一种零温度系数超低功耗基准电压电路制造技术

一种零温度系数超低功耗基准电压电路，主要功能实现零温度系数的基准电压，电路主要由产生负温度系数电压VBE电路和产生正温度系数电压电路组成，将正温度系数电压和负温度系数电压叠加实现零温度系数电压。本发明专利技术结构简洁，能实现nA级电流功耗，功耗远远低于传统带隙基准结构。

A zero temperature coefficient ultra low power reference voltage circuit

A zero temperature coefficient ultra-low power reference voltage circuit is designed to realize zero temperature coefficient reference voltage. The circuit consists of a negative temperature coefficient voltage VBE circuit and a positive temperature coefficient voltage circuit. The invention has simple structure and can achieve nA level current power consumption, and the power consumption is much lower than that of the traditional bandgap reference structure.

【技术实现步骤摘要】
一种零温度系数超低功耗基准电压电路
本专利技术属于电压基准源电路领域，具体涉及一种超低功耗基准电压电路。
技术介绍
随着物联网以及可穿戴医疗产品市场的发展，对低功耗集成电路设计带来了严峻的挑战。便携式电子设备的大规模应用，锂电池供电系统成为必然选择，在这种情况下，芯片的低功耗成为芯片设计的关键指标。然而含有双极晶体管和电路的传统带隙基准源要实现低功耗，电路结构复杂，占用芯片面积较大。随着便携式产品需求越来越旺盛，系统要求纽扣电池供电时要求基准电压模块功耗在nw级，传统的带隙电压产生电路满足不了需求，所以超低功耗基准电压电路需要进一步探索和研究。传统的基准电压源采用带隙基准技术，利用双极型晶体管的基极发射极电压具有负温度特性，工作在不同电流密度下的基极发射极电压差具有正温度特性，电路实现需要运放，电路结构相对复杂，运放还会引入失配，大大降低参考电压的精度。工作在亚阈值区的MOS器件可以减少系统的能量消耗，尤其是在电压基准电路中。本专利提出一种零温度系数超低功耗基准电压电路基于MOS管的亚阈值特性，进而提出一个具有零温漂系数、更高电源抑制比、超低功耗高精度基准电压源电路。
技术实现思路
1.专利技术目的本专利技术公开一种零温度系数超低功耗基准电压电路的设计方法和电路，主要功能是产生零温度系数的基准电压，给其他电路提供参考电压。2.技术方案本专利技术主要功能实现零温度系数的基准电压源装置，所述装置包括：产生负温度系数电压模块和正温度系数电压模块，负温度系数电压模块，由电流源I1和PNP双极型晶体管P1组成，电流源I1流入PNP双极型晶体管P1的发射极，双极型晶体管的基极和集电极接到地；双极型晶体管的集电极节点VBE连接NMOS器件NM1的栅极。正温度系数电压模块，由电流源I2，NMOS管NM0，NMOS管NM1，电流源I3，NMOS管NM2，NMOS管NM3，电流源I4，NMOS管NM4，NMOS管NM5，电流源I5，NMOS管NM6，NMOS管NM7，电流源I6，NMOS管NM8组成；电流源I2流入NM1的漏极，NM1的源级连接NM0的漏极节点A，NM1的栅极连接节点VBE，NM0的栅极连接NM1的漏极，NM0的源级接地；电流源I3流入NM3的漏极，NM3的源级连接NM2的漏极为节点B，NM3的栅极和NM2的栅极都连接到NM3的漏极，NM2的源级连接节点A；电流源I4流入NM5的漏极，NM5的源级连接NM4的漏极为节点C，NM5的栅极和NM4的栅极都连接到NM5的漏极，NM4的源级连接节点B；电流源I5流入NM7的漏极，NM7的源级连接NM6的漏极为节点D，NM7的栅极和NM6的栅极都连接到NM7的漏极，NM6的源级连接为节点C；电流源I6流入晶体管NM8的漏极，NM8的栅极与NM8的漏极连接为输出电压节点VREF，NM8的源极连接节点D。PNP双极型晶体管的发射极节点VBE连接NMOS管NM1的栅极，实现负温度系数电压和正温度系数电压的叠加。电流源I1，I2，I3，I4，I5，I6电流相同，单条支路的电流在nA级，从而能实现超低功耗。本专利技术实施例所提供的一种电压源产生装置，可以消除电源电压，温度和工艺对参考电压源的影响，低功耗实现基准电压源。附图说明图1超低功耗基准电压源电路示意图；具体实施方式下面结合附图和具体实例对本专利技术进一步详细阐述。根据本专利技术实施例的时钟产生装置如图1所示，包括产生负温度系数电压模块D1和正温度系数电压模块D2。本具体实施例中D1主要功能是实现负温度系数电压，由电流源I1和双极型晶体管P1组成。其中电流源I1流入PNP双极型晶体管P1的发射极，双极型晶体管的基极和集电极接到地；双极型晶体管的集电极节点VBE连接NMOS器件NM1的栅极。实现负温度系数电压和正温度系数电压的叠加。本具体实施例中D2主要功能是实现正温度系数电压，由电流源I2、I3、I4、I5、I6，NMOS管NM0、NM1、NM2、NM3、NM4、NM5、NM6、NM7、NM8组成。电流源I2流入NM1的漏极，NM1的源级连接NM0的漏极节点A，NM1的栅极连接节点VBE，NM0的栅极连接NM1的漏极，NM0的源级接地；电流源I3流入NM3的漏极，NM3的源级连接NM2的漏极为节点B，NM3的栅极和NM2的栅极都连接到NM3的漏极，NM2的源级连接节点A；电流源I4流入NM5的漏极，NM5的源级连接NM4的漏极为节点C，NM5的栅极和NM4的栅极都连接到NM5的漏极，NM4的源级连接节点B；电流源I5流入NM7的漏极，NM7的源级连接NM6的漏极为节点D，NM7的栅极和NM6的栅极都连接到NM7的漏极，NM6的源级连接为节点C；电流源I6流入晶体管NM8的漏极，NM8的栅极与NM8的漏极连接为输出电压节点VREF，NM8的源极连接节点D。电流源I1，I2，I3，I4，I5，I6电流相同，单条支路的电流在nA级，从而能实现超低功耗。本具体实施例中NM1、NM2、NM3、NM4、NM5、NM6、NM7、NM8都工作在亚阈值区，当MOS管工作在亚阈值区时，栅源电压差ΔVGS是一个具有正温度系数的电压，而三极管的VBE是负温度系数电压，根据带隙基准的相关原理，利用这两个电压可以进行温度补偿。温度补偿的核心电路由图1中所示的NM1～NM8管和P1管构成。在这里忽略衬底效应，基准电压vref为对于以上方法的描述，本领域的技术人员将理解，本专利技术并不限于上述的实施例，并且不脱离由所附权利要求书定义的本专利技术的范围，可以做出很多修改和增加。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种零温度系数超低功耗基准电压电路，其特征在于，主要包括产生负温度系数电压模块和正温度系数电压模块，其中：负温度系数电压模块，由电流源I1和PNP双极型晶体管P1组成，电流源I1流入PNP双极型晶体管P1的发射极，双极型晶体管的基极和集电极接到地；双极型晶体管的集电极节点VBE连接NMOS器件NM1的栅极；正温度系数电压模块，由电流源I2，NMOS管NM0，NMOS管NM1，电流源I3，NMOS管NM2，NMOS管NM3，电流源I4，NMOS管NM4，NMOS管NM5，电流源I5，NMOS管NM6，NMOS管NM7，电流源I6，NMOS管NM8组成；电流源I2流入NM1的漏极，NM1的源级连接NM0的漏极节点A，NM1的栅极连接节点VBE，NM0的栅极连接NM1的漏极，NM0的源级接地；电流源I3流入NM3的漏极，NM3的源级连接NM2的漏极为节点B，NM3的栅极和NM2的栅极都连接到NM3的漏极，NM2的源级连接节点A；电流源I4流入NM5的漏极，NM5的源级连接NM4的漏极为节点C，NM5的栅极和NM4的栅极都连接到NM5的漏极，NM4的源级连接节点B；电流源I5流入NM7的漏极，NM7的源级连接NM6的漏极为节点D，NM7的栅极和NM6的栅极都连接到NM7的漏极，NM6的源级连接为节点C；电流源I6流入晶体管NM8的漏极，NM8的栅极与NM8的漏极连接为输出电压节点VREF，NM8的源极连接节点D。...

【技术特征摘要】
1.一种零温度系数超低功耗基准电压电路，其特征在于，主要包括产生负温度系数电压模块和正温度系数电压模块，其中：负温度系数电压模块，由电流源I1和PNP双极型晶体管P1组成，电流源I1流入PNP双极型晶体管P1的发射极，双极型晶体管的基极和集电极接到地；双极型晶体管的集电极节点VBE连接NMOS器件NM1的栅极；正温度系数电压模块，由电流源I2，NMOS管NM0，NMOS管NM1，电流源I3，NMOS管NM2，NMOS管NM3，电流源I4，NMOS管NM4，NMOS管NM5，电流源I5，NMOS管NM6，NMOS管NM7，电流源I6，NMOS管NM8组成；电流源I2流入NM1的漏极，NM1的源级连接NM0的漏极节点A，NM1的栅极连接节点VBE，NM0的栅极连接NM1的漏极，NM0的源级接地；电流源I3流入NM3的漏极，NM3的源级连接NM2的漏极为节点B，NM3的栅极和NM2的栅极都连接到NM3的漏极，NM2的源级连接节点A；电流源I4流入NM5的漏极，N...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭婷婷，
申请(专利权)人：北京中电华大电子设计有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11