一种低功耗基准源电路的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种低功耗基准源电路，包括顺次连接启动电路单元、电流产生电路单元和输出负载电路单元；启动电路单元用于提供启动电压，避免工作在零状态区；电流产生电路单元用于为输出负载电路单元产生微电流，同时使低功耗基准源电路的功耗降低；输出负载电路单元用于实现输出零温度系数和低输出电压。该电路具有低功耗、低温度系数、较宽的工作电压范围和面积小的特性。
【专利说明】一种低功耗基准源电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种低功耗、低温度系数、较宽工作范围和面积小的基准源电路，更具体地，涉及一种低功耗基准原电路。
【背景技术】
[0002]基准源电路模块广泛的应用于模拟和混合电路中，如A/D、D/Α转换器，电压调谐器，电压表，电流表的测试仪器以及偏置电路。其输出的基准信号稳定，与电源电压，温度以及工艺的变化无关。在SOC (system on chip)芯片中，基准源电路是必不可少的一部分，芯片的很多模块都需要基准源来提供稳定的电压或电流，因此基准源的设计成了整个芯片设计的关键。
[0003]基准源电路设计时主要考虑以下几个性能指标:温度系数、工作电压范围、电源抑制比以及功耗。温度系数越低即基准源电路的输出电压受温度影响越小，电压越稳定。较大的工作范围可使基准源电路更容易达到目标的输出电压值。为了能够满足现在对电源管理芯片低功耗的要求，基准源电路设计要尽量降低其工作电流，从而减少其功耗，使电池工作寿命变得更长久。
[0004]对于传统的基准源电路通常是利用两个不同温度系数的电流模块来实现零温度系数的电压输出。设计者要设计一个正温度系数电流(电流随温度的增加而增加)和一个负温度系数电流(电流随温度的减少而减少)然后将这两个电流模块相叠加，从而减少温度对电流的影响，电流经过电阻最后可得到低温度系数的电压输出。
[0005]图1是一个传统的带隙基准源电路结构。通过运算放大器OP形成的负反馈，使得节点电压VA=VB,从而使得流过Ml和M2的电流相等，即11=12=1，在电阻Rl上的电压降等于Ql和Q2的基-射电压差，值为VBE=VTlnN, VT表示与温度变化相关的电压值，N是Ql和Q2发射区面积之比。在这个电路结构中，基准输出电压是双极型晶体管Q3的基极-发射极电压VBE3和电阻R2上的电压降之和。而基准输出电压是双极晶体管Q3的基极-发射极电压VBE3和电阻R2上的电压降之和，所以有VREF的表达式如下:
【权利要求】
1.一种低功耗基准源电路，其特征在于，包括顺次连接启动电路单元、电流产生电路单元和输出负载电路单元； 所述启动电路单元用于提供启动电压，避免工作在零状态区； 所述电流产生电路单元用于为输出负载电路单元产生微电流，同时使低功耗基准源电路的功耗降低； 所述输出负载电路单元用于实现输出零温度系数和低输出电压。
2.根据权利要求1所述的低功耗基准源电路，其特征在于，所述的启动电路单元包括MOS管MSO、MS1、MS2、MS3和MC ;所述MSl和MS2以电流镜对连接，MSl的源极和MS2的源极接地，MS2的漏极与MS3的源极连接，MSl的漏极与MSO栅极连接，MSO的栅极与MC的栅极连接，MSO的漏极与MS3的栅极相连接，MC的漏极和MS3的漏极与电源连接，MC漏极与源极连接，MSO的漏极和MSO的源极分别为第一、第二启动信号输出端，向电流产生电路单元提供启动信号；所述MS3、MC为PMOS管。
3.根据权利要求1所述的低功耗基准源电路，其特征在于，所述的电流产生电路单元包括MOS管Ml、M2、M3、PMl和PM2，M0S管PMl和PM2以电流镜结构连接，PMl的漏极与PM2的漏极接电源，PMl的栅极、PM2的栅极和PM2的源极连接，PM2的源极为产生电流输出端，并与启动电路单元的第一启动信号输出端连接；M1的栅极、M2的漏极和M3的源极连接，PMl的源极、M3的栅极、M3的漏极和M2的栅极连接，M2的栅极与启动电路单元的第二启动信号输出端连接。
4.根据权利要求1所述的低功耗基准源电路，其特征在于，所述的输出负载电路单元包括MOS管M4、M5和PM3，PM3的栅极作为输出负载电路单元的输入端，与启动电路单元的第一启动信号输出端连接，PM3的漏极接电源，M4的漏极、M4的栅极和M5的栅极连接，M4的源极与M5的漏极连接，M5的源极接地，M4和M5联级为输出负载，以M4的源极和M5的漏极的连接点为输出节点VREF。
5.根据权利要求1所述的低功耗基准源电路，其特征在于，所述输出负载电路单元中的M4是nmvt3.3管，M5是n3.3管，M5的门阈值大于M4的门阈值。
6.根据权利要求1所述的低功耗基准源的电路，其特征在于，低功耗基准源电路中MOS管的电源电压均为3.3V。
【文档编号】G05F1/56GK103513689SQ201310478331
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年10月14日 优先权日:2013年10月14日
【发明者】谭洪舟, 曾衍瀚, 黄毅荣, 许远坤, 曾淼旺, 李毓鳌 申请人:中山大学, 广州市花都区中山大学国光电子与通信研究院