Α 2 的输出端输出缓冲电压信号Vout;第四正向时钟开关S4由正向时钟控制，第二反向时钟开关 S2'由反向时钟控制。
[0037]如图1所示，该低功耗带隙基准源的工作原理如下：
[0038]当正向时钟为高电平时，反向时钟为低电平，此时，和S4闭合，Si'和S2'打 开，放大器六:被接成单位负反馈的形式，第二转移电容(：2和第三转移电容C3并联，并联之后 与第一转移电容&串联。
[0039] 电流源供电电路10中第一电流源IS1的输出电流为1〇,第二电流源IS2的输出电流为 (N-1) Ιο，NI〇流入负温度系数电路11中的PNP型三极管&，结点X的电压设为VBEQ，结点Z的电 位为虚拟地，
[0040] PNP型三极管&的基极-发射极间的电压VBB0:
[0041 ]
(1)
[0042]上式中，Vt是热电压；Ic是三极管集电极的电流；Is是三极管的饱和电流。其中，Vt 的具体表达式为：% 式中k是波尔兹曼常数;T是绝对温度;q是电子的电荷。
[0043]贝1J节点Y的电压值Vyo:
[0044]
⑵：
[0045] 则节点Y处第二转移电容(：2的第一极板Μ的电荷量和第三转移电容C3的第二极板m 的电荷量的总和qi:
[0046]
(3)
[0047] 由于电容两极板的电荷量极性相反，所以，节点Z处第二转移电容(：2的第二极板m 的电荷量和第三转移电容C3的第一极板Μ的电荷量总和q2:
[0048]
(4)
[0049] 当反向时钟为高电平时，正向时钟为低电平，此时，Si'和S2'闭合，和S4打 开，放大器六:通过第三转移电容C 3连接成负反馈的形式，第一转移电容心、第二转移电容C2 和第三转移电容C3串联，
[0050] 电流源供电电路10中第一电流源IS1的输出电流为1〇, Ιο流入负温度系数电路11中 的ΡΝΡ型三极管Q^PNP型三极管&的基极-发射极间的电压VBB1:
[0051 ]
.(5)
[0052] 结点X的电压设为VBE1，结点Z的电位为虚拟地，则节点Y的电压值VY1:
[0053]
(6)
[0054]则节点Y处第二转移电容&的第一极板Μ的电荷量q3:
[0055]
.(7).
[0056] 由于电容两极板的电荷量极性相反，所以，节点Z处第二转移电容(：2的第二极板m 的电荷量q4:
[0057] 外从.獅心 (B)
[0058]结点Z处第三转移电容C3的第一极板Μ的电荷量为：
[0059]
[0060] rrjzL，
[0061] q5 = -VrefC3 (10)
[0062] 联合公式(9)和（10)可以得出：
[0063]
[0064]联合公式（1)和(5)可以得到：
[0065] VBB〇-VBBi = VTln(N) (12)
[0066] 由式（12)可知，
[0067] Vbbi = VBB〇_VTln (N) (13)
[0068] 将公式（13)代入公式（11)，可得：
[0069]
[0070] 通过设定电容ChChCs的值，一方面可以得到与绝对温度无关的参考电压信号 Vref，另一方面，还可以得到电压值小于1.2伏特的参考电压信号Vref。进一步地，正向时钟和 反向时钟的时钟频率可以是2 Ο K，本发明实施例对正向时钟和反向时钟的时钟频率不作具 体限定，只要能够大于或者等于转移电容的充电时间即可。
[0071] 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C4和缓冲 运算放大器A 2。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如的输出端连接;缓冲电容C 4的第二极板m接地;缓 冲运算放大器A2的输出端输出缓冲电压信号Vout;第四正向时钟开关S4由正向时钟控制，第 二反向时钟开关S2'由反向时钟控制。
[0072]反向时钟为高电平时，正向时钟为低电平，第二反向时钟开关S2'闭合，第四正向 时钟开关S4打开，参考电压信号Vref通过运算放大器A2输出，且该输出为缓冲电压信号Vout = Vrrf，缓冲电容C4两极板间的电压为Vout。当反向时钟为低电平时，正向时钟为高电平，第四 正向时钟开关S4闭合，第二反向时钟开关&'打开，缓冲电容C 4两极板间的电压为Vcmt将作为 通过运算放大器知的输出，此时，VoutzVrrf。低功耗带隙基准源通过缓冲电路可以将参考电 压信号稳定地输出。
[0073]注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解， 本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、 重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行 了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还 可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
【主权项】
1. 一种低功耗带隙基准源，其特征在于，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； 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； 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； 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。2. 根据权利要求1所述的低功耗带隙基准源，其特征在于，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； 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。3. 根据权利要求2所述的低功耗带隙基准源，其特征在于，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； 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。4. 根据权利要求3所述的低功耗带隙基准源，其特征在于，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-l:l，其中N为大于1的正整数。5. 根据权利要求3所述的低功耗带隙基准源，其特征在于，所述直流供电电源的电压值 不小于0.7伏特。6. 根据权利要求1所述的低功耗带隙基准源，其特征在于，所述负温度系数电路中的所 述晶体管为晶体三极管； 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 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。7. 根据权利要求2所述的低功耗带隙基准源，其特征在于，还包括:缓冲电路； 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。8. 根据权利要求7所述的低功耗带隙基准源，其特征在于，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； 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。9. 根据权利要求8所述的低功耗带隙基准源，其特征在于，所述参考电压信号的电压值 小于1.2伏特。10. 根据权利要求2所述的低功耗带隙基准源，其特征在于，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。
【专利摘要】本发明公开了一种低功耗带隙基准。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；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；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；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。本发明提供的技术方案降低了带隙基准源的功耗。
【IPC分类】G05F1/56
【公开号】CN105468077
【申请号】CN201511002395
【发明人】董子刚, 周小林
【申请人】中国科学院深圳先进技术研究院
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年12月28日