一种无需启动电路的高PSRR基准电流产生电路及方法与流程

本发明涉及一种基准电流产生电路及方法，特别是一种无需启动电路的高psrr基准电流产生电路及方法，属于半导体集成电路。

背景技术：

1、作为模拟和数模混合集成电路中的基本有源器件，bjt、mos、cmos的正常导通工作都需要一定的开启电流，为有源器件提供开启电流的电路就是基准电流产生电路，因此基准电流产生电路将为整个电路提供静态工作点，在整个模拟集成电路中具有基础性地位。作为整个电路或系统的“基准”，希望其能够为电路提供恒定的电流源，其性能直接影响电路的性能甚至功能。因此基准电流源应具备良好的抗干扰性能，通常需要其对电源电压的变化不敏感，因此基准电流产生电路的一个重要参数指标就是电源抑制比(power supplyrejection ratio,psrr)。

2、现有的技术如图3所示。由pmos管11和13、nmos管12和14组成自偏置结构，通过nmos管12与14的宽长比(w/l)成比例n，将参考电流101与宽长比n和电阻15引入约束关系。但该电路存在一个重要问题是存在“简并”点，即该电路存在一种允许所有晶体管均传输零电流，无限期地保持关断的状态，电路可以稳定在两种不同的工作状态中的一种，该问题被称为电路的启动问题。因此需要增加额外电路，使该电路在电源上电时能摆脱简并偏置点，但将增大电路复杂性，增大电路面积开销，不适用于低成本基准电流产生的应用。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种无需启动电路的高psrr基准电流产生电路及方法，在不增加额外启动电路的基础上实现自启动。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

3、一种无需启动电路的高psrr基准电流产生电路，包含电流源电阻、n型低压mos管、n型高压mos管、栅源电阻和限压齐纳二极管，电流源电阻的一端连接电源vdd，电流源电阻的另一端与n型低压mos管的漏极、n型高压mos管的栅极和限压齐纳二极管的阴极连接，n型低压mos管的源极接地，n型低压mos管的栅极与n型高压mos管的源极和栅源电阻的一端连接，栅源电阻的另一端接地，n型高压mos管的漏极作为基准电流输出端，流经电流源电阻的电流为参考电流，限压齐纳二极管的阳极接地。

4、进一步地，还包含频率补偿模块，频率补偿模块的一端与n型低压mos管的栅极连接，频率补偿模块的另一端接地。

5、进一步地，所述频率补偿模块包含补偿电阻和补偿电容，补偿电阻的一端与n型低压mos管的栅极连接，补偿电阻的另一端与补偿电容的一端连接，补偿电容的另一端接地。

6、进一步地，所述补偿电阻和补偿电容构成rc低通滤波器，n型低压mos管和n型高压mos管构成负反馈环路，rc低通滤波器对负反馈环路进行频率补偿。

7、进一步地，所述限压齐纳二极管的反向击穿电压为6v。

8、进一步地，所述电流源电阻的阻值需要满足电源vdd较高时n型低压mos管的漏源和n型高压mos管的栅源不被击穿。

9、一种无需启动电路的高psrr基准电流产生电路的基准电流产生方法，包含以下步骤：

10、在电源vdd上电时，流经电流源电阻的参考电流将n型高压mos管的栅极拉高，n型高压mos管的栅极为高电平从而使n型高压mos管导通；

11、n型高压mos管导通所形成的基准电流流经栅源电阻，当栅源电阻上的压降大于等于n型低压mos管的阈值电压时，n型低压mos管导通，至此基准电流产生电路完全启动；

12、n型低压mos管的栅源电压等于基准电流与栅源电阻的乘积，即

13、vgs,22＝i1*r25            (1)

14、其中，vgs,22是n型低压mos管的栅源电压，i1是基准电流的电流值，r25是栅源电阻的阻值；

15、当n型低压mos管工作在饱和区时，参考电流流经n型低压mos管的源漏极并且参考电流与过驱动电压的平方成正比，即

16、

17、其中，iref是参考电流的电流值，k是与工艺和器件尺寸有关的常量，vgs,22是n型低压mos管的栅源电压，vth是n型低压mos管的阈值电压；

18、由公式(1)和公式(2)可得

19、

20、即基准电流与参考电流的平方根成正比，弱化了基准电流与参考电流的关系。

21、本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明提供了一种无需启动电路的高psrr基准电流产生电路及方法，实现基准电流输出，本发明电路结构简单，可以在不增加额外启动电路的基础上实现自启动，同时实现高的电源抑制比。

技术特征：

1.一种无需启动电路的高psrr基准电流产生电路，其特征在于：包含电流源电阻、n型低压mos管、n型高压mos管、栅源电阻和限压齐纳二极管，电流源电阻的一端连接电源vdd，电流源电阻的另一端与n型低压mos管的漏极、n型高压mos管的栅极和限压齐纳二极管的阴极连接，n型低压mos管的源极接地，n型低压mos管的栅极与n型高压mos管的源极和栅源电阻的一端连接，栅源电阻的另一端接地，n型高压mos管的漏极作为基准电流输出端，流经电流源电阻的电流为参考电流，限压齐纳二极管的阳极接地。

2.根据权利要求1所述的一种无需启动电路的高psrr基准电流产生电路，其特征在于：还包含频率补偿模块，频率补偿模块的一端与n型低压mos管的栅极连接，频率补偿模块的另一端接地。

3.根据权利要求2所述的一种无需启动电路的高psrr基准电流产生电路，其特征在于：所述频率补偿模块包含补偿电阻和补偿电容，补偿电阻的一端与n型低压mos管的栅极连接，补偿电阻的另一端与补偿电容的一端连接，补偿电容的另一端接地。

4.根据权利要求3所述的一种无需启动电路的高psrr基准电流产生电路，其特征在于：所述补偿电阻和补偿电容构成rc低通滤波器，n型低压mos管和n型高压mos管构成负反馈环路，rc低通滤波器对负反馈环路进行频率补偿。

5.根据权利要求1所述的一种无需启动电路的高psrr基准电流产生电路，其特征在于：所述限压齐纳二极管的反向击穿电压为6v。

6.根据权利要求1所述的一种无需启动电路的高psrr基准电流产生电路，其特征在于：所述电流源电阻的阻值需要满足电源vdd较高时n型低压mos管的漏源和n型高压mos管的栅源不被击穿。

7.一种权利要求1-6任一项所述的无需启动电路的高psrr基准电流产生电路的基准电流产生方法，其特征在于包含以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种无需启动电路的高PSRR基准电流产生电路及方法，包含电流源电阻、N型低压MOS管、N型高压MOS管、栅源电阻和限压齐纳二极管，电流源电阻的一端连接电源VDD，电流源电阻的另一端与N型低压MOS管的漏极、N型高压MOS管的栅极和限压齐纳二极管的阴极连接，N型低压MOS管的源极接地，N型低压MOS管的栅极与N型高压MOS管的源极和栅源电阻的一端连接，栅源电阻的另一端接地，N型高压MOS管的漏极作为基准电流输出端，流经电流源电阻的电流为参考电流，限压齐纳二极管的阳极接地。本发明电路结构简单，可以在不增加额外启动电路的基础上实现自启动，同时实现高的电源抑制比。

技术研发人员：王挺,朱丽丽
受保护的技术使用者：江苏帝奥微电子股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16