一种无曲率补偿的低压带隙基准电压电路制造技术

本发明专利技术公开了一种无曲率补偿的低压带隙基准电压电路，包括：电流源、低压环路振荡器、电荷泵、时钟振幅转换器、与绝对温度成反比的电压发生器、与绝对温度成正比的电压发生器；电流源产生偏置电流；低压环路振荡器输出的时钟信号作为电荷泵的输入时钟信号，电荷泵得到倍压后的输出时钟、直流电压，输入时钟振幅转换器中，得到两相时钟；两相时钟输入与绝对温度成反比的电压发生器，得到与绝对温度成反比的电压；与绝对温度成反比的电压输入与绝对温度成正比的电压发生器，得到参考电压输出。本发明专利技术在低供电电压且无曲率补偿的情况下，拓宽了电路的正常工作温度范围，并提高了电源抑制比。比。比。

【技术实现步骤摘要】
一种无曲率补偿的低压带隙基准电压电路


[0001]本专利技术涉及集成电路领域，尤其涉及一种无曲率补偿的低压带隙基准电压电路。

技术介绍

[0002]一个随电源电压、工艺、温度(PVT)变化不敏感的基准电压几乎是所有电路系统所必需的，如在低压差线性稳压器(LDO)、DC
‑
DC转换器、数模转换器(DAC)以及模数转换器(ADC)等电路中都有着广泛的应用。此外，由于可穿戴智能设备和可植入式医疗设备等往往工作在几百毫伏的电源电压下，因此研究低压带隙基准电压的设计是十分必要的。
[0003]传统的电流模式的带隙基准电路可工作在1V以下，但由于受到双极结型晶体管(BJT)的基极—发射极电压和MOS管的过驱动电压的限制，其最低工作电压很难再取得突破。目前，低压带隙基准电压的研究方向之一是：利用电荷泵与开关电容相结合的方法来实现低压、低功耗的设计。但由于开关电容电路的泄漏电流、时钟馈通、电荷注入使得该结构的带隙基准电压电路的工作温度范围和电源抑制比受到了严重地限制。因此，为了能改善开关含有电容结构的低压带隙基准电路的性能，仍需要对电路结构做进一步优化。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提出一种高电源抑制比、宽工作温度范围的无曲率补偿的低压带隙基准电压电路。
[0005]具体技术方案如下：
[0006]一种无曲率补偿的低压带隙基准电压电路，包括：电流源、低压环路振荡器、电荷泵、时钟振幅转换器、与绝对温度成反比的电压发生器、与绝对温度成正比的电压发生器；
[0007]电源电压输入所述电流源中，产生偏置电流；所述低压环路振荡器的输入为电源电压、偏置电流，输出为时钟信号；所述电荷泵的输入为电源电压、低压环路振荡器输出的时钟信号，所述电荷泵将输入的电源电压倍压，同时将输入时钟信号的振幅倍压，电荷泵的输出为直流电压和时钟信号；所述时钟振幅转换器的输入为所述偏置电流、电荷泵的输出时钟和直流电压，输出为振幅不随电源电压变化的两相时钟；所述与绝对温度成反比的电压发生器的输入为所述两相时钟、偏置电流、电荷泵输出的直流电压，输出为与绝对温度成反比的电压；所述与绝对温度成正比的电压发生器的输入为与绝对温度成反比的电压、偏置电流、电荷泵输出的直流电压，输出为参考电压；
[0008]所述时钟振幅转换器包括：并联布置的双极结型晶体管、电容、两个反相器，电流源产生的偏置电流输入时钟振幅转换器，且第一个反相器的输出作为第二个反相器的输入，两个反相器的输出为时钟振幅转换器输出的两相时钟。
[0009]进一步地，所述与绝对温度成反比的电压发生器，包括：双极结型晶体管、3个相同规格的电容、1个位于输出端的电容、8个开关，所述电流源与BJT的发射极相连，BJT的基极与集电极相连并接地；开关S1位于BJT的发射极与电容C1的左极板之间；开关S2位于电容C1的右极板与电容C2的左极板之间；开关S3位于电容C2的右极板与电容C3的左极板之间；开
关S4位于电容C1的右极板与地之间；开关S5位于电容C2的右极板与地之间；开关S6位于电容C1的左极板和输出端CTAT之间；开关S7位于电容C2的左极板和输出端CTAT之间；开关S8位于电容C3的左极板和输出端CTAT之间；电容C4的上极板与输出端CTAT相连，电容C4的下极板与地相连。
[0010]进一步地，当与绝对温度成反比的电压发生器的正向输入时钟为高电平时，开关S1、S2、S3导通，开关S4、S5、S6、S7、S8断开，此时电容C1、C2、C3依次串联，且与双极结型晶体管并联，由于C1＝C2＝C3，则电容C1、C2、C3的压降均为
[0011]当与绝对温度成反比的电压发生器的正向输入时钟为低电平时，开关S1、S2、S3断开，开关S4、S5、S6、S7、S8导通，此时电容C1、C2、C3并联，电容C1、C2、C3向电容C4充电，电容C4的电压最终稳定在
[0012]进一步地，与绝对温度成反比的电压发生器中，正向输入时钟的振幅V
h
应满足：
[0013][0014]式中，V
BE
为偏置电流流经双极结型晶体管后得到的具有负温度系数的电压，V
thn
为开关中NMOS的阈值电压，V
thp
为开关中PMOS的阈值电压。
[0015]进一步地，所述电荷泵将输入的电源电压倍压2倍，将输入时钟信号的振幅倍压2倍。
[0016]进一步地，所述与绝对温度成正比的电压发生器，采用CMOS结构。
[0017]本专利技术的有益效果是：
[0018](1)本专利技术通过时钟振幅转换器的设计，使与绝对温度成反比的电压发生器的输入时钟的振幅合适，从而在无曲率补偿的情况下，拓宽了低压带隙基准电压电路的正常工作温度范围。
[0019](2)本专利技术通过时钟振幅转换器的设计，使低压带隙基准电压电路最终输出的参考电压的电源抑制比得到了提高。
[0020](3)本专利技术通过电荷泵将电源电压倍压，从而使低压带隙基准电压电路能在低电源电压下工作。
附图说明
[0021]图1是本专利技术的电路结构原理图。
[0022]图2是本专利技术的时钟振幅转换器电路图。
[0023]图3是本专利技术的与绝对温度成反比的电压发生器电路图。
具体实施方式
[0024]下面根据附图和优选实施例详细描述本专利技术，本专利技术的目的和效果将变得更加明白，以下结合附图和实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0025]如图1所示，无曲率补偿的低压带隙基准电压电路包括：电流源、低压环路振荡器、电荷泵、时钟振幅转换器、与绝对温度成反比的电压发生器、与绝对温度成正比的电压发生
器。现有的带隙基准电压大多基于双极结型晶体管(以下简称BJT)和电阻产生PTAT电压，需要消耗较大的面积和功耗，本专利技术为了降低电路的功耗和面积，选用了CMOS结构。
[0026]电源电压V
DD
输入电流源，产生偏置电流，偏置电流分别输入低压环路振荡器、时钟振幅转换器、与绝对温度成反比的电压发生器、与绝对温度成正比的电压发生器，从而减小电源电压V
DD
变化对低压环路振荡器的输出频率、时钟振幅转换器输出时钟的振幅的影响、与绝对温度成反比的电压发生器输出电压的大小、与绝对温度成正比的电压发生器输出电压的大小。
[0027]将电源电压V
DD
与偏置电流作为输入，输入到低压环路振荡器中，低压环路振荡器输出电荷泵所需的时钟信号。
[0028]将电源电压V
DD
与低压环路振荡器得到的时钟信号作为输入，输入到电荷泵中，电荷泵将电源电压V
DD
倍压，得到直流电压2
×
V
DD
，同时将低压环路振荡器得到的时钟信号的振幅倍压，得到输出时钟的振幅为2
×
V
DD本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无曲率补偿的低压带隙基准电压电路，其特征在于，包括：电流源、低压环路振荡器、电荷泵、时钟振幅转换器、与绝对温度成反比的电压发生器、与绝对温度成正比的电压发生器；电源电压输入所述电流源中，产生偏置电流；所述低压环路振荡器的输入为电源电压、偏置电流，输出为时钟信号；所述电荷泵的输入为电源电压、低压环路振荡器输出的时钟信号，所述电荷泵将输入的电源电压倍压，同时将输入时钟信号的振幅倍压，电荷泵的输出为直流电压和时钟信号；所述时钟振幅转换器的输入为所述偏置电流、电荷泵的输出时钟和直流电压，输出为振幅不随电源电压变化的两相时钟；所述与绝对温度成反比的电压发生器的输入为所述两相时钟、偏置电流、电荷泵输出的直流电压，输出为与绝对温度成反比的电压；所述与绝对温度成正比的电压发生器的输入为与绝对温度成反比的电压、偏置电流、电荷泵输出的直流电压，输出为参考电压；所述时钟振幅转换器包括：并联布置的双极结型晶体管、电容、两个反相器，电流源产生的偏置电流输入时钟振幅转换器，且第一个反相器的输出作为第二个反相器的输入，两个反相器的输出为时钟振幅转换器输出的两相时钟。2.根据权利要求1所述的无曲率补偿的低压带隙基准电压电路，其特征在于，所述与绝对温度成反比的电压发生器，包括：双极结型晶体管、3个相同规格的电容、1个位于输出端的电容、8个开关，所述电流源与BJT的发射极相连，BJT的基极与集电极相连并接地；开关S1位于BJT的发射极与电容C1的左极板之间；开关S2位于电容C1的右极板与电容C2的左极板之间；开关S3位于电容C2的右极板与电容C3的左极板之间；开关S4位于电容C1的右极板与地之间；开关S5位于电容C2的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴佳楠，高翔，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：