KR0179842B1 - 전류원회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전류원회로에 관한 것으로, 공급전압에 무관한 전류를 발생하는 전류발생부와, 상기 전류발생부에서 발생되는 전류로부터 기판전압에 대한 변동분이나 온도변화에 대한 변동분을 상쇄시켜서 출력전류를 발생하는 전류보상부로 구성되어, 기준전압과 기판전압의 변동이나 온도변화에 영향을 받지 않는 일정전류를 발생함은 물론, CMOS공정에서 구현이 용이하고, 칩내에서 다른 회로부분에 영향을 미치지 않도록 한 것이다.

Description

전류원회로
제1도는 종래의 전류원회로도.
제2도는 본 발명의 전류원회로도로서,
(a)는 전류발생부의 회로도.
(b)는 전류보상부의 회로도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 발생개시부 20 : 동작점결정부
30 : 바이어스 전류 발생부 40 : 전류입력부
50 : 전류보상부 60 : 전류차단부
본 발명은 전류원회로에 관한 것으로, 특히 공급전압이나 기판전압의 변동에 덜 민감하고 온도변화에 안정된 특성을 가지는 전류원회로에 관한 것이다.
제1도는 종래의 전류원회로도로서, 이 종래 전류원회로에서는 제4엔모스트랜지스터(MN4)를 통해 절대온도에 비례하는 비례전류(13)를 발생하고, 제2엔모스트랜지스터(MN2)를 통해 절대온도에 반비례하는 반비례전류(I1)를 발생한 다음에, 제1피모스트랜지스터(MPI)에서 출력되는 상기 비례전류(13)와 제2피모스트랜지스터(MP2)에서 출력되는 상기 반빈례전류(I1)를 제1엔모스트랜지스터(MN1)에서 합성해서 온도변환에 무관한 출력전류(Ibias)를 발생하게 된다.
또, 상기 반비례전류(I1)와 비례전류(13)의 발생을 위해, n우물(n-well) 공정상의 P+확산층을 이미터, n우물을 베이스, 그리고 P기판을 콜렉터로 한 PNP형의 두 기생 바이폴라 트랜지스터(Q1)(Q2)와 두 저항(R1)(R2)을 이용하게 된다.
즉, 비례전류(13)는 두 바이폴라 트랜지스터(Q1)(Q2)의 베이스-이미터간 전압 차이인 △VBE이 저항(R2)에 걸림으로써 형성되며, 이 비례전류(13)는
또는
이다.
반비례전류(I1)는 베이스-이미터전압(VBE)이 저항(R1)에 걸림 으로써 형성되며, 이 반비례전류(I1)를 수식으로 나타내면,
이다.
따라서, 반비례전류(I1)와 비례전류(I3)의 합인 출력전류(Ibias)는
위의 식(4)에서 알 수 있는 바와같이, 출력전류(Ibias)는 공급전압(vdd)이나 온도변화에 무관하다.
그러나, 이러한 종래 전류원회로에 있어서의 문제점은, 공급전압이나 기판전압 및 온도변화에 어느 정도 민감하여 경우에 따라서는 전류원으로서 부적합할 수 있으며, 그리고 비례전류와 반비례전류를 발생하기 위해 기생 바이폴라 트랜지스터를 이용하기 때문에 칩내에서 기판전류가 형성되어 다른 회로부분에 좋지 않은 영향을 미친다는 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 공급전압이나 기판전압의 변동에 덜 민감하고 온도변화에 안정된 특성을 가짐은 물론, 칩내의 다른 회로부분에 좋지 않은 영향을 미치지 않으며, 표준 씨모스(CMOS) 공정으로 구현이 용이한 전류원회로를 제공함에 있다.
상기 목적에 따른 본 발명 전류원회로는 제2도에 나타낸 바와같이, 공급전압(VddA)에 무관한 바이어스 전류(Ibias)를 발생하는 전류발생 부와, 상기 전류 발생부에서 발생되는 바이어스 전류(Ibias)로부터 기판전압에 대한 변동분이나 온도변화에 대한 변동분을 상쇄시켜서 최종의 출력전류(Iref)를 발생하는 전류보상부로 구성 된다.
특히, 상기 전류발생 부는, 제2도의(a)에 나타낸 바와같이, 발생개시신호(start)를 입력받기 위한 인버터(1314)와 엔모스트랜지스터(N315)를 가지는 발생개시부(10)와, 상기 발생개시부(10)에 발생개시신호(start)가 입력되면 동작점전압을 발생하기 위한 엔모스트랜지스터(N215)와 저항(R286-R295, R302-R312)을 가지는 동작점결정부(20)와, 상기 동작점결정부(20)로부터 동작점전압을 입력받아 바이어스 전류(Ibias)를 발생하기 위한 엔토스트랜지스터(N214)와 피모스트랜지스터(P219, P205, P221)를 가지는 바이어스 전류발생부(30)로 구성된다.
그리고 상기 전류보상부는, 제2도의(b)에 나타낸 바와같이, 상기 바이어스 전류발생부(30)에서 공급되는 바이어스 전류(Ibias)를 입력받기 위한 엔모스트랜지스터(N80)(N82)를 가지는 전류입력부(40)와, 기판전압(vbb)과 온도변화를 감지하여 이 영향을 상쇄시켜서 출력전류(Iref)를 발생하기 위한 엔모스트랜지스터(N86, N84, N100)와 피모스트랜지스터(P94)를 가지는 전류보상부(50)와, 상기 전류보상부(50)에서 발생되는 출력전류(Iref)를 파워다운모드(Power Down Mode)에서 차단시키기 위한 피모스트랜지스터(P93)와 엔모스트랜지스터(N88)를 가지는 전류차단부(60)로 구성한 것으로, 이와같이 구성된 본 발명의 작용효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제2도의(a)에서 발생개시신호(start)가 인버터(1314)와 엔모스트랜지스터(N315)를 가지는 발생개시부(10)에 입력되면 그 발생개시부(10)의 엔모스트랜지스터(N315)가 도통되어 엔모스트랜지스터(N214)의 게이트 및 엔모스트랜지스터(N215)의 드레인에 공급전압(VddA)이 인가되며, 이에따라 엔모스트랜지스터(N215)와 저항(R286-R295)(R302-R312)을 가지는 동작점결정부(20)가 동작하여, 공급전압(VddA)과 무관하게 상기 엔모스트랜지스터(N215)의 W/L(폭/길이)비와 저항(R286-R295, R302-R312)에 의해서 동작점이 결정되어 동작점결정부(20)에서 동작점 전압이 출력 된다.
동작점결정부(20)에서 출력된 동작점전압은 바이어스 전류발생부(30)에 입력되고 즉, 엔모스트랜지스터(N215)의 드레인에 나타나는 전압에 따라 엔모스트랜지스터(N214)를 통하는 전류가 결정되고, 이전류에 의해 커런트 미러로 동작되는 피모스트랜지스터(P219, P205)에 동일전류가 흐르게 되어, 피모스트랜지스터(P221)를 통해 바이어스 전류(Ibias)가 공급된다.
이와같이 바이어스 전류발생부(30)로부터 바이어스 전류(Ibias)가 공급되면, 엔모스트랜지스터(N80)(N82)를 가지는 전류입력부(40)는 그 바이어스 전류(Ibias)를 엔모스트랜지스터(N86, N84, N100)와 피모스트랜지스터(P94)를 가지는 전류보상부(50)에 입력 한다.
전류보상부(50)는 바이어스 전류(Ibias)에 변이량(△Ibias)이 생기면, 이 변이량(△Ibias)을 수용하게 되며, 이에따라 노드전압(Vbiasn)이 상승하게 된다.
이와같이 노드전압(Vbiasn)이 상승하게 되면, 전류보상부(50)의 엔모스트랜지스터(N100)측에서 상기 동작점결정부(20)의 엔모스트랜지스터(N215)와 같은 양의 문턱레벨 변이를 감지하게 되므로, 문턱전압이 커져서 바이어스 전류(Ibias)의 변이량(△Ibias)의 영향이 많이 감소된 출력전류(Iref)가 얻어진다.
그리고, 상기 전류보상부(50)에 있는 피모스트랜지스터(P94)의 WA을 조절하여 전류보상부(50)의 엔모스트랜지스터(N86)에 흐르는 전류의 양을 제어하면, 노드전압(Vbiasn)의 변화량이 조절되어 △VTH와 매칭시킬 수 있다 피모스트랜지스터(P94)는 기판전압의 변화에 대한 영향을 받지 않는다.
한편, 전류보상부(50)에서 발생되는 출력전류(Iref)는,
이다.
위 식(5)에서 KP와 VTH는 음의 온도계수를 가지므로, 전류보상부(50)에서 출력되는 노드전압(Vbiasn)에 대한 온도계수가 약한 양의 온도계수가 되도록 전류보상부(50)의 엔모스트랜지스터(N84)의 WA를 조절하면 온도변화의 영향이 다음의 노드전압식(6)과 같이 상쇄되어 일정한 출력전류(Iref)를 얻을 수 있게 된다.
한편, 상기 전류보상부(50)에는 파워다운모드에서 입력되는 파워다운신호(PwrDn)에 따라 전류원을 차단시키기 위한 피모스트랜지스터(P93)와 엔모스트랜지스터(N88)를 가지는 전류차단부(60)가 설치되어 있다.
본 발명은 고속의 디램(DRAM)에 있어서 디엘엘(DLL : Delay-Locked Loop)회로와 같은 고정밀도를 요하는 아날로그회로에 사용되는 전류원에 매우 적합할 것이다.
이상에서 상세히 설명한 바와같이, 본 발명은 전류발생부에서 공급전압에 무관한 바이어스 전류를 발생하고 전류보상부에서 상기 전류발생부의 바이어스 전류로부터 기판전압에 대한 변동분이나 온도변화에 대한 변동분을 상쇄시켜서 출력전류를 발생함으로써, 기준전압과 기판전압의 변동이나 온도변화에 영향을 받지 않는 일정전류를 발생하게 됨은 물론, 씨모스공정에서 구현이 용이하고, 칩내에서 다른 회로부분에 영향을 미치지 않게 되는 효과를 갖는다.

Claims (2)

  1. 동작점결정부의 동작점전압에 의해 공급전압에 무관한 바이어스 전류를 커런트 미러용 트랜지스터를 통해 발생하여 공급하는 바이어스 전류발생 부와, 상기 바이어스 전류발생부에서 발생되는 바이어스 전류를 입력받는 전류입력부와, 상기 전류입력부를 통해 바이어스 전류를 입력받아, 기판전압 및 온도변화에 따라 상기 바이어스 전류를 보상하여 기준 출력전류를 발생하는 전류보상부를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 전류원회로.
  2. 제1항에 있어서, 파워다운모드에서 상기 전류 입력부의 공급전압을 차단함과 아울러 상기 전류보상부에서 발생되는 기준 출력전류를 차단시키기 위한 피모스 트랜지스터(P93)와 엔모스트랜지스터(N88)를 가지는 전류차단부를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전류원회로.
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