[发明专利]一种低功耗高精度非带隙基准电压源

说明书

技术领域

本发明用于集成电路设计领域，具体涉及一种低功耗高精度非带隙基准电压源。

背景技术

近年来，随着各种便携式电子产品广泛发展和应用，如手机、数码相机、移动音/视频设备等，如何降低功耗、延长电池的使用时间已成为产品设计首要考虑的问题之一。因此，基准电压源作为模拟集成电路中的关键模块之一，对其低压、低功耗、精确性和稳定性的要求越来越高。

带隙基准因其较高的精确性而为业内所广泛采用，它的工作原理是利用pn结正向电压具有负温度系数，而工作在不同电流密度下的两个双极晶体管的基极-发射极电压差具有正温度系数，二者相互补偿，实现零温度系数的基准电压，输出电压一般恒定在1.25V左右。然而，随着集成电路深亚微米工艺的快速发展，许多应用系统对基准电压值的要求已低于1V，这不仅需要通过增加电压转换电路来降低输出基准电压值从而加大了电路的设计难度，双极型晶体管在CMOS工艺中的使用还会带来功耗较高、面积较大等问题。

发明内容

本发明要解决的问题在于：针对常规的带隙基准电压源在深亚微米CMOS工艺应用中存在的上述弊端，提出了一种低功耗高精度非带隙基准电压源，本发明的主要特征在于：

所述的电路结构包括启动电路，偏置电流产生电路，基准电压产生电路。启动电路，偏置电流产生电路，基准电压产生电路分别接电源电压VDD，启动电路用于电路在上电过程中可能出现的电路死锁问题，其输出端接偏置电流产生电路的输入端，偏置电流产生电路用于产生一个不随电源电压变化的基准电流，偏置电流产生电路的输出端成比例镜像到基准电压产生电路的输入端，基准电压产生电路的输出端接Vref，基准电压产生电路还受到基准电压校正控制码A₁、A₂……A_X，B₁、B₂……B_X的控制，用于校正基准电压Vref，具体连接关系如下：

PMOS管P1的栅极接地，PMOS管P1的源极接电源VDD，PMOS管P1的漏极接PMOS管P2的栅极，同时接第一电容C1的正端，第一电容C1的负端接地，PMOS管P2的源级接电源VDD，PMOS管P2的漏极作为启动电路的输出端与NMOS管N1的栅极与漏极相接，并与PMOS管P3的漏极相接，NMOS管N1的源极接地，PMOS管P3的源极接电源VDD，PMOS管P3的栅极接PMOS管P4的栅极和漏极，并与NMOS管N2的漏极相接作为偏置电流产生电路的输出端，PMOS管P4的源极接电源VDD，NMOS管N2的栅极接NMOS管N1的栅极，NMOS管N2的源极接第一电阻R1的正端，第一电阻R1的负端接地，PMOS管P5的栅极接偏置电流产生电路的输出端，PMOS管P5的源极接电源VDD，PMOS管P5的漏极接负阈值NMOS管LA0、LA1、LA2……LAX的栅极，同时还接到高阈值NMOS管H0的漏极和栅极以及高阈值NMOS管HB0、HB1、HB2……HBX的栅极，负阈值NMOS管LA0、LA1、LA2……LAX的源极相接并接到输出端口Vref，高阈值NMOS 管HB0、HB1、HB2……HBX的漏极相接并接到输出端口Vref，负阈值NMOS管LA0的漏极接电源VDD，高阈值NMOS管HB0的源极接地，高阈值NMOS管LA1、LA2……LAX的漏极依次与PMOS管PA1、PA2……PAX的漏极相接，PMOS管PA1、PA2……PAX的栅极依次接输入端口A₁、A₂……A_X，PMOS管PA1、PA2……PAX的源极接电源VDD，高阈值NMOS管HB1、HB2……HBX的源极依次与NMOS管NB1、NB2……NBX的漏极相接，NMOS管NB1、NB2……NBX的栅极依次接输入端口B₁、B₂……B_X，NMOS管NB1、NB2……NBX的源极接地。

本发明的主要特点在于：

1.结构简单：本发明采用CMOS工艺且不包含双极晶体管，没有使用运放，不需要使用补偿电容，这不仅大大降低了版图面积开销而且功耗可以控制的极低；

2.性能优良：完善的校正控制码的引入，可以通过控制镜像的偏置电流的大小，灵活有效的校正基准电压的输出，其性能完全可以达到同工艺下带隙基准电路的性能；