一种带隙基准电压电路制造技术

本发明专利技术公开了一种带隙基准电压电路。本发明专利技术采用ＴＧ开关和电容的组合电路替代现有带隙基准电压电路中的ＲＣ滤波电路，并通过控制ＴＧ开关的导通时间来控制输出电压的纹波，以实现电压信号的滤波，从而无需设置较大的Ｒ或Ｃ，克服ＲＣ滤波电路难以集成的问题，且ＴＧ开关和电容的组合电路结构简单。而且，斩波电路具有较高的开关频率，从而也能够起到滤波作用，进一步提高了基准电压的稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路技术，特别涉及一种基于斩波电路和开关滤波电路 的带隙基准电压电路。
技术介绍
现有带隙基准电压电路通常是由斩波(Chopper)电路、控制电路和RC 滤波电路构成。如图l所示，斩波电路12接收恒流源提供的电压信号，并 对该电压信号进行斩波处理，然后通过其输入端输出至电阻电容(RC)滤 波电i 各14。实际应用中，斩波电路12中通常会包括一正比于绝对温度(PTAT)电 路、 一开关电路、 一运算放大器(图中未示出)。其中，开关电路接收PTAT 电路输出的电压信号，且开关电路和运放电路在控制电路(图中未示出)输 出的时钟信号控制下，协同对PTAT电路输出的电压信号进行斩波处理，并 由运放电路输出至RC滤波电路14。这样，RC滤波电路14则对斩波电路12输出的电压信号进行滤波处理， 以消除该电压信号的紋波，消除了紋波(Ripple)的电压信号即可作为基准 电压(Vref)。然而，在实际应用中，上述带隙基准电压电路确存在以下问题 斩波电路12中的开关频率(即如前所迷的时钟信号频率)通常需要较 低，因此，为了与开关频率相匹配以有效消除电压信号的紋波，RC滤波电 路14需要具有较低的开环带宽频率和时间系数，从而该RC滤波电路中需 要较大的R或C。但将较大的R或C集成于芯片中较为困难。虽然现有技术中，通过各种手段来提高斩波电路12所输出的电压信号的精度，例如消除斩波电路12的运算放大器中的偏移电压和1/f噪声，但仍 需由RC滤波电路14对输出斩波电路12输出的电压信号进行滤波，因此仍 存在由于R或C较大而难以实现集成的问题。比如美国专利US20070152740公开了 一种用于提高精确度减少面积开 销的低功耗带隙基准电压电路，该专利申请虽然可以在低电压供电时提高斩 波处理后的电压信号精度，但是对于斩波处理后的输出电压信号仍然采用 RC滤波电路进行滤波，因而仍存在RC滤波电路不易集成在芯片中的问题。而美国专利US006788131 />开了 一种产生高精确基准电压的电路，该 专利利用包含了模拟/数字(A/D)转换器、D/A转换器以及加法器、除法器 和一些控制器等数字电路替代了 RC滤波电路，然而替代RC滤波电路的其 他电路结构复杂、成本高、且对电路要求较高。可见，现有的各种带隙基准电压电路在低成本实现滤波的前提下，难以 保证电路的集成。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种带隙基准电压电路，易于集成且能够基于 低成本滤除基准电压的紋波。本专利技术提供的一种带隙基准电压电路，该电路中包括斩波电路、控制电 路和滤波电路，所述滤波电路由第一开关、第一电容和第二电容构成，用于 对所述斩波电路输出端电压进行滤波处理，根据其滤波输出电压信号获取基 准输出电压；所述第一电容的一端连接自所述第一开关的输入端、且另一端接地； 所述第二电容的一端连接自所述第一开关的输出端、且另一端接地；所述斩波电路的输出端接至所述第一开关的输入端； 所述控制电路产生的第 一时钟信号控制所述第 一开关周期性地导通或 断开。所述第一时钟信号的频率足够大，以使得所述第一开关的导通时间远远小于第 一充放电时间常数；其中，所述第一充放电时间常数近似为所述第 一开关的导通电阻与所述 第二电容的乘积。该电路进一步包括第二开关和第三电容，其中， 所述第三电容的一端连接自所述第二开关的输出端、且另一端接地； 所述第二开关的输入端连接自所述带隙基准电压电路的基准电压输出端；所述控制电路产生的第三时钟信号控制所述第二开关周期性地导通或 断开。所述第二开关的导通时间远远小于第二充放电时间常数； 其中，所述第二充放电时间常数近似为所述第二开关的导通电阻与所述 第三电容的乘积。所述第三时钟信号的频率与所述第 一时钟信号的频率相同。 所述带隙基准电压电路进一步包括一恒流源；所述斩波电路包括连接自所述恒流源的正比于绝对温度PTAT电路、开关电路、运算放大器AMP，其中，所述PTAT电路产生两路电压信号输出至所述开关电路的两个输入端； 所述开关电路包括两个输入端和两个输出端，所述两个输入端接收所述PTAT电路产生的两路输入电压信号，两个输出端接至所述AMP的两个输入端；所述控制电路产生的第二时钟信号控制所述开关电路的两个输入端和 两个输出端在平行相接与交叉相接之间切换；所述控制电路产生的第二时钟信号控制所述AMP对接收自开关电路两 个输出端的电压信号进行处理，并输出至所述第 一开关的输入端；所述第 一 开关的输出端接至所述恒流源。所述第二时钟信号的占空比为50%。所述第一时钟信号的频率为所述第二时钟信号的n倍，n为大于等于2的正整数。所述AMP为折叠共源共栅结构OTA运算放大器； 其中，所述第一电容的充放电流A/满足如下公式2 1 ,其中，^为所述OTA运算放大器的两输入端间的电压差、p为所述OTA 运算放大器中分别连接所述两输入端的MOS管间的跨导参数； 通过减小OTA输入差分对的偏置电流来减小A/。由上述技术方案可见，本专利技术采用TG开关和电容的组合电路替代现有 带隙基准电压电路中的RC滤波电路，并通过控制TG开关的导通时间来控 制输出电压的纹波，以实现电压信号的滤波，可通过控制TG开关的频率来 控制滤波的开环带宽频率和时间系数，从而无需设置较大的R或C，克服 RC滤波电路难以集成的问题，且TG开关和电容的组合电路结构简单。而且，斩波电路具有较高的开关频率，从而也能够起到滤波作用，进一 步提高了基准电压的稳定性。附图说明图1为现有带隙基准电压电路的结构示意图。图2为本专利技术中带隙基准电压电路的示例性结构图。压的波形图。图4为本专利技术实施例中的 一种带隙基准电压电路的结构示意图。图5为本专利技术实施例如图4所示的带隙基准电压电路中的时钟信号时序图。图6为本专利技术实施例如图2和4所示的带隙基准电压电路中运算放大器 的结构示意图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举 实施例，对本专利技术进一步详细说明。本专利技术采用TG开关和电容的组合电路替代现有带隙基准电压电路中的 RC滤波电路，对斩波电路输出的电压信号进行滤波，以消除该电压信号的 紋波。同时，本专利技术还通过提高斩波电路中的开关频率，进一步降低了斩波 电路输出电压信号的紋波。其中，采用TG开关和电容的组合电路实现电压信号的滤波，可通过控 制TG开关的频率来控制开关后滤波电容的充放电时间，从而无需设置较大 的R或C，克服RC滤波电路难以集成的问题，且TG开关和电容的组合电 路结构简单。而且，斩波电路具有较高的开关频率，从而也能够起到滤波作 用，能够进一步提高基准电压的稳定性。下面，对本专利技术中的带隙基准电压电路的结构、以及为何能够产生如上 所述的技术效果进行详细说明。图2为本专利技术中带隙基准电压电路的示例性结构图。如图2所示，本发 明中的带隙基准电压电路包括恒流源20、控制电路21、斩波电路22、开 关电容滤波电^各23。控制电路21,用于产生时钟信号CLK(时钟信号CLK的频率即为斩波 电路21的开关频率)输出至斩波电路22;并产生时钟信号TG—C LK输出至 开关电容滤波电路23。实际应用中，时钟信号CLK的占空比较佳地为50%,时钟信号TG—CLK 的频率为时钟信号CLK的n倍，n本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带隙基准电压电路，该电路中包括斩波电路、控制电路和滤波电路，其特征在于，所述滤波电路由第一开关、第一电容和第二电容构成，用于对所述斩波电路输出端电压进行滤波处理，根据其滤波输出电压信号获取基准输出电压；　所述第一电容的一端连接自所述第一开关的输入端、且另一端接地；　所述第二电容的一端连接自所述第一开关的输出端、且另一端接地；　所述第一开关的输出端接至所述带隙基准电压电路的基准电压输出端；　所述控制电路产生的第一时钟信号控制所述第一开关周期性地导通或断开。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李欣，陈正原，
申请(专利权)人：凌阳科技股份有限公司，上海凌阳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]