[發(fā)明專利]基于標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝的不含無(wú)源元件的帶隙基準(zhǔn)電壓源結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310389176.6
• 申請(qǐng)日: 2013-08-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103440013A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫業(yè)超;黃卓磊;王瑋冰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇物聯(lián)網(wǎng)研究發(fā)展中心
• 主分類號(hào): G05F1/56
• 分類號(hào): G05F1/56
• 代理公司: 無(wú)錫市大為專利商標(biāo)事務(wù)所 32104
• 代理人: 曹祖良

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種帶隙基準(zhǔn)電壓源，具體是一種完全基于標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝，而且沒(méi)有任何無(wú)源元件的帶隙基準(zhǔn)電壓源結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

帶隙基準(zhǔn)在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路和存儲(chǔ)器電路中作為基礎(chǔ)和關(guān)鍵器件得到廣泛應(yīng)用。目前帶隙基準(zhǔn)的主流研究趨勢(shì)傾向于追求在更低電壓和更低功耗下的高精度。不過(guò)其中存在的問(wèn)題也很明顯，比如很多方案都有為了提高性能而采取的特殊工藝，而且核心電路以及運(yùn)放電路里面往往含有實(shí)際的電阻和電容元件，這些都不利于進(jìn)一步的集成設(shè)計(jì)和成本控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種基于標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝的不含無(wú)源元件的通用帶隙基準(zhǔn)電壓源結(jié)構(gòu)，利于集成和降低成本。這種電路結(jié)構(gòu)的具體特點(diǎn)如下：帶隙核心電路的晶體管采用標(biāo)準(zhǔn)N阱工藝中的縱向PNP管，負(fù)責(zé)將ΔV_be轉(zhuǎn)換成PTAT(proportional?to?absolute?temperature)電流的電阻采用工作在線性區(qū)的MOS管；參考電壓處的分壓電阻全部采用MOS管完成，運(yùn)放電路中的米勒補(bǔ)償電阻和電容也用MOS管對(duì)替代。

按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述基于標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝的不含無(wú)源元件的帶隙基準(zhǔn)電壓源結(jié)構(gòu)，包括啟動(dòng)電路、運(yùn)放電路和帶隙核心電路，所述啟動(dòng)電路的輸出偏置端連接到運(yùn)放電路和帶隙核心電路，啟動(dòng)電路提供穩(wěn)定的電壓偏置點(diǎn)使后續(xù)連接的運(yùn)放電路和帶隙核心電路工作在合適的靜態(tài)工作點(diǎn)從而啟動(dòng)整個(gè)帶隙基準(zhǔn)電壓源電路；

所述運(yùn)放電路包括：由PMOS管P8、PMOS管P9、PMOS管P10、PMOS管P11構(gòu)成的電流鏡，PMOS管P8和PMOS管P9共柵極，連接啟動(dòng)電路的第一輸出偏置端，PMOS管P10和PMOS管P11共柵極，連接啟動(dòng)電路的第二輸出偏置端，PMOS管P8漏極接PMOS管P10源極，PMOS管P9漏極接PMOS管P11源極，PMOS管P10漏極接NMOS管N4漏極和NMOS管N6柵極，PMOS管P11漏極接NMOS管N5漏極、NMOS管N7柵極、PMOS管P13柵極、PMOS管P12漏極、PMOS管P12源極、NMOS管N3柵極，PMOS管P13源極漏極相連并連接PMOS管P12柵極、NMOS管N3漏極、PMOS管P22漏極、PMOS管P22柵極，PMOS管P22源極接PMOS管P21漏極，PMOS管P21柵極接啟動(dòng)電路的第一輸出偏置端，NMOS管N4源極接NMOS管N6漏極，NMOS管N5源極接NMOS管N7漏極；

所述帶隙核心電路包括：PNP管T14發(fā)射極與運(yùn)放電路的NMOS管N4柵極連接，等效電阻NMOS管N16漏極與運(yùn)放電路的NMOS管N5柵極連接，等效電阻NMOS管N16柵極與電流鏡NMOS管N17柵極連接，等效電阻NMOS管N16源極與PNP管T15發(fā)射極、電流鏡NMOS管N17源極、電流調(diào)節(jié)NMOS管N18漏極連接，電流鏡NMOS管N17柵極漏極相連，電流調(diào)節(jié)NMOS管N18柵極漏極相連；NMOS管N16漏極接PMOS管P26漏極，PMOS管P26源極接PMOS管P24漏極，PNP管T14發(fā)射極接PMOS管P25漏極，PMOS管P25漏極接PMOS管P23漏極，NMOS管N17漏極接PMOS管P20漏極，PMOS管P20源極接PMOS管P19漏極，所述PMOS管P19柵極、PMOS管P23柵極、PMOS管P24柵極接啟動(dòng)電路的第一輸出偏置端，PMOS管P20柵極、PMOS管P25柵極、PMOS管P26柵極接NMOS管N3漏極，PMOS管P23、PMOS管P24、PMOS管P25、PMOS管P26構(gòu)成電流鏡；PMOS管P20漏極輸出穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓；所述NMOS管N16在線性區(qū)工作，PMOS管P12、PMOS管P13組成米勒補(bǔ)償結(jié)構(gòu)；所述PNP管T14的基極和集電極、PNP管T15的基極和集電極、NMOS管N18源極、NMOS管N3源極、NMOS管N6源極、NMOS管N7源極均接地，PMOS管P8源極、PMOS管P9源極、PMOS管P21源極、PMOS管P23源極、PMOS管P24源極、PMOS管P19源極均接電源。

所述PMOS管P20漏極與地之間存在一個(gè)支路，串聯(lián)至少三個(gè)MOS管。所串聯(lián)的MOS管均為二極管連接形式，采用完全相同的PMOS管串聯(lián)得到等分電壓，或混合安排NMOS管和PMOS管的連接次序、數(shù)目以及管子參數(shù)，得到指定參考電壓輸出。所串聯(lián)的MOS管工作在亞閾值甚至是關(guān)斷狀態(tài)。