[發明專利]一種基準電壓源

無效

• 申請號: 201310301186.X
• 申請日: 2013-07-18
• 公開（公告）號: CN103412596A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 方健;彭宜建;王賀龍;谷洪波;賈姚瑤;程春云
• 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: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 李順德;王睿

技術領域

本發明涉及模擬集成電路技術，具體的說是涉及一種基準電壓源。

背景技術

基準電壓源，作為一種基本的模塊單元，應用于模擬電路設計、混合信號電路設計以及數字設計。在偏置電路、A/D、D/A轉換、電壓調整電路、DRAMs以及閃存中，基準電壓源都是必不可少的電路單元。基準電壓源的最重要的特性在于其輸出電壓對于溫度和電源電壓的變化不敏感，溫度系數（TC，Temperature?Coefficient）和電源抑制比（PSRR,Power?Supply?Rejection?Ratio）這兩個參數決定了一個基準電壓源的性能好壞。

傳統的帶隙基準電壓源如圖1所示，包括PMOS電流鏡M1、M2、M3，運算放大器OP，電阻R1、R2以及PNP雙極晶體管Q1、Q2和Q3。運算放大器OP的反向輸入端和正向輸入端分別接A、B兩點，運算放大器OP的輸出接PMOS管M1、M2柵極，PNP雙極晶體管Q1、Q2的基極接地GND。運算放大器OP工作在深度負反饋狀態下，主要起到鉗位的作用，使得A、B兩點電位相等，那么電阻R1上的壓降等于Q1、Q2的基極-發射極電壓之差△V_BE，利用BJT管基極-發射極電壓的溫度特性，一個具有正溫度系數的電壓△V_BE和一個具有負溫度系數的電壓V_BE相加，輸出基準電壓表達式為：V_ref=V_BE3+(R₂/R₁)V_TlnN其中，V_BE是其中一個三極管的基極-發射極電壓，R₁、R₂為分壓電阻，N是PNP雙極晶體管Q1、Q2的發射極面積之比，V_T是熱電壓，V_T＝kT/q，其中k為玻爾茲曼常數，T是絕對溫度，q是單位電荷的電荷量，上述公式中，第一項呈負溫度系數，其一階溫度系數為-2mV/℃,第二項呈正溫度系數，為+0.085mV/℃,通過適當的調節電阻R₁、R₂和N的值，從而就可以產生一個在某個溫度下溫度系數為零的基準電壓Vref，此即為傳統的帶隙基準電壓產生的原理。圖1所示傳統的帶隙基準源的缺點在于：在標準的CMOS工藝中，電路中的PNP雙極晶體管只能通過寄生管來實現，這樣占去了極大的芯片面積，同時Q₁、Q₂兩個雙極晶體管存在著失配，這會給基準電壓源的準確性帶來嚴重影響，另外，片上電阻的使用會引入噪聲，電阻的溫度系數也會影響整個基準電壓源電路的性能。

發明內容

本發明所要解決的技術問題，就是針對上述傳統帶隙基準電壓源的問題，提出一種基準電壓源。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是：一種基準電壓源，其特征在于，包括輸入偏置和啟動電路、開關電容電路和運算放大器和基準產生電路，所述輸入偏置和啟動電路與所述開關電容電路連接，所述開關電容電路與運算放大器和基準產生電路連接；其中，

輸入偏置和啟動電路用于輸出啟動信號啟動基準電壓源，使基準電壓源電路開始工作，開關電容電路接受輸入偏置和啟動電路的信號，同時通過控制開關反饋改變偏置和啟動電路的輸出，電路通過后一級的控制信號選擇輸入，開關電容電路的輸出控制信號到運算放大器和基準產生電路，并與運算放大器和基準產生電路的輸出端連接作基準電壓源的輸出端。

具體的，所述輸入偏置和啟動電路包括第一PMOS管P1、第二PMOS管P2、第三PMOS管P3、第四PMOS管P4、第一NMOS管N1、第十二NMOS管N12、第十三NMOS管N13、第十四NMOS管N14、第十五NMOS管N15和第十六NMOS管N16，所述開關電容電路包括第二NMOS管N2、第三NMOS管N3、第四NMOS管N4、第五NMOS管N5、第六NMOS管N6、第七NMOS管N7、第八NMOS管N8、第九NMOS管N9、第十NMOS管N10、第十一NMOS管N11、第一邏輯控制信號SW1、第二邏輯控制信號SW2、第三邏輯控制信號SW3、第四邏輯控制信號SW4、第一電容C1、第二電容C2和第三電容C3，所述運算放大器和基準產生電路包括第五PMOS管P5、第六PMOS管P6、第七PMOS管P7、第八PMOS管P8、第十七NMOS管N17、第十八NMOS管N18、第十九NMOS管N19和第四電容C4；其中，