In many applications, the ability of current references to cope with process, voltage, and temperature (PVT) variations is critical to maintaining system-level performance. However, temperature-independent current references operating in the nA range are rarely area-efficient due to the use of large resistors which occupy a significant silicon area at this current level. In this article, we introduce a nA-range constant-with-temperature (CWT) current reference relying on a self-cascode MOSFET (SCM), biased by a proportional-to-absolute-temperature (PTAT) voltage with a CWT offset. On the one hand, the proposed reference has been simulated post-layout in 65-nm bulk. This design consumes 5.4 nW at 0.7 V and achieves a 1.1-nA current with a line sensitivity (LS) of 0.69 %/V and a temperature coefficient (TC) of 213 ppm/$^\circ$C. On the other hand, the proposed reference has been simulated and fabricated in 22-nm fully depleted silicon-on-insulator (FDSOI). This second design requires additional features to mitigate the impact of parasitic diode leakage at high temperature. In measurement, it consumes 5.8 nW at 0.9 V and achieves a 0.9-nA current with a 0.39-%/V LS and a 565-ppm/$^\circ$C TC. As a result of using an SCM, the proposed references occupy a silicon area of 0.0021 mm$^2$ in 65 nm (respectively, 0.0132 mm$^2$ in 22 nm) at least 25$\times$ (respectively, 4$\times$) smaller than state-of-the-art CWT references operating in the same current range.


翻译:在许多应用中,当前引用能够应对流程、电压和温度(PVT)变化,对于保持系统水平性能至关重要;然而,由于使用大型阻力器,在目前水平上占据相当的硅线区域,在NA范围内运行的温度独立当前引用值很少具有地区效率;在本篇文章中,我们采用了使用自卡码nSFET(CWT)的恒定常数恒定值和温度(TC)的当前参考值为213 ppm/ ⁇ circ$;在另一方面,拟议的参考值为正至绝对温度(PTAT)的电压(PTAT),以CWT值抵消。 一方面,拟议的参考值是模拟后延后(65-nm),在目前水平上显示5.00美元。

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