[發(fā)明專利]一種無電阻的帶隙基準電壓源

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110120912.9
• 申請日: 2011-05-11
• 公開（公告）號: CN102147632A
• 公開（公告）日: 2011-08-10
• 發(fā)明（設計）人: 周澤坤;鐘博;封魯平;馬穎乾;明鑫;張波;徐祥柱
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 周永宏

技術領域

本發(fā)明屬于電源技術領域，具體涉及一種帶隙基準電壓源的設計。

背景技術

在基準電壓源的設計過程中，通常采用基于硅的帶隙電壓產生固定電壓的技術來產生基準電壓，其原理在于，將一個正溫度系數的電壓和一個負溫度系數的電壓以一定的比例疊加，產生不隨環(huán)境溫度、電源電壓變化的電壓值。當溫度接近0K時，這個基準電壓接近硅的帶隙電壓，稱為“帶隙基準”電壓。

正溫度系數的電壓通常來自于兩個雙結型晶體管的基極-發(fā)射極電壓之差ΔV_BE，負溫度系數的電壓即是雙結型晶體管的基極-發(fā)射極電壓V_BE，這兩個電壓要以一定的比例疊加，才能抵消溫度系數，使得到的電壓具有比較好的溫度特性。基準電壓可表示為：

V_REF＝V_BE+K×ΔV_BE??????????????????????????????????????????????????公式(1)

公式(1)中的系數K通常是兩個同類型電阻的比值。而標準的數字電路，并沒有提供相應的電阻模型，這里可以用開關電容實現等效電阻的方法來解決，但是需要額外的電路來產生時鐘信號，增加了電路的復雜度，同時會引入噪聲；芯片內部集成電容，又會增加芯片版圖的面積，增加成本。

文獻“Buck?A?E，McDonald?C?L，Lewis?H.et?al.A?CMOS?bandgap?reference?without?resistors.IEEE?JOURNAL?of?Solid-State?Circuits，2002.37(1)：81-83”很好地解決了以上的問題，電路結構中的MOS均工作于強反型或截止區(qū)，故不存在器件模型精確性的問題。但是電路正常工作所需的電源電壓太高，不適用于低壓應用環(huán)境；電源抑制比并不高，溫度特性也不是很好；為了抑制MOS管的溝道長度調制效應，不得不增加器件的溝道長度，從而增加了芯片的面積。文獻“Tetsuya?Hiros，et?al.Temperature-compensated?CMOS?current?reference?circuit?for?ultralow-power?subthreshold?LSIs，IEICE?Electronics?Express，Vol.5，No.6，pp.204-210，Mar.2008”提出的無電阻的帶隙基準源電路，部分MOS管工作于亞閾值區(qū)，但是在這一區(qū)間并沒有精確的模型來描述MOS管的特性，因而增加了設計的復雜度。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是為了解決現有的無電阻的帶隙基準源電路存在的問題，提出了一種無電阻帶隙基準電壓源。

本發(fā)明技術方案為：一種無電阻帶隙基準電壓源，包括啟動電路，自偏置電流源電路，和帶有PTAT失調的電壓跟隨器電路，其中，啟動電路與自偏置電流源電路連接，帶有PTAT失調的電壓跟隨器與自偏置電流源電路相連。

進一步的，自偏置電流源電路包括PMOS管MP1、MP2、MP3，NMOS管MN1、MN2、MN3、MN4、MN6，三極管Q1、Q2、Q3，其中，PMOS管的源極與襯底均接外部電源，NMOS管的襯底均接地，三極管的基極與集電極均接地，PMOS管MP3的柵漏短接，同時與MP1和MP2的柵極連接，PMOS管MP1、MP2、MP3的漏極分別與NMOS管MN1、MN3、MN4的漏極連接，MP3的漏極作為自偏置電流源電路的Vbias點，NMOS管MN1柵漏短接，并且與MN2和MN3的柵極連接，MN1的源極與MN2的漏極連接，NMOS管MN2的源極與三極管Q1的發(fā)射極連接，NMOS管MN3的漏極與MN4的柵極連接，同時連接MN6的柵極，NMOS管MN6的源極與三極管Q2的發(fā)射極連接，同時連接帶有PTAT失調的電壓跟隨器的正向輸入端，NMOS管MN4的源極與三極管Q3的發(fā)射極連接，MN6的源極與漏極接地。

進一步的，帶有PTAT失調的電壓跟隨器包括NMOS管M1、M2，第一電流源、第二電流源、第三電流源和電流鏡，其中，NMOS管M1與M2的柵極分別作為電壓跟隨器的正向與負向輸入端，漏極分別與第一電流源和第二電流源正端連接，源極串聯(lián)第三電流源后接地，第一電流源、第二電流源的負端分別接外部電源，正端通過電源鏡接地，所述第一電流源、第二電流源和第三電流源的電流大小之比為A+1∶B+1∶A+B。