CN115454194B - 一种可修调的ptat电流基准电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可修调的PTAT电流基准电路及方法。本发明包括NMOS管M1、NMOS管M2、PMOS管M3、PMOS管M4、PMOS管M5、PMOS管M6、PMOS管M7、PNP型三极管Q1、PNP型三极管Q2、电阻R1和电阻R2。本发明用负温度系数的电路来修调PTAT的电流，使两者和的电流温度系数为抛物线型，极大的改善了基准电流的温度系数，而且也得到一个基准的电流。

Description

一种可修调的PTAT电流基准电路及方法

技术领域

本发明属于集成电路领域，应用于航空、航海和工业控制等领域。具体涉及一种可修调的PTAT电流基准电路及方法。

背景技术

基准电路是模拟电路设计中广泛采用的一个关键的基本模块。它的温度稳定性以及抗噪性能影响整个系统电路的性能和精度。

在传统的带隙基准中，可以是一个电压也可以是一个电流，如高电源抑制比的基准电压源，低功耗的基准电压源或者PTAT的电流等等。参见图1，传统的PTAT电流电路包括NMOS管M1，NMOS管M2，PMOS管M3，PMOS管M4，PMOS管M5,PNP型三极管Q1，PNP型三极管Q2和电阻R1，PNP型三极管Q1和PNP型三极管Q2的集电极和基极接地，PNP型三极管Q1的发射极接NMOS管M1的源端，PNP型三极管Q2的发射极接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接NMOS管M2的源端，NMOS管M1的栅极和NMOS管M2的栅极接在一起并和NMOS管M1的漏极接在一起，NMOS管M1的漏极和PMOS管M3的漏极接在一起，PMOS管M3的源极接电源VDD，PMOS管M3的栅极和PMOS管M4的栅极接在一起并接在PMOS管M4的漏极，PMOS管M4的源端接电源VDD，PMOS管M4的漏极和NMOS管M2的漏极接在一起，PMOS管M4的栅极接PMOS管M5的栅极，PMOS管M5的源端接电源VDD，PMOS管M5的漏极是输出电流PTAT。电流PTAT为正温度系数的电流，PTAT电流的实现方法如下：PMOS管M3和PMOS管M4为相同的对管，PMOS管M1和PMOS管M2为相同的对管，其中PMOS管M1,PMOS管M2,PMOS管M3,PMOS管M4构成一个闭环的反馈结构，使X处电压等于Y处电压，则在电阻R1两端的电压为PNP型三极管Q1的VBE和PNP型三极管Q2的VBE之差，若PMOS管M5的尺寸和PMOS管M3以及PMOS管M4一样，则构成电流镜结构，即PMOS管M5流过的电流为PTAT电流。

但是在一些温度传感器中，有的模块也可能需要PTAT电流和基准电流，要两者同时产生，目前的电路无法实现。

发明内容

为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提供了一种可修调的PTAT电流基准电路及方法，用负温度系数的电路来修调PTAT的电流，使两者和的电流温度系数为抛物线型，极大的改善了基准电流的温度系数，而且也得到一个基准的电流。

本发明的技术解决方案是：本发明为一种可修调的PTAT电流基准电路，包括NMOS管M1、NMOS管M2、PMOS管M3、PMOS管M4、PMOS管M5、PNP型三极管Q1、PNP型三极管Q2和电阻R1，PNP型三极管Q1和PNP型三极管Q2的集电极和基极接地，PNP型三极管Q1的发射极接NMOS管M1的源端，PNP型三极管Q2的发射极接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接NMOS管M2的源端，NMOS管M1的栅极和NMOS管M2的栅极接在一起并接在NMOS管M1的漏极，NMOS管M1的漏极和PMOS管M3的漏极接在一起，PMOS管M3的源极接电源VDD，PMOS管M3的栅极和PMOS管M4的栅极接在一起并接在PMOS管M4的漏极，PMOS管M4的源端接电源VDD，PMOS管M4的漏极和NMOS管M2的漏极接在一起，PMOS管M4的栅极接PMOS管M5的栅极，PMOS管M5的源端接电源VDD，其特殊之处在于：所述基准电路还包括PMOS管M6、PMOS管M7和电阻R2，PMOS管M6的漏极和PMOS管M5的漏极连在一起，PMOS管M6的源端接电源VDD，PMOS管M6的栅极和PMOS管M7的栅极连在一起，PMOS管M7的漏极连在电阻R2的一端，电阻R2的另一端接地。

一种实现上述的可修调的PTAT电流基准电路的方法，其特殊之处在于：该方法包括以下步骤：

1)PMOS管M6和PMOS管M7为电流镜结构，当流过PMOS管M7的电流为负温度系数的电流时，PMOS管M6流过的电流也为负温度系数的电流；

2)在输出部分有两路电流，一个是流过PMOS管M5的PTAT电流，一个是流过PMOS管M6的负温度系数电流；

3)通过调节电阻R1和R2的大小来使两者之和为抛物线型的基准电流。

本发明提供的一种可修调的PTAT电流基准电路及方法，增加了一路随温度变化为负系数的电流，两者通过电流镜结构以后，可以偏置到输出部分，输出部分有两路电流，一路电流为正温度系数，一路为负温度系数的电流，两者通过叠加到一起，产生抛物线式的基准电流。如果系统需要两者中的其中一个，那么可以选择一路偏置到输出，达到既有PTAT的电流，也有基准的电流的目的。

附图说明

图1为现有的PTAT电流电路图；

图2为本发明的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细描述。

参见图2，本发明具体实施例的结构包括NMOS管M1、NMOS管M2、PMOS管M3、PMOS管M4、PMOS管M5、PMOS管M6、PMOS管M7、PNP型三极管Q1、PNP型三极管Q2、电阻R1和电阻R2，PNP型三极管Q1和PNP型三极管Q2的集电极和基极接地，PNP型三极管Q1的发射极接NMOS管M1的源端，PNP型三极管Q2的发射极接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接NMOS管M2的源端，NMOS管M1的栅极和NMOS管M2的栅极接在一起并接在NMOS管M1的漏极，NMOS管M1的漏极和PMOS管M3的漏极接在一起，PMOS管M3的源极接电源VDD，PMOS管M3的栅极和PMOS管M4的栅极接在一起并接在PMOS管M4的漏极，PMOS管M4的源端接电源VDD，PMOS管M4的漏极和NMOS管M2的漏极接在一起，PMOS管M4的栅极接PMOS管M5的栅极，PMOS管M5的源端接电源VDD，PMOS管M6的漏极和PMOS管M5的漏极连在一起，PMOS管M6的源端接电源VDD，PMOS管M6的栅极和PMOS管M7的栅极连在一起，PMOS管M7的漏极连在电阻R2的一端，电阻R2的另一端接地。

其中，PMOS管M6和PMOS管M7为电流镜结构，所以当流过PMOS管M7的电流为负温度系数的电流时，PMOS管M6流过的电流也为负温度系数的电流，在输出部分有两路电流，一个是流过PMOS管M5的PTAT电流，一个是流过PMOS管M6的负温度系数电流，通过调节电阻R1和R2的大小来使两者之和为抛物线型的基准电流，极大的改善了温度系数。

本发明还提供一种可修调的PTAT电流基准的方法，该方法具体包括以下步骤：

1)PMOS管M6和PMOS管M7为电流镜结构，当流过PMOS管M7的电流为负温度系数的电流时，PMOS管M6流过的电流也为负温度系数的电流；

2)在输出部分有两路电流，一个是流过PMOS管M5的PTAT电流，一个是流过PMOS管M6的负温度系数电流；

3)通过调节电阻R1和R2的大小来使两者之和为抛物线型的基准电流。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (2)

1.一种可修调的PTAT电流基准电路，包括NMOS管M1、NMOS管M2、PMOS管M3、PMOS管M4、PMOS管M5、PNP型三极管Q1、PNP型三极管Q2和电阻R1，PNP型三极管Q2和电阻R1，所述PNP型三极管Q1和PNP型三极管Q2的集电极和基极接地，所述PNP型三极管Q1的发射极接NMOS管M1的源端，所述PNP型三极管Q2的发射极接电阻R1的一端，所述电阻R1的另一端接NMOS管M2的源端，所述NMOS管M1的栅极和NMOS管M2的栅极接在一起并接在NMOS管M1的漏极，所述NMOS管M1的漏极和PMOS管M3的漏极接在一起，所述PMOS管M3的源极接电源VDD，所述PMOS管M3的栅极和PMOS管M4的栅极接在一起并接在PMOS管M4的漏极，所述PMOS管M4的源端接电源VDD，所述PMOS管M4的漏极和NMOS管M2的漏极接在一起，所述PMOS管M4的栅极接PMOS管M5的栅极，所述PMOS管M5的源端接电源VDD，其特征在于：所述基准电路还包括PMOS管M6、PMOS管M7和电阻R2，所述PMOS管M6的漏极和PMOS管M5的漏极连在一起，所述PMOS管M6的源端接电源VDD，所述PMOS管M6的栅极和PMOS管M7的栅极连在一起，所述PMOS管M7的漏极连在电阻R2的一端，所述电阻R2的另一端接地。

2.一种实现权利要求1所述的可修调的PTAT电流基准电路的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

1)PMOS管M6和PMOS管M7为电流镜结构，当流过PMOS管M7的电流为负温度系数的电流时，PMOS管M6流过的电流也为负温度系数的电流；

2)在输出部分有两路电流，一个是流过PMOS管M5的PTAT电流，一个是流过PMOS管M6的负温度系数电流；

3)通过调节电阻R1和R2的大小来使两者之和为抛物线型的基准电流。