[发明专利]一种高性能基准电压源

说明书

本发明公开了一种高性能基准电压源及其实现方法，基准电压源包括：正温度系数PTAT电流产生电路，用于产生一正温度系数的电流I₀；偏置电路，用于将镜像恒流源的各PMOS管的栅极电压稳定在设计值；镜像恒流源，用于为正温度系数PTAT电流产生电路提供电流I₀并将电流向电流电压转换电路输出；电流电压转换电路，用于将正温度系数的电流I₀转换为正温度系数的电压；负温度系数CTAT电压产生电路，用于将正温度系数PTAT电流产生电路的三极管的基极发射极电压按比例产生一负温度系数电压并输出，以使所述正温度系数的电压的基准抬高从而在所述电流电压转换电路的上端获得所述正温度系数的电压与负温度系数电压之和的基准电压。

技术领域

本发明涉及一种基准电压源，特别是涉及一种高性能基准电压源。

背景技术

基准电压源是模拟集成电路中的重要模块之一，被广泛应用于电源管理芯片、数模转换器和锁相环等电路中，为电路提供稳定的基准电压。理想的电压基准是一个与电源电压、工艺、温度无关的量。随着集成电路工艺的发展以及便携式电子设备的发展，电路的低功耗、低电压设计越来越受重视。在这一背景下，低功耗、低电压、高输出精度、小面积的基准电压源成为当今的研究热点。

传统的带隙基准一般是基于CMOS BJT器件的基极-发射极电压(V_be)而实现的，这类基准电路具有良好的温度特性和工艺一致性，但是存在功耗过大(电路工作电流几十微安甚至上百微安)，工作电压较高(通常大于1.5V)的问题，不能满足现代集成电路系统要求。于是人们开始研究基于MOS管阈值电压的基准电路，这类基准电路具有能在较低的电压下工作(通常工作电压小于1V)且功耗较低(电路工作电流小于1微安)，但是存在输出电压随工艺变化较大的问题。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种高性能基准电压源，以实现一种超低功耗(工作电压小于1V，电路电流小于1微安)、小面积、工艺变化较小(输出电压220mV，工艺变化小于2mV)的基准电压源。

为达上述及其它目的，本发明提出一种高性能基准电压源，包括：

正温度系数PTAT电流产生电路，用于产生一正温度系数的电流I₀；

偏置电路，用于将镜像恒流源的各PMOS管的栅极电压稳定在设计值；

镜像恒流源，用于为所述正温度系数PTAT电流产生电路提供电流I₀并将该电流向电流电压转换电路输出；

电流电压转换电路，用于将所述正温度系数的电流I₀转换为正温度系数的电压；

负温度系数CTAT电压产生电路，用于将所述正温度系数PTAT电流产生电路的一三极管的基极发射极电压按比例产生一负温度系数电压并输出，以使所述电流电压转换电路产生的正温度系数PTAT的电压的基准抬高从而在所述电流电压转换电路的上端获得所述正温度系数的电压与负温度系数电压之和的基准电压。

进一步地，所述正温度系数PTAT电流产生电路包括第一PNP三极管、第二PNP三极管和第一电阻，所述第一PNP管和第二PNP管的集电极和基极接地，所述第一PNP管的发射极连接至第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端连接所述偏置电路与所述镜像恒流源，所述第二PNP管的发射极连接至所述偏置电路、所述镜像恒流源与所述负温度系数CTAT电压产生电路。

进一步地，所述偏置电路包括第一运放，所述第一运放的反相输入端连接所述第一电阻与所述镜像恒流源，所述第一运放的同相输入端连接所述第二PNP管的发射极、所述镜像恒流源与所述负温度系数CTAT电压产生电路。