专利名称：一种没有电阻的cmos带隙基准电压源的制作方法
技术领域：
本发明涉及CMOS电路领域，具体涉及一种没有电阻的CMOS带隙基准电压源。
背景技术：
输出不随温度、电源电压变化的基准电压源在模拟和混合集成电路中应用非常广泛，比如数据转换电路和稳压电路。在集成电路中，有三种常用的基准电压源掩埋齐纳(Zener)基准电压源、XFET基准电压源和带隙(Bandgap)基准电压源。CMOS带隙基准电压源由于其各方面的综合优势，在集成电路中应用非常广泛，为系统提供不随温度、电源电压变化的基准电压或电流。它在不同的应用环境需要满足低电源电压、高精度、低功耗、高PSRR不同要求。因此，研究不同性能的CMOS带隙基准电压源是非常有意义的。
发明内容
本发明目的在于提供一种没有电阻的CMOS带隙基准电压源，其可产生一个和温度变化不敏感的输出，而且结构简单，降低了芯片面积，噪声低。为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是一种没有电阻的CMOS带隙基准电压源，所述CMOS带隙基准电压源包括基准电路、电压-电流-电压转换电路，所述基准电路包括启动电路、自偏置配置电路，所述启动电路在工作开始时拉伸自偏置配置电路内的门电压使得自偏置配置电路正常工作，与自偏置配置电路相连的电压-电流-电压转换电路用于转换输入电压再通过晶体管将电流放大后转换为正常输出电压。对于上述技术方案，发明人还有进一步的优化措施。作为优化，所述电压-电流-电压转换电路包括电压-电流转换电路、电流放大电路、电流-电压转换电路，输入电压经电压-电流转换电路转换后由电流放大电路放大，放大后的电流再经电流-电压转换电路转换为输出电压。作为优化，电压-电流-电压电路与自偏置配置电路之间设有晶体管PM3，所述电压-电流-电压电路包括晶体管PM5、PM6、PM7、PM8、匪2、匪3以及二极管Dl、D2，晶体管匪2、匪3组成电流镜构成电流放大电路，用于比例复制放大电流，自偏置配置电路的电流流过二极管Dl、PM3的电流流过二极管D2。更进一步，二极管Dl和二极管D2的面积比为10:1，晶体管PM3的宽长比为晶体管PMl的宽长比的10倍。作为优化，所述CMOS带隙基准电压源使用工作在饱和或截止状态MOS晶体管，所述MOS晶体管偏置于饱和区、工作在强反型。更进一步，所述CMOS带隙基准电压源通过修改MOS管的宽长比替代修改电阻的比例。相对于现有技术中的方案，本发明的优点是
本发明所描述的一种没有电阻的CMOS带隙基准电压源，其通过加在二极管两端的正向偏置电压，此电压与绝对温度成正比(PTAT)，来产生一个和温度变化不敏感输出，添加电压的相对比重通常是通过微调两个电阻的比值来调整的，而本发明采用工作在饱和或截止状态MOS晶体管取代了上述两电阻，通过修改MOS管的宽长比替代原先修改电阻的比值。电路没有电阻，结构非常简单，也就大大降低了芯片的面积；在0° C 70° C取得了非常小的温度漂移系数；输出噪声比较低，而且主要由PM0、PM1和NMO管的热噪声构成，占总噪声的56. 83%。
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述图1为本发明实施例中带隙基准电压源的电路结构图；图2为本发明实施例中所使用元件的器件参数表。
具体实施例方式以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。实施例本实施例描述了一种没有电阻的CMOS带隙基准电压源，器电路结构如图1所示，所使用元件的器件参数如图2所示，所述CMOS带隙基准电压源包括基准电路、电压-电流-电压转换电路，所述基准电路包括启动电路、自偏置配置电路，所述启动电路在工作开始时拉伸自偏置配置电路内的门电压使得自偏置配置电路正常工作，与自偏置配置电路相连的电压-电流-电压转换电 路用于转换输入电压再通过晶体管将电流放大后转换为正常输出电压。所述电压-电流-电压转换电路包括电压-电流转换电路、电流放大电路、电流-电压转换电路，输入电压经电压-电流转换电路转换后由电流放大电路放大，放大后的电流再经电流-电压转换电路转换为输出电压。电压-电流-电压电路与自偏置配置电路之间设有晶体管PM3，所述电压-电流-电压电路包括晶体管？] 5、？]\16、？]\17、？]\18、匪2、匪3以及二极管Dl、D2，晶体管匪2、匪3组成电流镜构成电流放大电路，用于比例复制放大电流，自偏置配置电路的电流流过二极管D1、PM3的电流流过二极管D2。二极管Dl和二极管D2的面积比为10:1，晶体管PM3的宽长比为晶体管PMl的宽长比的10倍。所述CMOS带隙基准电压源使用工作在饱和或截止状态MOS晶体管，所述MOS晶体管偏置于饱和区、工作在强反型，所述CMOS带隙基准电压源通过修改MOS管的宽长比替代修改电阻的比例。当电路中CMOS晶体管工作在强反性和饱和区时，就有如下电流定理I=k(Vgs-Vth)2 (1. 2)其中k E Q/2) yCM(W/L)
在图1中，D1和D2是两个二极管(两者面积之比为10 :1)，当电流流过两个二极管时分别产生两个Vbe，在我的设计中，PMl管子的电流流过DpPM3管子的电流流过D2(PM2的电流非常小，可以忽略)，选定PM3管子的宽长比为PMl管子的10倍。因此
权利要求
1.一种没有电阻的CMOS带隙基准电压源，其特征在于，所述CMOS带隙基准电压源包括基准电路、电压-电流-电压转换电路，所述基准电路包括启动电路、自偏置配置电路，所述启动电路在工作开始时拉伸自偏置配置电路内的门电压使得自偏置配置电路正常工作，与自偏置配置电路相连的电压-电流-电压转换电路用于转换输入电压再通过晶体管将电流放大后转换为正常输出电压。
2.根据权利要求1所述的一种没有电阻的CMOS带隙基准电压源，其特征在于，所述电压-电流-电压转换电路包括电压-电流转换电路、电流放大电路、电流-电压转换电路， 输入电压经电压-电流转换电路转换后由电流放大电路放大，放大后的电流再经电流-电压转换电路转换为输出电压。
3.根据权利要求2所述的一种没有电阻的CMOS带隙基准电压源，其特征在于，电压-电流-电压电路与自偏置配置电路之间设有晶体管PM3，所述电压-电流-电压电路包括晶体管PM5、PM6、PM7、PM8、NM2、NM3以及二极管D1、D2，晶体管NM2、NM3组成电流镜构成电流放大电路，用于比例复制放大电流，自偏置配置电路的电流流过二极管Dl、PM3的电流流过二极管D2。
4.根据权利要求3所述的一种没有电阻的CMOS带隙基准电压源，其特征在于，二极管 Dl和二极管D2的面积比为10:1。
5.根据权利要求3所述的一种没有电阻的CMOS带隙基准电压源，其特征在于，晶体管 PM3的宽长比为晶体管PMl的宽长比的10倍。
6.根据权利要求1所述的一种没有电阻的CMOS带隙基准电压源，其特征在于，所述 CMOS带隙基准电压源使用工作在饱和或截止状态MOS晶体管，所述MOS晶体管偏置于饱和区、工作在强反型。
7.根据权利要求1所述的一种没有电阻的CMOS带隙基准电压源，其特征在于，所述 CMOS带隙基准电压源通过修改MOS管的宽长比替代修改电阻的比例。
全文摘要
本发明公开了一种没有电阻的CMOS带隙基准电压源，本发明通过加在二极管两端的正向偏置电压，此电压与绝对温度成正比(PTAT)，来产生一个和温度变化不敏感输出，添加电压的相对比重通常是通过微调两个电阻的比值来调整的，而本发明采用工作在饱和或截止状态MOS晶体管取代了上述两电阻，通过修改MOS管的宽长比替代原先修改电阻的比值。电路没有电阻，结构非常简单，也就大大降低了芯片的面积；在0～70取得了非常小的温度漂移系数；输出噪声比较低，而且主要由PM0、PM1和NM0管的热噪声构成，占总噪声的56.83%。
文档编号G05F1/567GK103049032SQ20121057611
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月27日 优先权日2012年12月27日
发明者黄成 , 刘昊, 江川, 乔磊, 任亮, 关晓龙, 胡慧 申请人:东南大学