專利名稱：帶隙基準穩(wěn)壓電路的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明關(guān)于一種帶隙基準穩(wěn)壓電路，特別是關(guān)于一種工作于寬工作電壓范圍的帶
隙基準穩(wěn)壓電路。
背景技術(shù)：
基準穩(wěn)壓源或電壓參考(Voltage Reference)通常是指在電路中用作電壓基準 的高精度的電壓源。隨著集成電路規(guī)模的不斷增大，尤其是片上系統(tǒng)集成技術(shù)(SOC)的發(fā) 展，它也成為大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和幾乎所有數(shù)字模擬系統(tǒng)中不可缺少的基本電路 模塊。在許多集成電路和電路單元中，如數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、線性穩(wěn)壓器 和開關(guān)穩(wěn)壓器，都需要精密而又穩(wěn)定的電壓基準。如在數(shù)模轉(zhuǎn)換器中，DAC根據(jù)呈現(xiàn)在其輸 入端上的數(shù)字輸入信號，從直流基準電壓中選擇和產(chǎn)生模擬輸出；而在模數(shù)轉(zhuǎn)換器中，直流 電壓基準又與模擬輸入信號一起用于產(chǎn)生數(shù)字化的輸出信號。在精密測量儀器儀表和廣泛 應用的數(shù)字通信系統(tǒng)中都經(jīng)常把基準電壓源用作系統(tǒng)測量和校準的基準，因此，基準穩(wěn)壓 源在模擬集成電路中占有很重要的地位，它直接影響著電子系統(tǒng)的性能和精度。
帶隙電壓(Bandg即Voltage)基準是基準穩(wěn)壓源的一種，其廣泛應用于S0C設計 中，在S0C系統(tǒng)中，通常利用帶隙基準穩(wěn)壓電路給系統(tǒng)供電，因此作為基準電壓使用的帶隙 電壓精確程度對SOC性能非常重要。 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中常用的一種帶隙基準穩(wěn)壓電路電路圖，其中帶隙基準產(chǎn)生電路 11和穩(wěn)壓器12工作于一個寬電壓輸入情況下，如SIM卡應用時供電電壓為2. 7-5V，為可 靠工作于寬電壓情況，使得高輸入電壓時晶體管不被擊穿，帶隙基準產(chǎn)生電路需要使用高 壓晶體管。而根據(jù)晶體管工作原理，高電壓對應高場強，當電壓增加到一定數(shù)值時，晶體管 的兩個結(jié)在電場的作用下產(chǎn)生重疊，大量載流子直接在兩個PN結(jié)間流動，造成電流急劇增 加，晶體管被擊穿，而對用于半導體的特定材料和特定工藝而言，其擊穿電壓是隨厚度增加 而增加的，因此為獲得高擊穿電壓需要使用更厚的材料，一般增加基區(qū)厚度或溝道長度，這 樣必然降低晶體管的截止頻率和增加晶體管的噪聲，由此造成帶隙基準電壓產(chǎn)生電路的跟 蹤速度降低和噪聲電壓上升，對使用該帶隙基準電壓的其他電路乃至系統(tǒng)產(chǎn)生非常嚴重的 影響。 綜上所述，可知先前技術(shù)的帶隙基準穩(wěn)壓電路為工作于寬電壓采用高壓晶體管存 在容易降低晶體管的截止頻率及增加晶體管的噪聲的問題，并由此造成帶隙基準電壓產(chǎn)生 電路的跟蹤速度降低和噪聲電壓上升，因此實有必要提出改進的技術(shù)手段，來解決此一問 題。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的種種缺點，本發(fā)明的主要目的在于提供一種帶隙基準穩(wěn)壓 電路，其可可靠工作于寬電壓輸入情況而不需使用高壓晶體管，可以產(chǎn)生更為準確的帶隙 基準電壓以及提供更為準確的供電電壓。
為達上述及其它目的，本發(fā)明一種帶隙基準穩(wěn)壓電路，至少包含
參考電壓產(chǎn)生電路，用于產(chǎn)生一參考電壓； 比較電路，至少具有第一輸入端及第二輸入端，該第一輸入端連接于該參考電壓
產(chǎn)生電路，該比較電路對輸入該比較電路的電壓比較后輸出一驅(qū)動信號； 選擇電路，連接于該比較電路以接收該驅(qū)動信號，并至少具有第三輸入端與第四
輸入端，該第三輸入端連接于該參考電壓產(chǎn)生電路，該選擇電路在該驅(qū)動信號的驅(qū)動下對
輸入該選擇電路的電壓進行選擇輸出； 穩(wěn)壓電路，連接一供電電壓，并連接于該選擇電路，對輸入該穩(wěn)壓電路的電壓進行 穩(wěn)壓后輸出一穩(wěn)壓電壓；以及 帶隙基準電壓產(chǎn)生電路，由該穩(wěn)壓電壓供電，產(chǎn)生一帶隙基準電壓，該帶隙基準電
壓被輸出至比較電路第二輸入端與選擇電路第四輸入端。 進一步地，該供電電壓的范圍為2. 7-5V。 進一步地，該比較電路為比較器。 進一步地，該選擇電路為多路開關(guān)選擇電路。 進一步地，該帶隙基準電壓穩(wěn)定工作時高于該參考電壓。 進一步地，該參考電壓基準產(chǎn)生電路由若干個門限值的晶體管實現(xiàn)。 進一步地，該參考電壓基準產(chǎn)生電路由一簡單帶隙基準電壓產(chǎn)生電路實現(xiàn)。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種帶隙基準穩(wěn)壓電路通過一比較電路和選擇電路對參
考電壓產(chǎn)生電路產(chǎn)生的參考電壓和帶隙基準電壓產(chǎn)生電路產(chǎn)生的帶隙基準電壓進行選擇
作為穩(wěn)壓電路的基準，并將經(jīng)穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓后的穩(wěn)壓電壓提供給帶隙基準電壓產(chǎn)生電路作
為其供電電壓，使得本發(fā)明帶隙基準穩(wěn)壓電路形成一負反饋，不需使用高壓晶體管，本發(fā)明
帶隙基準穩(wěn)壓電路就可以可靠工作于寬電壓輸入情況，并且可以獲得更為準確的帶隙基準
電壓以及更為準確的穩(wěn)壓電壓。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)一種帶隙基準穩(wěn)壓電路的電路圖； 圖2為本發(fā)明一種帶隙基準穩(wěn)壓電路的電路結(jié)構(gòu)圖； 圖3為本發(fā)明一種帶隙基準穩(wěn)壓電路一較佳實施例的電路圖。
具體實施例方式
以下通過特定的具體實例并結(jié)合

本發(fā)明的實施方式，本領域技術(shù)人員可 由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其它優(yōu)點與功效。本發(fā)明亦可通過其它不同 的具體實例加以施行或應用，本說明書中的各項細節(jié)亦可基于不同觀點與應用，在不背離 本發(fā)明的精神下進行各種修飾與變更。 圖2為本發(fā)明一種帶隙基準穩(wěn)壓電路的電路圖。如圖2所示，本發(fā)明一種帶隙基 準穩(wěn)壓電路100包括參考電壓產(chǎn)生電路101、比較電路102、選擇電路103、穩(wěn)壓電路104以 及帶隙基準電壓產(chǎn)生電路105。 參考電壓產(chǎn)生電路101用于產(chǎn)生一個不太精確但適合工作于寬輸入電壓VDDA的 參考電壓VREF—TP，該電路可以由一個或多個門限值的晶體管來實現(xiàn)，或者由一個工作于寬電壓范圍的簡單帶隙電壓基準產(chǎn)生電路實現(xiàn)；比較電路102具有第一輸入端及第二輸入 端，該第一輸入端連接于該參考電壓產(chǎn)生電路101，該參考電壓VREF_TP被輸入至該比較電 路102作為其第一輸入端的輸入信號，該第二輸入端連接于帶隙基準電壓產(chǎn)生電路105的 輸出端，該帶隙基準電壓產(chǎn)生電路105產(chǎn)生的帶隙基準電壓VREF被輸入至該比較電路102 作為其第二輸入端的輸入信號；選擇電路103具有第三輸入端及第四輸入端，該第三輸入 端連接于該參考電壓產(chǎn)生電路101 ，該參考電壓VREF_TP被輸入至該選擇電路103作為其第 三輸入端的輸入信號，該第四輸入端連接于該帶隙基準電壓產(chǎn)生電路105的輸出端，該帶 隙基準電壓產(chǎn)生電路105產(chǎn)生的帶隙基準電壓VREF被輸入至該選擇電路103作為其第四 輸入端的輸入信號，同時，該選擇電路103還與該比較電路102連接以接收該比較電路輸出 的驅(qū)動信號SEL，該選擇電路103在該驅(qū)動信號SEL的驅(qū)動下，對該第三輸入端和該第四輸 入端的輸入進行選擇輸出；穩(wěn)壓電路104連接于該選擇電路103，其以該選擇電路103輸出 的電壓VREF2為基準電壓對供電電壓VDDA進行穩(wěn)壓，輸出 一個經(jīng)過穩(wěn)壓的穩(wěn)壓電壓VDD至 一 SOC芯片進行供電，本發(fā)明中該供電電壓VDDA為一寬工作電壓，具體可以為2. 7-5V ;同 時該穩(wěn)壓電壓VDD還用于給該帶隙基準電壓產(chǎn)生電路105供電，以使該帶隙基準電壓產(chǎn)生 電路105產(chǎn)生一帶隙基準電壓VREF至該SOC芯片。 上電瞬間時，因穩(wěn)壓電壓VDD尚未達到穩(wěn)定值，帶隙基準電壓產(chǎn)生電路105供電 電壓較低，其帶隙基準電壓輸出瞬間幅度較低，故參考電壓產(chǎn)生電路101產(chǎn)生的基準電壓 VREF_TP被選擇電路103選擇輸出，該基準電壓VREF_TP被用作穩(wěn)壓電路104的基準，穩(wěn)壓 電路104輸出一個經(jīng)過穩(wěn)壓的穩(wěn)壓電壓VDD，由該穩(wěn)壓電壓VDD給帶隙基準電壓產(chǎn)生電路 105供電，產(chǎn)生帶隙基準電壓VREF，然后，帶隙基準電壓VREF與該基準電壓VREF_TP經(jīng)過比 較電路102比較，若該帶隙基準電壓VREF比VREF_TP高，則該比較電路102輸出的驅(qū)動信 號SEL為高，此時該驅(qū)動信號SEL驅(qū)動該選擇電路103選擇該帶隙基準電壓VREF作為該穩(wěn) 壓電路104的基準。因為穩(wěn)壓電壓VDD是經(jīng)過穩(wěn)壓電路104穩(wěn)定過的電壓，其變化范圍較 供電電壓VDDA小很多，一般來說，穩(wěn)壓電壓VDD典型波動范圍為±0. IV，因此帶隙基準電壓 產(chǎn)生電路105設計時不需要考慮供電電壓的變化，不需要使用高壓晶體管，同時因為使用 了低耐壓的晶體管，晶體管的高頻截止頻率更高，帶隙基準電壓產(chǎn)生電路105的跟蹤速度 會更快，電路所產(chǎn)生的噪聲會更小，晶體管間的閾值失配也更小，通過穩(wěn)壓電壓VDD作用后 其所產(chǎn)生的帶隙基準電壓VREF會更精確一些，帶隙基準電壓VREF因供電電壓變化引起的 變化更小，相應的以此帶隙基準電壓VREF作為基準的穩(wěn)壓電路104輸出的穩(wěn)壓電壓VDD也 會更準確。 為了更加清楚地說明本發(fā)明，請參見圖3，其所示為本發(fā)明以較佳實施例所提供 的帶隙基準穩(wěn)壓電路的電路圖。該帶隙基準穩(wěn)壓電路包括參考電壓產(chǎn)生電路201、比較器 202、多路開關(guān)選擇電路203、穩(wěn)壓器204以及帶隙基準電壓產(chǎn)生電路205。參考電壓產(chǎn)生電 路201產(chǎn)生的參考電壓VREF_TP與帶隙基準電壓電路205產(chǎn)生的帶隙基準電壓VREF作為 比較器202與多路選擇開關(guān)203的兩個輸入端，并且該比較器202的輸出端連接于該多路 選擇開關(guān)203以驅(qū)動該多路選擇開關(guān)203對其兩個輸入的選擇，經(jīng)選擇后的該多路選擇開 關(guān)203的輸出被輸入至該穩(wěn)壓器204作為該穩(wěn)壓器204的基準，該穩(wěn)壓器204由一寬工作 電壓VDDA供電，輸出 一經(jīng)過穩(wěn)壓的穩(wěn)壓電壓VDD，本發(fā)明實施例中，該寬工作電壓VDDA范圍 為2. 7-5V，穩(wěn)壓后的穩(wěn)壓電壓VDD給該帶隙基準電壓產(chǎn)生電路205供電，產(chǎn)生帶隙基準電壓VREF。 上電瞬間時，由于帶隙基準電壓VREF為很低，參考電壓產(chǎn)生電路201產(chǎn)生的參考 電壓VREF_TP比帶隙基準電壓VREF高，此時比較器202輸出驅(qū)動信號SEL為低，該驅(qū)動信 號SEL驅(qū)動多路開關(guān)選擇電路203選擇VREF_TP作為穩(wěn)壓器204的基準，此時雖然穩(wěn)壓器 由寬工作電壓VDDA供電，但經(jīng)過穩(wěn)壓后輸出一個較為穩(wěn)定的穩(wěn)壓電壓VDD，此時該穩(wěn)壓電 壓VDD給帶隙基準電壓產(chǎn)生電路205供電，產(chǎn)生基準電壓VREF，由于該穩(wěn)壓電壓VDD較為穩(wěn) 定，因此該帶隙基準電壓產(chǎn)生電路205產(chǎn)生的帶隙基準電壓VREF較為準確，該帶隙基準電 壓VREF與該參考電壓VREF_TP經(jīng)過該比較器202進行比較，在本發(fā)明實施例中，該帶隙基 準電壓產(chǎn)生電路205產(chǎn)生的帶隙基準電壓VREF應至少比該參考電壓VREF_TP高，由于該帶 隙基準電壓VREF比該參考電壓VREF_TP高，則該比較器202輸出驅(qū)動信號SEL為高，驅(qū)動 信號SEL驅(qū)動多路開關(guān)選擇電路203選擇該帶隙基準電壓VREF作為該穩(wěn)壓器204的基準， 經(jīng)過該穩(wěn)壓器204穩(wěn)壓后輸出穩(wěn)壓電壓VDD，由于經(jīng)過該穩(wěn)壓器204之前的該帶隙基準電壓 VREF與經(jīng)過該穩(wěn)壓器204穩(wěn)壓后的該穩(wěn)壓電壓VDD呈線性關(guān)系，因此經(jīng)過穩(wěn)壓器204輸出 的穩(wěn)壓電壓VDD則更為準確，同時該穩(wěn)壓電壓VDD給該帶隙基準電壓產(chǎn)生電路205供電產(chǎn) 生帶隙基準電壓VREF，由于作為該帶隙基準電壓產(chǎn)生電路205供電電壓的該穩(wěn)壓電壓與該 帶隙基準電壓產(chǎn)生電路205輸出的該帶隙基準電壓VREF呈線性關(guān)系，在該穩(wěn)壓電壓VDD更 為準確的情況下，該帶隙基準電壓VREF也會更為準確。 由于本發(fā)明的帶隙基準穩(wěn)壓電路不需要考慮輸入電壓的變化，因此不需要使用高 壓晶體管，所產(chǎn)生的帶隙基準電壓VREF更為準確，相應的以此帶隙基準電壓VREF作為基準 的穩(wěn)壓器輸出的穩(wěn)壓電壓VDD也會更為準確。 上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何本 領域技術(shù)人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾與改變。因此， 本發(fā)明的權(quán)利保護范圍，應如權(quán)利要求書所列。
權(quán)利要求
一種帶隙基準穩(wěn)壓電路，至少包含參考電壓產(chǎn)生電路，用于產(chǎn)生一參考電壓；比較電路，至少具有第一輸入端及第二輸入端，該第一輸入端連接于該參考電壓產(chǎn)生電路，該比較電路對輸入該比較電路的電壓比較后輸出一驅(qū)動信號；選擇電路，連接于該比較電路以接收該驅(qū)動信號，并至少具有第三輸入端與第四輸入端，該第三輸入端連接于該參考電壓產(chǎn)生電路，該選擇電路在該驅(qū)動信號的驅(qū)動下對輸入該選擇電路的電壓進行選擇輸出；穩(wěn)壓電路，連接一供電電壓，并連接于該選擇電路，對輸入該穩(wěn)壓電路的電壓進行穩(wěn)壓后輸出一穩(wěn)壓電壓；以及帶隙基準電壓產(chǎn)生電路，由該穩(wěn)壓電壓供電，產(chǎn)生一帶隙基準電壓，該帶隙基準電壓被輸出至該第二輸入端與該第四輸入端。
2. 如權(quán)利要求l所述的帶隙基準穩(wěn)壓電路，其特征在于，該供電電壓的范圍為 2. 7V-5V。
3. 如權(quán)利要求2所述的帶隙基準穩(wěn)壓電路，其特征在于，該比較電路為比較器。
4. 如權(quán)利要求3所述的帶隙基準穩(wěn)壓電路，其特征在于，該選擇電路為多路開關(guān)選擇 電路。
5. 如權(quán)利要求4所述的帶隙基準穩(wěn)壓電路，其特征在于，該帶隙基準電壓高于該參考 電壓。
6. 如權(quán)利要求5所述的帶隙基準穩(wěn)壓電路，其特征在于，該參考電壓產(chǎn)生電路由若干 個門限值的晶體管實現(xiàn)。
7. 如權(quán)利要求6所述的帶隙基準穩(wěn)壓電路，其特征在于，該參考電壓產(chǎn)生電路由一簡 單帶隙產(chǎn)生電路實現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種帶隙基準穩(wěn)壓電路，包含用于產(chǎn)生一參考電壓的參考電壓產(chǎn)生電路；連接于該參考電壓產(chǎn)生電路的比較電路，該比較電路對輸入該比較電路的電壓比較后輸出一驅(qū)動信號；連接于該參考電壓產(chǎn)生電路的選擇電路，該選擇電路在該驅(qū)動信號的驅(qū)動下對輸入該選擇電路的電壓進行選擇輸出；連接于該選擇電路并輸出一穩(wěn)壓電壓的穩(wěn)壓電路；以及由該穩(wěn)壓電壓進行供電并產(chǎn)生一帶隙基準電壓的帶隙基準電壓產(chǎn)生電路，同時，該帶隙基準電壓被輸入至該參考電壓產(chǎn)生電路及該比較電路，本發(fā)明不需使用高壓晶體管，就可以可靠工作于寬電壓輸入情況，并且可以獲得更為準確的帶隙基準電壓以及更為準確的穩(wěn)壓電壓。
文檔編號G05F3/30GK101763139SQ201019063038
公開日2010年6月30日 申請日期2010年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月5日
發(fā)明者楊光軍, 許丹 申請人:上海宏力半導體制造有限公司