温度に依存しないMOS定電流源の安定性解析とスタートアップ回路

1. 研究背景

6.まとめ

4. シミュレーション結果とデザイン

5. シミュレーションにおける検証

山本颯馬, Isam Ebisawa Kuswan, 阿部優大, 井田貴士, 柴崎有祈子, 築地伸和 (群馬大学)

鈴木彰, 轟祐吉, 柿木利彦, 小野信任, 三浦一広 （（株）ジーダット）

桑名杏奈, 小林春夫 (群馬大学)

2. MOSの温度特性 3. 提案回路

Startup 回路

DC 解析 VBIAS : 0V～ 5V

バイアス電圧の生成

Feedback process

- 今後の課題

電源電圧の変動の影響が少なくなるように回路を改善

MOS定電流源が起動後、スタートアップ回路におけるIxを流さずに動作を停止させる

Parameter Value

𝑀𝑃1 ~𝑀𝑃6 W = 800 𝜇𝑚L = 2 𝜇𝑚

𝑀N1,𝑀N3,

𝑀𝑃7

W = 0.1 𝜇𝑚L = 2 𝜇𝑚

𝑀𝑃8 W = 2 𝜇𝑚L = 2 𝜇𝑚

𝑀N6 W = 4 𝜇𝑚L = 2 𝜇𝑚

𝑀N2 W = 200 𝜇𝑚L = 2 𝜇𝑚

𝑀N5 W = 25 𝜇𝑚L = 2 𝜇𝑚

𝑀N4 W = 20 𝜇𝑚L = 2 𝜇𝑚

R1 5000 [Ω]

R2 1610 [Ω]

R3 1500 [Ω]

VDD 5 [V]

-温度に依存しないMOS定電流源

SPICEシミュレーションで提案回路の動作と安定性を示した

-スタートアップ回路

SPICEシミュレーションでスタートアップ回路の動作とそれぞれの役割を示した

温度に依存しないMOS定電流源回路

0sから50μsで時間解析

VBIASとV3の大きさが2回逆転⇒安定

回路に電流が安定して流れ続けるためのV3の

条件を調べる

V3： 最終的に約0.9Vに安定

ISTART

Vdd

IX

𝐼𝑥

シミュレーション結果

1.2276

1.21341.2192

1.22311.2308

0.67

0.02 0

0.32

0.95

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

-30 0 27 50 80

1.16

1.18

1.2

1.22

1.24

1.26

1.28

1.3

基準温度

27℃のばらつき度

[%]

温度 [℃]

出力電流

[μA]

出力電流 ばらつき度

-30℃～80℃まで温度解析

出力電流のばらつきを1%以下に抑えた

時間 [μs]

電流[μ

A]

電流[μ

A]

電圧[V

]