[发明专利]一种非带隙的高精度基准电压源

说明书

技术领域

本发明主要涉及模拟集成电路的基准电压源设计领域，特指一种利用电子迁移率和MOS管阈值电压对温度的变化呈反向趋势的原理设计的一款非带隙的高精度基准电压源。

背景技术

基准电压源是当今集成电路中重要的组成部分，广泛应用于数字、模拟、以及数模混合电路中。特别是在诸如随机动态存储器、A/D、D/A转换器、各类数模混合IC中更是不可或缺。因此高电源抑制比、低温漂、CMOS工艺兼容的高性能基准电压源成为集成电路设计者们竞相追逐的焦点。

目前集成电路中基准电压源的构成种类繁多，带隙基准由于其精度高而为业内所广泛采用。利用pn结的正向电压具有负温度系数，而工作在不同电流密度下两个双极晶体管的基极-发射极电压差具有正温度系数，两者相互补偿，实现零温度系数的基准电压。此种结构需要采用运算放大器和双极型晶体管，电路结构复杂，占用面积较大。目前主流的CMOS工艺虽然都能提供衬底PNP管，但是PNP管对衬底的电流注入会同时引起衬偏等问题，工艺步骤复杂，这无疑大大增加了系统的成本，降低了系统可靠性。

发明内容

本发明要解决的问题就在于：针对现有带隙基准存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、能与普通CMOS工艺完全兼容的高精度基准电压源设计。

本发明提出的解决方案为：首先由电阻R3，P管M3、M4，N管M5、M6构成一个与电源电压无关的粗略的基准电流。同时为了增加基准电流源的精度和其抗电源电压变化的能力，增加P管M1、M2与M3、M4一起构成了共源共栅电流镜结构。第二通过分压电阻R1、R2分压来调节MOS管MN、MP的栅源电压，使得这两个管子的沟道电子迁移率具有的正温度系数与阈值电压具有的负温度系数相互补偿，从而形成一个零温度系数的基准输出。本发明能够有效抑制输出随温度和电源电压变化而变化。

与现有技术相比，本发明的优点就在于：

1、结构简单：本发明中提出的电路结构与普通的CMOS工艺完全兼容，无需额外的工艺步骤来实现对特殊器件的兼容。没有采用运放等复杂结构因而版图面积非常小。

2、性能优异：虽然本发明提出的结构很简单，但是，本发明中提出的电路性能已经接近和达到了同工艺下带隙基准电路的性能。

3、应用范围广：不同于带隙基准和其它基准只能提供单一的基准输出，本发明的基准输出可以根据需要进行小幅度调整，因而应用范围更广。

附图说明

图1本发明的电路原理示意图；

图2是本发明在0.13μm工艺条件及2.5V电源电压条件下版图模拟结果示意图；

图3是本发明在0.13μm工艺条件下抗温度漂模拟结果示意图；

图4是本发明在0.13μm工艺条件下抗电源漂移模拟结果示意图；

具体实施方式

如图1所示，本发明电路可以分为3个部分：基准电流产生电路、基准电压产生电路和启动电路。基准电流产生电路又包括与电源无关基准电流产生电路(M3、M4、M5、M6、R0)和共源共栅电流镜(M1、M2、M3、M4)。根据电路图可以知道V_GS6＝V_GS5+I_D6R₀。用饱和区电流公式解出V_GS6、V_GS5并带入可以得到如下关系：

I=2uncoxk(w/l)n1R02(1K-1)2]]>