Источник стабилизированного тока по технологии КМОП 180 нм

Устройства и системы передачи, приема и обработки сигналов
Авторы:
Миронов К.А.Морозов Д.В.Пилипко М.М.
Аннотация:

Представлен сравнительный анализ четырех архитектур стабилизированных источников тока на основе КМОП-технологии: бета-умножителя, улучшенного бета-умножителя с операционным усилителем, источника тока Нагаты и модифицированного источника Нагаты с активной обратной связью на основе операционного усилителя. Рассматриваются температурная стабильность, зависимость от напряжения питания и спектральная плотность выходного шумового тока. Проведено моделирование с использованием КМОП-технологии АО «Микрон» 180 нм 1,8 В. Представлен компромисс между сложностью схемы, зависимостью от напряжения питания и температуры, а также уровнем шума. Источник тока Нагаты с операционным усилителем является лучшей из схем и имеет следующие характеристики: номинальный ток 15,14 мкА, зависимость опорного тока от напряжения питания 0,1 мкА/В, среднеквадратичный выходной шумовой ток 63,98 нА (в диапазоне частот от 0,1 Гц до 1 МГц), температурный коэффициент тока 66,15 ppm/°C. Эта схема была выбрана для реализации топологии. Размеры топологии составляют 18×28 мкм.

Финансовые условия:

Производство интегральной микросхемы было выполнено за счет средств Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках федерального проекта «Подготовка кадров и научного фундамента для электронной промышленности» по государственному заданию «Разработка методики прототипирования электронной компонентной базы на отечественных микроэлектронных производствах на основе сервиса MPW» (FSMR-2023-0008).

Ключевые слова:
КМОПисточник токаспектральная плотность шумового токаток пропорциональный температуреток обратно пропорциональный температуре
  • Список литературы

    1. Park Y.-S., Kim H.-R., Oh J.-H., Choi Y.-K., Kong B.-S. Compact 0.7-V CMOS voltage/current reference with 54/29-ppm/°C temperature coefficient. 2009 International SoC Design Conference (ISOCC), 2009, Pp. 496–499. DOI: 10.1109/SOCDC.2009.5423852

    2. Chun H., Lehmann T. CMOS current reference generator using integrated resistors. 2010 International Conference on Electronics and Information Engineering, 2010, Pp. V1-290–V1-294. DOI: 10.1109/ICEIE.2010.5559872

    3. Baker R.J. CMOS: Circuit Design, Layout, and Simulation, 4th ed. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, Inc., 2019.

    4. Hirano M., Tsukiji N., Kobayashi H. Simple reference current source insensitive to power supply volta-ge variation – improved Minoru Nagata current source. 2016 13th IEEE International Conference on Solid-State and Integrated Circuit Technology (ICSICT), 2016, Pp. 87–89. DOI: 10.1109/ICSICT.2016.7998846

    5. Hosono T., Kamio T., Yamamoto S., Matsuda J., Hirai K., Katayama S. CMOS Nagata Current Sources with Self-Bias Configuration Insensitive to Supply Voltage and Temperature. 2021 International Conference on Electrical, Computer and Energy Technologies (ICECET), 2021, pp. 1–6. DOI: 10.1109/ICECET52533.2021.9698748

    6. Hosono T., Sha L., Yamamoto S., Hirano M., Ida T., Kuwana A. Improved Nagata Current Source Insensitive to Temperature and Power Supply Voltage. 2020 International SoC Design Conference (ISOCC), 2020, Pp. 151–152. DOI: 10.1109/ISOCC50952.2020.9333005

    7. Hirano M., Kushita N., Moroshima Y., Harakawa H., Oikawa T., Tsukiji N. Silicon Verification of Improved Nagata Current Mirrors. 2018 14th IEEE International Conference on Solid-State and Integrated Circuit Technology (ICSICT), 2018, Pp. 1–3. DOI: 10.1109/ICSICT.2018.8565733

    8. Wenger Y., Meinerzhagen B. A stable CMOS current reference based on the ZTC operating point. 2017 13th Conference on Ph.D. Research in Microelectronics and Electronics (PRIME), 2017, Pp. 273–276. DOI: 10.1109/PRIME.2017.7974160

    9. Kleczek R., Grybos P. Low voltage area efficient current-mode CMOS bandgap reference in deep submicron technology. 2014 Proceedings of the 21st International Conference Mixed Design of Integrated Circu-its and Systems (MIXDES), 2014, Pp. 247–251. DOI: 10.1109/MIXDES.2014.6872194

    10. Gray P.R., Hurst P.J., Lewis S.H., Meyer R.G. Analysis and Design of Analog Integrated Circuits, 5th ed. NY: Wiley, 2009.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License
Предыдущая статьяСледующая статья