一种高精度低噪声无运放结构的带隙基准源

本发明属于电子电路领域，涉及一种高精度低噪声无运放结构的带隙基准源。

背景技术：

1、带隙基准电路作为模拟和数模混合电路中的关键模块，被广泛运用于dc/dc转换器、ac/dc转换器、线性稳压器等电路，它的性能好坏决定着整个模拟电路乃至芯片的性能好坏与功能实现。在一些高性能的混合电路中，带隙基准输出噪声对整体电路的噪声影响变得极其重要，但是常规的带隙基准电路因为运用到了运放进行钳位的结构，其低频噪声较高，在高性能混合电路中会产生较大的影响。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高精度低噪声无运放结构的带隙基准源。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种高精度低噪声无运放结构的带隙基准源，包括启动电路和带隙核心电路；

4、所述启动电路包括第八mos管m8、第九mos管m9、第十mos管m10、第十一mos管m11和第十二mos管m12；

5、所述m8、m9和m10的栅极互连并且连接到地agnd，其中m8的源极连接电源电压avdd，m8的漏极连接m9的源极；

6、所述m9的漏极连接m10的源极；

7、所述m10的漏极与m11的漏极和m12的栅极互连；

8、所述m11的栅极连接电压vref，m11的源极连接地电压agnd；

9、所述m12的漏极连接电压vbn2，m12的源极连接地电压agnd；

10、所述带隙核心电路包括第一mos管m1、第二mos管m2、第三mos管m3、第四mos管m4、第五mos管m5、第六mos管m6、第七mos管m7、第十三mos管m13、第十四mos管m14、第十五mos管m15、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和第四电阻r4；

11、所述m1的栅极和m12的源极和q4的集电极互连，m1的源极连接到地电压agnd，m1的漏极和m12的栅极和m14的漏极互连；

12、所述m2的漏极和m3的源极互连；

13、所述m3的栅极和漏极互连；

14、所述m4的源极连接电源电压avdd，m4的栅极和m5的栅极与m6的漏极互连，m4的漏极连接m6的源极；

15、所述m5的源极连接电源电压avdd，m5的漏极连接m7的源极；

16、所述m6的栅极和m7的栅极和m3的漏极互连；

17、所述m7的漏极和m15的栅极和q3集电极互连；

18、所述m15的漏极连接电源电压avdd，m15的源极电压连接r1和r3的上端；

19、所述q1的基极和q4的基极连接r1的下端，即r2的上端，q1的集电极连接q2的基极，q1的发射极连接地电位agnd；

20、所述q2的集电极连接r3的下端和q3的基极，q2的发射极连接地电位agnd；

21、所述q3的发射极连接地电位agnd。

22、可选的，所述第一电阻r1、第二电阻r2和第三电阻r3均为负温度系数的多晶硅电阻。

23、可选的，所述启动电路上电时，m8～m10的栅极为低电平，则m8～m10开启，此时电路还未启动，vref为低电平，m11未开启，m12的栅极被拉高，m12开启，将vbn2电压拉低，带隙核心电路中vbn2被拉低，并且注入电流，电路开始建立，当带隙核心电路建立之后，vref达到m11管阈值电压之后m11管开启，进而将m12管栅极电压拉低，将m12管关闭，此时启动电路关闭；

24、在启动电路关闭，带隙核心正常工作时，q1管和q4管为电流镜，镜像通过q1的电流，m4～m7管为共源共栅电流镜，镜像q4的电流，以保证通过q3的电流与通过q1的电流相同，q3和q1的基极-发射极电压相同，通过r1和r3上电压相同，如式(1)所示：

25、vr1＝vr3＝vref-vbe1(3)        (1)

26、verf为参考电压；vbe1(3)为三极管q3的基极-发射极电压；

27、通过三极管q1的电流表达式如式(2)所示：

28、

29、vbe1为三极管q1的基极-发射极电压；

30、vbe3为三极管q3的基极-发射极电压；

31、k为玻尔兹曼常数；

32、t为热力学温度；

33、q为电子电荷；

34、a1为三极管q1的发射极面积；

35、a2为三极管q2的发射极面积；

36、vref表达式如式(3)所示：

37、

38、m1、m2管控制q4管的集电极电压与q2管集电极电压相同，并且当q4管集电极电压上升时，通过m1管电流上升，将m2管栅极电压拉低，进而m2管源极电压降低，形成负反馈，将q4管集电极电压钳位在m1阈值电压。

39、本发明的有益效果在于：本发明通过核心电路使用三极管和利用共源共栅结构进行镜像电流结构有效改善了低频下噪声，并且运用两个电流镜将电流进行镜像提高了无运放镜像的精度。

40、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

技术特征：

1.一种高精度低噪声无运放结构的带隙基准源，其特征在于：包括启动电路和带隙核心电路；

2.根据权利要求1所述的一种高精度低噪声无运放结构的带隙基准源，其特征在于：所述第一电阻r1、第二电阻r2和第三电阻r3均为负温度系数的多晶硅电阻。

3.根据权利要求1所述的一种高精度低噪声无运放结构的带隙基准源，其特征在于：所述启动电路上电时，m8～m10的栅极为低电平，则m8～m10开启，此时电路还未启动，vref为低电平，m11未开启，m12的栅极被拉高，m12开启，将vbn2电压拉低，带隙核心电路中vbn2被拉低，并且注入电流，电路开始建立，当带隙核心电路建立之后，vref达到m11管阈值电压之后m11管开启，进而将m12管栅极电压拉低，将m12管关闭，此时启动电路关闭；

技术总结
本发明涉及一种高精度低噪声无运放结构的带隙基准源，属于电子电路领域。该带隙基准源包含启动电路、带隙核心电路。启动电路用于电路上电时启动，具有多次启动功能；带隙核心电路用于产生基准电压。本发明通过在带隙核心电路模块中采用共源共栅电流镜，提高了无运放结构电路的镜像精度，并且通过采用无运放结构，极大降低了带隙电路的整体低频噪声。

技术研发人员：李泽宏,曾传扬,汪鑫
受保护的技术使用者：电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13