專利名稱:一種低功耗低溫度系數(shù)電壓基準源的制作方法
技術(shù)領域:
本發(fā)明涉及電源電壓技術(shù)領域,確切地說涉及一種低功耗低溫度系數(shù)電壓基準源。
背景技術(shù):
在模擬、數(shù)?;旌?、甚至純數(shù)字電路中都需要高電源抑制比、低溫度系數(shù)的高精度電壓基準源。電壓基準源的穩(wěn)定性直接決定了電路性能的優(yōu)劣。描述電壓基準源穩(wěn)定性的指標主要有電源抑制比、溫度系數(shù)等。為了滿足電路在惡劣的外界溫度環(huán)境下正常工作的要求以及提高電源利用效率,電壓基準必須具有高的溫度穩(wěn)定性、高的電源抑制比和低功耗等特點。 而針對電池供電器件中的基準電壓模塊,其特點須為供電電壓低、芯片面積小和提供低基準輸出電壓。傳統(tǒng)的帶隙基準源采用一階溫度補償,主要靠負溫度系數(shù)的Vbe
和正溫系數(shù)的Vr來實現(xiàn)。在忽略Vbe非線性的情況下,一階溫度系數(shù)通常限制在
20-100ppm/°C。盡管高階補償技術(shù)的引用,可以改善其溫度穩(wěn)定性,但同時由于帶隙基準的輸出電壓在I. 25V左右,導致帶隙基準源不可能在較低的供電電壓下工作。帶隙基準源,其電路結(jié)構(gòu)的復雜度也阻礙了芯片面積的小型化和功耗的降低。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的基準源供電電壓較高,提供的基準輸出電壓較高,功耗較高,結(jié)構(gòu)較為復雜等技術(shù)問題,提出了一種低功耗低溫度系數(shù)的電壓基準源。本發(fā)明是通過采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種低功耗低溫度系數(shù)的電壓基準源,包括補償電流產(chǎn)生電路和一階溫度補償電路,其特征在于所述補償電流產(chǎn)生電路的補償電流由工作在亞閾區(qū)的NMOS管提供,一階溫度補償電路由增強型NMOS管和耗盡型NMOS管組成,補償電流產(chǎn)生電路與一階補償電路相連接,由補償電流產(chǎn)生電路中工作在亞閾區(qū)的耗盡型NMOS管為一階補償電路引入補償電流,從而輸出低溫度系數(shù)的基準電壓。所述補償電流產(chǎn)生電路,包括耗盡型NMOS管MDl,增強型NMOS管MEO和MEl ;其中,耗盡型NMOS管MDl的漏極接外接電源電壓,耗盡型NMOS管MDl的柵極接地,耗盡型NMOS管MDl的源極、增強型NMOS管MEO的漏極和柵極與增強型NMOS管MEl的柵極相連并作為節(jié)點A,增強型NMOS管MEO的源極接地,增強型NMOS管MEl的源極接地,增強型NMOS管MEl的漏極作為節(jié)點V冊。所述一階溫度補償電路,包括耗盡型NMOS管MD2,增強型NMOS管ME2。其中,耗盡型NMOS管MD2的漏極接電源電壓;耗盡型NMOS管MD2的柵極和源極,增強型NMOS管ME2
的柵極和漏極與增強型NMOS管的MEl的漏極相連接于節(jié)點V勝,增強型NMOS管ME2的
源極接地。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明所達到的技術(shù)效果如下
I、本發(fā)明中,采用所述補償電流產(chǎn)生電路的補償電流由工作在亞閾區(qū)的NMOS管提供,一階溫度補償電路由增強型NMOS管和耗盡型NMOS管組成,補償電流產(chǎn)生電路與一階補償電路相連接,由補償電流產(chǎn)生電路中工作在亞閾區(qū)的耗盡型NMOS管為一階補償電路引入補償電流這樣的結(jié)構(gòu)方式,解決了現(xiàn)有技術(shù)中所存在的基準源供電電壓較高,提供的基準 輸出電壓較高,功耗較高,結(jié)構(gòu)較為復雜等技術(shù)問題。具體地,通過在基準電壓溫度曲線上新增加一個零溫度系數(shù)點,使得該基準模塊具有很好的溫度穩(wěn)定性。由于該電壓基準源結(jié)構(gòu)簡單,采用管子數(shù)目極少,因此不僅帶來了功耗的降低,也實現(xiàn)了芯片面積的小型化和結(jié)構(gòu)的簡單化。同時,該結(jié)構(gòu)不同于帶隙基準,補償電流產(chǎn)生電路以及一階溫度補償電路電源到地的通路上,僅存在一個增強型NMOS管和一個耗盡型NMOS管,因此本發(fā)明基準源可以工作在低電源電壓下,并提供較低的基準電壓。本發(fā)明適用于模擬集成電路,高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換電路以及純數(shù)字集成電路。2、本發(fā)明中,所采用的補償電流產(chǎn)生電路由工作在亞閾區(qū)的耗盡型NMOS管和兩個工作在亞閾區(qū)的增強型NMOS管組成,其中耗盡型NMOS管和一個增強型NMOS管均工作在亞閾區(qū),產(chǎn)生補償電流。所產(chǎn)生的補償電流被另外一個工作在亞閾區(qū)的增強型NMOS管鏡像。所鏡像的補償電流與一階補償電路相結(jié)合,使得基準電壓在溫度較高時新增加了一個零溫度系數(shù)點,從而提高了基準電壓源的溫度穩(wěn)定性。與其他補償電流產(chǎn)生電路相比,本發(fā)明中的補償電流產(chǎn)生電路具有結(jié)構(gòu)極其簡單的特點。3、本發(fā)明中,所采用的一階溫度補償電路由柵源短接的耗盡型NMOS管和二極管接法的增強型NMOS管組成,為基準源產(chǎn)生了一個零溫度系數(shù)點。該一階溫度補償電路與補償電流產(chǎn)生電路相結(jié)合,使得該基準源在整個溫度范圍內(nèi),實現(xiàn)了更好的溫度穩(wěn)定性。與其他一階溫度補償電路相比,本發(fā)明所涉及的一階溫度補償電路具有結(jié)構(gòu)及其簡單的特點。
下面將結(jié)合說明書附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細說明,其中
圖I為本發(fā)明的低功耗低溫度系數(shù)的電壓基準源電路示意 圖2為本發(fā)明的低功耗低溫度系數(shù)的電壓基準源不同供電電壓的輸出電壓溫度特性
圖3為本發(fā)明的低功耗低溫度系數(shù)的電壓基準源電源抑制比特性圖。
具體實施例方式實施例I作為本發(fā)明的一較佳實施方式,本發(fā)明公開了一種低功耗低溫度系數(shù)的電壓基準源,包括補償電流產(chǎn)生電路和一階溫度補償電路,所述補償電流產(chǎn)生電路的補償電流由工作在亞閾區(qū)的NMOS管提供,一階溫度補償電路由增強型NMOS管和耗盡型NMOS管組成,補償電流產(chǎn)生電路與一階補償電路相連接,由補償電流產(chǎn)生電路中工作在亞閾區(qū)的耗盡型NMOS管為一階補償電路引入補償電流,從而輸出低溫度系數(shù)的基準電壓。實施例2
作為本發(fā)明的最佳實施方式,下面將結(jié)合說明書附圖予以具體說明
本發(fā)明所述低功耗低溫度系數(shù)電壓基準源電路示意圖如圖I所示。其中,補償電流產(chǎn)生電路,包括耗盡型NMOS管MDl,增強型NMOS管ME0、ME1。其中,耗盡型NMOS管MDl的漏極接外接電源電壓,耗盡型NMOS管MDl的柵極接地,耗盡型NMOS管MDl的源極、增強型NMOS管MEO的漏極和柵極與增強型NMOS管MEl的柵極相連并作為節(jié)點A,增強型NMOS管MEO的源極接地,增強型NMOS管MEl的源極接地,增強型NMOS管MEl
的漏極作為節(jié)點Fxef。由于增強型NMOS管MEO的柵源電壓 ^gsCMEO) > O ,導致耗盡型NMOS管MDl的柵源電壓^gs(MlXO <,因此mdI和ME0工作在亞閾
區(qū)。流過MDl和MEO的電流被MEl鏡像#倍后作為補償電流/e
權(quán)利要求
1.一種低功耗低溫度系數(shù)的電壓基準源,包括補償電流產(chǎn)生電路和一階溫度補償電路,其特征在于所述補償電流產(chǎn)生電路的補償電流由工作在亞閾區(qū)的NMOS管提供,一階溫度補償電路由增強型NMOS管和耗盡型NMOS管組成,補償電流產(chǎn)生電路與一階補償電路相連接,由補償電流產(chǎn)生電路中工作在亞閾區(qū)的耗盡型NMOS管為一階補償電路引入補償電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種低功耗低溫度系數(shù)的電壓基準源,其特征在于所述補償電流產(chǎn)生電路,包括耗盡型NMOS管MDl,增強型NMOS管MEO和MEl ;其中,耗盡型NMOS管MDl的漏極接外接電源電壓,耗盡型NMOS管MDl的柵極接地,耗盡型NMOS管MDl的源極、增強型NMOS管MEO的漏極和柵極與增強型NMOS管MEl的柵極相連并作為節(jié)點A,增強型NMOS管MEO的源極接地,增強型NMOS管MEl的源極接地,增強型NMOS管MEl的漏極作為節(jié)占P 9REF。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種低功耗低溫度系數(shù)的電壓基準源,其特征在于所述一階溫度補償電路,包括耗盡型NMOS管MD2,增強型NMOS管ME2,其中,耗盡型NMOS管MD2的漏極接電源電壓;耗盡型NMOS管MD2的柵極和源極,增強型NMOS管ME2的柵極和漏極與增強型NMOS管的MEl的漏極相連接于節(jié)點Vjfjn7,增強型NMOS管ME2的源極接地。 JtiIzJr
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低功耗低溫度系數(shù)的電壓基準源,涉及電源電壓技術(shù)領域,包括補償電流產(chǎn)生電路和一階溫度補償電路,所述補償電流產(chǎn)生電路的補償電流由工作在亞閾區(qū)的NMOS管提供,一階溫度補償電路由增強型NMOS管和耗盡型NMOS管組成,補償電流產(chǎn)生電路與一階補償電路相連接,由補償電流產(chǎn)生電路中工作在亞閾區(qū)的耗盡型NMOS管為一階補償電路引入補償電流,從而輸出低溫度系數(shù)的基準電壓。本發(fā)明通過在基準電壓溫度曲線上新增加一個零溫度系數(shù)點,使得該基準模塊具有很好的溫度穩(wěn)定性,同時,該電壓基準源還具有低功耗等特點,可以工作在低電源電壓下,并適用于模擬集成電路,高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換電路以及純數(shù)字集成電路。
文檔編號G05F1/56GK102880215SQ20121034347
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月17日
發(fā)明者甄少偉, 龔靖, 龔劍, 胡烽, 羅萍, 賀雅娟, 張波 申請人:電子科技大學