一种非带隙电压基准源制造技术

本实用新型专利技术公开了一种非带隙电压基准源。本实用新型专利技术的基准电压源，采用Vtn提取电路和Vtp提取电路分别提取正比于Vtn的电流和正比于Vtp的电流，通过两股电流在电流模基准电路上进行线性叠加，实现了Vtn和Vtp的相互补偿，进而产生零温度系数的基准电压。本实用新型专利技术利用PMOS和NMOS阈值电压的线性化，得到零温度系数的电压基准，使得基准电压源克服了传统基准源中VBE非线性温度的影响。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于电子
，特别涉及一种电压基准源(Voltage Reference) 的设计。
技术介绍
电压基准源广泛应用于振荡器、锁相环(PLL，Phase-Locked Loop)和数据转换器等各种模拟和数模混合集成电路中，其基准电压的温度系数(TC，Temperature Coefficient)和电源抑制比(PSRR, Power Supply Rejection Ratio)很大程度上决定了系统性能的优劣。基于Vbe和热电压Vt如附图1所示，由于误差放大器的钳位作用，使得Vx与Vy两点的电压基本相等，即Vx = Vy = Vbe2，同时，两边电路中的电流也相等，则有V -V V XnN T-T - BE2 BEl - T1X-1Y- ----~-~JiT由于G=—，则电流为正比于绝对温度(PTAT，Proporational To AbsoluteqTemperature)电流，此电流经过电流镜的镜像以后，便成为整个芯片的偏置电流。根据电流的表达式，可以得出带隙电压的表达式为:VbG =IrR2=J^VrInN + Vbe2ο由于Vt为正温度系数，同时Vbe2为负温度系数，合理的调节系数的大小，便可以在一定温度下实现基准随温度的变化为零，从而为整个芯片提供了一个随温度变化很小的基准参考电压。然而由于Vbe的非线性，只进行一阶补偿，基准电压的温度系数较大，为了获得更好的温度特性，需对Vbe进行高阶补偿，但这会使基准源的电路更复杂，功耗更大。此外，为了使带隙基准与标准CMOS工艺兼容，从而选择衬底PNP来产生VT，其中，NMOS管的阈值电压为Vtn，PM0S管的阈值电压为Vtp。如果选择工作在亚阈区的MOS管得到Vt，虽然能够实现低功耗，但MOS管的亚阈区特性受工艺偏差影响较大。在文献“Ka Nang Leung, Philio K. Τ. Mok A CMOS Voltage Reference Based on WeightedAVcs for CMOS Low-Dropout Linear Regulators. . IEEE J Solid-State Circuits, 2003, 38 (1) : 146-150” 也提出了基于AVes的电压基准，但温度系数较大。同时还有人提出了基于阈值电压的基准电压，但电路结构复杂，工作电压高，功耗大，并且输出电压为2. 67V，不便于低压系统应用。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决现有的基准电压源存在的问题，提出了一种非带隙电压基准源。本技术的技术方案是一种非带隙电压基准源，包括第一启动电路、第二启动电路、Vtn提取电路、Vtp提取电路和电流模基准电路，其中，所述的第一启动电路用于使 Vtp提取电路正常工作，所述的第二启动电路用于使Vtn提取电路正常工作，所述Vtn提取电路用于提取正比于Vtn的电流，所述Vtp提取电路用于提取正比于Vtp的电流，所述电流模基准电路用于镜像正比于Vtn和Vtp的电流，产生基准电压。所述的Vtn提取电路包括第一 PMOS管、第二 PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、 第一 NMOS管、第二 NMOS管、第三NMOS管和第二电阻；其中，第一 PMOS管与第三PMOS管的栅极相连，源极接电源电压，第一 PMOS管的漏极与第二 PMOS管的源极相连，第三PMOS管的漏极与第四PMOS管的源极相连，第二、第四PMOS管的栅极相连，并且第二、第四PMOS管的栅极与漏极相连；第二 PMOS管的漏极与第一 NMOS管的漏极相连，第四PMOS管的源极与第三NMOS管的漏极相连，第一 NMOS管的源极与第二 NMOS管的漏极相连，第一 NMOS管与第二 MOS管的栅极相连，第三NMOS管的源极与第二电阻相连，第二电阻的另一端和第二 NMOS管的源极接地，并且第一、第二 NMOS管的栅极与漏及连接，第三NMOS管的源极为输出端。所述的Vtp提取电路包括第五PMOS管、第六PMOS管、第七PMOS管、第四NMOS管、 第五NMOS管、第六NMOS管、第七NMOS管和第一电阻；其中，第五PMOS管的源极和第一电阻的一端接电源电压，第五PMOS管的漏极与第七PMOS管的源极相连，第六PMOS管的源极与第一电阻的另一端相连，第六PMOS管的漏极与第四NMOS管的漏极相连，第六PMOS管的栅极与第七PMOS管的栅极相连，第七PMOS管的漏极与第六NMOS管的漏极相连，并且第五、第七PMOS管的栅极与漏极相连；第四NMOS管的源极与第五NMOS管的漏极相连，第六NMOS管的源极与第七NMOS管的漏极相连，第四、第五的栅极相连，第五NMOS管与第七NMOS管的源极接地，二者的栅极相连，同时第四NMOS管与第五NMOS管的栅极与漏极相连。本技术的有益效果本技术提出的非带隙电压基准源，采用Vtn提取电路和Vtp提取电路分别提取正比于Vtn的电流和正比于Vtp的电流，通过两股电流在电流模基准电路上进行线性叠加，实现了 Vtn和Vtp的相互补偿，进而产生零温度系数的基准电压。本技术利用PMOS和NMOS阈值电压的线性化，得到零温度系数的电压基准，使得电压基准源克服了传统基准源中Vbe非线性温度的影响。附图说明线图。线图图1为传统的带隙基准电压基准源原理图。 图2本技术的电压基准源的结构框图。 图3为本技术的电压基准源的电路原理图。 图4为本技术的电压基准源的阈值电压的提取电路。 图5为本技术的电压基准源的等效示意图。图6为本技术实施例的电压基准源的Vx的温度特性和dVx/dT的温度特性曲图7为本技术实施例的电压基准源的Vx的温度特性和dVx/dT的温度特性曲图8为本技术实施例的电压基准源的电源抑制比示意图。 图9为本技术实施例的电压基准源的温度特性曲线图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本技术作进一步阐述。本技术所设计的非带隙电压基准源结构框图如图2所示，包括第一启动电路 101、第二启动电路102、Vtn提取电路103、Vtp提取电路104和电流模基准电路105，其中， 所述的第一启动电路101用于使Vtp提取电路104正常工作，所述的第二启动电路102用于使Vtn提取电路103正常工作，所述Vtn提取电路103用于提取正比于Vtn的电流，所述 Vtp提取电路104用于提取正比于Vtp的电流，所述电流模基准电路105用于镜像正比于 Vtn和Vtp的电流，产生基准电压。启动电路只在电路上电时发挥作用，当电路启动完成以后，启动模块停止工作，避免了启动电路对后面电路的影响。启动电路使得Vtp和Vtn提取电路正常工作，提取正比于Vtn和Vtp的电流。电流模基准电路主要是镜像正比于Vth的电流，通过两股电流在电阻上的线性叠加，实现Vtn和Vtp的补偿，产生基准电压。如图3所示，第一启动电路101和第二启动电路102分别由五个晶体管构成。启动电路结构简单有效。第一启动电路101的四个晶体管MS1、MS2、MS3和MS4为反相器接法，四个管子的栅极连接在一起，并且栅极连接Vtp提取电路104的C点，以及电流模基准电路的MP9管，MSl和MS2漏极连接，并与MS5的栅极相连本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种非带隙电压基准源，其特征在于，包括第一启动电路、第二启动电路、Ｖｔｎ提取电路、Ｖｔｐ提取电路和电流模基准电路，其中，所述的第一启动电路用于使Ｖｔｐ提取电路正常工作，所述的第二启动电路用于使Ｖｔｎ提取电路正常工作，所述Ｖｔｎ提取电路用于提取正比于Ｖｔｎ的电流，所述Ｖｔｐ提取电路用于提取正比于Ｖｔｐ的电流，所述电流模基准电路用于镜像正比于Ｖｔｎ和Ｖｔｐ的电流，产生基准电压。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周泽坤，朱培生，王会影，石跃，明鑫，张波，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：实用新型
国别省市：90