[發(fā)明專利]一種高工藝穩(wěn)定性的亞閾帶隙基準源電路

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• 申請日: 2019-12-05
• 公開（公告）號: CN110825152A
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發(fā)明（設計）人: 劉錫鋒;陸建恩;王津飛
• 申請（專利權）人: 江蘇信息職業(yè)技術學院
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 王玉梅;查俊奎

本發(fā)明公開了一種高工藝穩(wěn)定性的亞閾帶隙基準源電路，其特征在于，包括啟動電路、飽和電流產生電路、亞閾電流產生電路、級聯PTAT電路和PTAT電壓調整管；還包括bc短接的pnp三極管。級聯PTAT電路產生正溫度系數電壓，bc短接的pnp三極管產生負溫度系數電壓，加權求和在輸出端得到0溫度系數輸出電壓，正溫度系數電壓和負溫度系數電壓加權求和在輸出端得到0溫度系數輸出電壓。本發(fā)明中利用普通MOS管和高壓MOS管的閾值差來產生亞閾電流，從而獲得低功耗特性，在該電路設計中通過高壓MOS管參數設計，保證該電路模塊能夠在極限工藝波動條件下始終產生亞閾電流，從而獲得較高工藝穩(wěn)定性。

技術領域

本發(fā)明涉及帶隙基準源電路技術領域，特別涉及一種高工藝穩(wěn)定性的亞閾帶隙基準源電路。

背景技術

帶隙基準是集成電路的一個重要門類，也可以作為集成電路中的一個模塊。對帶隙基準的基本要求是輸出電壓隨集成電路制造工藝、溫度、電源電壓等因素的變化而變化的幅度盡可能小。

隨著集成電路特征尺寸的持續(xù)減小，集成電路集成度越來越大，一塊芯片中往往集成了上億個晶體管。這樣對于芯片低功耗的要求也越來越高，特別是移動芯片和可穿戴設備對功耗的需求更為迫切。

目前如何在保證功能、精度的前提下，最大限度地降低功耗也是目前各類集成電路設計的研究方向之一。在帶隙基準門類中，有一種亞閾帶隙基準，其利用MOS管亞閾工作時電流非常小的特點來實現低功耗，是目前低功耗帶隙基準的主流設計。

MOS管亞閾值工作是介于MOS管截止態(tài)和正常工作狀態(tài)之間的一種工作狀態(tài)。故而其工作電流能夠相比正常工作狀態(tài)大大縮減以達到低功耗目的。但MOS亞閾工作也有較大隱患，由于亞閾工作區(qū)間較小，條件較為苛刻，如遇到工藝誤差往往會使得MOS管實際工作狀態(tài)脫離亞閾區(qū)。如進入到正常工作區(qū)，則會使電路功能喪失；若進入到截至區(qū)，則整個電路不工作。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供了一種高工藝穩(wěn)定性的亞閾帶隙基準源電路，其優(yōu)點是實現 MOS 管亞閾工作的亞閾帶隙基準，亞閾帶隙具備低功耗特性，能夠適用于便攜及可穿戴設備。

本發(fā)明的上述目的是通過以下技術方案實現的，一種高工藝穩(wěn)定性的亞閾帶隙基準源電路，包括啟動電路、飽和電流產生電路、亞閾電流產生電路、級聯PTAT電路和PTAT電壓調整管；啟動電路作用于飽和電流產生電路，飽和電流產生電路用于產生穩(wěn)定飽和電流；飽和電流產生電路產生的MOS飽和電流提供給后繼的亞閾電流產生電路，亞閾電流產生電路用于產生亞閾電流；產生的亞閾電流提供給級聯PTAT電路和PTAT電壓調整管，以獲得正溫度系數電壓；

還包括bc短接的pnp三極管，該三極管用于產生負溫度系數電壓；

正溫度系數電壓和負溫度系數電壓加權求和在輸出端得到0溫度系數輸出電壓。

本發(fā)明進一步設置為，所述亞閾電流產生電路包括普通MOS管M14和高壓MOS管M17，普通MOS管M14柵漏短接，普通MOS管M14和高壓MOS管M17共柵極，普通MOS管M14和高壓MOS管M17源極接地，普通MOS管M14中流入由飽和電流產生電路產生的恒定電流Isat，在高壓MOS管M17產生亞閾電流。

本發(fā)明進一步設置為，啟動電路包括三個MOS 管M1、M2和M3，其中M3 為源、漏均接地的 N 型 MOS 管充當電容使用。

本發(fā)明進一步設置為，啟動電路與飽和電流產生電路之間還設有用于產生偏置電壓的偏置電路，偏置電路包括MOS 管M4、M5和三極管Q1，M4和M5均柵漏短接作為有源電阻，三極管Q1基集短接，偏置電路通過MOS 管M4、M5和三極管Q1一起分壓來獲取偏置電壓。

本發(fā)明進一步設置為，飽和電流產生電路包括MOS 管M6 到 M13 以及三極管Q2、Q3，用于產生一個不 隨電源電壓變化的恒定飽和電流。