电压基准源以及基准电压输出方法技术

本发明专利技术公开了一种电压基准源以及基准电压输出方法，所述电压基准源包括：偏置电流产生模块和基准电压产生模块，所述偏置电流产生模块用于输出偏置电流，所述基准电压产生模块用于基于所述偏置电流产生正温度系数电压和负温度系数电压，并基于所述正温度系数电压和负温度系数电压叠加后输出基准电压，通过修调电路对流经正温度系数电压产生电路的电流进行调节，以调节所述基准电压的温度系数，从而实现基准电压的温度系数接近为零，并且该电压基准源可以实现低供电电压和超低功耗。

Voltage reference source and output method of reference voltage

【技术实现步骤摘要】
电压基准源以及基准电压输出方法
本专利技术涉及电子
，尤其是涉及一种电压基准源以及基准电压输出方法。
技术介绍
电压基准源是模拟和数模混合集成电路中的关键电路，不同应用对其性能提出了不同要求。便携式系统中的供电电压往往很低，对功耗要求苛刻，尤其待机时往往要求提供超低功耗基准电压。现有的电压基准源的供电电压通常大于1V，不适用于低供电电压系统，且无法做到超低功耗。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种电压基准源以及基准电压输出方法，方案如下：一种电压基准源，所述电压基准源包括：偏置电流产生模块，所述偏置电流产生模块用于输出偏置电流；基准电压产生模块，所述基准电压产生模块用于基于所述偏置电流产生正温度系数电压和负温度系数电压，以输出基准电压；所述基准电压产生模块包括：电流镜电路、修调电路、正温度系数电压产生电路以及负温度系数电压产生电路；所述电流镜电路用于基于所述偏置电流输出第一电流和第二电流；所述正温度系数电压产生电路用于基于所述第一电流产生所述正温度系数电压；所述负温度系数电压产生电路用于基于所述第二电流产生所述负温度系数电压，基于所述负温度系数电压以及所述正温度系数电压，叠加输出基准电压；所述修调电路用于输出修调电流，对流经所述正温度系数电压产生电路的电流进行调节，以调节所述基准电压的温度系数。优选的，在上述的电压基准源中，所述电流镜电路包括：第一PMOS、第二PMOS和第三PMOS；所述第一PMOS、所述第二PMOS和所述第三PMOS的源极均与电源连接；所述第一PMOS、所述第二PMOS和所述第三PMOS的栅极均与第一节点连接，所述第一PMOS的漏极连接所述第一节点；其中，所述第一节点连接所述偏置电流产生模块，以输入所述偏置电流；所述第二PMOS的漏极用于输出所述第一电流；所述第三PMOS的漏极用于输出所述第二电流。优选的，在上述的电压基准源中，所述修调电路用于基于所述偏置电流输出修调电流，通过所述修调电流调节所述正温度系数电压产生模块中电流。优选的，在上述的电压基准源中，所述修调电路包括N个修调支路，N为正整数，每个修调支路由一个修调晶体管和一个MOS开关串联组成；所述修调支路的修调晶体管源极与电源连接，其漏极通过所对应的MOS开关与所述第二节点连接，其栅极与所述第一节点连接，所述MOS开关的栅极与数字控制端连接；其中，所述第一节点连接所述偏置电流产生模块，以输入所述偏置电流；所述第二节点用于向所述正温度系数产生电路输入所述修调电流，通过所述修调开关，调节所述修调电流，以对流经所述正温度系数电压产生电路的电流进行调节。优选的，在上述的电压基准源中，所述正温度系数产生电路用于基于输入所述第一电流，通过第二节点输出所述正温度系数电压，且通过所述第二节点输入所述修调电流；所述负温度系数电压产生电路用于基于输入的所述第二电流产生所述负温度系数电压，以及通过叠加所述正温度系数电压，输出所述基准电压。优选的，在上述的电压基准源中，所述正温度系数电压产生电路包括：第一NMOS和第二NMOS；所述第一NMOS的栅极和漏极均与第三节点连接，其源极与所述第二节点连接；所述第二NMOS的栅极与所述第三节点连接，其漏极与所述第二节点连接，其源极接地；其中，所述第三节点用于输入所述第一电流。优选的，在上述的电压基准源中，所述负温度系数电压产生电路包括：第三NMOS和第四NMOS；所述第三NMOS的栅极和漏极均与第四节点连接，其源极连接输出端，所述输出端用于输出所述基准电压；所述第四NMOS的栅极连接所述第四节点，其漏极与所述输出端连接，其源极与所述第二节点连接；其中，所述第四节点用于输入所述第二电流。优选的，在上述的电压基准源中，所述第一NMOS、所述第二NMOS和所述第三NMOS的阈值电压相同，且小于所述第四NMOS的阈值电压。本专利技术还提供一种基准电压输出方法，包括：输出偏置电流；根据所述偏置电流，输出第一电流、第二电流和修调电流；根据所述第一电流输出正温度系数电压，根据第二电流输出负温度系数电压；基于所述负温度系数电压以及所述正温度系数电压，输出基准电压；其中，通过控制修调电流，对流经所述正温度系数电压产生电路的电流进行调节，改变正温度系数电压，以调节所述基准电压的温度系数。通过上述描述可知，本专利技术技术方案提供的电压基准源以及基准电压输出方法中，电压基准源具有偏置电流产生模块和基准电压产生模块，其中，偏置电流产生模块用于输出偏置电流，基准电压产生模块用于基于所述偏置电流产生正温度系数电压和负温度系数电压，并基于正温度系数电压和负温度系数电压叠加后输出基准电压，通过修调电路对正温度系数电压产生电路的电流进行调节，以调节该基准电压的温度系数，从而实现基准电压的温度系数接近为零，并且该电压基准源可以实现低供电电压和超低功耗。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为一种传统电压基准源的电路示意图；图2为另一种传统电压基准源的电路示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种电压基准源的电路示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种偏置电流产生模块的电路示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种电压基准源的各电流仿真结果示意图；图6为本专利技术实施例提供的一种温度系数仿真图；图7为本专利技术实施例提供的一种基准电压输出方法流程图。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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他实施例，都属于本申请保护的范围。正如
技术介绍
中描述的，传统电压基准源的供电电压通常大于1V，不适用于低供电电压系统，且传统的电压基准源消耗的电流往往是微安级别，故传统的电压基准源无法做到超低功耗。此外，传统的电压基准源需要用到BJT器件，这导致传统的电压基准只能在支持BJT(BipolarJunctionTransistor，双极结型晶体管)器件的工艺下实现，无法应用于纯CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体)工艺中。参考图1，图1为一种传统电压基准源的电路示意图，如图1所示，传统的电压基准源包括：晶体管M1、M2和M3，运放、电阻R1和R2，以及BJT、Q1、Q2和Q3。该电压基准源可以输出基准电压VREF。如图1所示方式中，VCTAT、VPTAT分别表示负本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电压基准源，其特征在于，所述电压基准源包括：/n偏置电流产生模块，所述偏置电流产生模块用于输出偏置电流；/n基准电压产生模块，所述基准电压产生模块用于基于所述偏置电流产生正温度系数电压和负温度系数电压，以输出基准电压；所述基准电压产生模块包括：电流镜电路、修调电路、正温度系数电压产生电路以及负温度系数电压产生电路；/n所述电流镜电路用于基于所述偏置电流输出第一电流和第二电流；/n所述正温度系数电压产生电路用于基于所述第一电流产生所述正温度系数电压；/n所述负温度系数电压产生电路用于基于所述第二电流产生所述负温度系数电压，基于所述负温度系数电压以及所述正温度系数电压，叠加输出基准电压；/n所述修调电路用于输出修调电流，对流经所述正温度系数电压产生电路的电流进行调节，以调节所述基准电压的温度系数。/n

【技术特征摘要】
1.一种电压基准源，其特征在于，所述电压基准源包括：
偏置电流产生模块，所述偏置电流产生模块用于输出偏置电流；
基准电压产生模块，所述基准电压产生模块用于基于所述偏置电流产生正温度系数电压和负温度系数电压，以输出基准电压；所述基准电压产生模块包括：电流镜电路、修调电路、正温度系数电压产生电路以及负温度系数电压产生电路；
所述电流镜电路用于基于所述偏置电流输出第一电流和第二电流；
所述正温度系数电压产生电路用于基于所述第一电流产生所述正温度系数电压；
所述负温度系数电压产生电路用于基于所述第二电流产生所述负温度系数电压，基于所述负温度系数电压以及所述正温度系数电压，叠加输出基准电压；
所述修调电路用于输出修调电流，对流经所述正温度系数电压产生电路的电流进行调节，以调节所述基准电压的温度系数。


2.根据权利要求1所述的电压基准源，其特征在于，所述电流镜电路包括：第一PMOS、第二PMOS和第三PMOS；
所述第一PMOS、所述第二PMOS和所述第三PMOS的源极均与电源连接；
所述第一MOS、所述第二PMOS和所述第三PMOS的栅极均与第一节点连接，所述第一PMOS的漏极连接所述第一节点；
其中，所述第一节点连接所述偏置电流产生模块，以输入所述偏置电流；所述第二PMOS的漏极用于输出所述第一电流；所述第三PMOS的漏极用于输出所述第二电流。


3.根据权利要求1所述的电压基准源，其特征在于，所述修调电路基于所述偏置电流输出修调电流，通过所述修调电流调节所述正温度系数电压产生模块中电流。


4.根据权利要求3所述的电压基准源，其特征在于，所述修调电路包括N个修调支路，N为正整数，每个修调支路由一个修调晶体管和一个MOS开关串联组成；
所述修调支路的修调晶体管源极与电源连接，其漏极通过所对应的MOS开关与所述第二节点连接，其栅极与所述第一节点连接，所述MOS开关的栅极与数字控制端连接；
其中，所述第一节点连接所述偏置电流产生模块，以输入所述偏...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘飞，李涵哲，霍宗亮，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11