一种增强型MOS管基准电压源电路制造技术

本发明专利技术提供了一种增强型ＭＯＳ管基准电压源电路，电路结构中只包含ＮＭＯＳ管、ＰＭＯＳ管和电阻三种元器件，而不包含耗尽型ＮＭＯＳ管和纵向ＰＮＰ管，主要利用ＮＭＯＳ和ＰＭＯＳ管阈值电压不同线性温度系数的特性进行温度的补偿，获得较小温度系数的基准电压源。由启动电路，基准电流源电路和基准电压产生电路所组成，其中，启动电路，连接于基准电流源电路，以启动基准电流源电路；基准电流源电路，连接于启动电路与基准电压产生电路之间，被启动电路所启动，为基准电压产生电路提供偏置电流；基准电压产生电路，和基准电流源电路相连接，由基准电流源电路通过镜像电路为其提供偏置电流，此电路产生输出基准电压。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种基准电压源电路，在标准的CMOS工艺中使用增强型MOS管实现，此基准电压 具有较高的PSRR和较小温度系数，可用于现今流行的1.8V电源电压系统。
技术介绍
目前，基准电压源主要有两种， 一种是采用耗尽型MOS管的基准电压源，另一种是采 用和MOS工艺兼容的纵向PNP管带隙基准电压源。第一种基准电压源虽然实现简单，功耗 小，但是在很多标准的CMOS工艺中不兼容耗尽型MOS管。第二种基准电压源由于电路复 杂，功耗大，占用的版图面积较大不经济，且很难用于现今流行的低电源电压系统。
技术实现思路
本专利技术提供了一种增强型MOS管基准电压源电路，电路结构中只包含NMOS管、PMOS 管和电阻三种元器件，而不包含耗尽型NMOS管和纵向PNP管，主要利用NMOS和PMOS 管闽值电压不同线性温度系数的特性进行温度的补偿，获得较小温度系数的基准电压源。本专利技术一种增强型MOS管基准电压源电路由启动电路，基准电流源电路和基准电压产 生电路所组成，其中，启动电路，连接于基准电流源电路，以启动基准电流源电路；基准电流源电路，连接于启动电路与基准电压产生电路之间，被启动电路所启动，为基 准电压产生电路提供偏置电流；基准电压产牛电路，和基准电流源电路相连接，由基准电流源电路通过镜像电路为其提 供偏置电流，此电路产生输出基准电压。启动电路有两个NMOS管(M0， M2)和一个PMOS管(Ml)组成。启动电路的PMOS管(MO为二极管连接，源端接电源电压， 一个NMOS管(M0)的 漏端接PMOS管(Ml)的漏端和栅端，源端接地，另一个NMOS管(M2)的栅端接PMOS 管(Ml)的漏端和栅端。基准电流源电路为K倍增基准电流源电路。基准电流源电路为带反馈的K倍增基准电流源电路，反馈用以提高MOS管的输出电阻， 改善基准电流对电源电压的灵敏度。基准电压产生电路包括一镜像PMOS管(M14)，源端接电源电压，栅端接启动电路和基 准电压源产生电路，用来镜像基准电流源电路所产生的基准电流，以为基准电压产生电路提 供偏置电流。基准电压产生电路还包括第一电阻器(R2)， 一端接地，另一端接输出NMOS (M16)管以及 第二电阻器(Rl)，另端接PMOS (M15)管的源端输出PMOS管(M15)，栅端和漏端相连，接于输出基准电压 输出NMOS管(M16)，漏端接输出基准电压，源端接地。附图说明 -图1是本专利技术增强MOS管基准电压源电路的电路结构框图图2是本专利技术增强MOS管基准电压源电路的电路图 主要元器件说明 M0-M16:增强型MOS管 Rl-R3:电阻器具体实施例方式图1给出了所专利技术的增强型MOS管基准电压源电路的结构原理框图。图2所示电路， 是图1原理的具体实现方式。本专利技术的目的是这样实现的启动电路用来启动K倍增基准电 流电路，使其在电源上电时摆脱简并偏置点；K倍增基准电流电路产生一个PTAT电流源， 通过镜像为基准电压电路提供偏置电流；基准电压电路产生温度系数较小的基准电压。当接通供电电源VDD后，Ml是二极管连接，其漏(和栅)电位介于VDD和VDD-Vthp 之间，NMOS开关管M2此时导通，于是M6/M7摆脱栅电位为VDD的状态，M4/M5摆脱栅 电位为GND的状态，基准电流电路得以启动，此后M2截止。由M8， M9,M10和Mil组成 的差分放大器用改来善型基准电流的PSRR，用M12和M13作频率补偿电容，稳定K倍增 基准电流电路的输出。M14镜像稳定K倍增基准电流源的电流，给M15和M16构成的压差 电路提供偏置，电阻R1与R2的比值构成压差修正因子，通过调整比值可以调整输出基准电 压的温度系数和电压值。增强型MOS管基准电压源电路利用增强型NMOS管和增强型PMOS管的迁移率和阈值 电压具有不同的温度系数，产生两个电压，分别与增强型NMOS管和增强型PMOS管的迁移 率和阈值电压相关，进行温度补偿后形成稳定的电压源输出。下面我们叙述该电路结构的工 作原理。一般的，MOS管阈值电压的温度特性可表示为'r 、、。《(。+，T7一l(1)、。 。) +_1(2)7;为参考温度，《7W为NMOS管阈值电压4的温度系数，,—P为PMOS管阈值电压K的温度系数。另外，MOS管迁移率也是个具有温度特性的参数，可以描述为: (r)= (r0)|,r、、7o 乂「 7"、(3)(4)式(2)中，是NMOS管迁移率温度指数，" 是PMOS管迁移率温度指数。迁移率 具有负温度系数。M4、 M5、 M6，M7和R3产生与增强型NMOS阈值电压相关的正温度系数电压，如图3 所示，IO可以表示为2 11-1Kl是M4与M5尺寸的比值，Ss是M5管的宽长比。 M14镜像M7的电流，当M14的尺寸是M7的K2倍时，II以表示为:(5)(6)因此Vref可以表示为:= (1 + :)^16 _ |^]5仏(7)M15和M16都工作在饱和区，且R1和R2的电阻值较大，流过M15和M16的电流都近 似等于H，则有K =2/'十f;2/,酬紐跳'~(8)(9)结合(7)、 (8)和(9)式Vref可以表示为:K1 + :X氛， 2/,2/,(10)5<formula>formula see original document page 6</formula>+〃7/ 是式(11)中第一部分中的两项都具有正温度系数但不相同，只要调整M5， M15和 M16的参数，可使这部分在期望的温度系数为零；下第二部分两项都具有负温度系数但不相 同，只要调整Rl和R2阻值的比例，可使这部分在期望的温度系数为零。且可以通过调整 Rl和R2阻值的比例来实现Vref输出不同的电压值。占.本专利技术的增强型MOS管基准电压源电路较目前常用的基准鬼压源电路有如下特点有优(1) 电路采用CMOS技术，CMOS本身具有开关速度快、功耗低等特点，而且制备工 艺简单。(2) 电路中仅仅使用强型MOS管和电阻，不需要标准CMOS工艺没有的耗尽型MOS 管，也不需要纵向PNP管，电路结构简单，易于工艺和电路上的实现，在获得相 同性能的情况下，可以大大减少成本。(3) 本专利技术的增强型MOS管基准电压源电路，通过电路参数的改变设计，可以获得 不同的输出电压值，根据系统的需要，可以设计所需的输出电压值。权利要求1.一种增强型MOS管基准电压源电路，其特征是包括启动电路，连接于基准电流源电路，以启动基准电流源电路；基准电流源电路，连接于启动电路与基准电压产生电路之间，被启动电路所启动，为基准电压产生电路提供偏置电流；基准电压产生电路，和基准电流源电路相连接，由基准电流源电路通过镜像电路为其提供偏置电流，此电路产生输出基准电压。2. 根据权利要求1所述的强型MOS管基准电压源电路，其特征是启动电路有两个NMOS 管(M0和M2)和一个PMOS管(Ml)组成。3. 根据权利要求2所述的强型M0S管基准电压源电路，其特征是启动电路的PMOS管 (Ml)为二极管连接，源端接电源电压， 一个NMOS管(M0)的漏端接PMOS管(Ml)的漏端和栅端，源端接地，另一个NMOS管(M2)的栅端接PMOS管(Ml)的漏端和栅端。4. 根据权利要求1所述的强型MOS管基准电压源电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增强型ＭＯＳ管基准电压源电路，其特征是包括：　启动电路，连接于基准电流源电路，以启动基准电流源电路；　基准电流源电路，连接于启动电路与基准电压产生电路之间，被启动电路所启动，为基准电压产生电路提供偏置电流；　基准电压产 生电路，和基准电流源电路相连接，由基准电流源电路通过镜像电路为其提供偏置电流，此电路产生输出基准电压。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：喻晓涛，
申请(专利权)人：南京微盟电子有限公司，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]