一种低功耗带隙基准源的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电源技术，具体涉及一种低功耗带隙基准源。
【背景技术】
[0002] 带隙基准源是集成电路中不可或缺的构成模块，它的作用是为其他电路模块提供 一个与温度无关的基准电压。混合信号系统中，如ADC(Analog-to_Digital Converter，模 数转换器）、DAC(Digital to analog converter，数模转换器）以及传感器等电子器件的高 精度也取决于带隙基准源的精度。
[0003] 现有技术的带隙基准源，通常利用双极结型晶体管的基极-发射极电压VBE的负温 度系数，即随温度的提高V BE减小，与正温度系数的电压相加以消除带隙基准源中的一阶温 度，从而产生与一阶温度无关的带隙基准源。现有的带隙基准源通常功耗较高。
【发明内容】
[0004] 本发明实施例提供一种低功耗带隙基准源，极大程度上降低了带隙基准源电路的 功耗。
[0005] 本发明提供了一种低功耗带隙基准源。所述低功耗带隙基准源包括：电流源供电 电路、负温度系数电路以及带隙基准源输出电路；
[0006] 其中，所述电流源供电电路分别与所述负温度系数电路和所述带隙基准源输出电 路连接，用于为所述低功耗带隙基准源供电；
[0007] 所述负温度系数电路，包括至少一个晶体管，用于根据所述电流源供电电路输出 的电流，产生随温度变化的负温电压；
[0008] 所述带隙基准源输出电路，包括多个转移电容、多个时钟开关以及至少一个运算 放大器，用于根据所述时钟开关的通断以及所述运算放大器的反馈，在所述转移电容的极 板上产生用于抵消所述负温电压的电荷的变化量，以使所述带隙基准源输出电路输出与绝 对温度无关的参考电压信号。
[0009 ]进一步地，所述带隙基准源输出电路包括第一转移电容、第二转移电容、第三转移 电容、正向时钟开关、反向时钟开关和运算放大器;所述正向时钟开关包括第一正向时钟开 关和第二正向时钟开关，所述反向时钟开关包括第一反向时钟开关;所述正向时钟开关由 正向时钟控制，所述反向时钟开关由反向时钟控制，所述正向时钟与所述反向时钟反相； [0010]其中，所述第一转移电容的第一极板与所述电流源供电电路的输出端连接，所述 第一转移电容的第二极板分别与所述第一正向时钟开关的一端和所述第二转移电容的第 一极板连接;所述第二转移电容的第二极板分别与所述运算放大器的反向输入端、所述第 三转移电容的第一极板和所述第二正向时钟的一端连接;所述第三转移电容的第二极板与 所述第一正向时钟开关的另一端和所述第一反向时钟开关的一端连接;所述第二正向时钟 开关的另一端分别与所述第一反向时钟开关的另一端和所述运算放大器的输出端连接;所 述运算放大器的同相输入端接地，所述运算放大器的输出端作为所述带隙基准源输出电路 的输出端。
[0011] 进一步地，所述电流源供电电路包括第一电流源、第二电流源和第三正向时钟开 关；
[0012] 其中，所述第一电流源的输入端和第二电流源的输入端分别与直流供电电源连 接;所述第二电流源的输出端与所述第三正向时钟开关的一端连接，所述第三正向时钟开 关的另一端与所述第一电流源的输出端连接，所述第一电流源的输出端作为所述电流源供 电电路的输出端;所述第三正向时钟开关由所述正向时钟控制。
[0013] 进一步地，所述第二电流源的输出电流与所述第一电流源的输出电流之比是N-1: 1，其中N为大于1的正整数。
[0014] 进一步地，所述直流供电电源的电压值不小于0.7伏特。
[0015] 进一步地，所述负温度系数电路中的所述晶体管为晶体三极管；
[0016] 其中，所述晶体三极管为PNP型三极管，所述PNP型三极管的发射极与所述电流源 供电电路的输出端连接，所述PNP型三极管的基极与所述PNP型三极管的集电极连接，所述 PNP型三极管的集电极接地;或者
[0017] 所述晶体三极管为NPN型三极管，所述NPN型三极管的集电极分别与所述电流源供 电电路的输出端和所述NPN型三极管的基极连接，所述NPN型三极管的发射极接地。
[0018] 进一步地，其特征在于，所述低功耗带隙基准源还包括:缓冲电路；
[0019] 所述缓冲电路与所述带隙基准源输出电路的输出端相连，用于保持所述参考电压 信号持续稳定的输出。
[0020] 进一步地，所述缓冲电路具体包括:第四正向时钟开关、第二反向时钟开关、缓冲 电容和缓冲运算放大器；
[0021] 其中，所述第二反向时钟开关的一端与所述带隙基准源输出电路的输出端连接， 所述第二反向时钟开关的另一端分别与所述第四正向时钟开关的一端、所述缓冲运算放大 器的同相输入端和所述缓冲电容的第一极板连接;所述第四正向时钟开关的另一端分别与 所述缓冲运算放大器的反相输入端和所述缓冲运算放大器的输出端连接;所述缓冲电容的 第二极板接地;所述缓冲运算放大器的输出端输出缓冲电压信号;所述第四正向时钟开关 由所述正向时钟控制，所述第二反向时钟开关由所述反向时钟控制。
[0022] 进一步地，所述参考电压信号的电压值小于1.2伏特。
[0023] 进一步地，所述正向时钟和所述反向时钟的时钟频率由所述转移电容的充电时间 确定。
[0024] 本发明实施例提供的技术方案，电流源供电电路分别与负温度系数电路和带隙基 准源输出电路连接，电流源供电电路用于为低功耗带隙基准源供电，负温度系数电路包括 至少一个晶体管，用于根据电流源供电电路输出的电流，产生随温度变化的负温电压，带隙 基准源输出电路包括多个转移电容、多个时钟开关以及至少一个运算放大器，用于根据时 钟开关的通断以及运算放大器的反馈，在转移电容的极板上产生用于抵消负温电压的电荷 的变化量，以使带隙基准源输出电路输出与绝对温度无关的参考电压信号，由于上述各电 路中没有电阻，极大程度上降低了带隙基准源的功耗。
【附图说明】
[0025] 图1是本发明实施例提供的一种低功耗带隙基准源的电路图。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描 述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便 于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
[0027] 图1是本发明实施例提供的一种低功耗带隙基准源的电路图。参见图1，所述低功 耗带隙基准源包括:电流源供电电路10、负温度系数电路11以及带隙基准源输出电路12。
[0028] 其中，电流源供电电路10分别与负温度系数电路11和带隙基准源输出电路12连 接，用于为低功耗带隙基准源供电；
[0029] 负温度系数电路11，包括至少一个晶体管，用于根据电流源供电电路10输出的电 流，产生随温度变化的负温电压；
[0030] 带隙基准源输出电路12,包括多个转移电容、多个时钟开关以及至少一个运算放 大器，用于根据时钟开关的通断以及运算放大器的反馈，在转移电容的极板上产生用于抵 消负温电压的电荷的变化量，以使带隙基准源输出电路12输出与绝对温度无关的参考电压 信号。
[0031] 上述低功耗带隙基准源电路中通过带隙基准源输出电路12中时钟开关的通断以 及运算放大器的反馈，在转移电容的极板上产生用于抵消负温电压的电荷的变化量，因此 电路中不包含电阻，极大程度上降低了带隙基准源的功耗。
[0032]参见图1，带隙基准源输出电路12包括第一转移电容&、第二转移电容&、第三转移 电容C3、正向时钟开关、反向时钟开关和运算放大器六:，正向时钟开关包括第一正向时钟开 和第二正向时钟开关S 2,反向时钟开关包括第一反向时钟开*Si'，正向时钟开关由正 向时钟控制，反向时钟开关由反向时钟控制，正向时钟与反向时钟反相。正向时钟为高电平 时，反向时钟为低电平;正向时钟为高电平时，正向时钟开关闭合;正向时钟为低电平时，正 向时钟开关打开;反向时钟为高电平时，反向时钟开关闭合;反向时钟为低电平时，反向时 钟开关打开。
[0033 ]第一转移电容&的第一极板Μ与电流源供电电路10的输出端连接，第一转移电容& 的第二极板m分别与第一正向时钟开关Si的一端和第二转移电容C2的第一极板Μ连接;第二 转移电容C2的第二极板m分别与运算放大器Αι的反向输入端、第三转移电容C3的第一极板Μ 和第二正向时钟S2的一端连接;第三转移电容C3的第二极板m与第一正向时钟开关Si的另一 端和第一反向时钟开关Si '的一端连接;第二正向时钟开关S2的另一端分别与第一反向时钟 开关Si'的另一端和运算放大器^的输出端连接;运算放大器Μ的同相输入端接地，运算放 大器Al的输出端作为带隙基准源输出电路12的输出端，输出的参考电压信号为Vrrf。
[0034]电流源供电电路10包括第一电流源IS1、第二电流源IS2和第三正向时钟开关S 3。其 中，第一电流源151的输入端和第二电流源ls2的输入端分别与直流供电电源VDD连接;第二 电流源IS2的输出端与第三正向时钟开关S3的一端连接，第三正时钟开关S3的另一端与第一 电流源I si的输出端连接，第一电流源IS1的输出端作为电流源供电电路10的输出端;第三正 向时钟开关S3由正向时钟控制。进一步地，直流供电电源VDD的电压值可以不小于0.7伏特， 使得低功耗带隙基准源有一个较低的供电电压。直流供电电源VDD的电压值，本发明不作具 体限定，可根据实际情况进行设置。
[0035] 负温度系数电路11中的晶体管为晶体三极管，参见图1，晶体三极管为PNP型三极 管Qi，PNP型三极管&的发射极e与电流源供电电路10的输出端连接，PNP型三极管&的基极b 与PNP型三极管&的集电极c连接，PNP型三极管&的集电极c接地。另外，晶体三极管还可以 是为NPN型三极管，采用NPN型三极管的负温度系数电路11中，NPN型三极管的集电极分别与 电流源供电电路1 〇的输出端和NPN型三极管的基极连接，NPN型三极管的发射极接地。
[0036] 进一步地，参见图1，低功耗带隙基准源还可以包括缓冲电路13。缓冲电路13与带 隙基准源输出电路12的输出端相连，用于保持参考电压信号V rrf持续稳定的输出。缓冲电路 13包括第四正向时钟开关S4、第二反向时钟开关S2'、缓冲电容C 4和缓冲运算放大器A2。其 中，第二反向时钟开关&'的一端与带隙基准源输出电路12的输出端连接，第二反向时钟开 关S2 '的另一端分别与第四正向时钟开关S4的一端、缓冲运算放大器A2的同相输入端和缓冲 电容C4的第一极板Μ连接;第四正向时钟开关S4的另一端分别与缓冲运算放大器A2的反相输 入端和缓冲运算放大器Α2的输出端连接;缓冲电容C4的第二极板m接地;缓冲运算放大器