本申请涉及电子技术领域，特别涉及一种基准电压源电路。
背景技术：
基准电压源是当代模拟集成电路极为重要的组成部分，用以为其他电路提供稳定的静态电压偏置。一个稳定的基准电压源必须具有相对于环境温度变化的输出稳定性。
现有技术中的基准电压源一般为带隙电压源，利用硅半导体材料的带隙电压与温度无关的特性，输出稳定的带隙电压。其工作原理示意图如图1所示，其中，vt为热电势；vbe为三极管基极与发射极之间的电压。热电势vt表达式为kt/q，具有正温度系数，其中，k为波尔兹曼常数，t为温度，q为电荷量，在常温下，vt约为26mv；而vbe与温度负相关，即vbe具有负温度系数。利用相应的电路结构分别将热电势vt和vbe赋予权重α1和α2之后相加，令两者的温度系数之和为零，由此得到低温漂的带隙电压。
由于现有技术中带隙电压电路结构中通常包含放大器结构，而放大器电路的引入只起电压钳位的作用，实际流过放大器的电流并没有用于输出以形成带隙电压，造成电流浪费，使得电路的功耗大大增大。
由此可见，采用何种基准电压源电路以降低电路功耗是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现要素：
本申请的目的在于提供一种基准电压源电路，以便有效地降低电路功耗。
为解决上述技术问题，本申请提供一种基准电压源电路，包括启动模块、电流镜模块和输出模块：
其中，所述启动模块的输出端与所述电流镜模块的输入端连接，用于启动所述电流镜模块；
所述电流镜模块的第一输出端和第二输出端分别与所述输出模块的第一输入端和第二输入端连接，用于向所述输出模块输入两路镜电流；
所述输出模块包括第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻和修调电阻，用于输出基准电压；
其中，所述第一三极管和所述第二三极管的集电极分别作为所述输出模块的第一输入端和第二输入端；所述第一三极管的基极分别与所述第三三极管的基极、所述第一电阻的第一端和所述第二电阻的第一端连接，发射极通过所述第三电阻接地；所述第二三极管的发射极接地，基极分别与所述第四三极管的集电极和所述第四电阻的第一端连接；所述第三三极管的集电极分别与所述第一电阻的第二端和所述第五电阻的第一端连接，发射极接地；所述第四三极管的基极与所述第五电阻的第二端连接，发射极通过所述第六电阻接地；所述第二电阻的第二端分别与所述第四电阻的第二端和所述修调电阻的第一端连接；所述修调电阻的第二端作为所述输出模块的输出端；所述第三三极管和所述第四三极管的尺寸不同。
可选地，所述第一三级管和所述第二三极管的尺寸相同；所述第二电阻和所述第四电阻的阻值相等。
可选地，所述电流镜模块为共栅共源电流镜；所述共栅共源电流镜包括第一pmos管、第二pmos管、第三pmos管、第一nmos管和第二nmos管；
其中，所述第一pmos管、所述第二pmos管和所述第三pmos管的源极均与电源连接，栅极均与所述第二pmos管的漏极连接；所述第一nmos管的栅极分别与所述第二nmos管的栅极、漏极和所述第三pmos管的漏极连接，并作为所述电流镜模块的输入端，漏极与所述第二pmos管的漏极连接，源极与所述第一pmos管的漏极连接，并作为所述电流镜模块的第一输出端；所述第二nmos管的源极作为所述电流镜模块的第二输出端。
可选地，所述第一pmos管、所述第二pmos管和所述第三pmos管的长宽比相等；所述第一nmos管和所述第二nmos管的长宽比相等。
可选地，所述启动模块包括第五三极管、第六三极管、第四pmos管、第五pmos管、第七电阻、第八电阻和第九电阻；
其中，所述第五三极管的基极分别与所述第七电阻和所述第八电阻的第一端连接，集电极分别与所述第八电阻的第二端和所述第六三极管的基极连接，所述第五三极管的发射极接地；所述第七电阻的第二端与电源连接；所述第六三极管的集电极分别与所述第四pmos管的栅极和所述第五pmos管的漏极连接，发射极接地；所述第四pmos管和所述第五pmos管的源极均与电源连接，所述第四pmos管的漏极与所述第九电阻的第一端连接，所述第九电阻的第二端作为所述启动模块的输出端。
可选地，还包括：
所述电流镜模块的第三输出端与所述启动模块的输入端连接，用于在所述电流镜模块启动之后将所述启动模块的输出端所在的支路断路。
可选地，所述第三pmos管的栅极作为所述电流镜模块的第三输出端；所述第五pmos管的栅极作为所述启动模块的输入端。
本申请所提供的基准电压源电路包括启动模块、电流镜模块和输出模块：其中，所述启动模块的输出端与所述电流镜模块的输入端连接，用于启动所述电流镜模块；所述电流镜模块的第一输出端和第二输出端分别与所述输出模块的第一输入端和第二输入端连接，用于向所述输出模块输入两路镜电流；所述输出模块包括第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻和修调电阻，用于输出基准电压；其中，第一三极管和第二三极管的集电极分别作为输出模块的第一输入端和第二输入端；第一三极管的基极分别与第三三极管的基极、第一电阻的第一端和第二电阻的第一端连接，发射极通过第三电阻接地；第二三极管的发射极接地，基极分别与第四三极管的集电极和第四电阻的第一端连接；第三三极管的集电极分别与第一电阻的第二端和第五电阻的第一端连接，发射极接地；第四三极管的基极与第五电阻的第二端连接，发射极通过第六电阻接地；第二电阻的第二端分别与第四电阻的第二端和修调电阻的第一端连接；修调电阻的第二端作为输出模块的输出端；第三三极管和第四三极管的尺寸不同。
可见，相比于现有技术，本申请所提供的基准电压源电路，利用三极管等器件构成的电路结构得到与温度变化正相关的电流，并利用该电流在电阻两端产生的压降，与三极管的具有负温度系数特性的基极-发射极间的压差，输出温度系数抵消为零的基准电压。本申请避免了现有技术中放大器结构中的电流耗费，从而有效地减小了电路的功耗。
附图说明
为了更清楚地说明现有技术和本申请实施例中的技术方案，下面将对现有技术和本申请实施例描述中需要使用的附图作简要的介绍。当然，下面有关本申请实施例的附图描述的仅仅是本申请中的一部分实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图，所获得的其他附图也属于本申请的保护范围。
图1为现有技术中所提供的一种基准电压源电路的原理示意图；
图2为本申请实施例所提供的一种基准电压源电路的电路示意图；
图3为本申请实施例所提供的一种基准电压源电路的电路结构图。
具体实施方式
本申请的核心在于提供一种基准电压源电路，以便有效地降低电路功耗。
为了对本申请实施例中的技术方案进行更加清楚、完整地描述，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行介绍。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
请参阅图2，图2为本申请所提供的一种基准电压源电路的电路示意图；包括启动模块1、电流镜模块2和输出模块3：
其中，启动模块1的输出端与电流镜模块2的输入端连接，用于启动电流镜模块2；
电流镜模块2的第一输出端和第二输出端分别与输出模块3的第一输入端和第二输入端连接，用于向输出模块3输入两路镜电流；
输出模块3包括第一三极管q1、第二三极管q2、第三三极管q3、第四三极管q4、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6和修调电阻rt，用于输出基准电压vout；
其中，第一三极管q1和第二三极管q2的集电极分别作为输出模块3的第一输入端和第二输入端；第一三极管q1的基极分别与第三三极管q3的基极、第一电阻r1的第一端和第二电阻r2的第一端连接，发射极通过第三电阻r3接地；第二三极管q2的发射极接地，基极分别与第四三极管q4的集电极和第四电阻r4的第一端连接；第三三极管q3的集电极分别与第一电阻r1的第二端和第五电阻r5的第一端连接，发射极接地；第四三极管q4的基极与第五电阻r5的第二端连接，发射极通过第六电阻r6接地；第二电阻r2的第二端分别与第四电阻r4的第二端和修调电阻rt的第一端连接；修调电阻rt的第二端作为输出模块3的输出端；第三三极管q3和第四三极管q4的尺寸不同。
具体地，由于输出模块3的两路输入信号为镜电流，第一三极管q1的基极即a点和第二三极管q2的基极即b点的电位基本相等，并开通第三三极管q3和第四三极管q4。由于三极管的基极电流很小，因此可以忽略，电流i2沿第二电阻r2和第一电阻r1所在支路流入第三三极管q3的集电极，电流i1沿第四电阻r4所在支路流入第四三极管q4的集电极，再由发射极流入第六电阻r6。则修调电阻rt所在支路中的电流i0应当等于电流i1和电流i2之和。因此，图2所示的基准电压源电路输出的基准电压vout应当为修调电阻rt和第四电阻r4的总压降与第二三极管q2的基极与发射极间压降(即vbe2)的和：
vout＝i0rt+i1r4+vbe2。
事实上，由于a点和b点的电位基本一致，所以电流i1和电流i2也基本相等。根据三极管的特性和工作原理，可以计算得到第三三极管q3和第四三极管q4的基极与发射极之间的压降，并可计算出vbe3-vbe4＝vtlnm；其中，m为第三三极管q3和第四三极管q4的面积之比；而另一方面，根据电路结构可得vbe3-vbe4＝r1i2+r6i1≈(r1+r)6i。1
由此，若令第一电阻r1和第六电阻r6的阻值均等于r，则有
vbe3-vbe4＝vtlnm≈2ri1；
由此可得i1≈vtlnm/2r，因此有：
vout＝i0rt+i1r4+vbe2≈i1(2rt+r4)+vbe2＝(2rt+r4)vtlnm/2r+vbe2；
其中，由于vt为正温度系数，而vbe2为负温度系数，则通过调整电阻等相关参数，可以使得两者的温度系数抵消，从而输出与温度无关的零温漂基准电压vout。
可见，本申请所提供的基准电压源电路，利用三极管等器件构成的电路结构得到与温度变化正相关的电流，并利用该电流在电阻两端产生的压降，与三极管的具有负温度系数特性的基极-发射极间的压差，输出温度系数抵消为零的基准电压。本申请避免了现有技术中放大器结构中的电流耗费，从而有效地减小了电路的功耗。
本申请所提供的基准电压源电路，在上述实施例的基础上：
作为一种优选实施例，第一三级管q1和第二三极管q2的尺寸相同；第二电阻r2和第四电阻r4的阻值相等。
具体地，为了保障a点和b点的电位基本一致，可令第一三级管q1和第二三极管q2的尺寸相同、第二电阻r2和第四电阻r4的阻值相等，以便得到对称的电路结构。当然，这里所说的相同和相等也可以为接近相同和接近相等，本领域技术人员可以根据实际情况自行选择。
请参考图3，图3为本申请实施例所提供的一种基准电压源电路的电路结构图。
如图3所示，作为一种优选实施例，电流镜模块2为共栅共源电流镜；共栅共源电流镜包括第一pmos管p1、第二pmos管p2、第三pmos管p3、第一nmos管n1和第二nmos管n2；
其中，第一pmos管p1、第二pmos管p2和第三pmos管p3的源极均与电源连接，栅极均与第二pmos管p2的漏极连接；第一nmos管n1的栅极分别与第二nmos管n2的栅极、漏极和第三pmos管p3的漏极连接，并作为电流镜模块2的输入端，漏极与第二pmos管p2的漏极连接，源极与第一pmos管p1的漏极连接，并作为电流镜模块2的第一输出端；第二nmos管n2的源极作为电流镜模块2的第二输出端。
具体地，共栅共源电流镜相比于一般的电流镜结构更加稳定，不易受到电源等其他因素的干扰。其中，由于共栅共源结构的电源抑制比比较大，所以，当供电电源发生变化时，输出的基准电压vout所受到的影响较小。
作为一种优选实施例，第一pmos管p1、第二pmos管p2和第三pmos管p3的长宽比相等；第一nmos管n1和第二nmos管n2的长宽比相等。
具体地，为了保障共栅共源电流镜的对称结构，可令第一pmos管p1、第二pmos管p2和第三pmos管p3的长宽比相等；第一nmos管n1和第二nmos管n2的长宽比相等。至于具体选择何种型号的元器件，本领域技术人员可以根据实际使用情况自行选择并设置。
如图3所示，作为一种优选实施例，启动模块1包括第五三极管q5、第六三极管q6、第四pmos管p4、第五pmos管p5、第七电阻r7、第八电阻r8和第九电阻r9；
其中，第五三极管q5的基极分别与第七电阻r7和第八电阻r8的第一端连接，集电极分别与第八电阻r8的第二端和第六三极管q6的基极连接，第五三极管q5的发射极接地；第七电阻r7的第二端与电源连接；第六三极管q6的集电极分别与第四pmos管p4的栅极和第五pmos管p5的漏极连接，发射极接地；第四pmos管p4和第五pmos管p5的源极均与电源连接，第四pmos管p4的漏极与第九电阻r9的第一端连接，第九电阻r9的第二端作为启动模块1的输出端。
具体地，采用图3所示的启动模块1，当随着电压的升高，第五三极管q5和第六三极管q6几乎同时开通，因而c点输出低电平，从而将第四pmos管p4开通，进而通过s点向电流镜模块2输入电流，开启电流镜模块。
如图3所示，作为一种优选实施例，还包括：
电流镜模块2的第三输出端与启动模块1的输入端连接，用于在电流镜模块2启动之后将启动模块1的输出端所在的支路断路。
具体地，为了进一步降低功耗，当电流镜模块2启动之后，还可以将启动模块1与电流镜模块2之间断开。
如图3所示，作为一种优选实施例，第三pmos管p3的栅极作为电流镜模块2的第三输出端；第五pmos管p5的栅极作为启动模块1的输入端。
具体地，当电流镜模块2启动之后，便通过启动模块1的输入端将第五pmos管p5导通，进而又使得c点电位为高电平，因此第四pmos管p4关断，则电流镜模块2与启动模块1之间断开。
本申请中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
还需说明的是，在本申请文件中，诸如“第一”和“第二”之类的关系术语，仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。此外，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。