，是一种偏置电流可编程电路。

背景技术

在含有电源模块的芯片中存在偏置电压与偏置电流，偏置电流一般使用基准模块中的与绝对温度成正比的电流（PTAT电流），一些要求较高点的电路则会使用基准模块产生的基准电压除以一个电阻得到恒流电流（CTAT电流）。但是，传统做法中基准模块产生的PTAT偏置电流在芯片工艺的工艺角（corner）下的变化范围很大，并且受限于基准模块的最低供电电压，此PTAT偏置电流最低供电电压也会受限；而CTAT电流的产生会增加电路复杂度，其电流偏差主要来自于芯片内部电阻的偏差，阻值会受到温度以及工艺角的影响，并且也会受限于电路的最低供电电压。

发明内容

本发明的目的在于提供一种偏置电流可编程电路，相比传统的偏置电路，本发明能够工作在更低的电源电压下，结构稳定可靠，在基准电路中可作为基准模块的偏置电流同时附带了上电启动功能，且偏置电流误差较小。

一种偏置电流可编程电路，包括与供电电压连接的启动电路模块、核心电路模块和偏置电流偏置电压产生模块，还包括电流编程模块，其中：

启动电路模块，与所述核心电路模块连接，用于在上电时产生脉冲信号并输入到核心电路模块；

核心电路模块，与所述电流编程模块连接，用于由所述脉冲信号触发正常工作，并输出偏置电流至电流编程模块；

偏置电流偏置电压产生模块，与所述核心电路模块连接，用于对核心电路模块产生的偏置电流进行采样，利用偏置电流产生偏置电压，并将得到的偏置电流和偏置电压对外输出；

电流编程模块，用于通过编程改变自身的等效电阻实现改变核心电路模块产生的偏置电流的大小。

作为优选的实施方案，所述启动电路模块包括MOS管M1，所述MOS管M1的源极连接所述供电电压，MOS管M1的漏极连接MOS管M2的漏极和MOS管M4的漏极，所述MOS管M4的源极连接MOS管M5的漏极，所述MOS管M5的栅极连接所述MOS管M2的栅极和源极以及电容C1的第一端，MOS管M2的源极连接MOS管M3的漏极，所述电容C1的第二端、MOS管M3的源极与栅极、MOS管M5的源极、MOS管M1的栅极以及MOS管M4的栅极均接地；MOS管M4的源极还连接MOS管M6的栅极、MOS管M7的栅极、MOS管M12的栅极和MOS管M15的栅极，所述MOS管M6和MOS管M7共漏极连接并连接电容C2的第一端，MOS管M6的源极连接供电电压，所述电容C2的第二端、MOS管M7的源极和MOS管M15的源极接地；所述MOS管M12的漏极连接MOS管M13的源极，所述MOS管M13的漏极连接MOS管M14的漏极和MOS管M15的漏极并作为输出端连接核心电路模块；MOS管M13与所述MOS管M14共栅极连接，MOS管M14的源极接地，MOS管M12的源极连接供电电压；电容C2的第一端还连接MOS管M8的栅极和MOS管M9的栅极，所述MOS管M8的源极连接供电电压，MOS管M8的漏极与所述MOS管M9的漏极连接并连接MOS管M10的栅极和MOS管M11的栅极，MOS管M9的源极和MOS管M11的源极接地，所述MOS管M10的源极连接供电电压，MOS管M10的漏极连接所述MOS管M11的漏极和MOS管M13的栅极。

作为优选的实施方案，所述核心电路模块包括MOS管M16、m个并联的MOS管M18和p个并联的MOS管M20，m和p均为正整数且p为m的整数倍，所述MOS管M16的栅极输入所述启动电路模块产生的脉冲信号，MOS管M16的漏极连接MOS管M23的栅极和MOS管M19的漏极、每个所述MOS管M18的漏极和栅极以及每个所述MOS管M20的栅极并作为第一电压输出端连接所述偏置电流偏置电压产生模块，每个MOS管M20的漏极连接MOS管M21的源极，所述MOS管M21的漏极连接所述MOS管M19的栅极和MOS管M22的漏极，所述MOS管M22的栅极连接MOS管M19的源极并作为偏置电流输出端连接所述电流编程模块，MOS管M22的源极接地，MOS管M16的源极连接MOS管M17的漏极，MOS管M17的栅极和源极接地；MOS管M21的栅极连接MOS管M25的栅极和漏极以及MOS管M26的漏极并作为第二电压输出端连接所述偏置电流偏置电压产生模块，所述MOS管M23的漏极连接MOS管M24的漏极和栅极以及所述MOS管M26的栅极，所述MOS管M24的源极和MOS管M26的源极接地，每个MOS管M18的源极、每个MOS管M20的源极、MOS管M23的源极和MOS管M25的源极连接所述供电电压。

作为优选的实施方案，所述偏置电流偏置电压产生模块包括共栅极连接的MOS管M27和MOS管M30以及共栅极连接的MOS管M28和MOS管M31，所述MOS管M27的栅极与所述核心电路模块的第一电压输出端连接，所述MOS管M28的栅极与核心电路模块的第二电压输出端连接，MOS管M27的源极和所述MOS管M30的源极连接所述供电电压；MOS管M27的漏极与MOS管M28的源极连接，MOS管M28的漏极连接MOS管M29的漏极和源极并串联电阻R3后作为第一偏置电压输出端，所述第一偏置电压输出端与地之间连接电容C3；MOS管M30的漏极与所述MOS管M31的源极连接，MOS管M31的漏极连接MOS管M32的漏极和栅极并串联电阻R4后作为第二偏置电压输出端，第二偏置电压输出端与地之间连接电容C4；所述MOS管M29的源极和MOS管M32的源极接地；还包括n组偏置电流输出单元，其中n为正整数，每组偏置电流输出单元包括MOS管Ma和MOS管Mb，所述MOS管Ma的栅极连接MOS管M27的栅极，MOS管Ma的漏极连接所述MOS管Mb的源极，MOS管Ma的源极连接供电电压，MOS管Mb的栅极连接MOS管M28的栅极，MOS管Mb的漏极作为该组偏置电流输出单元的电流输出端。

作为优选的实施方案，所述电流编程模块包括译码器和多个MOS管Mc，所述MOS管Mc的数量与所述译码器的输出端数量相等，译码器的每个输出端分别连接一个MOS管Mc的栅极，每个MOS管Mc的源极分别串联电阻后接地，每个MOS管Mc的漏极均与所述核心电路模块的偏置电流输出端连接。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明提供了整个芯片内部需要使用偏置电流/偏置电压，包含启动电路模块以及基准模块需要的偏置电流或者电压，同时提供精度高于PTAT、CTAT的偏置电流；同样的工作环境中有更低的供电电压，比如在5V电源电压的系统中，PTAT、CTAT产生电路最低供电电压一般工作在2.5V左右，本发明电路最低供电电压可在1.8V左右，并且在低于1.8V时也能提供偏置电流(精度下降)，可在系统中提供稳定可靠的偏置电流。

（2）本发明可以作为片上系统SOC芯片、电源管理单元PMU等电源模块的偏置电流电路，同时利用偏置电流可以得到偏置电压。

（3）本发明集成了启动电路，使用耗尽型MOSFET极大地减小了芯片面积的开销，相比传统的偏置电流，本发明电路的偏置电流偏差范围相对来说比较小，应用于SOC、PMU系统中，可实现外部信号输入(应用于SOC系统、PMU系统的，内部数字寄存器可进行编程产生控制信号)控制电路偏置电流的大小。

（4）本发明使用耗尽型MOSFET减小大电阻地使用，芯片面积的开销更小，相同情况下会有更小的成本，利用N型MOSFET管以及电流镜的特性相同情况下可产生更小偏差的偏置电流。

（5）本发明不需要特殊的编程逻辑，可使用现有的编码来进行设计。

（6）在系统级芯片（SOC芯片）中，利用数字逻辑电路对本发明的电流编程模块进行控制，无需额外的芯片控制引脚，节省了芯片引脚数量，通过SOC芯片的程序控制，内部可实现任意的控制位数且不占引脚数，使得芯片的调节范围大大增加，更节省成本。

附图说明

图1为本发明的结构框图；

图2为启动电路模块的电路原理图；

图3为核心电路模块的电路原理图；

图4为偏置电流偏置电压产生模块的电路原理图；

图5为电流编程模块的电路原理图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例：

结合图1所示，一种偏置电流可编程电路，包括与供电电压连接的启动电路模块、核心电路模块和偏置电流偏置电压产生模块，还包括电流编程模块，其中：

启动电路模块在芯片上电时，产生一个脉冲信号，该脉冲信号输入到核心电路模块，将核心电路模块内部的不确定状态打破使其工作在正常情况；核心电路模块输出信号给电流编程模块从而产生了需要的偏置电流，通过电流编程模块实现电流编程模块等效电阻的改变从而实现偏置电流大小的改变；偏置电流偏置电压产生模块对核心电路模块与电流编程模块产生的偏置电流信号进行采样，并利用产生的偏置电流产生偏置电压，偏置电流偏置电压产生模块将得到的偏置电压和偏置电流输出到所需要的其它电路。

实施例2：

在实施例1的基础上，结合图2所示，所述启动电路模块包括MOS管M1，所述MOS管M1的源极连接供电电压，MOS管M1的漏极连接MOS管M2和MOS管M4的漏极，MOS管M4的源极连接MOS管M5的漏极，MOS管M5的栅极连接MOS管M2的栅极和源极以及电容C1的第一端，MOS管M2的源极连接MOS管M3的漏极，电容C1的第二端、MOS管M3的源极与栅极、MOS管M5的源极、MOS管M1的栅极以及MOS管M4的栅极均接地；MOS管M4的源极还连接MOS管M6的栅极、MOS管M7的栅极、MOS管M12的栅极和MOS管M15的栅极，MOS管M6和MOS管M7共漏极连接并连接电容C2的第一端，MOS管M6的源极连接供电电压，电容C2的第二端、MOS管M7的源极和MOS管M15的源极接地；MOS管M12的漏极连接MOS管M13的源极，MOS管M13的漏极连接MOS管M14的漏极和MOS管M15的漏极并作为输出端连接核心电路模块；MOS管M13与MOS管M14共栅极连接，MOS管M14的源极接地，MOS管M12的源极连接供电电压；电容C2的第一端还连接MOS管M8的栅极和MOS管M9的栅极，MOS管M8的源极连接供电电压，MOS管M8的漏极与MOS管M9的漏极连接并连接MOS管M10的栅极和MOS管M11的栅极，MOS管M9的源极和MOS管M11的源极接地，MOS管M10的源极连接供电电压，MOS管M10的漏极连接MOS管M11的漏极和MOS管M13的栅极。

芯片内部的电路必须存在启动电路模块，当芯片上电时没有启动电路模块的话芯片可能工作在异常模式或者不工作，加入启动电路模块打破电路的简并态（Degenerateenergy level）使得电路正常工作。本发明中部分MOS管使用工艺厂提供的耗尽型MOSFET(MOSFET：金属氧化物半导体场效应晶体管)，耗尽型MOSFET与普通MOSFET相比耗尽型的MOSFET阈值电压低于0V(一般为系统中的地电压)，而普通MOSFET的阈值电压为0.7V左右，所以在电路中耗尽型MOSFET不管什么样的连接方式都会导通，通过对其尺寸的设计就可以控制其导通电流的大小了。本发明中MOS管M1为普通PMOS器件用于限制总电流大小，MOS管M2和MOS管M3使用耗尽型MOSFET，在上电时导通并提供一个很小的电流，该电流给电容C1缓慢充电直至MOS管M5开启。不同的系统对上电时间有不同要求，在这里就可以调节MOS管M2、MOS管M3以及电容C1的尺寸来得到想要的上电时间。传统的对电容充电是利用大电阻的限流作用得到小电流对电容充电，本发明利用耗尽型MOSFET代替电阻的作用，相同效果下使用耗尽型MOSFET的面积远远小于使用电阻的面积；MOS管M4使用耗尽型MOSFET的目的是限流，使得启动电路模块整体的功耗非常小，MOS管M6和MOS管M7、MOS管M8和MOS管M9、MOS管M10和MOS管M11为三组反相器，MOS管M12、MOS管M13、MOS管M14和MOS管M15构成了或门，上电后MOS管M5开启后MOS管M6和MOS管M7构成的反相器开启给电容C2电容充电，随后MOS管M8和MOS管M9构成的反相器开启信号输出到MOS管M10和MOS管M11构成的反相器与MOS管M12、MOS管M13、MOS管M14和MOS管M15构成的或门逻辑电路，从而产生了一个脉冲信号Va，调节MOS管M6和MOS管M7构成的反相器或者电容C2的大小就可以控制脉冲信号Va的脉宽。本发明使用耗尽型MOSFET为主体限流器件，极大地减小了芯片的面积开销；传统模式下的限流或者小电流产生依赖于电阻，要获得同等效果的情况下，电阻所占面积非常大，本发明的启动电路模块所占面积非常小。

实施例3：

在实施例1或2的基础上，结合图3所示，所述核心电路模块包括MOS管M16、m个并联的MOS管M18和p个并联的MOS管M20，m和p均为正整数且p为m的整数倍（如m:p=1:n’），MOS管M16的栅极与所述启动电路模块的输出端连接（即连接脉冲信号Va），MOS管M16的漏极连接每个MOS管M18的漏极和栅极、每个MOS管M20的栅极、MOS管M23的栅极和MOS管M19的漏极并作为第一电压输出端连接所述偏置电流偏置电压产生模块，每个MOS管M20的漏极连接MOS管M21的源极，MOS管M21的漏极连接MOS管M19的栅极和MOS管M22的漏极，MOS管M22的栅极连接MOS管M19的源极并作为偏置电流输出端连接所述电流编程模块，MOS管M22的源极接地，MOS管M16的源极连接MOS管M17的漏极，MOS管M17的栅极和源极接地；MOS管M21的栅极连接MOS管M25的栅极和漏极以及MOS管M26的漏极并作为第二电压输出端连接所述偏置电流偏置电压产生模块，MOS管M23的漏极连接MOS管M24的漏极和栅极以及MOS管M26的栅极，MOS管M24的源极和MOS管M26的源极接地，每个MOS管M18的源极、每个MOS管M20的源极、MOS管M23的源极和MOS管M25的源极连接供电电压。

MOS管M16接收到启动电路模块发来的脉冲信号Va后变为导通状态，此时就有供电电压VCC通过MOS管M18经MOS管M16到地AGND的通路，MOS管M16检测到脉冲信号Va消失后又转变为关闭状态，此时核心电路模块的启动过程完成，其就能工作在正常状态，MOS管M17使用耗尽型MOSFET代替电阻实现限流作用，MOS管M18经MOS管M16到地的电流变小减小启动时的功耗浪费；MOS管M19为钳位作用，防止MOS管M19源极处电压过高而导致MOS管M22失去作用，MOS管M19使用耗尽型MOSFET保证电路启动正常，如果启动电路模块没有完全启动核心电路模块，由于MOS管M19随时处于导通状态，电路最后依然会完成启动；MOS管M18栅极和漏极短接，同时产生输出的电压信号Vp1，MOS管M18与MOS管M20组成电流镜结构(单个MOSFET尺寸相同其个数比例不同，电流大小按照比例进行复制)，MOS管M18与MOS管M20的个数比例为1:n’，则其电流比例则为1:n’，MOS管M21作为钳位器件避免MOS管M22工作在速度饱和区，MOS管M22作为电流编程模块的钳位器件，钳位电压为Vy，MOS管M23复制MOS管M18的电流，MOS管M26复制MOS管M24的电流，MOS管M25栅极和漏极短接，同时产生输出的电压信号Vp2，也作为MOS管M21的偏置电压；供电电压VCC通过MOS管M18、MOS管M19以及电流编程模块到地的电流为Iy，Iy由下(1)式得到：

Iy=Vy/Ro（1）

其中，Ro为电流编程模块的等效电阻，MOS管M20按比例复制MOS管M18的电流，MOS管M22和MOS管M20为同一条支路，MOS管M22的电流等于MOS管M20的电流即I_M20=I_M22，则有I_M20=n’*I_M18，即I_M20=n’*Iy，得到MOS管M22MOSFET管的饱和电流I_M22为：

I_M22=n’*Iy（2）

MOSFET的电流计算公式为：

I=1/2*Un*Cox*W/L*(Vgs-Vthn)^2 （3）

其中，Un该工艺下的电子迁移率，Cox为该工艺下的栅氧层厚度，Vgs为栅源电压，Vthn为N型MOSFET的阈值电压，W是器件宽度，L为器件长度；Un、Cox、Vthn均为工艺本身参数，无法改变，W、L为设计参数可以改变；

由公式(3)可以得到MOS管M22的电流计算公式为：

I_M22=1/2*Un*Cox*(W/L)_M22*(Vy-Vthn)^2 （4）

(W/L)_M22为MOS管M22的参数设计值，Vy等于MOS管M22栅极到源极的电压Vgs，将公式（1）、（2）代入（4）中得到：

n’*Vy/Ro=1/2*Un*Cox*(W/L)_M22*(Vy-Vthn)^2 （5）

其中未知量为Vy、Ro和(W/L)_M22，若确定了设计值Ro、(W/L)_M22，公式（5）为一元二次方程，则可求出Vy，当n’/Ro趋近于0的时候，得到Vy≈Vthn，带入式(1)中可见偏置电流大小Iy=Vthn/Ro，所以设计中只要保证n’和Ro的商非常小就可得出以上结论，此时偏置电流偏差来自于Vthn和Ro了，随着温度增加Ro的等效阻值减小，Vthn的阈值电压值也在减小，同方向增加减小，使得Iy的值变化范围较小；PTAT电流与CTAT电流变化则比本发明电路变化大，所以本发明电路综合来说偏差值是相对较小的。

实施例4：

在实施例3的基础上，结合图4所示，所述偏置电流偏置电压产生模块包括共栅极连接的MOS管M27和MOS管M30以及共栅极连接的MOS管M28和MOS管M31，MOS管M27的栅极与所述核心电路模块的第一电压输出端连接，MOS管M28的栅极与核心电路模块的第二电压输出端连接，MOS管M27的源极和MOS管M30的源极连接供电电压；

MOS管M27的漏极与MOS管M28的源极连接，MOS管M28的漏极连接MOS管M29的漏极和源极并串联电阻R3后作为第一偏置电压输出端，第一偏置电压输出端与地之间连接电容C3；

MOS管M30的漏极与MOS管M31的源极连接，MOS管M31的漏极连接MOS管M32的漏极和栅极并串联电阻R4后作为第二偏置电压输出端，第二偏置电压输出端与地之间连接电容C4；MOS管M29的源极和MOS管M32的源极接地；

还包括n组偏置电流输出单元，n为正整数，实际中可以根据需要的偏置电流设置，每组偏置电流输出单元包括MOS管Ma（如图4中的MOS管M33、MOS管M35、MOS管M37、……、MOS管Mn1，共计n个）和MOS管Mb（如图4中的MOS管M34、MOS管M36、MOS管M38、……、MOS管Mn2，共计n个），MOS管Ma的栅极连接MOS管M27的栅极，MOS管Ma的漏极连接同一组的MOS管Mb的源极，MOS管Ma的源极连接供电电压，MOS管Mb的栅极连接MOS管M28的栅极，MOS管Mb的漏极作为该组的电流输出端。

MOS管M27的栅极、MOS管M28的栅极到核心电路模块取样电压信号Vp1、电压信号Vp2，偏置电流与偏置电压均采用常规结构cascode(共源共栅)，由电压信号Vp1、电压信号Vp2得到的偏置电流Ib1~Ibn，偏置电流Ib1~Ibn直接输出到需要偏置的其它电路中，对于需要不同偏置的电路，调节常规结构cascode(共源共栅)与核心电路模块的比例就可以得到，偏置电流Ib1~Ibn的多少取决于在芯片中要使用多少偏置电流；利用偏置电流产生第一偏置电压Vb1、第二偏置电压Vb2，电阻R3与电容C3、电阻R4与电容C4组成滤波网络提供干净的偏置电压。若部分电路不需要太精确的偏置电流，此时可直接使用偏置电压，这样在其它电路中可以减少其器件的使用数量，达到节省芯片面积的目的。

实施例5：

在实施例3的基础上，所述电流编程模块包括译码器和多个MOS管Mc，MOS管Mc的数量与所述译码器的输出端数量相等，译码器的每个输出端分别连接一个MOS管Mc的栅极，每个MOS管Mc的源极分别串联电阻后接地，每个MOS管Mc的漏极均与核心电路模块的偏置电流输出端连接。例如，采用三八译码器时，电路原理图如图5所示，所述电流编程模块包括三八译码器，所述三八译码器的输入端Ca、输入端Cb和输入端Cc用于接收外部信号，三八译码器的八个输出端分别连接MOS管M39的栅极、MOS管M40的栅极、MOS管M41的栅极、MOS管M42的栅极、MOS管M43的栅极、MOS管M44的栅极和MOS管M45的栅极，MOS管M39的漏极、MOS管M40的漏极、MOS管M41的漏极、MOS管M42的漏极、MOS管M43的漏极、MOS管M44的漏极和MOS管M45的漏极与核心电路模块的偏置电流输出端连接；MOS管M39的源极、MOS管M40的源极、MOS管M41的源极、MOS管M42的源极、MOS管M43的源极、MOS管M44的源极和MOS管M45的源极分别串联电阻R5~R12后接地。

核心电路模块输出电压信号Vy到电流编程模块，电阻R5~R12的等效电阻值即为公式（1）中的Ro，通过编程控制M39~M46的开启或关闭来控制Ro的等效阻值大小，通过公式（1）即可计算出偏置电流。

本发明以三八译码器举例，但并不限于这一译码器，也可根据设计需求采用其它编码形式，减少编程组或者增加编程组。

尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims

1.一种偏置电流可编程电路，其特征在于，包括与供电电压连接的启动电路模块、核心电路模块和偏置电流偏置电压产生模块，还包括电流编程模块，其中：

电流编程模块，用于通过编程改变自身的等效电阻实现改变核心电路模块产生的偏置电流的大小；

所述启动电路模块包括MOS管M1，所述MOS管M1的源极连接所述供电电压，MOS管M1的漏极连接MOS管M2的漏极和MOS管M4的漏极，所述MOS管M4的源极连接MOS管M5的漏极，所述MOS管M5的栅极连接所述MOS管M2的栅极和源极、电容C1的第一端以及MOS管M3的漏极，所述电容C1的第二端、MOS管M3的源极与栅极、MOS管M5的源极、MOS管M1的栅极以及MOS管M4的栅极均接地；MOS管M4的源极还连接MOS管M6的栅极、MOS管M7的栅极、MOS管M12的栅极和MOS管M15的栅极，所述MOS管M6和MOS管M7共漏极连接并连接电容C2的第一端，MOS管M6的源极连接供电电压，所述电容C2的第二端、MOS管M7的源极和MOS管M15的源极接地；所述MOS管M12的漏极连接MOS管M13的源极，所述MOS管M13的漏极连接MOS管M14的漏极和MOS管M15的漏极并作为输出端连接核心电路模块；MOS管M13与所述MOS管M14共栅极连接，MOS管M14的源极接地，MOS管M12的源极连接供电电压；电容C2的第一端还连接MOS管M8的栅极和MOS管M9的栅极，所述MOS管M8的源极连接供电电压，MOS管M8的漏极与所述MOS管M9的漏极连接并连接MOS管M10的栅极和MOS管M11的栅极，MOS管M9的源极和MOS管M11的源极接地，所述MOS管M10的源极连接供电电压，MOS管M10的漏极连接所述MOS管M11的漏极和MOS管M13的栅极；

所述核心电路模块包括MOS管M16、m个并联的MOS管M18和p个并联的MOS管M20，m和p均为正整数且p为m的整数倍，所述MOS管M16的栅极输入所述启动电路模块产生的脉冲信号，MOS管M16的漏极连接MOS管M23的栅极和MOS管M19的漏极、每个所述MOS管M18的漏极和栅极以及每个所述MOS管M20的栅极并作为第一电压输出端连接所述偏置电流偏置电压产生模块，每个MOS管M20的漏极连接MOS管M21的源极，所述MOS管M21的漏极连接所述MOS管M19的栅极和MOS管M22的漏极，所述MOS管M22的栅极连接MOS管M19的源极并作为偏置电流输出端连接所述电流编程模块，MOS管M22的源极接地，MOS管M16的源极连接MOS管M17的漏极，MOS管M17的栅极和源极接地；MOS管M21的栅极连接MOS管M25的栅极和漏极以及MOS管M26的漏极并作为第二电压输出端连接所述偏置电流偏置电压产生模块，所述MOS管M23的漏极连接MOS管M24的漏极和栅极以及所述MOS管M26的栅极，所述MOS管M24的源极和MOS管M26的源极接地，每个MOS管M18的源极、每个MOS管M20的源极、MOS管M23的源极和MOS管M25的源极连接所述供电电压；

所述偏置电流偏置电压产生模块包括共栅极连接的MOS管M27和MOS管M30以及共栅极连接的MOS管M28和MOS管M31，所述MOS管M27的栅极与所述核心电路模块的第一电压输出端连接，所述MOS管M28的栅极与核心电路模块的第二电压输出端连接，MOS管M27的源极和所述MOS管M30的源极连接所述供电电压，MOS管M27的漏极与MOS管M28的源极连接，MOS管M28的漏极连接MOS管M29的漏极和源极并串联电阻R3后作为第一偏置电压输出端，所述第一偏置电压输出端与地之间连接电容C3；MOS管M30的漏极与所述MOS管M31的源极连接，MOS管M31的漏极连接MOS管M32的漏极和栅极并串联电阻R4后作为第二偏置电压输出端，所述第二偏置电压输出端与地之间连接电容C4；所述MOS管M29的源极和MOS管M32的源极接地；还包括n组偏置电流输出单元，其中n为正整数，每组偏置电流输出单元包括MOS管Ma和MOS管Mb，所述MOS管Ma的栅极连接MOS管M27的栅极，MOS管Ma的漏极连接所述MOS管Mb的源极，MOS管Ma的源极连接供电电压，MOS管Mb的栅极连接MOS管M28的栅极，MOS管Mb的漏极作为该组偏置电流输出单元的电流输出端；

所述电流编程模块包括译码器和多个MOS管Mc，所述MOS管Mc的数量与所述译码器的输出端数量相等，译码器的每个输出端分别连接一个MOS管Mc的栅极，每个MOS管Mc的源极分别串联电阻后接地，每个MOS管Mc的漏极均与所述核心电路模块的偏置电流输出端连接。