一种无Bipolar晶体管的CMOS基准电压源的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种基准电压源，具体设及一种无 Bipolar晶体管的CMOS基准电 压源，属于集成电路设计技术领域。
【背景技术】
[0002] 基准电压源是模拟集成电路、数模混合信号集成电路和系统集成忍片中一个重要 的模块，其应用基准的目的是建立一个与电源和工艺无关，并且具有确定溫度特性的直流 电压。
[0003] 随着无线通信业的高速发展，便携式电子产品的广泛应用，低功耗的电源变得愈 发重要，而电压基准源作为电源的一个重要组成模块，其对功耗和稳定性对电路的性能都 有极大的影响。随着CMOS工艺的不断进步W及SOC系统的发展需求，基准电压源需要满足低 电压和低功耗的要求，然而，传统的带隙基准电压源本身所需的供电电压高，且自身功耗较 大，要实现低功耗，电路结构复杂，占用忍片面积较大，而且要使用具有极性的=极管或者 二极管，与标准的CMOS工艺不兼容。即使基准电压源电路，使用工作在饱和区的CMOS管，使 功耗过大，或者由于存在高溫漂和低电源抑制比，使得性能欠佳。 【实用新型内容】
[0004] 针对上述现有基准电压源与标准的CMOS工艺不兼容，存在功耗大、结构复杂、性能 欠佳的缺陷，本实用新型要解决的技术问题是提供一种具有高电源抑制比的纳瓦量级无 Bipolar晶体管的CMOS基准电压源，它能够工作在亚阔值区。
[0005] 为解决上述问题，本实用新型是通过W下技术方案实现的：
[0006] 一种无 Bipolar晶体管的CMOS基准电压源，包括并接于电源VDD与地GND之间的启 动电路、CTAT电压产生电路、PTAT电压产生电路和电流叠加电路;其中
[0007] 所述启动电路的输出端与CTAT电压产生电路连接，用于在电源上电时，使基准电 压源摆脱简并偏置点；
[0008] 所述CTAT电压产生电路的输出端与电流叠加电路连接；
[0009] 所述PTAT电压产生电路的输出端与电流叠加电路连接；
[0010] 所述电流叠加电路用于将CTAT电压产生电路和PTAT电压产生电路中产生的电流 进行叠加，得到一个具有零溫漂的电流源，所述电流源经一有源支路产生基准电压Vref。
[0011] 上述方案中，进一步具体地，所述启动电路包括第一 MOS管、第二MOS管、第SMOS 管、第四MOS管和第五MOS管，其中第一、第二MOS管的源极与电源V孤连接，第一、第四MOS管 的栅极和第五MOS管的源极与地GND连接;第四MOS管的源极与漏极共接后分为两支路，其中 一支路与第一 MOS管的漏极连接，另一支路分别与第二、第S、第五MOS管的栅极连接;第二、 第五MOS管的漏极相连接后与第SMOS管的源极连接;第SMOS管的漏极作为输出端与CTAT 电压产生电路连接。
[0012] 上述方案中，进一步具体地，所述CTAT电压产生电路包括第六MOS管、第屯MOS管、 第八]?05管、第九]\105管、第十]\105管、第^^一MOS管、第十二MOS管、第十SMOS管、第十四MOS 管、第十五MOS管、第十六MOS管、第十屯MOS管，其中，
[OOU]第六、第八、第九MOS管的源极与电源VDD连接，第十四、第十六、第十屯MOS管的源 极与地GND连接;第六MOS管的漏极与第屯MOS管的源极连接，第十六MOS管的漏极和栅极共 接后的其中一端与第十屯MOS管的栅极连接、其另一端与第屯MOS管的漏极连接;第九MOS管 的栅极与漏极共接后分为S条支路，第一支路与第八MOS管的栅极连接、第二支路与第六 105管的栅极连接，第^支路与第^^一MOS管的源极连接后输出第一 CTAT电流支路、并与电 流叠加电路连接;第十一 MOS管的栅极与漏极共接后分为S条支路:第一支路与第十MOS管 的栅极连接、第二支路与第屯MOS管的栅极连接，第S支路与第十SMOS管的漏极连接后输 出第二CTAT电流支路、并与电流叠加电路连接;第八MOS管的漏极与第十MOS管的源极连接； 第十MOS管的漏极与第十二MOS管的漏极连接，第十二MOS管的栅极和漏极共接后分为两条 支路，其中一支路与启动电路中的第=MOS管的漏极连接、另一支路与第十=MOS管的栅极 连接;第十四MOS管的栅极和漏极共接后分为两条支路，其中一支路与第十二MOS管的源极 连接、另一支路与第十五MOS管的栅极连接;第十五MOS管的漏极与第十SMOS管的源极连 接，第十五MOS管的源极连接与第十屯MOS管的漏极连接。
[0014]上述方案中，进一步具体地，所述PTAT电压产生电路包括第十八、第十九、第二十、 第二十一、第二十二、第二十S、第二十四、第二十五MOS管和电阻Ri,其中，
[001引第十八、第十九MOS管的源极与电源VDD连接;第二十四MOS管的源极与地GND连接； 第十八MOS管的漏极与第二十MOS管的源极连接;第十九MOS管的栅极与漏极共接后的其中 一端与第十八MOS管的栅极连接、其另一端输出第一 PTAT电流支路、并与电流叠加电路连 接;第十九MOS管的漏极与第二十一 MOS管的源极连接，第二十一 MOS管的栅极与漏极共接后 的其中一端与第二十MOS管的栅极连接、其另一端输出第二PTAT电流支路、并与电流叠加电 路连接;第二十立105管的漏极与第二^^一MOS管的漏极连接，第二十立MOS管的源极与第二 十五MOS管的漏极相连接;第二十五MOS管的源极经一电阻Ri后与地GND连接;第二十二MOS 管的栅极与漏极共接后的其中一端与第二十立MOS管的栅极连接、另一端与第二十MOS管的 漏极连接;第二十四MOS管的栅极与漏极共接后的其中一端与第二十五MOS管的栅极连接、 另一端与第二十二MOS管的源极连接。
[0016]上述方案中，进一步具体地，所述电流叠加电路包括第二十六、第二十屯、第二十 八、第二十九、第S十、第S十一、第S十二、第S十S、电容C和由第S十四、第S十五MOS管 构成的有源支路，其中
[0017]第二十六、第二十屯、第S十四MOS管的源极与电源VDD连接;第；十二、S+SMOS 管的源极连接到地GND;所述电容C并接于基准电压Vref的输出端与地GND之间；第二十六MOS 管的栅极与PTAT电压产生电路中的第一 PTAT电流支路连接，第二十六MOS管的漏极与第二 十八MOS管的源极连接;第二十八MOS管的栅极与第二PTAT电流支路连接;第S十MOS管的栅 极与漏极共接后的其中一端与第二十八MOS管的漏极连接、其另一端与第=十一 MOS管的栅 极连接;第=十二MOS管的栅极与漏极共接后的一端与第=十MOS管的源极连接、其另一端 与第^十立105管的栅极连接;第^十立105管的漏极与第^^^一MOS管的源极连接;第二十 屯MOS管的栅极与CTAT电压产生电路中的第一 CTAT电流支路连接，第二十屯MOS管的漏极与 第二十九MOS管的源极连接;第二十九MOS管的栅极与第二CTAT电流支路连接，第二十九MOS 管的漏极连接至第二十八MOS管的漏极上;第S十四MOS管的栅极与漏极共接后与第S十五 MOS管的源极连接;第S十五MOS管的栅极与漏极共接后的其中一端与第S十一 MOS管的漏 极连接、其一端与基准电压Vref的输出端连接。
[0018]本实用新型采用的各组成部分的作用为：
[0019] 1)启动电路，由第一、第二、第S、第四、第五MOS管构成，用于在电源上电时，能够 使基准源摆脱简并偏置点，使电路进入正常工作状态；
[0020] 2)CTAT电压产生电路，由第六、第屯、第八、第九、第十、第十一、第十二、第十S、第 十四、第十五、第十六、第十屯MOS管构成，利用工作在亚阔值区的第十四、十五MOS管栅源电 压之差产生的电压通过工作在线性区充当电阻的第十屯MOS管产生CTAT电流，再通过共源 共栅电流镜将CTAT电流复制到电流叠加电路中，而采用的共源共栅电流镜，起到抑制电源 噪声的作用，且带隙电压源中没有采用Bipolar晶体管，减小了功耗；
[0021] 3化141'电压产生电路，由第十八、第十九、第二十、第二^^一、第二十二、第二十S、 第二十四、第二十五MOS管和电阻Ri构成，利用工作在亚阔值区MOS管工作特性，利用第二十 四、第二十五MOS管的栅源电压之差产生PTAT电压，通过电阻Ri将PTAT电压转化为PTAT电 流，再通过共源共栅电流镜将PTAT电流复制到电流叠加电路中，采用的共源共栅电流镜，起 到抑制电源噪声的作用；
[0022] 4)电流叠加电路，由第二十六、第二十屯、第二十八、第二十九、第=十、第=十一、 第S十二、第S十S、第S十四、第S十五MOS管和电容C构成，将CTAT电压产生电路产生的 CTAT电流与PTAT电压产生电路产生的PTAT电流进行叠加，采用共源共栅电流镜，抑制电源 噪声，得到一个具有零溫漂的电流源，利用由第=十四、第=十五MOS管组成