A voltage reference circuit provided by standard CMOS process and circuit structure using only the CMOS tube, the use of operating in the subthreshold region and work in the saturation area of CMOS tube combined, and substrate effect of offset current and power generation technology independent, the working voltage and current characteristics in the subthreshold region. CMOS tube to realize temperature compensation to get stable output voltage. The circuit does not use resistance and capacitance, as well as the CMOS tube with special threshold, so it has the advantages of low cost, strong compatibility and small area.
【技术实现步骤摘要】
一种电压基准源电路
本专利技术涉及电路元器件领域,更具体地,涉及一种低功耗、低温度系数、较宽工作电压范围、低成本、强兼容性和小面积的电压基准源电路。
技术介绍
基准源电路广泛应用于模拟和混合电路中,如A/D转换器、D/A转换器、电压调谐器、电压表、电流表等测试仪器以及偏置电路。其特点是输出的基准信号稳定,与电源电压、温度以及工艺的变化无关。在SOC(systemonchip)芯片中,基准源电路是必不可少的一部分,其温度稳定性以及抗干扰性等性能的好坏影响着整个电路系统的精度及电路系统的性能。基准源电路设计时主要考虑以下几个性能指标:功耗、温度系数、工作电压范围以及电源抑制比。为了能够满足现在对电源管理芯片低功耗的要求,基准源电路设计要尽量降低其工作电流,从而减少其功耗,使电池工作寿命变得更长久。温度系数越低即基准源电路的输出电压受温度影响越小,电压越稳定。较大的工作范围可使基准源电路更容易达到目标的输出电压值。对于传统的基准源电路通常是利用两个不同温度系数的电流模块来实现零温度系数的电压输出。设计者要设计一个正温度系数电流模块(电流随温度的增加而增加)和一个负温度系数电流模块(电流随温度的降低而降低)然后将这两个电流模块相叠加,从而得到低温度系数的电压输出。如图1所示是一个传统的带隙基准源电路结构。通过运算放大器OP的负反馈作用,使得节点电压VA=VB,从而使得流过PM1和PM2的电流相等,即I1=I2=I,在电阻R1上的电压降等于Q1和Q2的基-射电压差,为VBE=VTlnN,N是Q1和Q2的发射区面积之比。在这个电路结构中,基准输出电压是双极型晶体管Q3 ...
【技术保护点】
一种电压基准源电路,其特征在于:包括启动电路单元、电流产生单元、高增益运算放大器和电压输出负载单元;所述启动电路单元在电路启动阶段为电流产生单元提供启动电压与电流,使电流产生单元摆脱工作在“简并点”;电流产生单元,由两个支路组成,用于为电压输出负载单元产生一个偏置电流;高增益运算放大器的两个输入端分别与电流产生单元的两个支路连接,其输出端与启动电路单元和电流产生单元连接,通过负反馈对电流产生单元起到钳位作用,在电流产生单元两个支路间建立起一个明确的电压关系,从而使电流产生单元产生一个与电源电压无关的偏置电流;电压输出负载单元,用于基于偏置电流产生并输出基准电压和实现输出零温度系数。
【技术特征摘要】
1.一种电压基准源电路,其特征在于:包括启动电路单元、电流产生单元、高增益运算放大器和电压输出负载单元;所述启动电路单元在电路启动阶段为电流产生单元提供启动电压与电流,使电流产生单元摆脱工作在“简并点”;电流产生单元,由两个支路组成,用于为电压输出负载单元产生一个偏置电流;高增益运算放大器的两个输入端分别与电流产生单元的两个支路连接,其输出端与启动电路单元和电流产生单元连接,通过负反馈对电流产生单元起到钳位作用,在电流产生单元两个支路间建立起一个明确的电压关系,从而使电流产生单元产生一个与电源电压无关的偏置电流;电压输出负载单元,用于基于偏置电流产生并输出基准电压和实现输出零温度系数。2.根据权利要求1所述的电压基准源电路,其特征在于,所述启动电路单元包括PMOS管MC和NMOS管MS1、MS2、MS3;所述MC的源极和漏极与电源VDD连接,MC的栅极分别与MS1的漏极、MS2的栅极、MS3的栅极连接,MS1的栅极与电压输出负载单元的参考电压输出端Vref连接,MS1的源极接地;MS2的漏极、MS3的漏极与高增益运算放大器的输出端连接,MS2的源极、MS3的源极分别与电流产生单元的两个支路连接。3.根据权利要求2所述的电压基准源电路,其特征在于,所述电流产生单元包括PMOS管PM1、PM2和NMOS管M1、M2、M3、M4,所述M1的栅极和漏极与M3的栅极连接,PM1的漏极与M1的栅极和漏极连接,PM1的栅极与高增益运算放大器的输出端、PM2的栅极、电压输出负载单元连接;PM1的源极接电源VD...
【专利技术属性】
技术研发人员:谭洪舟,张鑫,曾衍瀚,陈翔,廖裕兴,张浩,曾淼旺,陈荣军,路崇,
申请(专利权)人:广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院,佛山市顺德区中山大学研究院,中山大学,
类型:发明
国别省市:广东,44
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