电压调制器及模拟电路、数字系统电路技术方案

本发明专利技术涉及一种电压调制器及模拟电路、数字系统电路，该电压调制器包括：电源端、接地端、第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、负载电阻及输出端。本发明专利技术实施例实现的电压调制器对比直接在基准输出端增加基于运放的缓冲器实现的电压调制器，用更加简单的电路方式实现了电压调制功能，保留了传统耗尽型基准电路功耗低，面积小易于集成的优势。

【技术实现步骤摘要】
电压调制器及模拟电路、数字系统电路
本专利技术涉及模拟电源集成电路
，尤其涉及一种电压调制器及模拟电路、数字系统电路。
技术介绍
电压调制器是当代模拟集成电路极为重要的组成部分，为串联型稳压电路、A/D和D/A转化器等提供基准电压，也是大多数传感器的稳压供电电源或激励源。如图1所示，图1为现有技术提供的一种电压调节器电路结构示意图，传统的基于耗尽管实现的电压基准，第一晶体管MN0为耗尽型NMOS，第二晶体管MN1为增强型NMOS。假设流过第一晶体管MN0的电流为I0，则有如下公式：其中，W0为MN0的沟道宽度，L0为MN0的沟道长度，μn为电子迁移率，Cox为氧化层厚度，VthMN0为MN0的阈值。由于参考电压VREF等于第二晶体管MN1栅极和源极的压差VGSMN1，则有如下式子：根据公式1和公式2可以得到:其中由于第一晶体管MN0为耗尽型晶体管，其阈值电压Vth0为负值，且为正温度系数；而第二晶体管MN1为增强型晶体管，其阈值电压Vth1为正值，为负温度系数。因此合理调整K值，可以使得正负系数相互抵消，得到电压随温度变化相对较小的电压基准。传统耗尽管基准电路有两个优势：首先传统耗尽管基准电路功耗低，整个电路仅消耗一路电流，调节管子的宽长比，可以将功耗做到nA级别；其次传统耗尽管基准电路面积小，整个电路简单，仅使用两个管子，没有使用运放，大大节省了芯片或者IP面积，易于集成。在实际电路系统设计中，往往需要电压调制器为数字系统电路以及模拟电路供电，而电压调制器需要满足的要求有三个方面：首先输出的电压值可以在设计时按照需求进行调整；其次能够驱动一定的负载且输出电压与负载大小无关；再次电压调制器输出电压与温度电源电压无关。然而传统的耗尽管基准电路基于的原理是流过耗尽型第一晶体管MN0和增强型第二晶体管MN1漏端电流相同，从而得到VREF与Vth0以及Vth1的线性表达式，如果在VREF增加一路电阻负载做分压，那么耗尽型第一晶体管MN0以及增强型第二晶体管MN1漏端电流将不同，因此无法得到式如公式3所示的线性关系，这给温度系数调节带来很大的困难，这导致传统的电路基准电压没有驱动负载的能力，因此也无法使用分压方法输出多个不同的输出电压；根据公式3，由于Vth0与Vth1的温度系数是由工艺决定的，一旦工艺确定，为了得到趋近于零温度系数的基准电压，K值也将被确定，因此传统电路的VREF值是由工艺决定的，而无法通过调节管子的尺寸去调节VREF的值；综上所述两个缺点，该电压基准无法实现电压调制的功能，如果在VREF后再加一个运放实现的驱动电路实现电压调制功能，然而这种方法大大地增加了功耗和面积，失去了耗尽管电路低功耗以及版图面积小这个最大的优势。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述技术问题，提供一种基于耗尽管的低静态功耗电压调制器。一种基于耗尽管的低静态功耗电压调制器，包括：电源端VDD、接地端GND、第一晶体管MN0、第二晶体管MN1、第三晶体管MN2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、输出端VOUT；其中，所述第一晶体管MN0、所述第二晶体管MN1依次串接于所述电源端VDD与所述接地端GND之间；所述第三晶体管MN2、所述第一电阻R1、所述第二电阻R2及所述第三电阻R3依次串接于所述电源端VDD与所述接地端GND之间；所述输出端VOUT电连接至所述第三晶体管MN2和所述第一电阻R1串接形成的节点处。优选的，还包括负载电阻RLoad，所述负载电阻RLoad串接于所述第三晶体管MN2和所述第一电阻R1串接形成的节点处与所述接地端GND之间。优选的，所述第一晶体管MN0和所述第三晶体管MN2为耗尽型NMOS管，所述第二晶体管MN1为增强型NMOS管。优选的，所述第一晶体管MN0的栅极电连接至所述第三晶体管MN2的栅极且电连接至所述第一晶体管MN0的漏极串接形成的节点处。优选的，所述第二晶体管MN1的栅极电连接至所述第二电阻R2和所述第三电阻R3串接形成的节点处。优选的，所述输出端VOUT的输出电压用于驱动负载。优选的，所述输出端VOUT具体用作数字电路或模拟电路的电源。优选的，所述输出端VOUT的输出电压值通过所述第一电阻R1、所述第二电阻R2及所述第三电阻R3的阻值大小确定。与相关技术相比，本专利技术提供的基于耗尽管的低静态功耗电压调制器的输出电压与温度无关。其次，本专利技术提供的电压调制器输出电压可简单地根据电阻比例进行设计调整。再者，通过电路的反馈机理，使得输出电压具有一定驱动负载的能力，且输出电压不随着负载变化而变化，实现了电压调制功能，可以作为其他小型电路的电源。然后，本专利技术提供的电压调制器的输出电压可调范围大，最大值接近电源端VDD的值。最后，对比直接在基准输出端增加基于运放的缓冲器(buffer)实现的电压调制器，本专利技术用更加简单的电路设计实现了电压调制功能，在功耗上本专利技术所提出的方法只增加了一路电流，合理调节电阻尺寸仍然能做到超低功耗(功耗在nA级别)；同时本专利技术在面积上仅多增加了一个耗尽管做驱动以及若干电阻做分压，对比又增加运放又增加驱动管还增加电阻分压的方法面积小了许多，易于集成。本专利技术既保留了传统耗尽型基准电路功耗低，又保留了面积小易于集成的优势。附图说明图1是现有技术提供的一种电压调节器电路结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种基于耗尽管的低静态功耗电压调制器电路结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例一请参阅图2，是本专利技术实施例提供的一种基于耗尽管的低静态功耗电压调制器电路结构示意图。该低静态功耗电压调制器电路包括：电源端VDD、接地端GND、第一晶体管MN0、第二晶体管MN1、第三晶体管MN2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、输出端VOUT；其中，所述第一晶体管MN0、所述第二晶体管MN1依次串接于所述电源端VDD与所述接地端GND之间所述第三晶体管MN2、所述第一电阻R1、所述第二电阻R2及所述第三电阻R3依次串接于所述电源端VDD与所述接地端GND之间；所述输出端VOUT电连接至所述第三晶体管MN2和所述第一电阻R1串接形成的节点处。可选地，还包括负载电阻RLoad，所述负载电阻RLoad串接于所述第三晶体管MN2和所述第一电阻(R1串接形成的节点处与所述接地端GND之间。可选地，所述第一晶体管MN0和所述第三晶体管MN2为耗尽型NMOS管，所述第二晶体管MN1为增强型NMOS管。进一步地，所述第一晶体管MN0的栅极电连接至所述第三晶体管MN2的栅极和所述第一晶体管MN0的漏极串接形成的节点处。进一步地，所述第二晶体管MN1的栅极电连接至所述第二电阻R2和所述第三电阻R3串接形成的节点处。本实施例，对比直接在基准输出端增加基于运放的缓冲器(buffer)实现的电压调制器，本专利技术用更加简单的电路与方式实现了电压调制功能，保留了传统耗尽型基准电路功耗低，面积小易于集成的优势。实施例二请再次参阅图2，本实施例在上述实施例的基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于耗尽管的低静态功耗电压调制器，其特征在于，包括：电源端、接地端、第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第一电阻、第二电阻、第三电阻及输出端；其中，所述第一晶体管、所述第二晶体管依次串接于所述电源端与所述接地端之间；所述第三晶体管、所述第一电阻、所述第二电阻及所述第三电阻依次串接于所述电源端与所述接地端之间；所述输出端电连接至所述第三晶体管和所述第一电阻串接形成的节点处。

【技术特征摘要】
1.一种基于耗尽管的低静态功耗电压调制器，其特征在于，包括：电源端、接地端、第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第一电阻、第二电阻、第三电阻及输出端；其中，所述第一晶体管、所述第二晶体管依次串接于所述电源端与所述接地端之间；所述第三晶体管、所述第一电阻、所述第二电阻及所述第三电阻依次串接于所述电源端与所述接地端之间；所述输出端电连接至所述第三晶体管和所述第一电阻串接形成的节点处。2.根据权利要求1所述的基于耗尽管的低静态功耗电压调制器，其特征在于，还包括负载电阻，所述负载电阻串接于所述第三晶体管和所述第一电阻串接形成的节点处与所述接地端之间。3.根据权利要求1所述的基于耗尽管的低静态功耗电压调制器，其特征在于，所述第一晶体管和所述第三晶体管为耗尽型NMOS管，所述第二晶体管为增强型NMOS管。4.根据权利要求1所述的基于耗尽管的低静态功耗电压调制器，其特征在于，所述第一晶体...

【专利技术属性】
技术研发人员：周昊翔，谢俊杰，李天望，姜黎，
申请(专利权)人：湖南国科微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43