[發明專利]一種高性能基準電壓源

有效

• 申請號: 201711021624.1
• 申請日: 2017-10-26
• 公開（公告）號: CN107608441B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 梅年松;楊清山;張釗鋒
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海高等研究院
• 主分類號: G05F1/567
• 分類號: G05F1/567
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 顧正超

本發明公開了一種高性能基準電壓源及其實現方法，基準電壓源包括：正溫度系數PTAT電流產生電路，用于產生一正溫度系數的電流I₀；偏置電路，用于將鏡像恒流源的各PMOS管的柵極電壓穩定在設計值；鏡像恒流源，用于為正溫度系數PTAT電流產生電路提供電流I₀并將電流向電流電壓轉換電路輸出；電流電壓轉換電路，用于將正溫度系數的電流I₀轉換為正溫度系數的電壓；負溫度系數CTAT電壓產生電路，用于將正溫度系數PTAT電流產生電路的三極管的基極發射極電壓按比例產生一負溫度系數電壓并輸出，以使所述正溫度系數的電壓的基準抬高從而在所述電流電壓轉換電路的上端獲得所述正溫度系數的電壓與負溫度系數電壓之和的基準電壓。

技術領域

本發明涉及一種基準電壓源，特別是涉及一種高性能基準電壓源。

背景技術

基準電壓源是模擬集成電路中的重要模塊之一，被廣泛應用于電源管理芯片、數模轉換器和鎖相環等電路中，為電路提供穩定的基準電壓。理想的電壓基準是一個與電源電壓、工藝、溫度無關的量。隨著集成電路工藝的發展以及便攜式電子設備的發展，電路的低功耗、低電壓設計越來越受重視。在這一背景下，低功耗、低電壓、高輸出精度、小面積的基準電壓源成為當今的研究熱點。

傳統的帶隙基準一般是基于CMOS BJT器件的基極-發射極電壓(V_be)而實現的，這類基準電路具有良好的溫度特性和工藝一致性，但是存在功耗過大(電路工作電流幾十微安甚至上百微安)，工作電壓較高(通常大于1.5V)的問題，不能滿足現代集成電路系統要求。于是人們開始研究基于MOS管閾值電壓的基準電路，這類基準電路具有能在較低的電壓下工作(通常工作電壓小于1V)且功耗較低(電路工作電流小于1微安)，但是存在輸出電壓隨工藝變化較大的問題。

發明內容

為克服上述現有技術存在的不足，本發明之目的在于提供一種高性能基準電壓源，以實現一種超低功耗(工作電壓小于1V，電路電流小于1微安)、小面積、工藝變化較小(輸出電壓220mV，工藝變化小于2mV)的基準電壓源。

為達上述及其它目的，本發明提出一種高性能基準電壓源，包括：

正溫度系數PTAT電流產生電路，用于產生一正溫度系數的電流I₀；

偏置電路，用于將鏡像恒流源的各PMOS管的柵極電壓穩定在設計值；

鏡像恒流源，用于為所述正溫度系數PTAT電流產生電路提供電流I₀并將該電流向電流電壓轉換電路輸出；

電流電壓轉換電路，用于將所述正溫度系數的電流I₀轉換為正溫度系數的電壓；

負溫度系數CTAT電壓產生電路，用于將所述正溫度系數PTAT電流產生電路的一三極管的基極發射極電壓按比例產生一負溫度系數電壓并輸出，以使所述電流電壓轉換電路產生的正溫度系數PTAT的電壓的基準抬高從而在所述電流電壓轉換電路的上端獲得所述正溫度系數的電壓與負溫度系數電壓之和的基準電壓。

進一步地，所述正溫度系數PTAT電流產生電路包括第一PNP三極管、第二PNP三極管和第一電阻，所述第一PNP管和第二PNP管的集電極和基極接地，所述第一PNP管的發射極連接至第一電阻的一端，所述第一電阻的另一端連接所述偏置電路與所述鏡像恒流源，所述第二PNP管的發射極連接至所述偏置電路、所述鏡像恒流源與所述負溫度系數CTAT電壓產生電路。

進一步地，所述偏置電路包括第一運放，所述第一運放的反相輸入端連接所述第一電阻與所述鏡像恒流源，所述第一運放的同相輸入端連接所述第二PNP管的發射極、所述鏡像恒流源與所述負溫度系數CTAT電壓產生電路。