本發明用于集成電路設計領域，具體涉及一種用于超低功耗基準源的啟動電路。

背景技術：

近年來，隨著各種便攜式電子產品廣泛發展和應用，如手機、數碼相機、移動音/視頻設備等，如何降低功耗、延長電池的使用時間已成為產品設計首要考慮的問題之一。尤其對于USB接口芯片，在其未進行通信時，芯片處于睡眠狀態，在這種狀態下，全芯片的功耗只有幾uA且需要嚴格控制瞬態大電流。基準電壓源作為USB接口芯片喚醒功能重要的模塊之一，對功耗的要求是極其嚴格的，既要保證超低的功耗，也不能產生大的瞬態電流，因此，傳統的啟動電路結構很難滿足要求，因為啟動電路在開啟的一瞬間是極易產生一個較大的電流來使基準電壓源擺脫“鎖死”的狀態，其非常典型的一個啟動電路如圖1所示，當偏置電流產生電路被“鎖死”，即NMOS管N3的柵極為低電平，PMOS管P3的柵極為高電平，PMOS管P1處于關斷狀態，同時，NMOS管N1也處于關斷狀態，那么，PMOS管P2的柵極為低，P2將被完全開啟，NMOS管N3的柵極會接收到一個高電平，NMOS管N3和N4都將被完全開啟，雖然偏置電流產生電路會擺脫被“鎖死”的狀態，這也必然會在各自的對地通路上產生一個較大的瞬態電流，增加功耗。雖然這個瞬態電流在一些電源模塊中并不十分關心，但在一些有著超低功耗要求的芯片中卻十分重要。

技術實現要素：

本發明要解決的問題在于：針對常規的基準源中啟動電路易產生較大的瞬態功耗的弊端，提出了一種用于超低功耗基準源的啟動電路，本發明的主要特征在于：

所述的電路包括PMOS管P1，PMOS管P2，NMOS管N1和一個負閾值NMOS管N2，PMOS管P1的源極接電源VDD，PMOS管P1的漏極接NMOS管N1的漏極和PMOS管P2的柵極，PMOS管P1的柵極接外部電路的輸出端，NMOS管N1的柵極與NMOS管N1的源極相接并接到地VSS，PMOS管P2的源極接電源VDD，PMOS管P2的漏極接負閾值NMOS管N2的漏極，負閾值NMOS管N2的柵極與源極相接并與連接到外部電路的輸入端，典型情況下，該外部電路通常為偏置電流產生電路。

本發明的主要特點在于：

1、結構簡單：本發明僅在傳統啟動電路中，巧妙的增加了一個負閾值的NMOS管即實現了避免較大瞬態電流的產生；

2、性能優良：通過合理設置負閾值NMOS管的尺寸，可使基準電壓源在非常低的功耗下擺脫“鎖死”的狀態；

3、應用廣泛：本電路可廣泛的應用于各種基準電壓源或基準電流源的模塊中。

附圖說明

圖1 傳統的啟動電路結構框圖；

圖2 本發明提出的一種用于超低功耗基準源的啟動電路結構圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明做進一步詳細描述。

本發明提出的一種用于超低功耗基準源的啟動電路，其結構如圖2所示，包括PMOS管P1，PMOS管P2，NMOS管N1和一個負閾值NMOS管N2，PMOS管P1的源極接電源VDD，PMOS管P1的漏極接NMOS管N1的漏極和PMOS管P2的柵極，PMOS管P1的柵極接外部電路的輸出端，NMOS管N1的柵極與NMOS管N1的源極相接并接到地VSS，PMOS管P2的源極接電源VDD，PMOS管P2的漏極接負閾值NMOS管N2的漏極，負閾值NMOS管N2的柵極與源極相接并與連接到外部電路的輸入端，典型情況下，該外部電路通常為偏置電流產生電路，一個非常典型的偏置電流產生電路如圖2的右半部分所示。當偏置電流產生電路被“鎖死”，即NMOS管N3的柵極，NMOS管N4的柵極和漏極均為低電平，PMOS管P4的柵極，PMOS管P3的柵極和漏極均為高電平，PMOS管P1處于關斷狀態，同時，NMOS管N1也處于關斷狀態，那么，PMOS管P2的柵極為低電平，P2將被完全開啟，PMOS管P2的漏極會被拉高，此時，負閾值NMOS管N2也是開啟的，如果是常規NMOS管，柵極與源極相接是關斷的，但N2是一個負閾值管，雖然V_GS=0，但V_TH是一個負值，所以，V_GS-V_TH>0。值得注意的是啟動電路開啟后，PMOS管P2的漏極會被瞬間拉高，但P2漏極電壓的瞬態變化由于負閾值NMOS管N2的阻隔并不會使偏置電流產生電路的NMOS管N3的柵極電壓瞬間拉高，因為負閾值NMOS管N2的柵極和漏極電壓并不受其漏極電壓控制，NMOS管N3的柵極電壓會隨著啟動電路PMOS管P2和負閾值NMOS管N2的導通慢慢提高直至其合適的直流偏置點，擺脫被“鎖死”的狀態，并不會產生一個很高的瞬態電壓，因此，也避免了啟動電路開啟瞬間產生大的瞬態電流。如果沒有負閾值NMOS管N2的阻隔作用，如圖1所示，那么，啟動電路開啟的瞬間，PMOS管P2完全導通，NMOS管N3的柵極會接收到一個高電平，NMOS管N3和N4都將被完全開啟，雖然偏置電流產生電路會擺脫被“鎖死”的狀態，這也必然會在各自的對地通路上產生一個較大的瞬態電流，增加功耗。

當偏置電流產生電路擺脫被“鎖死”的狀態后，偏置電流產生電路將工作在一個合適的直流偏置點，那么啟動電路的PMOS管P1將開啟，由于NMOS管N1是關斷的，所以PMOS管P1的漏極將被拉高，進而PMOS管P2將被關斷，啟動電路退出工作。