基于耗尽型MOS管的全MOSFET低压带隙基准电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于耗尽型MOS管的全MOSFET低压带隙基准电路，包括PTAT电流单元(1)，补偿匹配单元(2)，电流镜单元(3)，电流镜单元(4)和CTAT电压单元(5)。PTAT电流单元(1)，用于产生一个与温度成正比的PTAT电流；补偿匹配单元(2)，用于产生一个匹配电流，对PTAT电流进行噪声消除；电流镜单元(3)，用于将PATA电流单元产生的与温度成正比的电流进行复制；电流镜单元(4)，用于将补偿匹配单元(2)产生的匹配电流进行复制；CTAT电压单元(5)，用于产生一个具有负温度系数的电压。本发明专利技术利用一个耗尽型NMOS管产生PTAT电流，适用于高频电路，且无需栅极偏置，电路结构简单。并且采用全MOSFET电路结构，工艺兼容性好。本实用新型专利技术适用于低带隙电压输出和高频电路设计场合。隙电压输出和高频电路设计场合。隙电压输出和高频电路设计场合。

【技术实现步骤摘要】
基于耗尽型MOS管的全MOSFET低压带隙基准电路


[0001]本技术属于电子电路
，具体涉及一种基于耗尽型MOS管的全MOSFET低压带隙基准电路。

技术介绍

[0002]带隙电压基准几乎是每个高性能IC中不可或缺的电路模块，被广泛应用于各种集成电路，如高精度传感器检测电路、数模与模数转换电路、高精度便携式设备、片上系统(SOC) 等。随着现代科技的发展，集成电路在规模，功耗和精度的方面要求越来越高，越来越趋于高性能高精度和低压低功耗，在体积上也趋于小型化。这就对带隙基准电压模块提出了更高的要求，需要所设计的基准电压的精度更高、功耗更低、性能更加稳定。尤其是在光线传感中的光电流检测，需要高精度低功耗的带隙电压输出。
[0003]传统的带隙基准电路如图1所示。该电路主要是基于两个双极晶体管的基极
‑
发射极电压而设计的带隙基准电路。通过对电路的正负温度系数的匹配可以使带隙电压的温度系数很低。但是这种电路的输出电压一般只能固定在1.25V左右，难以实现低带隙电压输出。同时，双极型电路一般功耗较大，不适用于低功耗设计场合。
[0004]常见的亚阈值带隙基准电路如图2所示。该电路主要是基于MOS管的亚阈值效应而设计的带隙基准电路。该带隙电路使MOS管工作在亚阈值区，在功耗方面，远远小于传统的带隙基准电路。但同时由于电路中MOS管工作在亚阈值区，电流太小，在噪声、速度等方面存在一定问题。

技术实现思路

[0005]本技术针对以上带隙基准电路存在的问题，提出了一种基于耗尽型MOS管的全 MOSFET低压带隙基准电路。本技术利用一个阈值电压较小的耗尽型NMOS管，使电路工作饱和区。此时工作电流大于MOS管工作在亚阈值区的电流，又由于V
GS
较小，工作电流不大，兼顾了功耗与噪声。同时电路使用了全MOSFET结构，且实现了低带隙电压输出。
[0006]本技术可以采用以下技术方案来实现：
[0007]一种基于耗尽型MOS管的全MOSFET低压带隙基准电路，使用一个耗尽型NMOS管产生PTAT 电流，无需栅极偏置，电路结构简单，且采用全MOSFET结构，工艺兼容性好；所述基于耗尽型MOS的全MOSFET低压带隙基准电路包括PATA电流单元1，补偿匹配单元2，第一电流镜单元3，第二电流镜单元4和CTAT电压单元5。所述PTAT电流单元1，用于产生一个与温度正比的PTAT电流；所述补偿匹配单元2，用于产生一个匹配电流，对PTAT电流进行噪声消除；所述第一电流镜单元3，用于将PATA电流单元产生的PTAT电流进行复制；所述第二电流镜单元4，用于将补偿匹配单元2产生的匹配电流进行复制；所述CTAT电压单元5，用于产生一个具有负温度系数的电压。
[0008]上述PATA电流单元1包括第一耗尽型NMOS管MN1；其中：所述第一耗尽型NMOS管MN1，其栅极、源极和衬底均接GND，其漏极输出正温度系数电流IPTAT。
[0009]上述补偿匹配单元2包括第二耗尽型NMOS管MN2；其中：所述第二耗尽型NMOS管MN2，其栅极、源极和衬底均接GND，其漏极输出匹配电流Imatch。
[0010]上述第一电流镜单元3包括第一PMOS管MP1、第二PMOS管MP2、第三PMOS管MP3、第四PMOS管MP4和第一电阻R1，共同构成自偏置的低压共源共栅电流镜结构；其中：
[0011]所述第一PMOS管MP1和第二PMOS管MP2，其源极共同连接并作为第一输入端连接电源 VDD，其栅极相连并连接至第三PMOS管MP3的漏极；第一PMOS管MP1的漏极连接第三PMOS 管MP3的源极和第一电阻R1的一端，第二PMOS管MP2的漏极连接第四PMOS管MP4的源极；
[0012]所述第三PMOS管MP3和第四PMOS管MP4，其栅极相连并连接第一电阻R1的另一端并作为第二输入端连接正温度系数电流IPTAT；第四PMOS管MP4的漏极作为输出端输出复制电流 IBAK。
[0013]上述第二电流镜单元4包括第五PMOS管MP5、第六PMOS管MP6；其中：
[0014]所述第五PMOS管MP5和第六PMOS管MP6，其源极共同连接并作为第一输入端连接复制电流IBAK，其栅极相连并连接至第五PMOS管MP5的漏极并作为第二输入端连接匹配电流 Imatch；所述第六PMOS管MP6的漏极作为输出端输出信号至CTAT电压单元5。
[0015]上述CTAT电压单元5包括第三NMOS管MN3；其中：所述第三NMOS管MN3，其栅极、漏极和第六PMOS管的MP6的漏极相连，作为带隙基准电压的输出端；其源极接GND。
[0016]与现有技术相比，本技术具有以下优点：
[0017]1.本技术使用一个耗尽型NMOS管产生PTAT电流，使用一个阈值电压较小的耗尽型 NMOS管，使电路工作饱和区。此时工作电流大于MOS管工作在亚阈值区的电流，又由于V
GS
较小，工作电流不大，兼顾了功耗与噪声。
[0018]2.本技术使用自偏置的低压共源共栅电流镜和匹配补偿电路，提高了输出的带隙电压的精度。
[0019]3.本技术实现了低带隙电压输出，且电路结构简单，适用于低电源电压的场合。
[0020]4.本技术采用全MOSFET结构，工艺兼容性好。
附图说明
[0021]图1是传统基于双极晶体管的带隙基准电路图。
[0022]图2是常见基于MOS管亚阈值效应的带隙基准电路图。
[0023]图3是本专利基于耗尽型MOS管的带隙基准电路图。
具体实施方式
[0024]下面将结合说明书附图和有关知识对本技术做出进一步的说明，进行清楚、完整地描述。
[0025]参考图3，本专利技术实施例提供的一种基于耗尽型MOS管的全MOSFET低压带隙基准电路，包括PATA电流单元1，补偿匹配单元2，第一电流镜单元3，第二电流镜单元4和CTAT电压单元5。所述PTAT电流单元1，用于产生一个与温度正比的PTAT电流；所述补偿匹配单元2，用于产生一个匹配电流，对PTAT电流进行噪声消除；所述第一电流镜单元3，用于将PATA 电流单元产生的PTAT电流进行复制；所述第二电流镜单元4，用于将补偿匹配单元2产生的匹配
电流进行复制；所述CTAT电压单元5，用于产生一个具有负温度系数的电压。
[0026]所述的一种基于耗尽型MOS管的全MOSFET低压带隙基准电路，其特征在于，所述PATA 电流单元1包括第一耗尽型NMOS管MN1；其中：
[0027]所述第一耗尽型NMOS管MN1，其栅极、源极和衬底均接GND，其漏极与第三PMOS管MP3 的栅极、第四PMOS管MP4的栅极和第一电阻R1的一端的公共端相连。
[0028]第一耗尽型NMOS管MN1的阈值电压V
TH1
为负值，约为V
TH1
＝
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于耗尽型MOS管的全MOSFET低压带隙基准电路，其特征在于它包括PTAT电流单元(1)，补偿匹配单元(2)，第一电流镜单元(3)，第二电流镜单元(4)和CTAT电压单元(5)；所述PTAT电流单元(1)，用于产生一个与温度正比的PTAT电流，输出正温度系数电流IPTAT；它包括第一耗尽型NMOS管MN1，所述第一耗尽型NMOS管MN1，其栅极、源极和衬底均接GND，其漏极输出正温度系数电流IPTAT；所述第一电流镜单元(3)，用于对PTAT电流单元(1)输出的正温度系数电流IPTAT进行复制，并输出复制电流IBAK至第二电流镜单元(4)；所述补偿匹配单元(2)，用于产生一个匹配电流Imatch，对PTAT电流进行噪声消除；它包括第二耗尽型NMOS管MN2；所述第二耗尽型NMOS管MN2，其栅极、源极和衬底均接GND，其漏极输出匹配电流Imatch；所述第二电流镜单元(4)，用于将补偿匹配单元(2)产生的匹配电流进行复制，并提供给CTAT电压单元(5)；所述CTAT电压单元(5)，用于产生一个具有负温度系数的电压V
REF
。2.如权利要求1所述的一种基于耗尽型MOS管的全MOSFET低压带隙基准电路，其特征在于，所述第一电流镜单元(3)包括第一PMOS管MP1、第二PMOS管MP2、第三PMOS管MP3、第四PMOS管MP4和第一电阻R1，共同构成自偏置的低压共源共栅电流镜结构；其中：所述第一PMOS管MP1和第二PMOS管MP2，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：来新泉，周磊磊，李继生，席小玉，
申请(专利权)人：西安水木芯邦半导体设计有限公司，
类型：新型
国别省市：