数模混合电路基准源的电源切换模块制造技术

本发明专利技术公开一种数模混合电路基准源的电源切换模块，该电源切换模块一输入端接入外部电源，输出端接带隙基准源输入端，带隙基准源输出端接低压差线性稳压源输入端，低压差线性稳压源输出端反馈接入电源切换模块另一输入端；带隙基准源和低压差线性稳压源可分别向电源切换模块提供使能信号，用以电源切换模块在逻辑判断后切换供电模式，给带隙基准源提供外部电源电压或低压差线性稳压源电压。本发明专利技术可在降低电源线及地线干扰、实现高电源电压抑制比、提高工作稳定性或优化负载调整率中的某一个方面改善性能。

【技术实现步骤摘要】
数模混合电路基准源的电源切换模块
本专利技术涉及集成电路设计技术，尤其涉及数模混合电路(芯片)及其附属电路。
技术介绍
目前，数模混合电路得到越来越广泛的应用。由于同时存在数字电路和模拟电路，设计时必须考虑多方面的因素，兹举例如下: 其一是接地要合理。在数模混合电路中，数字信号是模拟信号的一种噪声源，它会给整个电路带来地弹噪声和电源扰动。这些噪声和干扰耦合到模拟电路中，会影响模拟电路的工作性能。由于干扰源大部分通过地线和电源线产生，并且地线引起的噪声干扰最大，所以在数模混合电路布局中，对地线和电源线的设计非常重要。但传统的数模混合电路设计中，功能模块之间物理隔离不够，模拟地和数字地未能有效地分离，其电源设计没有充分考虑到模拟电路和数字电路的特点，由此造成地线和电源线上产生干扰源，直接影响模拟电路的工作性能。 其二是基准源要有较好的精确度与稳定性。基准源与广泛应用于各种模拟集成电路、数模混合信号集成电路和系统集成芯片中，其精度和稳定性直接决定整个系统的精度。在模/数转换器(ADC)、数/模转换器(DAC)、动态存储器(DRAM)等集成电路设计中，低温度系数、高电源抑制比(PSRR)的基准源设计十分关键。带隙基准源就是一种较为稳定的基准源，它将负温度系数的电压与正温度系数的电压加权相加，由此抵消温度对输出电压的影响。传统的带隙基准源需要采用运算放大器形成的反馈环路实现电压基准源的稳定输出，由于运算放大器自身带宽、增益的限制，使得电源电压的波动在一定带宽范围内(尤其时中频段)无法得到很好的抑制，由此影响基准电压源的输出信号质量。此外，传统的带隙基准电路中，输出电压VBE约为1.25V，这就限制了电源电压在IV以下的应用。随后改进的增强型带隙基准源电路结构，采用前置电压源单独给带隙基准源供电，使得电源电压抑制比得到一定的提高，但是改进之后的电路结构，增加了静态功耗与芯片面积。 此外，现有数模混合电路还存在其它方面的不足，其有待于优化设计以改善性能。有鉴于此，有必要设计一种新的数模混合电路(芯片)及其附属电路。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供数模混合电路(芯片)及其附属电路，以便至少能在降低电源线及地线干扰、实现高电源电压抑制比、提高工作稳定性或优化负载调整率中的某一个方面改善性能。 为解决以上技术问题，本专利技术提供一种数模混合电路基准源的电源切换模块，该数模混合电路包括集成在PCB上的电源电路部分、模拟电路部分和数字电路部分；该数字电路和该模拟电路物理隔离，且该模拟电路地和该数字电路地分割在不同区域的地层；该数模混合电路基准源包括电源切换模块、带隙基准源及低压差线性稳压源；电源切换模块一输入端接入外部电源，输出端接带隙基准源输入端；带隙基准源输出端接低压差线性稳压源输入端；低压差线性稳压源输出端反馈接入电源切换模块另一输入端；带隙基准源和低压差线性稳压源分别向电源切换模块提供使能信号，用以电源切换模块在逻辑判断后切换供电模式，给带隙基准源提供外部电源电压或低压差线性稳压源电压，其特征在于，该电源切换模块一输入端接入外部电源，输出端接带隙基准源输入端，带隙基准源输出端接低压差线性稳压源输入端，低压差线性稳压源输出端反馈接入电源切换模块另一输入端；带隙基准源和低压差线性稳压源可分别向电源切换模块提供使能信号，用以电源切换模块在逻辑判断后切换供电模式，给带隙基准源提供外部电源电压或低压差线性稳压源电压。 与现有技术相比，本专利技术可以至少可以取得以下某一个方面的优点: 1、合理布局模拟电路、数字电路及电源电路区域，各区域之间接地线分开，降低地线和电源线干扰，较大改善电路板的电路特性； 2、通过较为简单的电源模式切换电路，可实现高电源电压抑制比带隙基准的设计，由此满足低功耗、高电源电压抑制比的设计需求； 3、在带隙基准源基础上增加自启动电路单元及放大电路单元，使带隙基准源可以自动进入正常工作状态并增加其稳定性； 4、针对低压差线性稳压器结构增加带宽的电路单元，优化了负载调整率，可满足较大负载电容下输出电压稳定的要求。 【附图说明】 通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号来表示相同的部件。在附图中: 图1是本使专利技术实施例模数混合电路的组成框图； 图2是图1中模拟电路和数字电路的接地原理图； 图3是图1中电源电路中的基准源的电路框图； 图4是图3中电源切换模块的一种电路结构； 图5是图3中带隙基准源的一种电路结构； 图6是图3中带隙基准源的另一种电路结构； 图7是图3中低压差线性稳压源的一种电路结构； 图8是图3中低压差线性稳压源的另一种电路结构。 【具体实施方式】 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。 参见图1，为本专利技术实施例数模混合电路的组成框图。该实施例展示了一种比较合理的数模混合电路的布局。该数模混合电路包括电源电路(包括基准源)、数字电路(如线性数字电源电路、时钟电路、DSP器件、CPLD器件和FPGA器件)及模拟电路(如数模转换器、模数转换器)等部分，所有这些电路模块都集成在PCB (印刷电路板)上。该PCB上有三个分割层，其中包括独立的GND/P0WER层:电源电路、数字电路部分及模拟电路部分物理分割在不同的独立区域:三个部分的地线和电源线在靠近电源的地方极为紧密地连接，其中的高频传导噪声被连接的电感消除；数字电路和模拟电路的中低频部分相靠近，数字电路和模拟电路的高频部分尽可能远的分离，而高频部分的信号线尽可能地靠近连接器001，这样可以提高整个电路的性能。 参见图2，它是图1中模拟电路和数字电路的接地原理图。上述模数混合电路中，数字电路、模拟电路物理隔离，且模拟电路地和数字电路地分割在不同区域的地层。具体是将模拟电路地(层)与数字电路地(层)之间用沟壕002分开，然后用连接线003将模拟电路地与数字电路地桥接，通过这种方式分开模拟电路和数字电路的地，可以有效地抑制噪声。在本实施例尽量减少模拟电路走线长度，数字电路的走线沿着模拟电路走线，且不与模拟电路的电源和地交错。 参见图3，表示本专利技术模数混合电路中电源电路的基准源的整体结构。该带隙基准源应用于图1所述的数模混合电路(也可用于模拟集成电路或系统集成芯片)，其主要包括三个主要单元，即电源切换模块(Power Supply) 100、带隙基准源(Bandgap) 200、低压差线性稳压源(LD0&C0MP)300，连接方式是:电源切换模块100的一输入端接入外部电源，其输出端接带隙基准源200输入端，带隙基准源200输出端接低压差线性稳压源300输入端，低压差线性稳压源300输出端反馈接入电源切换模块100的另一输入端，且带隙基准源200和低压差线性稳压源300分别向电源切换模块100提供使能信号。以下对三个单元的主要功能分别本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数模混合电路基准源的电源切换模块，该数模混合电路包括集成在PCB上的电源电路部分、模拟电路部分和数字电路部分；该数字电路和该模拟电路物理隔离，且该模拟电路地和该数字电路地分割在不同区域的地层；该数模混合电路基准源包括电源切换模块、带隙基准源及低压差线性稳压源；电源切换模块一输入端接入外部电源，输出端接带隙基准源输入端；带隙基准源输出端接低压差线性稳压源输入端；低压差线性稳压源输出端反馈接入电源切换模块另一输入端；带隙基准源和低压差线性稳压源分别向电源切换模块提供使能信号，用以电源切换模块在逻辑判断后切换供电模式，给带隙基准源提供外部电源电压或低压差线性稳压源电压，其特征在于，该电源切换模块一输入端接入外部电源，输出端接带隙基准源输入端，带隙基准源输出端接低压差线性稳压源输入端，低压差线性稳压源输出端反馈接入电源切换模块另一输入端；带隙基准源和低压差线性稳压源可分别向电源切换模块提供使能信号，用以电源切换模块在逻辑判断后切换供电模式，给带隙基准源提供外部电源电压或低压差线性稳压源电压。

【技术特征摘要】
1.一种数模混合电路基准源的电源切换模块，该数模混合电路包括集成在PCB上的电源电路部分、模拟电路部分和数字电路部分；该数字电路和该模拟电路物理隔离，且该模拟电路地和该数字电路地分割在不同区域的地层；该数模混合电路基准源包括电源切换模块、带隙基准源及低压差线性稳压源；电源切换模块一输入端接入外部电源，输出端接带隙基准源输入端；带隙基准源输出端接低压差线性稳压源输入端；低压差线性稳压源输出端反馈接入电源切换模块另一输入端；带隙基准源和低压差线性稳压源分别向电源切换模块提供使能信号，用以电源切换模块在逻辑判断后切换供电模式，给带隙基准源提供外部电源电压或低压差线性稳压源电压，其特征在于，该电源切换模块一输入端接入外部电源，输出端接带隙基准源输入端，带隙基准源输出端接低压差线性稳压源输入端，低压差线性稳压源输出端反馈接入电源切换模块另一输入端；带隙基准源和低压差线性稳压源可分别向电源切换模块提供使能信号，用以电源切换模块在逻辑判断后切换供电模式，给带隙基准源提供外部电源电压或低压差线性稳压源电压。2.如权利要求1所述的数模混合电路基准源的电源切换模块，其特征在于，电源切换模块包括逻辑判断级电路和开关级电路；逻辑判断级电路分别接入带隙基准源输出使能信号和低压差线性稳压源输出使能信号，根据相应逻辑输出电源转换开关信号；开关级电路根据电源转换开关信号相应导通或截止，用以选择性地接入外部电源或低压差线性稳压源。3.如权利要求2所述的数模混合电路基准源的电源切换模块，其特征在于，逻辑判断级电路包括与非门及输出反相器，其中:与非门对带隙基准源输出使能信号与低压差线性稳压源输出使能信号做出逻辑判断，输出电源转换开关信号；输出反相器对电源转换开关信号反相后输出至开关级电路。4.如权利要 求2所述的数模混合电路基准源的电源切换模块，其特征在于，开关级电路接有保护级器件，该保护级器件构成多个钳位电路，用以使电源转换开关信号电压及低压差线性稳压源输出电压的波形顶部/底部保持在预设的直流电平范围内。5.如权利要求1所述的数模混合电路基准源的电源切换模块，其特征在于，该带隙基准源具有带隙基准源单元、带隙基准源的启动单元和带隙基准源的放大单元，带隙基准源的启动单元可以使带隙基准源单元的自启动，带隙基准源的放大单元可使带隙基准源单元的两个输入节点电平保持相等。6.如权利要求5所述的数模混合电路基准源的电源切换模块，其特征在于，带隙基准源的启动单元包括由PMOS管MSA、PMOS管MSB、PMOS管MSC构成的开启电路；PM0S管MSA的源极接电源，PMOS管MSA的漏极接NMOS管MSC的漏极和NMOS管MSB的栅极，MOS管MSA的...

【专利技术属性】
技术研发人员：周磊，
申请(专利权)人：周国文，
类型：发明
国别省市：浙江;33