本发明涉及半导体集成电路领域，尤其涉及一种宽温度工作范围的sic基放大电路。
背景技术：
1、传统si基集成电路的极限工作温度仅有200℃，但在某些应用领域集成电路通常要工作在很高的温度下，例如应用在深空探测器上要工作在400℃以上的高温，探井平台也需要工作在200℃甚至更高的温度。受限于si材料本身特点，无法满足这些高温应用领域的需求。碳化硅(sic)为第三代宽禁带半导体材料具有更大的带隙，约为si的3倍、更高的临界击穿场强，约为si的10倍、更高的热导率，约为si的3倍多、以及更快的电子饱和速度等特点，故sic器件和电路具有耐高压和高温的优势，sic器件和电路在电力电子领域发挥着日益重要的作用，同时由于其高温应用优势在深空探测、地质勘探等领域逐渐受到关注。
2、早在2009年，美国航空航天局格伦研究中心报道了耐温500℃的基于sic jfet的差分放大电路，近些年也有学者研制出sic基集成放大电路，但是sic mosfet的阈值电压在很宽的温度范围内变化比较大，会导致高温下电路增益会有下降，很少有关于对温度升高来自动调整放大管的工作状态弥补增益下降的补偿电路提出。
技术实现思路
1、鉴于上述问题，本发明提供了一种宽温度工作范围的sic基放大电路。
2、本发明提供了一种宽温度工作范围的sic基放大电路，包括：差分共源放大电路10，采用双输入端的电阻做负载的共源极放大电路结构；电压钳位电路20，采用自偏置电压的共源共栅电流镜结构；负温度系数电压/电流产生电路30，一端连接电压钳位电路20的输出端且另一端接地，用于利用电压钳位和pn结的负温度系数电压特性产生负温度特性电流；两组放大管偏置跟随电路40，对称设置于差分共源放大电路10的放大管的输入端，用于利用电流镜复制负温度特性电流并在等效的无温度系数电阻上产生偏置电压送给放大管的输入端；至少一组无温度系数等效电阻电路50，分别设置于负温度系数电压/电流产生电路30和放大管偏置跟随电路40内部，用于完成电荷的转移。
3、根据本发明的实施例，差分共源放大电路10包括电压源vdd、第一电阻r1、第二电阻r2、第一mos管m1和第二mos管m2，其中：第一电阻r1和第二电阻r2的一端共同接入电压源vdd，且另一端分别连接第一mos管m1的漏极和第二mos管m2的漏极，第一mos管m1和第二mos管m2的源极共同接地，第一mos管m1和第二mos管m2的栅极分别连接一组放大管偏置跟随电路40。
4、根据本发明的实施例，两组放大管偏置跟随电路40包括：第一组放大管偏置跟随电路，包括第十一mos管m11、第十二mos管m12和两组无温度系数等效电阻电路50，其中，第十一mos管m11的源极接入电压源vdd且漏极连接第十二mos管m12的源极，第十二mos管m12的漏极串接有两组无温度系数等效电阻电路50，两组无温度系数等效电阻电路50的中间节点连接第一mos管m1栅极，两组无温度系数等效电阻电路50的末端接地；第二组放大管偏置跟随电路，包括第十三mos管m13、第十四mos管m14和另外两组无温度系数等效电阻电路50，其中，第十三mos管m13的源极接入电压源vdd且漏极连接第十四mos管m14的源极，第十四mos管m14的漏极串接有另外两组无温度系数等效电阻电路50，另外两组无温度系数等效电阻电路50的中间节点连接第二mos管m2栅极，另外两组无温度系数等效电阻电路50的末端接地；其中，第十一mos管m11和第十三mos管m13的栅极共同连接至电压钳位电路20的第一输入节点，第十二mos管m12和第十四mos管m14的栅极共同连接至电压钳位电路20的第二输入节点。
5、根据本发明的实施例，无温度系数等效电阻电路50包括一个下级板接地的电容，以及交替打开的第一开关s1和第二开关s2。
6、根据本发明的实施例，第一组放大管偏置跟随电路和第二组放大管偏置跟随电路对称设置，其中，第一组放大管偏置跟随电路中的两组无温度系数等效电阻电路50记为第一类等效子电路和第二类等效电阻子电路，则：第一类等效子电路包括依次串接于第十二mos管m12漏极的第一开关s1和第二开关s2，以及上级板接入第一开关s1输出端的第二电容c2，第二电容c2的下级板接地；第二类等效电阻子电路包括依次串接于第一类等效子电路输出端的第一开关s1和第四电容c4的上极板，以及并联于第一类等效子电路输出端与第四电容c4下极板之间的第二开关s2，第四电容c4的下极板接地。
7、根据本发明的实施例，电压钳位电路20包括第三mos管m3、第四mos管m4、第五mos管m5、第六mos管m6、第七mos管m7、第八mos管m8、第九mos管m9、第十mos管m10、第三电阻r3和第四电阻r4，其中：第三mos管m3和第四mos管m4的源极接入电压源vdd，第三mos管m3和第四mos管m4的漏极分别连接第五mos管m5和第六mos管m6的源极，第三mos管m3栅极、第四mos管m4栅极和第六mos管m6漏极共同连接并作为第一输入节点；第五mos管m5和第六mos管m6的漏极分别连接第三电阻r3和第四电阻r4的一端，第三电阻r3和第四电阻r4的另一端分别连接第七mos管m7和第八mos管m8的漏极，第五mos管m5栅极、第六mos管m6栅极和第八mos管m8漏极共同连接并作为第二输入节点；第七mos管m7栅极、第八mos管m8栅极和第五mos管m5漏极共同连接，第七mos管m7和第八mos管m8的源极分别连接第九mos管m9和第十mos管m10的漏极；第九mos管m9栅极、第十mos管m10栅极和第七mos管m7漏极共同连接，第九mos管m9和第十mos管m10的源极分别连接至负温度系数电压/电流产生电路30。
8、根据本发明的实施例，负温度系数电压/电流产生电路30包括n个相互串接的二极管和一组无温度系数等效电阻电路50，其中：第九mos管m9的源极依次串接n个二极管，第十mos管m10的源极串接有一组无温度系数等效电阻电路50，n个二极管和一组无温度系数等效电阻电路50的末端均接地。
9、根据本发明的实施例，负温度系数电压/电流产生电路30中的无温度系数等效电阻电路50包括：依次串接于第十mos管m10源极的第一开关s1和第一电容c1的上极板，以及并联于第十mos管m10源极与第一电容c1的下极板之间的第二开关s2，第一电容c1的下极板接地。
10、根据本发明的实施例，在负温度系数电压/电流产生电路30中的无温度系数等效电阻电路50中，等效的无温度系数电阻根据以下公式计算得出：
11、
12、式中，r为等效的无温度系数电阻；c为第一电容c1的电容值；fck为第一开关s1和第二开关s2的开关频率。
13、根据本发明的实施例，在负温度系数电压/电流产生电路30中，pn结的正向压降根据以下公式计算得出：
14、
15、式中，vf为pn结的正向压降；vg(0)为能带间隙电压；q为电子电量；k为玻尔兹曼常数；c是与pn结的面积、参杂浓度有关的常数；r也为常数；if为pn结的正向电流；t为热力学温度。
16、与现有技术相比，本发明提供的宽温度工作范围的sic基放大电路，至少具有以下有益效果：
17、(1)本发明提供的宽温度工作范围的sic基放大电路，作为一种基于sic mosfet工艺在宽温度范围工作的集成放大电路，可以实现温度补偿，并有利于sic基的单片集成放大电路在很宽的温度范围内保持大的增益，sic基的集成放大电路在随着工作温度的升高自适应调整放大管偏置电压弥补增益下降；
18、(2)本发明通过电流镜钳位和具有负温度系数的sic基pn结电压在无温度系数的等效电阻上产生跟随阈值电压变化的偏置电压，有利于防止共源放大管在高温下进入线性区，使放大电路在低温到高温工作下都有较大的增益。
1.一种宽温度工作范围的sic基放大电路，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的宽温度工作范围的sic基放大电路，其特征在于，所述差分共源放大电路(10)包括电压源(vdd)、第一电阻(r1)、第二电阻(r2)、第一mos管(m1)和第二mos管(m2)，其中：
3.根据权利要求2所述的宽温度工作范围的sic基放大电路，其特征在于，所述两组放大管偏置跟随电路(40)包括：
4.根据权利要求1所述的宽温度工作范围的sic基放大电路，其特征在于，所述无温度系数等效电阻电路(50)包括一个下级板接地的电容，以及交替打开的第一开关(s1)和第二开关(s2)。
5.根据权利要求3所述的宽温度工作范围的sic基放大电路，其特征在于，所述第一组放大管偏置跟随电路和第二组放大管偏置跟随电路对称设置，其中，所述第一组放大管偏置跟随电路中的两组无温度系数等效电阻电路(50)记为第一类等效子电路和第二类等效电阻子电路，则：
6.根据权利要求3所述的宽温度工作范围的sic基放大电路，其特征在于，所述电压钳位电路(20)包括第三mos管(m3)、第四mos管(m4)、第五mos管(m5)、第六mos管(m6)、第七mos管(m7)、第八mos管(m8)、第九mos管(m9)、第十mos管(m10)、第三电阻(r3)和第四电阻(r4)，其中：
7.根据权利要求6所述的宽温度工作范围的sic基放大电路，其特征在于，所述负温度系数电压/电流产生电路(30)包括n个相互串接的二极管和一组无温度系数等效电阻电路(50)，其中：
8.根据权利要求7所述的宽温度工作范围的sic基放大电路，其特征在于，所述负温度系数电压/电流产生电路(30)中的无温度系数等效电阻电路(50)包括：
9.根据权利要求8所述的宽温度工作范围的sic基放大电路，其特征在于，在所述负温度系数电压/电流产生电路(30)中的无温度系数等效电阻电路(50)中，所述等效的无温度系数电阻根据以下公式计算得出：
10.根据权利要求1所述的宽温度工作范围的sic基放大电路，其特征在于，在所述负温度系数电压/电流产生电路(30)中，所述pn结的正向压降根据以下公式计算得出：
