[實用新型]一種帶隙基準電壓源

有效

• 申請號: 201120354891.2
• 申請日: 2011-09-21
• 公開（公告）號: CN202257344U
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 明鑫;李強;徐祥柱;陳程;周澤坤;張波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56;G05F1/567
• 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

本實用新型屬于電源技術領域，具體涉及一種帶隙基準電壓源的設計。

背景技術

基準作為集成電路必不可少的部分，為整個芯片提供偏置電流以及提供基準電壓。偏置電流的大小決定了整個芯片的功耗，同時芯片中誤差放大器與比較器通常會以基準電壓作為參考電壓，基準的穩定性在很大程度上決定了芯片功能的實現與性能的優劣。

集成電路中最常用的基準為基于三極管的帶隙基準。如圖1所示，由誤差放大器鉗位，然后通過Q1、Q2與R1產生正比于絕對溫度(Proportional?to?Absolute?Temperature，PTAT)電流。PTAT電流作用于R2上，由Q2與R2共同產生帶隙基準電壓。由于誤差放大器的鉗位作用，使得V_X與V_Y兩點的電壓基本相等，即V_X＝V_Y＝V_BE2，同時，同于兩路中的電流也相等，則有由于則電流為正比于絕對溫度電流，此電流通過電流鏡鏡像為整個芯片提供偏置電流。

根據PTAT電流的表達式，可以得出帶隙電壓的表達式為：

由于V_T為正溫度系數，同時V_BE2為負溫度系數，合理的調節系數的大小，便可以在一定溫度下實現基準隨溫度的變化為零，從而為整個芯片提供一個隨溫度變化很小的基準參考電壓。

帶隙基準有兩個穩定狀態，當沒有電流時，基準便一直處于零狀態，因此需要一個額外的啟動電路，來給帶隙基準提供一個啟動電流。然而，啟動電路往往會占據比較大的芯片面積。同時，在電源電壓比較大的范圍內變化時，特別是電源電壓很高時，會在啟動瞬間在基準輸出端產生一個很大的過沖，這個過沖嚴重影響了系統的性能與穩定性。

實用新型內容

本實用新型的目的是為了解決現有帶隙基準電壓源啟動電路存在的上述問題，提出了一種帶隙基準電壓源。

本實用新型的技術方案是：一種帶隙基準電壓源，包括啟動電路，PTAT電流產生電路和基準電壓產生電路，其中，所述啟動電路分別與PTAT電流產生電路和基準電壓產生電路連接，PTAT電流產生電路和基準電壓產生電路連接，基準電壓產生電路的輸出作為所述帶隙基準電壓源的輸出，其特征在于，

所述啟動電路包括脈沖產生單元、PMOS管MP1和MP6、NMOS管MN1和MN2、電阻R3、電容C1，脈沖產生單元根據外部的使能信號產生一個上升沿的單脈沖信號，具體連接關系是：脈沖產生單元的輸出與MN1的柵極連接，MN1的源極和襯底均接地，MP1的源極和襯底均接外部電源，MP1的漏極接MN1的漏極，MP6的柵極接MP1的漏極，MP6的源極接R3的一端，R3的另一端接MP1的柵極，MP6的襯底接電源，MN2的柵極接外部的使能信號，MN2的漏極接MP6的漏極，MN2的源極和襯底均接地，電容C1的一端接MN1的漏極，C1的另一端接地。

進一步的，所述的脈沖產生單元包括反相器INV1、INV2、INV3，異或門XOR，與非門NAND，電容C0，具體連接關系是：反相器INV1的輸入端接外部的使能信號，反相器INV2的輸入接反相器INV1的輸出端，XOR的第一輸入端接外部的使能信號，第二輸入端接反相器INV2的輸出端，與非門NAND的第一輸入端外部的使能信號，第二輸入端接異或門XOR的輸出端，反相器INV3的輸入端接與非門NAND的輸出端，反相器INV3的輸出作為脈沖產生單元的輸出，電容C0的一端接反相器INV1的輸出，另一端接地。

進一步的，所述的PTAT電流產生電路包括PMOS管MP2、MP3、MP4，NMOS管MN3、MN4、MN5，三極管Q1、Q2、Q4，電阻R1和電容C2，具體連接關系是：PMOS管MP2和MP3的源極和襯底均接外部電源，MP2的柵極接MP3的柵極，MP3的柵極接所述啟動電路中MP1的柵極，MN3的柵極和漏極短接，MN3的漏極接MP2的漏極，MN4的柵極接MP3的柵極，MN4的漏極接MP3的漏極，MN3和MN4的襯底均接地，Q1、Q2、Q4的基極和集電極均接地，Q1的發射極接電阻R1的一端，R1的另一端接MN3的源極，Q2的發射極接MN4的源極，電容C2的一端接MN4的漏極，C2的另一端接地，MP4的柵極接MP2的柵極，MP4的源極和襯底接外部電源，MN5的漏極接MP4的漏極，MN5的柵極接MN4的漏極，MN5的襯底接地，Q4的發射極接MN5的源極，MP2的柵極作為PTAT電流產生電路的輸出。