[發明專利]一種基于PTAT電流的低電源依賴性帶隙基準電壓電路設計

無效

• 申請號: 201310245900.8
• 申請日: 2013-06-20
• 公開（公告）號: CN103412595A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 劉海;潘洪帥;牛曉聰;闞向楠;荊勝羽;劉聽政;高遷波;韓風
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及模擬集成電路或模數混合集成電路基準產生領域，具體涉及一種基于PTAT電流而產生的零溫度系數、低電源依賴性的帶隙基準電壓電路設計。背景技術

在現代集成電路設計中，基準電壓得到廣泛的應用。隨著集成環境的芯片性能要求的不斷提高，特別是在A/D轉換器、D/A轉換器、RFID(射頻識別)等集成電路中，對基準電壓電路的精度、穩定性、外部噪聲抑制性等方面提出的了更高的要求。

而在現有電路中提供高精度、零溫度系數的基準電壓電路中一般用具有正溫度系數PTAT電流產生電路，如圖1所示，為傳統的PTAT電流產生電路。因為兩個雙極晶體管工作在不相等的電流密度下，那么他們的基極-發射極電壓差值與絕對溫度成正比。如下：

（公式1）

這樣的差值表現出正溫度系數：

（公式2）

又因為???????????????????????（公式3）

同樣表現出正的溫度系數，所以PTAT電流具有相同的特性。

又如傳統基準電壓生成電路如圖2所示，因為對于雙極晶體管的基極-發射極電壓具有負溫度系數，其思想是將PTAT電壓加到基極-發射極電壓上，因此輸出電壓等于

（公式4）

因此，只有保證上式中兩項和是零溫度系數，才可以得到與溫度無關的基準電壓。

由上述原理產生的基準電壓易受放大器失調的影響，不能抑制溝道長度調制效應，并且易受電源噪聲影響，具有很強的電源依賴性。同時其驅動能力有限，基準電壓單一的缺點，不能滿足現代集成電路設計中對基準電壓的嚴格要求。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題是提供由共源共柵結構電流鏡產生的PTAT電流，并由此設計一種低電源依懶性的帶隙基準電壓電路。本發明可以解決傳統基準電路高電源依賴性、易受外部噪聲和失調影響、驅動能力低、基準電壓單一等方面的問題。滿足現代集成電路設計中對基準電壓的高要標準要求。

????為了實現上述設計目的，本發明采用如下技術方案：

????本發明提供一種基于PTAT電流的一種低電源依賴性帶隙基準電壓電路設計；包括啟動電路、基準電壓產生電路、基準緩沖輸出電路；所述基準電壓產生電路包含共源共柵電流鏡電路、正溫度系數的PTAT電流產生電路、負溫度系數電流產生電路；所述啟動電路用于為基準電路提供啟動偏置電壓，以避免共源共柵電流鏡電路存在的簡并偏置點，使其上電后能自啟動。

?所述基準緩沖電路用于產生多個帶隙基準電壓，由于本電路采用了共源共柵電流鏡結構，PTAT電流產生電路具有高的輸出阻抗，具有較強的驅動能力，基準緩沖電路使電路能夠滿足驅動低阻負載的要求。

?進一步，所述啟動電路連接外部電源VDD，同時連接基準電壓產生電路中共源共柵電流鏡電路中的簡并點，并通過電阻RM在基準電壓產生電路中引出參考電壓，與運算放大器的正相輸入端相連接，運算放大器的反相輸入端連接于電阻R4、R5之間，通過調節R4、R5的匹配以得到比較器輸出端的局部參考電源VDDL，VDDL用來為基準電壓產生電路、基準緩沖輸出電路提供偏置電壓，從而得到一種基于PTAT電流的低電源依賴性帶隙基準電壓電路。

????本發明的優點在于：

本發明除具有一般基準電壓所具有零溫度系數的特點外，還運用自偏置共源共柵結構，有效抑制溝道長度調制效應，降低電源依賴性。同時可以實現上電自啟動，產生局部電源VDDL，更進一步的提高電源抑制，增強抗干擾性能。基準電壓產生電路具有大輸出阻抗，強的驅動能力很強。并通過基準緩沖輸出電路，利于驅動低阻負載，同時能夠提供多個帶隙基準電壓，滿足了現代集成電路設計中對基準電壓的嚴格要求。

附圖說明

圖1為傳統PTAT電流產生電路。

圖2為傳統基準電壓生成電路。

圖3為本發明的總體結構框圖。

圖4為本設計中自偏置共源共柵電流鏡模塊。

圖5為本設計共源共柵PTAT電流產生電路。

圖6為本設計基于PTAT電流的低電源依賴性帶隙基準電壓電路。

具體實施方式

?為了使本發明的所述的目的、技術方案、優點更加清楚，下面將結合附圖，對本發明實例的技術方案和部分原理進行行說明。

?本發明設計一種基于PTAT電流的低電源依賴性帶隙基準電壓電路設計。

?圖3為本設計的實施的總體結構框圖。