[发明专利]基于抗辐照双极工艺用于宽电源范围的带隙基准启动电路及方法

说明书

本发明一种基于抗辐照双极工艺用于宽电源范围的带隙基准启动电路及方法，确保较低电源供电时，不影响带隙基准电路的正常工作，应用于较宽电源范围。电路包括连接的带隙基准电路和启动电路；启动电路由齐纳二极管D1、电阻R1、第一双极晶体管组和第二双极晶体管组组成。该启动方法，齐纳二极管D1的击穿电压BV与三极管Q1、Q4和Q16的BE结电压之差在电阻R2和R3上可以产生与电源电压无关的具有一定温度系数的电流，该电路通过R6、Q6管和Q7管产生与此电流成相反温度系数的补偿电流，两股电流流经Q13管后形成了最终的具有温度补偿特性的基准电流，通过Q14管的镜像作用从Q15管的集电极流出，提供给其他电路模块使用。

技术领域

本发明涉及集成电路设计技术领域，具体为基于抗辐照双极工艺用于宽电源范围的带隙基准启动电路及方法。

背景技术

带隙基准电路是模拟集成电路芯片中必不可少的组成模块，一般用于产生不随电源电压、温度和工艺变化的稳定的基准电压。带隙基准电路通常具有两个稳定的状态，然而其中一个零电流的稳定态无法使电路正常工作，因此，常常采用启动电路技术迫使基准电路摆脱此非理想状态，使电路在上电后流过一定的电流开始正常工作。

如图1所示，为现有技术公开一种电路中采用的启动电路结构。为了叙述方便，以下将双极型晶体管的基极、集电极和发射极简称为B端、C端和E端。该电路主要由带隙基准电路和启动电路两个单元组成。其中，启动电路由齐纳二极管D1和电阻R1组成，带隙基准电路由电阻(R2、R3、R4、R5、R6)、NPN型双极晶体管(Q1、Q2、Q3、Q8、Q9、Q10、Q11、Q12、Q13、Q14、Q15)和PNP型双极晶体管(Q4、Q5、Q6、Q7)组成。偏置电压Vbias连接至Q8管的B端，输出基准电流Iref由Q15管的C端输出，AVDD是正电源电压，NAVDD是负电源电压。

启动电路中齐纳二极管D1一端与正电源电压AVDD相连，另一端与Q4、Q5以及电阻R1的一端连接，R1另一端与负电源电压相连。

带隙基准电路中Q1管的B、C端均连接至正电源电压AVDD，E端连接至电阻R2的一端，其另一端与电阻R3的一端和Q7管的B端相连，R3的另一端连接至Q4管的E端。Q2管的B、C端均连接至正电源电压AVDD，E端与Q3管的B、C端相连，Q3管的E端与电阻R4的其中一端和Q6管的B端连接，R4的另一端与R5相连，R5的另一端与Q5的E端相连。电阻R6的一端与正电源电压AVDD相连，另一端与Q6管的E端和Q7管的E端相连，Q6和Q7管的C端共同连接至Q13的B端。Q8的B、C端均连接至偏置电压Vbias和Q5管的C端，E端与Q9管的B端和C端相连，Q9管的E端与Q10管的B端和C端相连，Q10管的E端与Q11管的B端和C端相连，Q11管的E端与Q12管的B端和C端相连，Q12管的E端与负电源电压NAVDD相连。Q13管的B、C、E端分别连接至Q14管的B和C端以及Q6管和Q7管的C端、Q4管的C端和Q15的B端、Q14的E端和负电源电压NAVDD。Q15管的B、C、E端分别连接至Q4管和Q13管的C端、输出基准电流Iref、Q14的C端。

参照图1，当电路上电时，电流从正电源电压AVDD通过齐纳二极管D1和电阻R1流到负电源电压NAVDD，形成通路后驱使电路摆脱零简并工作点，使各器件传输一定的电流开始正常工作。该带隙基准电路通过齐纳二极管D1、Q1管、Q4管、电阻R2和R3产生与电源电压无关具有一定温度系数的电流，通过R6、Q6管和Q7管产生与此电流成相反温度系数的补偿电流后，通过Q13管和Q14管的镜像关系提供给其他电路模块使用。

但是，如图1所示的电路存在如下缺点：

由于现有的国内抗辐照双极工艺水平的限制，在电源电压较低时二极管的击穿电压无法达到国外工艺制造水平，较低的电源电压和较高的二极管击穿电压会导致Q5管进入饱和区，严重影响基准电路的性能，因此该结构的启动电路无法在国内工艺线上使用，极大的限制了其应用范围和电路的可靠性。

发明内容