CN201616036U - 具有宽工作电压范围基准电路的启动电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型揭示一种具有宽工作电压范围基准电路的启动电路，该启动电路包括晶体管M0，M1，M2，M3，M4及M5，晶体管M0的漏极与晶体管M1的漏极相接，晶体管M1的漏极及栅极与晶体管M2的栅极相接以形成电流镜电路，晶体管M2的漏极分别与晶体管M3及晶体管M4的漏极相接，而晶体管M4的漏极及栅极又与晶体管M5的栅极相接以形成电流镜电路，晶体管M3的栅极及晶体管M5的漏极与基准电路内部的相应节点相接。本实用新型的启动电路具有宽工作电压范围，电路容易实现，并且可靠性高，占用芯片的面积小，成本低的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及集成电路中的启动电路，尤其涉及适合于高性能、宽工作电压范围的基准电路的启动电路。
背景技术
随着人们对芯片的要求越来越高，在芯片的应用过程中，人们希望电路的工作电压范围尽量宽。而为了使这种具有宽工作电压范围的基准电路在上电后能正常工作并达到所需的电压值，从而使基准电路摆脱“简并”偏置点，则需要在基准电路中设计启动电路。而宽工作电压范围的基准电路就需要比较适合的启动电路，一般情况下，启动电路可以由以下两种结构实现：
第一种是由大电阻串接二极管接法的NMOS去控制PMOS或NMOS组成；
第二种是由二极管串接的PMOS和NMOS去控制PMOS或者NMOS组成。
但从以上两种结构可看出，当工作电压范围很宽时，要实现电路的启动功能，但又不影响基准的正常工作，如果考虑了工艺等偏差，那么就要增加串接的二极管个数，这样不仅增大了电路的面积，而且增加了芯片的成本。
实用新型内容
本实用新型的目的就是要解决上述技术问题，为宽工作电压范围的基准电路设计合适的启动电路，同时不会过多的增加芯片的成本。
为实现上述目的，本实用新型提出如下技术方案：一种具有宽工作电压范围基准电路的启动电路，该启动电路包括晶体管M0，M1，M2，M3，M4及M5，晶体管M0的漏极与晶体管M1的漏极相接，晶体管M1的漏极及栅极与晶体管M2的栅极相接以形成电流镜电路，晶体管M2的漏极分别与晶体管M3及晶体管M4的漏极相接，而晶体管M4的漏极及栅极又与晶体管M5的栅极相接以形成电流镜电路，晶体管M3的栅极及晶体管M5的漏极与基准电路内部的相应节点相接。
其中，所述晶体管M0的源极接电源电压，栅极接有偏置电压。
所述晶体管M0上通有一粗糙的电流。
所述晶体管M1及M3的宽长比大于晶体管M2的宽长比。
在基准电路启动的过程中，当晶体管M0上有电流流过时，电流经晶体管M1镜像到晶体管M2，再由晶体管M4镜像到晶体管M5，然后流过晶体管M5的电流流入基准电路。
所述晶体管M3的栅极与基准电路内部的反馈回路形成电流镜电路。
在基准电路启动的过程中，从基准电路内部镜像到晶体管M3的镜像电流很小，而在基准电路正常工作时，从基准电路内部镜像到晶体管M3的镜像电流较大。
以从基准电路内部镜像到晶体管M3的镜像电流大于从晶体管M1镜像到晶体管M2的电流为优。
所述晶体管M0，M3，M4，M5为PMOS晶体管，晶体管M1，M2为NMOS晶体管。
本实用新型利用从晶体管M1镜像到晶体管M2，以及从基准电路内部镜像到晶体管M3的镜像电流大小的差异来实现基准电路的启动，以及在基准电路正常工作后不再受启动电路的影响。与现有技术相比，本使用新型的启动电路具有宽工作电压范围，电路容易实现，并且可靠性高，性能好，占用芯片的面积小，成本低的优点。
附图说明
图1为本实用新型具有宽工作电压范围基准电路的启动电路的电路结构图；
图2为本实用新型含启动电路的具有宽工作电压范围基准电路的电路结构图。
具体实施方式
如图1所示的具有宽工作电压范围基准电路的启动电路，其包括PMOS晶体管M0，M3，M4，M5以及NMOS晶体管M1，M2，其中晶体管M0的源极接电源电压，漏极与M1的漏极相接，M1的栅极及漏极与M2的栅极相接以形成电流镜电路，M2的漏极一方面与M3的漏极相接，另一方面又与M4的漏极相接，而M4的栅极及漏极又与M5的栅极相接以形成电流镜电路，晶体管M3、M4、M5的源极分别接电源电压，M1、M2的源极分别接地。晶体管M3的栅极和M5的漏极又接到基准电路内部的相应节点。
图2为包含有图1中启动电路部分的具有宽工作电压范围的基准电路，将图1的启动电路中的M3的栅极接基准电路的PMOS晶体管M4A的栅极，将M5的漏极接基准电路的NMOS晶体管M1A的漏极，该基准电路的电源电压为在4V～24V。
在基准电路启动时，晶体管M0需要一个偏置电压vbias或一个粗糙的电流，该偏置电压vbias或粗糙的电流在电源电压比较低时就能够使M0上有电流流过，这种情况下，流过M0的电流经M1镜像到M2，再由M4镜像到M5，然后流过M5的电流流入基准电路内部，从而使基准电路摆脱“简并”偏置点而正常工作。
由于在基准电路的启动过程中，基准电路尚未完全正常工作，M4A电流为零或比较小，因此，由M4A镜像到M3的电流为零或比较小，小于M1镜像到M2的电流，从而M1镜像到M2的电流再通过M4镜像到M5，从M5流入基准电路内部而使基准电路启动。
当基准电路正常工作后，由于从基准电路内部即M4A镜像到M3的电流比较大，甚至大于M1镜像到M2的电流，这种情况下，M2的电流不再会通过M4镜像到M5，因而使得启动电流不再对基准电路产生影响了。基准电路正常工作后，虽然电源电压的变化范围很宽，但其输出的基准电压源Vout的偏差很小，为后续电路提供了一个稳定性较好的基准电压。
为了实现电路在启动时从基准电路内部镜像到M3的电流为零或比较小，以及在启动后基准电路在正常工作时，没有启动电流流入基准电路的内部，在MOS管工艺参数相同的情况下，即可通过模拟M1，M2和M3的宽长比来实现。比如：M1、M2和M3的宽长比分别是：(6um/4um)*4、(6um/4um)和(60um/4um)*4，其中的*4表示对应尺寸的4个MOS并联，这样在电压比较低即基准电路没有正常工作时，流过M2的电流是流过M1电流的1/4，M4A的宽长比是(20um/4um)*2，于是基准电路正常工作时，M4A镜像到M3的电流是M4A电流的6倍。这样，使得从M1镜像到M2的电流变小，该电流的大小在电路启动时只要能达到使基准电路摆脱“简并”偏置点而正常工作即可；而在电路正常工作时，使得从基准电路内部镜像到M3的电流比较大，甚至大于M1镜像到M2的电流，保证M2的电流没有通过M4镜像到M5，即没有启动电流流入基准电路中。
本实用新型的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本实用新型的教示及揭示而作种种不背离本实用新型精神的替换及修饰，因此，本实用新型保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本实用新型的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。
Claims (5)
1.一种具有宽工作电压范围基准电路的启动电路，其特征在于：该启动电路包括晶体管M0，M1，M2，M3，M4及M5，晶体管M0的漏极与晶体管M1的漏极相接，晶体管M1的漏极及栅极与晶体管M2的栅极相接以形成电流镜电路，晶体管M2的漏极分别与晶体管M3及晶体管M4的漏极相接，而晶体管M4的漏极及栅极又与晶体管M5的栅极相接以形成电流镜电路，晶体管M3的栅极及晶体管M5的漏极与基准电路内部的相应节点相接。
2.如权利要求1所述的具有宽工作电压范围基准电路的启动电路，其特征在于：所述晶体管M0的源极接电源电压，栅极接有偏置电压。
3.如权利要求1所述的具有宽工作电压范围基准电路的启动电路，其特征在于：所述晶体管M0上通有一粗糙的电流。
4.如权利要求1所述的具有宽工作电压范围基准电路的启动电路，其特征在于：所述晶体管M1及M3的宽长比大于晶体管M2的宽长比。
5.如权利要求1至4任意一项所述的具有宽工作电压范围基准电路的启动电路，其特征在于：所述晶体管M0，M3，M4，M5为PMOS晶体管，晶体管M1，M2为NMOS晶体管。
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114489227A (zh) * | 2021-09-06 | 2022-05-13 | 上海芯圣电子股份有限公司 | 一种芯片内的启动电路 |
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2009
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