一种低功耗的基准电压源的制作方法

本发明涉及电源，尤其涉及一种低功耗的基准电压源。

背景技术：

1、随着iot产品的普及，应用场景越来越丰富，终端产品对功耗的要求也越来越高，对电源管理部分的要求也随之提高。基准参考作为电源管理模块的基础模块，它为电源管理模块提供基准参考，它的性能也直接决定了电源模块甚至芯片的整体性能。对于正常工作的场景，传统的双极性晶体管型带隙基准能更好的满足要求，而对于低功耗设计而言，由于cmos即complementary metal oxide semiconductor互补金属氧化物半导体，工艺寄生的双极性晶体管bipolar junction transistor，简称bjt，很低的电流放大倍数限制，当偏置电流到na级别的时候，电流放大倍数之间的失配就会导致偏置电流之间的失配比例增加，进而影响参考源的性能；另外芯片处于休眠时期的工作电源一般都低于1.0v，双极性带隙基准一般输出在1.2v，要在超低功耗下输出低于1.2v电压的参考需要非常大的电阻面积，不利于芯片成本控制。

技术实现思路

1、本发明提供一种低功耗的基准电压源，解决基准电压源占用面积较大的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案在于如下方面：

3、一种低功耗的基准电压源包括偏置电流产生电路及启动电路i0、负温度系数电压产生电路和正温度系数电压产生电路及累加电路i1，正温度系数电压产生电路及累加电路i1包括正温度系数电压产生电路和累加电路，偏置电流产生电路及启动电路i0的控制端vbp与负温度系数电压产生电路的控制端连接，偏置电流产生电路及启动电路i0的控制端vbp与正温度系数电压产生电路的控制端连接，负温度系数电压产生电路的输出端vgs经累加电路与正温度系数电压产生电路连接。

4、进一步的技术方案在于：所述偏置电流产生电路及启动电路i0包括偏置电流产生电路和启动电路，偏置电流产生电路包括n型第一场效应管mn1、n型第二场效应管mn2、p型第一场效应管mp1、p型第二场效应管mp2和偏置电阻rbias，p型第一场效应管mp1的源极和p型第二场效应管mp2的源极均接vdd，p型第一场效应管mp1的漏极和n型第一场效应管mn1的漏极连接，n型第一场效应管mn1的源极接gnd，n型第一场效应管mn1的栅极和n型第一场效应管mn1的漏极连接，组成二极管连接方式，p型第二场效应管mp2的漏极和n型第二场效应管mn2的漏极连接，n型第二场效应管mn2的源极经偏置电阻rbias接gnd，p型第二场效应管mp2的漏极和p型第二场效应管mp2的栅极连接，组成二极管连接方式，n型第一场效应管mn1的栅极和n型第二场效应管mn2的栅极连接，p型第二场效应管mp2的栅极和p型第一场效应管mp1的栅极连接；启动电路连接在p型第一场效应管mp1的栅极和n型第一场效应管mn1的栅极之间，p型第一场效应管mp1的栅极与p型第二场效应管mp2的栅极的结合处形成偏置电流产生电路及启动电路i0的控制端vbp。

5、进一步的技术方案在于：所述负温度系数电压产生电路包括p型场效应管mp0和n型场效应管mn0，n型场效应管mn0的源极接gnd，p型场效应管mp0的源极接vdd，p型场效应管mp0的漏极和n型场效应管mn0的漏极连接，偏置电流产生电路及启动电路i0的控制端vbp与p型场效应管mp0的栅极接，n型场效应管mn0的栅极和n型场效应管mn0的漏极连接，组成二极管连接方式，p型场效应管mp0的漏极与n型场效应管mn0的漏极的结合处形成负温度系数电压产生电路的输出端vgs。

6、进一步的技术方案在于：所述正温度系数电压产生电路包括p型第三场效应管mp3、n型第三场效应管mn3和n型第四场效应管mn4，p型第三场效应管mp3的源极接vdd，偏置电流产生电路及启动电路i0的控制端vbp和p型第三场效应管mp3的栅极连接，p型第三场效应管mp3的漏极和n型第三场效应管mn3的漏极连接；n型第三场效应管mn3的源极和n型第四场效应管mn4的漏极连接，n型第四场效应管mn4的源极接gnd，n型第三场效应管mn3的栅极、n型第三场效应管mn3的漏极和n型第四场效应管mn4的栅极连接。

7、进一步的技术方案在于：所述累加电路包括电压降阶电路和电压升阶电路，所述负温度系数电压产生电路与电压降阶电路连接，电压降阶电路与正温度系数电压产生电路连接，正温度系数电压产生电路与电压升阶电路连接。

8、进一步的技术方案在于：利用场效应管工作在亚阈值区的电压电流特性，通过偏置电流产生电路及启动电路i0在10na级别的偏置下，通过负温度系数电压产生电路生成负温度系数的电压vgs，通过正温度系数电压产生电路生成正温度系数的电压δvgs，通过累加电路将负温度系数的电压vgs和正温度系数的电压δvgs相加得到零温度系数的参考电压，使得电路中不需要像传统的bjt型带隙参考电路那样极大阻值的电阻，大大的节约了芯片面积。

9、采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

10、一种低功耗的基准电压源包括偏置电流产生电路及启动电路i0、负温度系数电压产生电路和正温度系数电压产生电路及累加电路i1，正温度系数电压产生电路及累加电路i1包括正温度系数电压产生电路和累加电路，偏置电流产生电路及启动电路i0的控制端vbp与负温度系数电压产生电路的控制端连接，偏置电流产生电路及启动电路i0的控制端vbp与正温度系数电压产生电路的控制端连接，负温度系数电压产生电路的输出端vgs经累加电路与正温度系数电压产生电路连接。其通过偏置电流产生电路及启动电路i0、负温度系数电压产生电路和正温度系数电压产生电路及累加电路i1等，减小了基准电压源的占用面积。

11、详见具体实施方式部分描述。

技术特征：

1. 一种低功耗的基准电压源，其特征在于：包括偏置电流产生电路及启动电路i0、负温度系数电压产生电路和正温度系数电压产生电路及累加电路i1，正温度系数电压产生电路及累加电路i1包括正温度系数电压产生电路和累加电路，偏置电流产生电路及启动电路i0的控制端vbp与负温度系数电压产生电路的控制端连接，偏置电流产生电路及启动电路i0的控制端vbp与正温度系数电压产生电路的控制端连接，负温度系数电压产生电路的输出端vgs经累加电路与正温度系数电压产生电路连接；偏置电流产生电路及启动电路i0在10na级别的偏置下，负温度系数电压产生电路生成负温度系数的电压vgs ，正温度系数电压产生电路生成正温度系数的电压δvgs，累加电路将负温度系数的电压vgs和正温度系数的电压δvgs相加得到零温度系数的参考电压。

2. 根据权利要求1所述的一种低功耗的基准电压源，其特征在于：所述偏置电流产生电路及启动电路i0包括偏置电流产生电路和启动电路，偏置电流产生电路包括n型第一场效应管mn1、n型第二场效应管mn2、p型第一场效应管mp1、p型第二场效应管mp2和偏置电阻rbias，p型第一场效应管mp1的源极和p型第二场效应管mp2的源极均接vdd，p型第一场效应管mp1的漏极和n型第一场效应管mn1的漏极连接，n型第一场效应管mn1的源极接gnd，n型第一场效应管mn1的栅极和n型第一场效应管mn1的漏极连接，组成二极管连接方式，p型第二场效应管mp2的漏极和n型第二场效应管mn2的漏极连接，n型第二场效应管mn2的源极经偏置电阻rbias接gnd ，p型第二场效应管mp2的漏极和p型第二场效应管mp2的栅极连接，组成二极管连接方式，n型第一场效应管mn1的栅极和n型第二场效应管mn2的栅极连接，p型第二场效应管mp2的栅极和p型第一场效应管mp1的栅极连接；启动电路连接在p型第一场效应管mp1的栅极和n型第一场效应管mn1的栅极之间，p型第一场效应管mp1的栅极与p型第二场效应管mp2的栅极的结合处形成偏置电流产生电路及启动电路i0的控制端vbp。

3. 根据权利要求1所述的一种低功耗的基准电压源，其特征在于：所述负温度系数电压产生电路包括p型场效应管mp0和n型场效应管mn0 ，n型场效应管mn0的源极接gnd， p型场效应管mp0的源极接vdd，p型场效应管mp0 的漏极和n型场效应管mn0的漏极连接，偏置电流产生电路及启动电路i0的控制端vbp与p型场效应管mp0的栅极接，n型场效应管mn0的栅极和n型场效应管mn0的漏极连接，组成二极管连接方式，p型场效应管mp0的漏极与n型场效应管mn0的漏极的结合处形成负温度系数电压产生电路的输出端vgs。

4. 根据权利要求1所述的一种低功耗的基准电压源，其特征在于：所述正温度系数电压产生电路包括p型第三场效应管mp3、n型第三场效应管mn3和n型第四场效应管mn4，p型第三场效应管mp3的源极接vdd，偏置电流产生电路及启动电路i0的控制端vbp和p型第三场效应管mp3的栅极连接，p型第三场效应管mp3的漏极和n型第三场效应管mn3的漏极连接；n型第三场效应管mn3的源极和n型第四场效应管mn4的漏极连接，n型第四场效应管 mn4的源极接gnd ，n型第三场效应管mn3的栅极、n型第三场效应管mn3的漏极和n型第四场效应管mn4的栅极连接。

5. 根据权利要求1所述的一种低功耗的基准电压源，其特征在于：所述累加电路包括电压降阶电路和电压升阶电路，所述负温度系数电压产生电路与电压降阶电路连接， 电压降阶电路与正温度系数电压产生电路连接，正温度系数电压产生电路与电压升阶电路连接。

技术总结
本发明公开了一种低功耗的基准电压源，涉及电源技术领域；其包括偏置电流产生电路及启动电路I0、负温度系数电压产生电路和正温度系数电压产生电路及累加电路I1，正温度系数电压产生电路及累加电路I1包括正温度系数电压产生电路和累加电路，偏置电流产生电路及启动电路I0的控制端Vbp与负温度系数电压产生电路的控制端连接，偏置电流产生电路及启动电路I0的控制端Vbp与正温度系数电压产生电路的控制端连接，负温度系数电压产生电路的输出端V<subgt;GS</subgt;经累加电路与正温度系数电压产生电路连接；其通过偏置电流产生电路及启动电路I0、负温度系数电压产生电路和正温度系数电压产生电路及累加电路I1等，减小了基准电压源的占用面积。

技术研发人员：叶国敬,杨青松,谭玉平
受保护的技术使用者：昱兆微电子科技（上海）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24