超低功耗全CMOS基准电路系统技术方案

本发明专利技术公开了一种超低功耗全CMOS基准电路系统，包括：一启动电路，用于驱动所述基准电路，启动更稳定，系统更稳定；一微电流产生电路，为所述基准电路的运算放大电路提供工作电流，其核心是MOS管工作在亚阈值区，因此整体工作电流为低至纳安级的电流，功耗非常小；一运算放大电路，最大程度减小因电流变化对电路产生的影响；一核心基准电路，产生核心的基准电流和基准电压，产生基准电压的精度非常高，由于整个电路中没有采用电阻，也没有采用三极管，全部都是MOS晶体管，所以总体电路的面积非常小，该电路的温度系数还是可以根据测试情况进行调节。

【技术实现步骤摘要】
超低功耗全CMOS基准电路系统
本专利技术涉及基准电压电路领域，尤其涉及一种超低功耗全CMOS基准电路系统。
技术介绍
在物联网和大多数无线通讯的应用中，相关接收电路或者发射电路等都是需要低功耗的，因此能产生低功耗的基准电路对整个应用来讲是非常关键和非常必要的。基准电路作为模拟电路的重要部分，一般需要在一个较宽的温度范围内正常工作，因此不仅要求功耗低，还需要性能稳定，有较好的温度特性。传统的方式可以采用带隙基准电路进行设计，但是其功耗相对较大，而且需要用到电阻和三极管，导致芯片面积较大。
技术实现思路
为克服上述现有技术存在的问题，本专利技术的主要目的在于提供一种超低功耗全CMOS基准电路系统，适用于超低功耗的电路系统中。为达上述及其它目的，本专利技术提供一种超低功耗全CMOS基准电路系统，其至少包括：一启动电路，用于驱动所述基准电路，启动更稳定，系统更稳定；一微电流产生电路，为所述基准电路的运算放大电路提供工作电流，其核心是MOS管工作在亚阈值区，因此整体工作电流为低至纳安级的电流，功耗非常小；一运算放大电路，最大程度减小因电流变化对电路产生的影响；一核心基准电路，产生核心的基准电流和基准电压，产生基准电压的精度非常高，还配有温度系配置端口，由于整个电路中没有采用电阻，也没有采用三极管，全部都是MOS晶体管，所以总体电路的面积非常小，该电路的温度系数还是可以根据测试情况进行调节。本专利技术的特征在于，所述启动电路由第一NMOS管NM1、第二NMOS管NM2和第一电容C1构成；电容C1的一端与电源电压相连接；电容C1的另一端与NM1管的漏极和NM2管的栅极相连接；NM1管的源极和NM2管的源极接地；所述微电流产生电路由第一PMOS管PM1、第二PMOS管PM2、第三PMOS管PM3、第三NMOS管NM3和第四NMOS管NM4构成；PM1管的源极和PM2管的源极都与电源电压VDD相连接；PM1管的漏极与PM1管的栅极、PM2管的栅极、NM2管的漏极和NM3管的漏极相连接；NM3管的源极与NM4管的漏极和NM4管的栅极相连接；PM2管的漏极与NM3管的栅极、PM3管的栅极、PM3管的漏极和PM3管的源极相连接，其中，PM3管作二极管使用；NM4管的源极和PM3管的衬底接地；所述运算放大电路由第四PMOS管PM4、第五PMOS管PM5、第六PMOS管PM6、第五NMOS管NM5、第六NMOS管NM6、第七NMOS管NM7和第八NMOS管NM8构成；PM4管的源极、PM5管的源极和PM6管的源极都与电源电压VDD相连接；PM4管的栅极与PM1管的栅极相连接；PM4管的漏极与NM5管的栅极、NM5管的漏极和NM6管的栅极相连接；PM5管的栅极与PM5管的漏极、PM6管的栅极和NM7管的漏极相连接；PM6管的漏极与NM8管的漏极相连接，其节点标注为VC；NM7管的源极与NM8管的源极和NM6管的漏极相连接；NM5管的源极和NM6管的源极接地；所述核心基准电路由第七PMOS管PM7、第八PMOS管PM8、第九PMOS管PM9、第九NMOS管NM9、第十NMOS管NM10、第十一NMOS管NM11、第十二NMOS管NM12、第十三NMOS管NM13、第十四NMOS管NM14、第十五NMOS管NM15、第十六NMOS管NM16和第十七NMOS管NM17构成；PM7管的源极、PM8管的源极和PM9管的源极都与电源电压相连接；PM7管的栅极、PM8管的栅极和PM9管的栅极都与节点VC相连接；PM7管的漏极与NM8管的栅极、NM9管的栅极和NM9管的漏极相连接，其节点标注为VA；PM8管的漏极NM7管的栅极、NM10管的栅极、NM10管的漏极、NM12管的栅极、NM12管的漏极、NM13管的栅极、NM13管的漏极、NM15管的栅极和NM15管的漏极相连接，其节点标注为VB；NM10管的源极与NM11管的栅极和NM11管的漏极相连接；NM13管的源极与NM14管的漏极相连接；NM15管的源极与NM16管的漏极相连接；NM14管的栅极接输入控制信号CT1；NM16管的栅极接输入控制信号CT2；PM9管的漏极与NM17管的栅极和NM17管的漏极相连接，其节点作为基准电压VREF的输出端，NM1管的栅极与该节点相连；NM9管的源极、NM11管的源极、NM12管的源极、NM14管的源极、NM16管的源极和NM17管的源极接地。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术超低功耗全CMOS基准电路系统；图2为本专利技术PM3管的结构示意图。具体实施方式结合图1所示，在下面的实施例中，所述超低功耗全CMOS基准电路系统，其至少包括：一启动电路，用于驱动所述基准电路，启动更稳定，系统更稳定；一微电流产生电路，其核心是MOS管工作在亚阈值区，因此整体工作电流为低至纳安级的电流，功耗非常小；一运算放大电路，最大程度减小因电流变化对电路产生的影响；一核心基准电路，产生核心的基准电流和基准电压，产生基准电压的精度非常高，由于整个电路中没有采用电阻，也没有采用三极管，全部都是MOS晶体管，所以总体电路的面积非常小，该电路的温度系数还是可以根据测试情况进行调节。所述的启动电路由电容C1、NMOS管NM1和NM2构成，当电源VDD上电时，电容C1两端电压不会突然变化，因此NM2管的栅极会耦合成高电压，那么NM2管就导通，从而有电流流过PM1管，微电流产生电路开始工作，当整个电路稳定工作且VREF输出一个正常值时，NM1管的栅极变成高电压，NM1管导通，将NM2管的栅极拉成低电平，从而关闭启动电路，整个启动电路也就完成了启动工作。所述微电流产生电路由第一PMOS管PM1、第二PMOS管PM2、第三PMOS管PM3、第三NMOS管NM3和第四NMOS管NM4构成；PM3作为一个正向的二极管，其电压为一个阈值电压，相当于NM3管和NM4管的栅源电压之和，那么就迫使NM3管进入亚阈值区，因此产生的电流Ib为nA级别的小电流，流经PM4管栅极，在通过电流镜电路给运放提供尾电流源，驱动运算放大电路开始工作，该运放属于工作在亚阈值区的运放，属于微小功耗运放的结构。图2是PM3管的结构示意图，P-substrate是P型衬底，n-WEll是PMOS管的n阱，Cathode是二极管的负极，Anode是二极管的正极。PM3的栅极、源极、漏极相连作为二极管正极，衬底作为二极管负极，避免了使用大电阻引起的温度变化，也避免了使用寄生pnp，PM3正极-负极的电压等于NM3和NM4的栅源之间的电压和，因此NM3管进入了亚阈值区。所述运算放大电路由第四PMOS管PM4、第五PMOS管PM5、第六PMOS管PM6、第五NMOS管NM5、第六NMOS管NM6、第七NMOS管NM7和第八NMOS管NM8构成；运放采用一级差分结构，通过电流镜结构的晶体管NM5管和NM6管作为负载并驱动输出电流使得电流I1和I2到平衡，其电流镜结构的负载进一步提高电压增益，减小电源变化依赖性。所述核心基准电路由第七PMOS管PM7、第八PMOS管PM8、第九PMOS管PM9、第九NMOS管NM9、第十NMOS本文档来自技高网...

【技术保护点】
超低功耗全CMOS基准电路系统，包括：一启动电路，用于驱动所述基准电路，启动更稳定，系统更稳定；一微电流产生电路，为所述基准电路的运算放大电路提供工作电流，其核心是MOS管工作在亚阈值区，因此整体工作电流为低至纳安级的电流，功耗非常小；一运算放大电路，最大程度减小因电流变化对电路产生的影响；一核心基准电路，采用共源共栅结构，产生的基准电压的精度也非常高，由于整个电路中没有采用电阻，也没有采用三极管，全部都是MOS晶体管，所以总体电路的面积非常小。

【技术特征摘要】
1.超低功耗全CMOS基准电路系统，包括：一启动电路，用于驱动所述基准电路，启动更稳定，系统更稳定；一微电流产生电路，为所述基准电路的运算放大电路提供工作电流，其核心是MOS管工作在亚阈值区，因此整体工作电流为低至纳安级的电流，功耗非常小；一运算放大电路，最大程度减小因电流变化对电路产生的影响；一核心基准电路，采用共源共栅结构，产生的基准电压的精度也非常高，由于整个电路中没有采用电阻，也没有采用三极管，全部都是MOS晶体管，所以总体电路的面积非常小。2.如权利要求1所述的超低功耗全COMS基准电路系统，其特征在于：所述启动电路由第一NMOS管NM1、第二NMOS管NM2和第一电容C1构成；电容C1的一端与电源电压VDD相连接；电容C1的另一端与NM1管的漏极和NM2管的栅极相连接；NM1管的源极和NM2管的源极接地。3.如权利要求1所述的低功耗COMS基准电路，其特征在于：所述微电流产生电路由第一PMOS管PM1、第二PMOS管PM2、第三PMOS管PM3、第三NMOS管NM3和第四NMOS管NM4构成；PM1管的源极和PM2管的源极都与电源电压VDD相连接；PM1管的漏极与PM1管的栅极、PM2管的栅极、NM2管的漏极和NM3管的漏极相连接；NM3管的源极与NM4管的漏极和NM4管的栅极相连接；PM2管的漏极与NM3管的栅极、PM3管的栅极、PM3管的漏极和PM3管的源极相连接，其中，PM3管作二极管使用；NM4管的源极和PM3管的衬底接地。4.如权利要求1所述的低功耗COMS基准电路，其特征在于：所述运算放大电路由第四PMOS管PM4、第五PMOS管PM5、第六PMOS管PM6、第五NMOS管NM5、第六NMOS管NM6、第七NMOS管NM7和第八NMOS管NM8构成；PM4管的源极、PM5管的源极和PM6管的源极都与电源电压VDD相连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈怿皓，
申请(专利权)人：丹阳恒芯电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32