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专利名称：阈值电压产生电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电压产生电路，尤指一种能够产生阈值电压的阈值电压产生 电路。
背景技术：
通常将传输特性曲线中输出电压随输入电压改变而急剧变化转折区的终点对应 的输入电压称为阈值电压，也称为开启电压。阈值电压通常跟随工艺和温度的变化而不同， 在现有技术中，往往通过查找数据库来得到阈值电压，而很少有一种能够直接产生比较精 确的阈值电压的电路。
发明内容鉴于以上内容，有必要提供一种能够产生比较精确的阈值电压的阈值电压产生电 路。一种阈值电压产生电路，包括一主控制电路及一与所述主控制电路相连的偏置电 路，所述主控制电路包括一第一开关元件、一与所述第一开关元件相连的第二开关元件、一 与所述第二开关元件相连的第三开关元件及一与所述第三开关元件相连的第一运算放大 器，所述第一运算放大器的一输出端输出一阈值电压。优选地，所述第一开关元件为一第一场效应管，所述第二开关元件为一第二场效 应管，所述第三开关元件为一第三场效应管。优选地，所述第一场效应管的栅极与其漏极相连，其源级连接所述第二场效应管 的源级，所述第二场效应管的栅极与其漏极相连，所述第三场效应管的栅极与其漏极相连， 其源级连接所述第二场效应管的源级，所述第一场效应管、第二场效应管及第三场效应管 的源级共同连接一接地端。优选地，所述第三场效应管的漏极通过一第三电阻连接第一运算放大器的一正相 输入端，所述第三场效应管的源级通过一第四电阻连接第一运算放大器的正相输入端，所 述第一运算放大器的一反相输入端通过一第五电阻连接所述输出端。优选地，所述偏置电路包括一与所述第一开关元件相连的第四开关元件、一与所 述第四开关元件相连的第五开关元件、一与所述第五开关元件相连的第六开关元件及一与 所述第四开关元件、所述第五开关元件相连的第二运算放大器。优选地，所述第一运算放大器的一正相输入端通过一第二电阻及一第六电阻与所 述第二运算放大器的一反相输入端相连，所述第一运算放大器的一反相输入端通过一第一 电阻连接所述第二运算放大器的反相输入端，所述第二运算放大器的一正相输入端与所述 第一开关元件相连。优选地，所述第四开关元件为一第四场效应管，所述第五开关元件为一第五场效 应管，所述第六开关元件为一第六场效应管。优选地，所述第四场效应管的栅极连接所述第五场效应管的栅极，其漏极连接所述第二运算放大器的正相输入端，所述第五场效应管的漏极连接所述第二运算放大器的反 相输入端，所述第六场效应管的栅极连接所述第五场效应管的栅极，所述第四场效应管、第 五场效应管及第六场效应管的栅极共同连接所述第二运算放大器的一输出端，所述第四场 效应管、第五场效应管及第六场效应管的源级共同连接一电源端。相对现有技术，本实用新型阈值电压产生电路可以跟随工艺和温度的变化产生比 较精确的阈值电压。

图1为本实用新型阈值电压产生电路较佳实施方式的电路图。
具体实施方式
请参阅图1，本实用新型阈值电压产生电路较佳实施方式包括一主控制电路及一 与该主控制电路相连的偏置电路。该主控制电路包括一第一开关元件、一第二开关元件、一第三开关元件、第一电阻 R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5及一第一运算放大器ompl。该偏 置电路包括一第四开关元件、一第五开关元件、一第六开关元件、一第六电阻RB及一第二 运算放大器omp2。在本实施方式中，该第一开关元件为一第一场效应管Ml，该第二开关元件为一第 二场效应管M2，该第三开关元件为一第三场效应管M3，该第四开关元件为一第四场效应管 M4，该第五开关元件为一第五场效应管M5，该第六开关元件为一第六场效应管M6。且第一 场效应管Ml、第二场效应管M2及第三场效应管M3为N型场效应管(NM0S)，第四场效应管 M4、第五场效应管M5及第六场效应管M6为P型场效应管(PM0S)。在其他实施方式中，开关 元件可根据需要变更为能够实现同样功能的其它开关元件或电路。该阈值电压产生电路的具体连接关系如下该第一场效应管Ml的栅极与其漏极 相连，其漏极连接第二运算放大器omp2的一反相输入端，其源级连接该第二场效应管的源 级，该第二场效应管的栅极与其漏极相连，该第三场效应管的栅极与其漏极相连，其源级连 接该第二场效应管的源级，该第三场效应管的漏极通过第三电阻R3连接第一运算放大器 ompl的一正相输入端，该第三场效应管的源级通过第四电阻R4连接第一运算放大器ompl 的正相输入端，第一运算放大器ompl的正相输入端通过第二电阻R2及第六电阻RB与第二 运算放大器omp2的一反相输入端相连，第一运算放大器ompl的一反相输入端通过第一电 阻R1连接第二运算放大器omp2的反相输入端，并通过第五电阻R5连接第一运算放大器 ompl的一输出端V0UT。该第四场效应管M4的栅极连接该第五场效应管M5的栅极，其漏极 连接第二运算放大器omp2的正相输入端，其源级连接该第五场效应管M5的源极，该第五场 效应管M5的栅极连接第二运算放大器omp2的一输出端，其漏极连接第二运算放大器omp2 的反相输入端，该第六场效应管M6的栅极连接该第五场效应管M5的栅极，其源级连接该第 五场效应管M5的源级，其漏极连接该第三场效应管M3的漏极。该第一场效应管Ml、该第二 场效应管M2、该第三场效应管M3的源级共同连接一接地端GND，该第四场效应管M4、该第五 场效应管M5、该第六场效应管M6的源级共同连接一电源端VDD。该阈值电压产生电路可以跟随工艺和温度的变化产生一比较精确的阈值电压，具
4体分析如下VI = V4 = VTH+sqrt (11*K1)，V2 = VTH+sqrt(I2*K2)， V3 = VTH+sqrt(I3*K3)，其中，K1= 2/(ii nCox(W/L) 1)，K2 = 2/(u nCox (ff/L) 2)，K3 = 2/(u nCox (ff/L) 3)，VTH代表NMOS的阈值电压，II代表流过第一场效应管Ml的电流，12代表流过第 二场效应管M2的电流，13代表流过第三场效应管M3的电流，y n代表电子迁移率，Cox代 表栅氧化层单位面积电容，(W/L)l代表第一场效应管Ml的宽长比，(W/L)2代表第二场效应 管M2的宽长比，(W/L)3代表第三场效应管M3的宽长比。V0UT = V2+V3-V1 = VTH+sqrt(I3*K3)+sqrt(I2*K2)-sqrt(I1*K1)，不妨令II = 12 = 13 = I，VOUT = VTH+sqrt(I)*(sqrt(K3)+sqrt(K2)-sqrt(Kl))，我们可以通过选择Ml，M2，M3的宽长比来使表达式sqrt (K3) +sqrt (K2) -sqrt (Kl)等于 0，从而使得 V0UT = VTH。另夕卜，我们也可以保持Ml，M2，M3的宽长比相同，通过调节II，12，13的比值来实 现，即调节M4，M5，M6的宽长比。我们还可以同时调节II，12，13和M4，M5，M6的宽长比来 实现。该阈值电压产生电路可以跟随工艺和温度的变化产生比较精确的阈值电压。
权利要求一种阈值电压产生电路，其特征在于所述阈值电压产生电路包括一主控制电路及一与所述主控制电路相连的偏置电路，所述主控制电路包括一第一开关元件、一与所述第一开关元件相连的第二开关元件、一与所述第二开关元件相连的第三开关元件及一与所述第三开关元件相连的第一运算放大器，所述第一运算放大器的一输出端输出一阈值电压。
2.如权利要求1所述的阈值电压产生电路，其特征在于所述第一开关元件为一第一 场效应管，所述第二开关元件为一第二场效应管，所述第三开关元件为一第三场效应管。
3.如权利要求2所述的阈值电压产生电路，其特征在于所述第一场效应管的栅极与 其漏极相连，其源级连接所述第二场效应管的源级，所述第二场效应管的栅极与其漏极相 连，所述第三场效应管的栅极与其漏极相连，其源级连接所述第二场效应管的源级，所述第 一场效应管、第二场效应管及第三场效应管的源级共同连接一接地端。
4.如权利要求3所述的阈值电压产生电路，其特征在于所述第三场效应管的漏极通 过一第三电阻连接第一运算放大器的一正相输入端，所述第三场效应管的源级通过一第四 电阻连接第一运算放大器的正相输入端，所述第一运算放大器的一反相输入端通过一第五 电阻连接所述输出端。
5.如权利要求1所述的阈值电压产生电路，其特征在于所述偏置电路包括一与所述 第一开关元件相连的第四开关元件、一与所述第四开关元件相连的第五开关元件、一与所 述第五开关元件相连的第六开关元件及一与所述第四开关元件、所述第五开关元件相连的 第二运算放大器。
6.如权利要求5所述的阈值电压产生电路，其特征在于所述第一运算放大器的一正 相输入端通过一第二电阻及一第六电阻与所述第二运算放大器的一反相输入端相连，所述 第一运算放大器的一反相输入端通过一第一电阻连接所述第二运算放大器的反相输入端， 所述第二运算放大器的一正相输入端与所述第一开关元件相连。
7.如权利要求6所述的阈值电压产生电路，其特征在于所述第四开关元件为一第四 场效应管，所述第五开关元件为一第五场效应管，所述第六开关元件为一第六场效应管。
8.如权利要求7所述的阈值电压产生电路，其特征在于所述第四场效应管的栅极连 接所述第五场效应管的栅极，其漏极连接所述第二运算放大器的正相输入端，所述第五场 效应管的漏极连接所述第二运算放大器的反相输入端，所述第六场效应管的栅极连接所述 第五场效应管的栅极，所述第四场效应管、第五场效应管及第六场效应管的栅极共同连接 所述第二运算放大器的一输出端，所述第四场效应管、第五场效应管及第六场效应管的源 级共同连接一电源端。
专利摘要一种阈值电压产生电路，包括一主控制电路及一与所述主控制电路相连的偏置电路，所述主控制电路包括一第一开关元件、一与所述第一开关元件相连的第二开关元件、一与所述第二开关元件相连的第三开关元件及一与所述第三开关元件相连的第一运算放大器，所述第一运算放大器的一输出端输出一阈值电压。该电路可以产生比较精确的阈值电压。
文档编号G01R1/28GK201654085SQ20102018806
公开日2010年11月24日 申请日期2010年5月12日 优先权日2010年5月12日
发明者范方平 申请人:四川和芯微电子股份有限公司