生物醫療晶片中的線性電壓產生器的製作方法

2023-10-17 15:06:44 4

專利名稱：生物醫療晶片中的線性電壓產生器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及CMOS集成電路，特別涉及一種生物醫療晶片中 的線性電壓產生器。
背景技術：
在用於生物醫療的CMOS集成電路設計領域中，為了得到合適的 神經刺激電流，要求產生一個線性電壓來控制MOS管的柵極產生大範 圍可變電流。可變電流刺激神經細胞來產生聽覺信號。
但現有的線性電壓產生器中，用於產生上述線性控制電壓的 CMOS管在亞閾值區附近所產生的電壓是非線性的，會影響到神經刺 激電流的變化速率及大小。

實用新型內容
本實用新型的目的在於產生穩定的線性控制電壓，從而得到穩定 的神經刺激電流用於生物醫療。
為此，本實用新型提出一種生物醫療晶片中的線性電壓產生器， 其包括電壓產生電路和電壓轉換電路，所述電壓產生電路包括第1場 效應管和第4場效應管，第1場效應管與第4場效應管串聯於電源與 地之間，且第1場效應管的柵極電壓為輸入電壓，第4場效應管柵漏 端相連；所述電壓轉換電路包括第2~3場效應管與第5~7場效應管， 第2、 5 6場效應管串聯於電源與地之間，第2場效應管柵漏端短接， 第6場效應管柵漏端短接；第2場效應管的漏端接到第3場效應管的柵端；第3、 7場效應管串聯於電源和地之間，且第3場效應管的漏極 電壓作為$命出電壓。
所述第1~7場效應管的寬長比依次是500:1.4、 20:2、 20:2、 2:5、 12:2、 200:2、 12:2，上述比例中所述場效應管的寬度和長度的單位為微 米。
本實用新型的有益效果在於，利用場效應管Pl在大寬長比特徵下 的亞閾值特性產生線性電壓V1,然後經過電壓轉換電路產生線性更好、 最低電壓稍低於NMOS管亞閾值的Vo作為神經刺激電流的控制電壓， 在生物醫療領域可起到良好的輔助作用。


圖1為本實用新型的大範圍線性電壓產生器電路示意圖。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型的優選實施例進行詳細說明。
圖1為本實用新型的大範圍線性電壓產生器電路示意圖。如圖所 示，本電路中，MOS管Pl、 P2、 P3、 Nl、 N2、 N3、 N4的寬長tb依 次是500:1.4、 20:2、 20:2、 2:5、 12:2、 200:2、 12:2, MOS管的寬度和 長度單位都是微米。
假設PMOS管Pl的閾值電壓為Vthl,輸入信號Vi從vdd-Vthl-0.15 線性變化為vdd-Vthl+0.15，使P1管的柵壓在閾值電壓Vthl附近線性變 化，即確保P1工作在亞閾值區。此時，Pl的源漏電流為線性電流，產 生線性電壓Vl, —般情況下，要使V1大於N2的閾值電壓和N3的源 漏電壓之和，這樣才能確保P2、 N2、 N3都工作在飽和區，N3連接為二極體形式。N2和N3工作在亞閾值區工作時的特性曲線變化方向相 反，可以確保輸出電壓Vo在Vth (N4) -0.1到1.3V左右線性變化。
圖1所示電路利用大寬長比MOS管的線性區特性產生線性電壓， 同時通過一個電壓轉換電路產生合適的神經刺激電壓，在電壓轉換電 路中，利用NMOS和二極體在亞閾值電壓附近電壓變化相反的特性， 可產生線性更好的控制電壓Vo，而傳統的控制電壓VI在亞閾值區附 近是非線性電壓，會影響到神經刺激電流的變化速率及大小。
本實用新型不局限於上述特定實施例子，在不背離本實用新型精 神及其實質情況下，熟悉本領域技術人員可根據本實用新型作出各種 相應改變和變形，但這些相應改變和變形都應屬於本實用新型所附權 利要求保護範圍之內。
權利要求1、一種生物醫療晶片中的線性電壓產生器，其特徵在於包括電壓產生電路和電壓轉換電路，所述電壓產生電路包括第1、4場效應管(P1、N1)，其中第1場效應管(P1)與第4場效應管(N1)串聯於電源與地之間，且第1場效應管(P1)的柵極電壓為輸入電壓，第4場效應管柵漏短接成二極體；所述電壓轉換電路包括第2～3場效應管(P2、P3)與第5～7場效應管(N2～N4)，其中，第2、5～6場效應管(P2、N2、N3)串聯於電源和地之間，第3場效應管(P3)和第7場效應管(N4)也串聯於電源和地之間；第2場效應管(P2)、第6～7場效應管(N3、N4)都是柵漏短接；第2場效應管(P2)的漏極和第3場效應管(P3)的柵極短接，且第3場效應管(P3)的漏極電壓作為輸出電壓。
2、 如權利要求1所述的線性電壓產生器，其特徵在於，所述第1~7 場效應管(P1 P3、 N1 N4)的寬長比依次是500:1.4、 20:2、 20:2、 2:5、 12:2、 200:2、 12:2。
專利摘要一種生物醫療晶片中的線性電壓產生器，其包括電壓產生電路和電壓轉換電路，所述電壓產生電路包括第1場效應管和第4場效應管，第1場效應管與第4場效應管串聯於電源與地之間，且第1場效應管的柵極電壓為輸入電壓，第4場效應管柵漏端相連；所述電壓轉換電路包括第2～3場效應管與第5～7場效應管，第2、5～6場效應管串聯於電源與地之間，第2場效應管柵漏端相連，第6場效應管柵漏端相連；第2場效應管的漏端接到第3場效應管的柵端；第3、7場效應管串聯於電源和地之間，且第3場效應管的漏極電壓作為輸出電壓。本實用新型的有益效果在於可產生線性更好的電壓作為神經刺激電流的控制電壓，在生物醫療領域起到良好的輔助作用。
文檔編號H02M3/135GK201142636SQ200720077850
公開日2008年10月29日 申請日期2007年12月29日 優先權日2007年12月29日
發明者坤 王 申請人:上海貝嶺股份有限公司