电压基准电路和设备终端的制作方法

本申请涉及集成电路领域，具体涉及一种电压基准电路和设备终端。

背景技术：

1、基准电压源是集成电路中的一种常见电路，用于产生一个不随电源电压变化的基准电压，此电压可以用于为集成电路系统中的其他模块提供精准的参考电压，基准电压源在集成电路系统中具有重要的地位，其精度、速度都极大地影响系统电路的性能。

2、其中，传统电压参考电路基于三极管，要求最低的电源电压为1.4v以上，功耗面积相对较大。

技术实现思路

1、鉴于此，本申请提供一种电压基准电路和设备终端，能够摆脱电压基准电路对于三极管的依赖，降低整个电路的功耗面积。

2、一种电压基准电路，包括电流镜单元、第一开关单元、第二开关单元和电压生成单元。

3、电流镜单元的输入端用于接入电源电压，电流镜单元的第一输出端通过第一阻性单元与第一开关单元的第一端电性连接，电流镜单元的第二输出端与第二开关单元的第二端电性连接，电流镜单元用于通过对应的第一输出端和第二输出端分别输出相同的通路电流。

4、第一开关单元和第二开关单元的第二端接地。

5、第一开关单元和第二开关单元均包含对应的开关管且对应的开关管均处于亚阈工作状态，第一开关单元中开关管的开启阈值小于第二开关单元中开关管的开启阈值。

6、第二开关单元中的开关管和第一开关单元中的开关管的器件尺寸之比满足预设比值，以使第二开关单元的第一端与第一开关单元的第一端之间的电压差值与温度无关。

7、电压生成单元的第一输入端用于接入电源电压，电压生成单元的第二输入端与电流镜单元的第二输出端电性连接，电压生成单元的输出端通过第二阻性单元接地。

8、电压生成单元用于将电流镜单元通过对应的第一输出端输出的通路电流进行预设倍数的复制，以输出基准电压。

9、在一个实施例中，电压生成单元包括第三开关单元，第三开关单元的第一端接入电源电压，第三开关单元的第二端作为电压生成单元的第二输入端，第三开关单元的第三端通过第二阻性单元接地。

10、在一个实施例中，第三开关单元包括pmos开关管，第三开关单元的第一端为对应pmos开关管的漏极，第三开关单元的第二端为对应pmos开关管的栅极，第三开关单元的第三端为对应pmos开关管的源极。

11、在一个实施例中，电流镜单元包括第四开关单元、第五开关单元、第六开关单元和第七开关单元，第四开关单元和第五开关单元各自的第一端均接入电源电压，第四开关单元的第二端和第五开关单元的第二端之间电性连接，第四开关单元的第三端与第六开关单元的第一端电性连接，第五开关单元的第三端与第七开关单元的第一端电性连接，第六开关单元的第二端与第七开关单元的第二端之间电性连接，第六开关单元的第三端与第一阻性单元的一端电性连接，第七开关单元的第三端与第二开关单元的第一端电性连接，第五开关单元的第二端和第三端电性连接，第六开关单元的第二端和第三端电性连接。

12、在一个实施例中，第四开关单元和第五开关单元均包括pmos开关管，第四开关单元的第一端和第五开关单元的第一端分别为各自所对应pmos开关管的漏极，第四开关单元的第二端和第五开关单元的第二端分别为各自所对应pmos开关管的栅极，第四开关单元的第三端和第五开关单元的第三端分别为各自所对应pmos开关管的源极。

13、在一个实施例中，第六开关单元和第七开关单元均包括nmos开关管，第六开关单元的第一端和第七开关单元的第一端分别为各自所对应nmos开关管的漏极，第六开关单元的第二端和第七开关单元的第二端分别为各自所对应nmos开关管的栅极，第六开关单元的第三端和第七开关单元的第三端分别为各自所对应nmos开关管的源极。

14、在一个实施例中，第一开关单元和第二开关单元均包括nmos开关管，第一开关单元和第二开关单元均处于续流二极管接法的工作状态。

15、在一个实施例中，上述预设比值满足以下公式：

16、

17、vt＝kt/q

18、kh1表示第二开关单元中的开关管的器件尺寸，kn1表示第一开关单元中的开关管的器件尺寸，δv表示第二开关单元的第一端与第一开关单元的第一端之间的电压差值，且δv为一与温度无关的电压值，vt1表示第二开关单元中的开关管的开启阈值电压，vt2表示第一开关单元中的开关管的开启阈值电压，vt为热电压，k为玻尔兹曼常数，q为电子电荷，t为热力学温度，α表示调节因子。

19、在一个实施例中，各个开关管的器件尺寸为各个对应开关管的宽长比。

20、此外，还提供一种设备终端，设备终端包括上述电压基准电路。

21、上述电压基准电路，包括电流镜单元、第一开关单元、第二开关单元和电压生成单元，电流镜单元的输入端用于接入电源电压，电流镜单元的第一输出端通过第一阻性单元与第一开关单元的第一端电性连接，电流镜单元的第二输出端与第二开关单元的第二端电性连接，电流镜单元用于通过对应的第一输出端和第二输出端分别输出相同的通路电流，第一开关单元和第二开关单元的第二端接地，第一开关单元和第二开关单元均包含对应的开关管且对应的开关管均处于亚阈工作状态，第一开关单元中开关管的开启阈值小于第二开关单元中开关管的开启阈值，第二开关单元中的开关管和第一开关单元中的开关管的器件尺寸之比满足预设比值，以使第二开关单元的第一端与第一开关单元的第一端之间的电压差值与温度无关，电压生成单元的第一输入端用于接入电源电压，电压生成单元的第二输入端与电流镜单元的第二输出端电性连接，电压生成单元的输出端通过第二阻性单元接地，电压生成单元用于将电流镜单元通过对应的第一输出端输出的通路电流进行预设倍数的复制，以输出基准电压，通过将预先设置第二开关单元中的开关管和第一开关单元中的开关管的器件尺寸的比值，使得第二开关单元的第一端与第一开关单元的第一端之间的电压差值与温度无关，由于电流镜单元的第一输出端和第二输出端各自的通路电流相同，所以电流镜单元的第一输出端和第二输出端各自的输出端电压相同，因而第一阻性单元的两端电压差等于第二开关单元的第一端与第一开关单元的第一端之间的电压差值，当第二开关单元的第一端与第一开关单元的第一端之间的电压差值与温度无关时，第一阻性单元的两端电压差也与温度无关，通过电压生成单元将通路电流进行预设倍数的复制，使得第二阻性单元的两端电压差也不会随温度而变化，由于第二阻性单元的一端接地，此时电压生成单元的输出基准电压与温度无关，显然，上述电压基准电路在不采用三极管的基础上，通过将第一开关单元和第二开关单元的工作状态设置在亚阈工作状态，使得电路的工体功耗很小，即使加上上述电流镜单元的电压裕度，上述电压基准电路依然可在低于1v的电源电压下工作并输出一个与温度无关的参考基准电压，大大降低了功耗面积。

技术特征：

1.一种电压基准电路，其特征在于，包括电流镜单元、第一开关单元、第二开关单元和电压生成单元；

2.根据权利要求1所述的电压基准电路，其特征在于，所述电压生成单元包括第三开关单元，所述第三开关单元的第一端接入所述电源电压，所述第三开关单元的第二端作为所述电压生成单元的第二输入端，所述第三开关单元的第三端通过所述第二阻性单元接地。

3.根据权利要求2所述的电压基准电路，其特征在于，所述第三开关单元包括pmos开关管，所述第三开关单元的第一端为对应pmos开关管的漏极，所述第三开关单元的第二端为对应pmos开关管的栅极，所述第三开关单元的第三端为对应pmos开关管的源极。

4.根据权利要求1所述的电压基准电路，其特征在于，所述电流镜单元包括第四开关单元、第五开关单元、第六开关单元和第七开关单元，所述第四开关单元和所述第五开关单元各自的第一端均接入所述电源电压，所述第四开关单元的第二端和所述第五开关单元的第二端之间电性连接，所述第四开关单元的第三端与所述第六开关单元的第一端电性连接，所述第五开关单元的第三端与所述第七开关单元的第一端电性连接，所述第六开关单元的第二端与所述第七开关单元的第二端之间电性连接，所述第六开关单元的第三端与所述第一阻性单元的一端电性连接，所述第七开关单元的第三端与所述第二开关单元的第一端电性连接，所述第五开关单元的第二端和第三端电性连接，所述第六开关单元的第二端和第三端电性连接。

5.根据权利要求4所述的电压基准电路，其特征在于，所述第四开关单元和所述第五开关单元均包括pmos开关管，所述第四开关单元的第一端和第五开关单元的第一端分别为各自所对应pmos开关管的漏极，所述第四开关单元的第二端和所述第五开关单元的第二端分别为各自所对应pmos开关管的栅极，所述第四开关单元的第三端和所述第五开关单元的第三端分别为各自所对应pmos开关管的源极。

6.根据权利要求4所述的电压基准电路，其特征在于，所述第六开关单元和所述第七开关单元均包括nmos开关管，所述第六开关单元的第一端和第七开关单元的第一端分别为各自所对应nmos开关管的漏极，所述第六开关单元的第二端和所述第七开关单元的第二端分别为各自所对应nmos开关管的栅极，所述第六开关单元的第三端和所述第七开关单元的第三端分别为各自所对应nmos开关管的源极。

7.根据权利要求1所述的电压基准电路，其特征在于，所述第一开关单元和所述第二开关单元均包括nmos开关管，所述第一开关单元和所述第二开关单元均处于续流二极管接法的工作状态。

8.根据权利要求1所述的电压基准电路，其特征在于，所述预设比值满足以下公式：

9.根据权利要求1所述的电压基准电路，其特征在于，各个所述开关管的器件尺寸为各个对应开关管的宽长比。

10.一种设备终端，其特征在于，所述设备终端包括权利要求1至9中任一项所述的电压基准电路。

技术总结
本申请涉及电压基准电路和设备终端，电压基准电路包括电流镜单元、第一开关单元、第二开关单元和电压生成单元，通过将预先设置第二开关单元中的开关管和第一开关单元中的开关管的器件尺寸的比值，使得第二开关单元的第一端与第一开关单元的第一端之间的电压差值与温度无关，由于电流镜单元的第一输出端和第二输出端各自的通路电流相同，所以电流镜单元的第一输出端和第二输出端各自的输出端电压相同，因而第一阻性单元的两端电压差等于第二开关单元的第一端与第一开关单元的第一端之间的电压差值，使得第二阻性单元的两端电压差也不会随温度而变化，上述电压基准电路大大降低了功耗面积。

技术研发人员：刘茂强,王志轩
受保护的技术使用者：杭州微纳核芯电子科技有限公司
技术研发日：20230607
技术公布日：2024/1/25