一种无Bipolar晶体管的CMOS基准电压源的制作方法_2

文档序号:10462885阅读:来源:国知局
的有源支路(即 有源电阻),输出一个零溫漂的参考电压Vref。
[0023] 本实用新型的有益效果为:
[0024] 采用由1)~4)组成的CMOS基准电压源,仅为纳瓦量级、且未使用BJT和二极管,不 仅能消除溫度变化的影响,还能与标准CMOS工艺完全兼容,同时具有功耗极低、高电源抑制 比高、性能好的特点,有效降低了系统成本。
【附图说明】
[002引图1为本无 Bipo Iar晶体管的CMOS基准电压源的原理图。
[0026] 图2为本无 Bipolar晶体管的CMOS基准电压源的电路框图。
[0027] 图中标号为:1、启动电路;2、CTAT电压产生电路;3、PTAT电压产生电路;4、电流叠 加电路。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的解释说明,但不用W限制本 实用新型。
[0029] 如图2所示,一种无 Bipolar晶体管的CMOS基准电压源,包括并接于电源VDD与地 GND之间的启动电路UCTAT电压产生电路2、PTAT电压产生电路3和电流叠加电路4;其中
[0030] 所述启动电路1的输出端与CTAT电压产生电路连接,用于提供基准电压源的启动 电流,使基准电压源摆脱简并偏置点;
[0031] 所述CTAT电压产生电路2的输出端与电流叠加电路4连接;所述PTAT电压产生电路 3的输出端与电流叠加电路4连接;所述电流叠加电路4用于将CTAT电压产生电路2和PTAT电 压产生电路3中产生的电流进行叠加,得到一个具有零溫漂的电流源,该电流源经一有源支 路后得到基准电压Vref。
[0032] 如图1所示,上述启动电路UCTAT电压产生电路2、PTAT电压产生电路3和电流叠加 电路4各部分的具体组成电路如下:
[0033] 启动电路1,在本实用新型的优选实施例中,上述启动电路1包括第一、第二、第=、 第四、第五MOS管。其中,第一、第二MOS管的源极连接到电源VDD;第一、第四MOS管的栅极和 第五MOS管的源极连接到地GND;第四MOS管的源极、漏极与第一 MOS管的漏极、第二、第S、第 五MOS管的栅极相连接;第二、第五MOS管的漏极与第立MOS管的源极相连接;第立MOS管的漏 极作为输出端连接到CTAT电压产生电路中第十MOS管的漏极上,用于在电源上电时,使电路 正常工作。
[0034] CTAT电压产生电路2,利用工作在亚阔值区MOS管产生栅源电压差,并使用工作在 线性区充当电阻的MOS管产生CTAT电流,采用共源共栅电流镜,抑制电源噪声。在本实用新 型的优选实施例中,上述CTAT电压产生电路2包括第六、第屯、第八、第九、第十、第十一、第 十二、第十=、第十四、第十五、第十六和第十屯MOS管,其中,第六、第八、第九MOS管的源极 与电源VDD连接,第十四、第十六、第十屯MOS管的源极与地GND连接;第六MOS管的漏极与第 屯MOS管的源极连接,第十六MOS管的漏极和栅极共接后与第十屯MOS管的栅极及第屯MOS管 的漏极相连接,第八MOS管的漏极与第十MOS管的源极连接;第十二MOS管的栅极和漏极共接 后的其中一端与第十MOS管的漏极连接、其另一端与第十SMOS管的栅极连接;第十四MOS管 的栅极和漏极共接后分为两条支路,其中一支路与第十二MOS管的源极连接、另一支路与第 十五MOS管的栅极连接;第十五MOS管的漏极与第十SMOS管的源极连接,第十屯MOS管的漏 极与第十五MOS管的源极连接;第九MOS管的栅极与漏极共接后的其中一端与第八、第六MOS 管的栅极连接,其另一端与第十一 MOS管的源极连接后输出第一 CTAT电流支路、并与电流叠 加电流4中的第二十屯]\?)5管的栅极连接;第^^一MOS管的栅极与漏极共接后的其中一端与 第十、第屯MOS管的栅极连接,其另一端与第十SMOS管的漏极连接后输出第二CTAT电流支 路、并与电流叠加电流中的第二十九MOS管的栅极连接;采用共源共栅电流镜,将CTAT电流 复制到电流叠加电路4中。
[00巧]PTAT电压产生电路3,利用工作在亚阔值区MOS管的栅源电压差,产生PTAT电压,利 用电阻将PTAT电压转化为PTAT电流,采用共源共栅电流镜,抑制电源噪声。上述PTAT电压产 生电路4包括第十八、第十九、第二十、第二十一、第二十二、第二十=、第二十四、第二十五 MOS管和电阻Ri,其中,第十八、第十九MOS管的源极与电源VDD连接;第二十四MOS管的源极 与地GND连接;第十八MOS管的漏极与第二十MOS管的源极连接;第二十二MOS管的栅极与漏 极共接后的其中一端与第二十SMOS管的栅极连接、其另一端与第二十MOS管的漏极连接; 第二十四MOS管的栅极与漏极共接后的其中一端与第二十五MOS管的栅极连接、另一端与第 二十二MOS管的源极连接;第二十五MOS管的源极经一电阻Ri后与地GND连接,第二十五MOS 管的漏极与第二十立MOS管的源极相连接;第十九MOS管的栅极与漏极共接后的其中一端与 第十八MOS管的栅极连接、其另一端输出第一 PTAT电流支路、并与电流叠加电路4中的第二 十六105管的栅极连接;第二^^一105管的源极与第十九105管的漏极连接,第二^^一MOS管 的栅极与漏极共接后的其中一端与第二十MOS管的栅极连接、其另一端输出第二PTAT电流 支路、并与电流叠加电路4中的第二十八]\?)5管的栅极连接,第二^^一MOS管的漏极与第二十 立MOS管的漏极连接;采用共源共栅电流镜,将PTAT电流复制到电流叠加电路4中。
[0036] 电流叠加电路4,利用共源共栅电流镜,将CTAT电压产生电路2产生的CTAT电流与 PTAT电压产生电路3产生的PTAT电流进行叠加,得到一个具有零溫漂的电流源,利用MOS管 电阻得到一个零溫漂的参考电压。在本优选实施例中,上述电流叠加电路包括第二十六、第 二十屯、第二十八、第二十九、第=十、第=十一、第=十二、第=十=、第=十四、第=十五 MOS管电容C,其中,第二十六、第二十屯、第S十四MOS管的源极与电源VDD连接;第S十二、 S十立MOS管的源极连接到地GND;所述电容C并接于基准电压Vref的输出端与地GND之间;第 二十六MOS管的漏极与第二十八MOS管的源极连接;第二十八MOS管的漏极与第S十MOS管的 漏极连接,第^十備5管的栅极与第^^^一MOS管的栅极、第二十八MOS管的漏极连接;第S 十二MOS管的栅极与漏极共接后的其中一端与第S十MOS管的源极连接、其另一端与第S十 立105管的栅极连接;第^十^105管的漏极与第^^^一MOS管的源极连接;第二十屯MOS管 的漏极与第二十九MOS管的源极连接,第二十九MOS管的漏极连接至第二十八MOS管的漏极 上;第S十四MOS管的栅极与漏极共接后与第S十五MOS管的源极连接;第S十五MOS管的栅 极与漏极共接后的其中一端与第S十一 MOS管的漏极连接、其另一端与基准电压Vref的输出 端连接。
[0037] 本实用新型的工作原理为:
[0038] 启动电路1中,第二、第五MOS管构成反相器,用W隔离电源和第立MOS管的源极;第 一 MOS管栅极接地,相当于一个电阻;第四MOS管源极和漏极短接,且栅极接地,相当于一个 电容。当电路上电时,电源通过第一MOS管向第四MOS管组成的电容充电,此时电容上极板电 压为低电平,使得第五MOS管截止,第二、第SMOS管导通,将电流通过第二、第SMOS管注入 到CTAT电压产生电路中,摆脱简并偏置点;当电源向电容充电完成时,使得电容上极板电压 为高电平,使得第五MOS管导通,第二、第SMOS管截止,启动电路与基准源脱离,并将第S MOS管的源极电位被拉低到地,避免了与电源直接接触,减小了启动电路对基准源的影响。
[0039] 本实用新型的核屯、电路包括CTAT电压产生电路2、PTAT电压产生电路3和电流叠加 电路4。
[0040] CTAT电压产生电路2中的第十四、第十五MOS管工作在亚阔值区,第十六MOS管工作 在饱和区;PTAT电压产生电路3中第二十四、二十五MOS管工作在亚阔值区。MOS管工作在亚 阔值区的I-V特性可W表示为:
[0041]
[0042] 式中,Id是MOS管的漏端电流;K=W/L是MOS管的宽长比:
为特征 电流,y = y〇(T〇/T)m是MOS管的电子迁移率,To是参考溫度,叫是参考溫度T日下电子迁移率,T 是绝对溫度,m是溫度指数,C日X=川x/t日X是栅氧化层电容,C日X是氧化物介电常数,t日X是氧化 层厚度,n是亚阔值区斜率因子,Vgs是MOS管的栅源电压,VT = kBT/q是热电压,1?是玻尔兹曼 常数,q是电子电荷,Vth是MOS管的阔值电压,Vds是MOS管的漏源电压。
[004;3 ] 当Vds大于4倍Vt时,可W忽略Vds的影响,可W得到:
[0044]
[0045] 栅源电压:
当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1