本发明涉及基准电压源电路系统的设计，尤其涉及的是，一种mos芯片亚阈值低供电基准电压源电路的设计。
背景技术：
随着电子设备对电路功耗的要求越来越高，越来越多的电路采用低电压供电方式工作。但是，工作于低供电电压下的电路的性能会变差，若因此增加相关辅助电路，又会增加电路系统的体积和复杂度。对于基准电压源电路来讲，使电路中的mos管均工作于亚阈值区，可有效降低对供电电压的需求，但输出电压的线性敏感度会变高，且实现输出电压具有低温度系数的电路结构较为复杂。本发明针对以上问题，提出了一种mos芯片亚阈值低供电基准电压源电路，在有效降低输出电压线性敏感度的同时，通过较简单的电路结构实现了低温度系数基准电压的输出。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供了一种mos芯片亚阈值低供电基准电压源电路。
本发明的技术方案如下：
一种mos芯片亚阈值低供电基准电压源电路包括电流温度补偿电路和电流电压转换电路。电流温度补偿电路主要用于产生受温度变化影响不大的基准电流。电流温度补偿电路通过对相关mos管的衬底进行温度补偿，使该mos管的漏极电流在温度变化的影响下仅有较小的改变，并且温度补偿电路结构也降低了该mos管的阈值电压。电流温度补偿电路中除了产生基准电流的mos管工作于线性区，其它mos管均工作于亚阈值区，以降低电路对供电电压的需求，实现低供电电压下工作。电流温度补偿电路使产生的基准电流获得n倍增益后输出，并有效降低了输出基准电流的线性敏感度。电流电压转换电路将输入的基准电流转换为基准电压并输出。电流电压转换电路通过对相关mos管的衬底进行温度补偿，使输出基准电压基本不受温度变化的影响，即具有较低的温度系数。电流温度补偿电路和电流电压转换电路通过采用p型mos管及相关电路连接结构，避免了电路的沟道长度调制效应的产生及双阱制造工艺的使用，有效降低了电路的线性敏感度及生产成本。
一种mos芯片亚阈值低供电基准电压源电路中，电流温度补偿电路包括mos管m1至m18。电流温度补偿电路主要用于产生受温度变化影响不大的基准电流。mos管m5、m6和m7工作于线性区，mos管m1至m4以及mos管m8至m18均工作于亚阈值区。mos管m1至m4连接构成温度补偿电路，并分别与mos管m5、m6和m7的衬底相连接。在温度补偿电路的作用下，mos管m5、m6和m7所在支路的电流值与温度的变化成反比例关系，且在温度变化的影响下仅有较小的改变。温度补偿电路与mos管m5、m6和m7的衬底的电路连接结构也减小了mos管m5、m6和m7的阈值电压，即使mos管m5、m6和m7工作于线性区，其对供电电压的需求并不高，有利于实现电路在低供电电压下工作。mos管m5、m6和m7在参数设置方面尽量采用最大沟道长度，以进一步降低mos管的阈值电压。mos管m9至m18连接构成的电路通过参数设置及相关电路结构设置，使在mos管m5、m6和m7支路产生的基准电流获得n倍增益并输出，且有效降低了输出基准电流的线性敏感度。
电流温度补偿电路中，mos管m1的源极连接电源vdd，mos管m1的栅极连接mos管m2的漏极，mos管m1的漏极连接mos管m2的源极。mos管m2的源极连接mos管m4的漏极，mos管m2的栅极连接mos管m1的栅极，mos管m2的漏极连接mos管m3的漏极。mos管m3的漏极连接mos管m2的栅极，mos管m3的栅极连接mos管m8的栅极，mos管m3的源极接地。mos管m4的源极连接电源vdd，mos管m4的栅极连接mos管m4的漏极，mos管m4的漏极连接mos管m1的漏极。mos管m5的源极连接电源vdd，mos管m5的栅极连接mos管m6的栅极，mos管m5的漏极连接mos管m6的源极，mos管m5的衬底连接mos管m4的栅极。mos管m6的源极连接mos管m9的源极，mos管m6的栅极连接mos管m7的栅极，mos管m6的漏极连接mos管m7的源极，mos管m6的衬底连接mos管m2的栅极。mos管m7的源极连接mos管m6的漏极，mos管m7的栅极连接mos管m7的漏极，mos管m7的漏极连接mos管m8的漏极，mos管m7的衬底连接mos管m6的衬底。mos管m8的漏极连接mos管m7的栅极，mos管m8的栅极连接mos管m10的栅极，mos管m8的源极接地。mos管m9的源极连接mos管m5的漏极，mos管m9的栅极连接mos管m12的栅极，mos管m9的漏极连接mos管m10的漏极。mos管m10的漏极连接mos管m9的栅极，mos管m10的栅极连接mos管m13的栅极，mos管m10的源极接地。mos管m11的源极连接电源vdd，mos管m11的栅极连接mos管m11的源极，mos管m11的漏极连接mos管m12的源极。mos管m12的源极连接mos管m11的漏极，mos管m12的栅极连接mos管m9的漏极，mos管m12的漏极连接mos管m13的漏极。mos管m13的漏极连接mos管m12的漏极，mos管m13的栅极连接mos管m16的栅极，mos管m13的源极接地。mos管m14的源极连接电源vdd，mos管m14的栅极连接mos管m14的源极，mos管m14的漏极连接mos管m15的源极。mos管m15的源极连接mos管m14的漏极，mos管m15的栅极连接mos管m17的栅极，mos管m15的漏极连接mos管m16的漏极。mos管m16的漏极连接mos管m18的栅极，mos管m16的栅极连接mos管m13的漏极，mos管m16的源极接地。mos管m17的源极连接电源vdd，mos管m17的栅极连接mos管m17的漏极，mos管m17的漏极连接mos管m18的漏极。mos管m18的漏极连接mos管m17的栅极，mos管m18的栅极连接mos管m10的栅极，mos管m18的源极接地。
一种mos芯片亚阈值低供电基准电压源电路中，电流电压转换电路包括mos管m19至m30，输出端口vref。电流电压转换电路将输入的基准电流转换为基准电压并输出。mos管m19至m30均工作于亚阈值区。mos管m20至m30连接构成的电路结构分别通过连接mos管m27、m28及m29的衬底实现对输出基准电压的温度补偿，使输出基准电压具有低温度系数。mos管m30与m27的栅源极电压差值作为基准电压，并通过端口vref输出。
电流电压转换电路中，mos管m19的源极连接电源vdd，mos管m19的栅极连接mos管m17的栅极，mos管m19的漏极连接mos管m20的源极。mos管m20的源极连接mos管m19的漏极，mos管m20的栅极连接mos管m20的源极，mos管m20的漏极连接mos管m22源极。mos管m21的源极连接mos管m20的漏极，mos管m21的栅极连接mos管m21的漏极，mos管m21的漏极连接mos管m22的漏极。mos管m22的源极连接mos管m21的源极，mos管m22的栅极连接mos管m23的栅极，mos管m22的漏极连接mos管m24的漏极。mos管m23的源极连接mos管m22的源极，mos管m23的栅极连接mos管m22的漏极，mos管m23的漏极连接mos管m22的栅极。mos管m24的漏极连接mos管m21的漏极，mos管m24的栅极连接mos管m21的源极，mos管m24的源极接地。mos管m25的源极连接电源vdd，mos管m25的栅极连接mos管m19的栅极，mos管m25的漏极连接mos管m26的源极。mos管m26的源极连接mos管m25的漏极，mos管m26的栅极连接mos管m26的源极，mos管m26的漏极连接mos管m28的源极。mos管m27的源极连接mos管m28的源极，mos管m27的栅极连接mos管m27的漏极，mos管m27的漏极连接mos管m28的漏极，mos管m27的衬底连接mos管m28的衬底。mos管m28的源极连接mos管m29的源极，mos管m28的栅极连接mos管m27的栅极，mos管m28的漏极连接mos管m30的漏极，mos管m28的衬底连接mos管m23的漏极。mos管m29的源极连接mos管m30的栅极，mos管m29的栅极连接mos管m29的漏极，mos管m29的漏极连接mos管m28的漏极，mos管m29的衬底连接mos管m28的衬底。mos管m30的漏极连接端口vref，mos管m30的栅极连接mos管m27的源极，mos管m30的源极接地。
本发明提供了一种mos芯片亚阈值低供电基准电压源电路。本发明通过温度补偿电路获得了受温度变化影响不大的基准电流，并在电流转换为电压的过程中进一步进行温度补偿，以获得低温度系数基准电压源。本发明的绝大部分mos管均工作于亚阈值区，对工作供电电压的要求低，实现了电路的低供电电压工作。本发明电路采用p型mos管及相关电路连接结构，避免了电路的沟道长度调制效应的产生及双阱制造工艺的使用，有效降低了电路的线性敏感度及生产成本。
附图说明
图1为本发明的电路结构图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。本说明书及其附图中给出了本发明的较佳的实施例，但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当某一元件固定于另一个元件，包括将该元件直接固定于该另一个元件，或者将该元件通过至少一个居中的其它元件固定于该另一个元件。当一个元件连接另一个元件，包括将该元件直接连接到该另一个元件，或者将该元件通过至少一个居中的其它元件连接到该另一个元件。
如图1所示，本发明包括电流温度补偿电路和电流电压转换电路。电流温度补偿电路主要用于产生受温度变化影响不大的基准电流。电流温度补偿电路通过对相关mos管的衬底进行温度补偿，使该mos管的漏极电流在温度变化的影响下仅有较小的改变，并且温度补偿电路结构也降低了该mos管的阈值电压。电流温度补偿电路中除了产生基准电流的mos管工作于线性区，其它mos管均工作于亚阈值区，以降低电路对供电电压的需求，实现低供电电压下工作。电流温度补偿电路使产生的基准电流获得n倍增益后输出，并有效降低了输出基准电流的线性敏感度。电流电压转换电路将输入的基准电流转换为基准电压并输出。电流电压转换电路通过对相关mos管的衬底进行温度补偿，使输出基准电压基本不受温度变化的影响，即具有较低的温度系数。电流温度补偿电路和电流电压转换电路通过采用p型mos管及相关电路连接结构，避免了电路的沟道长度调制效应的产生及双阱制造工艺的使用，有效降低了电路的线性敏感度及生产成本。
如图1所示，电流温度补偿电路包括mos管m1至m18。电流温度补偿电路主要用于产生受温度变化影响不大的基准电流。mos管m5、m6和m7工作于线性区，mos管m1至m4以及mos管m8至m18均工作于亚阈值区。mos管m1至m4连接构成温度补偿电路，并分别与mos管m5、m6和m7的衬底相连接。在温度补偿电路的作用下，mos管m5、m6和m7所在支路的电流值与温度的变化成反比例关系，且在温度变化的影响下仅有较小的改变。温度补偿电路与mos管m5、m6和m7的衬底的电路连接结构也减小了mos管m5、m6和m7的阈值电压，即使mos管m5、m6和m7工作于线性区，其对供电电压的需求并不高，有利于实现电路在低供电电压下工作。mos管m5、m6和m7在参数设置方面尽量采用最大沟道长度，以进一步降低mos管的阈值电压。mos管m9至m18连接构成的电路通过参数设置及相关电路结构设置，使在mos管m5、m6和m7支路产生的基准电流获得n倍增益并输出，且有效降低了输出基准电流的线性敏感度。
如图1所示，mos管m1的源极连接电源vdd，mos管m1的栅极连接mos管m2的漏极，mos管m1的漏极连接mos管m2的源极。mos管m2的源极连接mos管m4的漏极，mos管m2的栅极连接mos管m1的栅极，mos管m2的漏极连接mos管m3的漏极。mos管m3的漏极连接mos管m2的栅极，mos管m3的栅极连接mos管m8的栅极，mos管m3的源极接地。mos管m4的源极连接电源vdd，mos管m4的栅极连接mos管m4的漏极，mos管m4的漏极连接mos管m1的漏极。mos管m5的源极连接电源vdd，mos管m5的栅极连接mos管m6的栅极，mos管m5的漏极连接mos管m6的源极，mos管m5的衬底连接mos管m4的栅极。mos管m6的源极连接mos管m9的源极，mos管m6的栅极连接mos管m7的栅极，mos管m6的漏极连接mos管m7的源极，mos管m6的衬底连接mos管m2的栅极。mos管m7的源极连接mos管m6的漏极，mos管m7的栅极连接mos管m7的漏极，mos管m7的漏极连接mos管m8的漏极，mos管m7的衬底连接mos管m6的衬底。mos管m8的漏极连接mos管m7的栅极，mos管m8的栅极连接mos管m10的栅极，mos管m8的源极接地。mos管m9的源极连接mos管m5的漏极，mos管m9的栅极连接mos管m12的栅极，mos管m9的漏极连接mos管m10的漏极。mos管m10的漏极连接mos管m9的栅极，mos管m10的栅极连接mos管m13的栅极，mos管m10的源极接地。mos管m11的源极连接电源vdd，mos管m11的栅极连接mos管m11的源极，mos管m11的漏极连接mos管m12的源极。mos管m12的源极连接mos管m11的漏极，mos管m12的栅极连接mos管m9的漏极，mos管m12的漏极连接mos管m13的漏极。mos管m13的漏极连接mos管m12的漏极，mos管m13的栅极连接mos管m16的栅极，mos管m13的源极接地。mos管m14的源极连接电源vdd，mos管m14的栅极连接mos管m14的源极，mos管m14的漏极连接mos管m15的源极。mos管m15的源极连接mos管m14的漏极，mos管m15的栅极连接mos管m17的栅极，mos管m15的漏极连接mos管m16的漏极。mos管m16的漏极连接mos管m18的栅极，mos管m16的栅极连接mos管m13的漏极，mos管m16的源极接地。mos管m17的源极连接电源vdd，mos管m17的栅极连接mos管m17的漏极，mos管m17的漏极连接mos管m18的漏极。mos管m18的漏极连接mos管m17的栅极，mos管m18的栅极连接mos管m10的栅极，mos管m18的源极接地。
如图1所示，电流电压转换电路包括mos管m19至m30，输出端口vref。电流电压转换电路将输入的基准电流转换为基准电压并输出。mos管m19至m30均工作于亚阈值区。mos管m20至m30连接构成的电路结构分别通过连接mos管m27、m28及m29的衬底实现对输出基准电压的温度补偿，使输出基准电压具有低温度系数。mos管m30与m27的栅源极电压差值作为基准电压，并通过端口vref输出。
如图1所示，mos管m19的源极连接电源vdd，mos管m19的栅极连接mos管m17的栅极，mos管m19的漏极连接mos管m20的源极。mos管m20的源极连接mos管m19的漏极，mos管m20的栅极连接mos管m20的源极，mos管m20的漏极连接mos管m22源极。mos管m21的源极连接mos管m20的漏极，mos管m21的栅极连接mos管m21的漏极，mos管m21的漏极连接mos管m22的漏极。mos管m22的源极连接mos管m21的源极，mos管m22的栅极连接mos管m23的栅极，mos管m22的漏极连接mos管m24的漏极。mos管m23的源极连接mos管m22的源极，mos管m23的栅极连接mos管m22的漏极，mos管m23的漏极连接mos管m22的栅极。mos管m24的漏极连接mos管m21的漏极，mos管m24的栅极连接mos管m21的源极，mos管m24的源极接地。mos管m25的源极连接电源vdd，mos管m25的栅极连接mos管m19的栅极，mos管m25的漏极连接mos管m26的源极。mos管m26的源极连接mos管m25的漏极，mos管m26的栅极连接mos管m26的源极，mos管m26的漏极连接mos管m28的源极。mos管m27的源极连接mos管m28的源极，mos管m27的栅极连接mos管m27的漏极，mos管m27的漏极连接mos管m28的漏极，mos管m27的衬底连接mos管m28的衬底。mos管m28的源极连接mos管m29的源极，mos管m28的栅极连接mos管m27的栅极，mos管m28的漏极连接mos管m30的漏极，mos管m28的衬底连接mos管m23的漏极。mos管m29的源极连接mos管m30的栅极，mos管m29的栅极连接mos管m29的漏极，mos管m29的漏极连接mos管m28的漏极，mos管m29的衬底连接mos管m28的衬底。mos管m30的漏极连接端口vref，mos管m30的栅极连接mos管m27的源极，mos管m30的源极接地。
一种mos芯片亚阈值低供电基准电压源电路中，在0.18µm生产工艺条件下，mos管m1的宽长比为4:10，mos管m2的宽长比为6:10，mos管m3的宽长比为12:10，mos管m4的宽长比为32:10，mos管m5的宽长比为5:10，mos管m6的宽长比为0.25:10，mos管m7的宽长比为0.25:10，mos管m8的宽长比为0.25:10，mos管m9的宽长比为12:10，mos管m10的宽长比为18:10，mos管m11的宽长比为0.35:10，mos管m12的宽长比为4:10，mos管m13的宽长比为6:10，mos管m14的宽长比为4:10，mos管m15的宽长比为6:10，mos管m16的宽长比为12:10，mos管m17的宽长比为48:10，mos管m18的宽长比为12:10，mos管m19的宽长比为6:10，mos管m20的宽长比为32:10，mos管m21的宽长比为2:10，mos管m22的宽长比为12:10，mos管m23的宽长比为4:10，mos管m24的宽长比为6:10，mos管m25的宽长比为32:10，mos管m26的宽长比为2:10，mos管m27的宽长比为18:10，mos管m28的宽长比为9:10，mos管m29的宽长比为4:10，mos管m30的宽长比为1:10。电源vdd为0.6v，输出基准电压为160mv，温度系数为35.7ppm/℃，线性灵敏度为0.08%。
需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明其所附权利要求的保护范围。
1.一种mos芯片亚阈值低供电基准电压源电路，其特征在于，其包括电流温度补偿电路和电流电压转换电路；
电流温度补偿电路主要用于产生受温度变化影响不大的基准电流；
电流电压转换电路将输入的基准电流转换为基准电压并输出。
2.根据权利要求1所述一种mos芯片亚阈值低供电基准电压源电路，其特征在于，电流温度补偿电路包括mos管m1至m18。
3.根据权利要求2所述一种mos芯片亚阈值低供电基准电压源电路，其特征在于，mos管m1的源极连接电源vdd，mos管m1的栅极连接mos管m2的漏极，mos管m1的漏极连接mos管m2的源极；mos管m2的源极连接mos管m4的漏极，mos管m2的栅极连接mos管m1的栅极，mos管m2的漏极连接mos管m3的漏极；mos管m3的漏极连接mos管m2的栅极，mos管m3的栅极连接mos管m8的栅极，mos管m3的源极接地；mos管m4的源极连接电源vdd，mos管m4的栅极连接mos管m4的漏极，mos管m4的漏极连接mos管m1的漏极；mos管m5的源极连接电源vdd，mos管m5的栅极连接mos管m6的栅极，mos管m5的漏极连接mos管m6的源极，mos管m5的衬底连接mos管m4的栅极；mos管m6的源极连接mos管m9的源极，mos管m6的栅极连接mos管m7的栅极，mos管m6的漏极连接mos管m7的源极，mos管m6的衬底连接mos管m2的栅极；mos管m7的源极连接mos管m6的漏极，mos管m7的栅极连接mos管m7的漏极，mos管m7的漏极连接mos管m8的漏极，mos管m7的衬底连接mos管m6的衬底；mos管m8的漏极连接mos管m7的栅极，mos管m8的栅极连接mos管m10的栅极，mos管m8的源极接地；mos管m9的源极连接mos管m5的漏极，mos管m9的栅极连接mos管m12的栅极，mos管m9的漏极连接mos管m10的漏极；mos管m10的漏极连接mos管m9的栅极，mos管m10的栅极连接mos管m13的栅极，mos管m10的源极接地；mos管m11的源极连接电源vdd，mos管m11的栅极连接mos管m11的源极，mos管m11的漏极连接mos管m12的源极；mos管m12的源极连接mos管m11的漏极，mos管m12的栅极连接mos管m9的漏极，mos管m12的漏极连接mos管m13的漏极；mos管m13的漏极连接mos管m12的漏极，mos管m13的栅极连接mos管m16的栅极，mos管m13的源极接地；mos管m14的源极连接电源vdd，mos管m14的栅极连接mos管m14的源极，mos管m14的漏极连接mos管m15的源极；mos管m15的源极连接mos管m14的漏极，mos管m15的栅极连接mos管m17的栅极，mos管m15的漏极连接mos管m16的漏极；mos管m16的漏极连接mos管m18的栅极，mos管m16的栅极连接mos管m13的漏极，mos管m16的源极接地；mos管m17的源极连接电源vdd，mos管m17的栅极连接mos管m17的漏极，mos管m17的漏极连接mos管m18的漏极；mos管m18的漏极连接mos管m17的栅极，mos管m18的栅极连接mos管m10的栅极，mos管m18的源极接地。
4.根据权利要求1所述一种mos芯片亚阈值低供电基准电压源电路，其特征在于，电流电压转换电路包括mos管m19至m30，输出端口vref。
5.根据权利要求4所述一种mos芯片亚阈值低供电基准电压源电路，其特征在于，mos管m19的源极连接电源vdd，mos管m19的栅极连接mos管m17的栅极，mos管m19的漏极连接mos管m20的源极；mos管m20的源极连接mos管m19的漏极，mos管m20的栅极连接mos管m20的源极，mos管m20的漏极连接mos管m22源极；mos管m21的源极连接mos管m20的漏极，mos管m21的栅极连接mos管m21的漏极，mos管m21的漏极连接mos管m22的漏极；mos管m22的源极连接mos管m21的源极，mos管m22的栅极连接mos管m23的栅极，mos管m22的漏极连接mos管m24的漏极；mos管m23的源极连接mos管m22的源极，mos管m23的栅极连接mos管m22的漏极，mos管m23的漏极连接mos管m22的栅极；mos管m24的漏极连接mos管m21的漏极，mos管m24的栅极连接mos管m21的源极，mos管m24的源极接地；mos管m25的源极连接电源vdd，mos管m25的栅极连接mos管m19的栅极，mos管m25的漏极连接mos管m26的源极；mos管m26的源极连接mos管m25的漏极，mos管m26的栅极连接mos管m26的源极，mos管m26的漏极连接mos管m28的源极；mos管m27的源极连接mos管m28的源极，mos管m27的栅极连接mos管m27的漏极，mos管m27的漏极连接mos管m28的漏极，mos管m27的衬底连接mos管m28的衬底；mos管m28的源极连接mos管m29的源极，mos管m28的栅极连接mos管m27的栅极，mos管m28的漏极连接mos管m30的漏极，mos管m28的衬底连接mos管m23的漏极；mos管m29的源极连接mos管m30的栅极，mos管m29的栅极连接mos管m29的漏极，mos管m29的漏极连接mos管m28的漏极，mos管m29的衬底连接mos管m28的衬底；mos管m30的漏极连接端口vref，mos管m30的栅极连接mos管m27的源极，mos管m30的源极接地。
技术总结