[实用新型]一种无电阻的带隙基准电压源

说明书

技术领域

本实用新型属于电源技术领域，具体涉及一种带隙基准电压源的设计。

背景技术

在基准电压源的设计过程中，通常采用基于硅的带隙电压产生固定电压的技术来产生基准电压，其原理在于，将一个正温度系数的电压和一个负温度系数的电压以一定的比例叠加，产生不随环境温度、电源电压变化的电压值。当温度接近0K时，这个基准电压接近硅的带隙电压，称为“带隙基准”电压。

正温度系数的电压通常来自于两个双结型晶体管的基极-发射极电压之差ΔV_BE，负温度系数的电压即是双结型晶体管的基极-发射极电压V_BE，这两个电压要以一定的比例叠加，才能抵消温度系数，使得到的电压具有比较好的温度特性。基准电压可表示为：

V_BEF＝V_BE+K×ΔV_BE                                         公式(1)

公式(1)中的系数K通常是两个同类型电阻的比值。而标准的数字电路，并没有提供相应的电阻模型，这里可以用开关电容实现等效电阻的方法来解决，但是需要额外的电路来产生时钟信号，增加了电路的复杂度，同时会引入噪声；芯片内部集成电容，又会增加芯片版图的面积，增加成本。

文献“Buck A E，McDonald C L，Lewis H.et al.A CMOS bandgap reference without resistors.IEEE JOURNAL of Solid-State Circuits，2002.37(1)：81-83”很好地解决了以上的问题，电路结构中的MOS均工作于强反型或截止区，故不存在器件模型精确性的问题。但是电路正常工作所需的电源电压太高，不适用于低压应用环境；电源抑制比并不高，温度特性也不是很好；为了抑制MOS管的沟道长度调制效应，不得不增加器件的沟道长度，从而增加了芯片的面积。文献“Tetsuya Hiros，et al.Temperature-compensated CMOS current reference circuit for ultralow-power subthreshold LSIs，IEICE Electronics Express，Vol.5，No.6，pp.204-210，Mar.2008”提出的无电阻的带隙基准源电路，部分MOS管工作于亚阈值区，但是在这一区间并没有精确的模型来描述MOS管的特性，因而增加了设计的复杂度。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有的无电阻的带隙基准源电路存在的问题，提出了一种无电阻带隙基准电压源。

本实用新型技术方案为：一种无电阻带隙基准电压源，包括启动电路，自偏置电流源电路，和带有PTAT失调的电压跟随器电路，其中，启动电路与自偏置电流源电路连接，带有PTAT失调的电压跟随器与自偏置电流源电路相连。

进一步的，自偏置电流源电路包括PMOS管MP1、MP2、MP3，NMOS管MN1、MN2、MN3、MN4、MN6，三极管Q1、Q2、Q3，其中，PMOS管的源极与衬底均接外部电源，NMOS管的衬底均接地，三极管的基极与集电极均接地，PMOS管MP3的栅漏短接，同时与MP1和MP2的栅极连接，PMOS管MP1、MP2、MP3的漏极分别与NMOS管MN1、MN3、MN4的漏极连接，MP3的漏极作为自偏置电流源电路的Vbias点，NMOS管MN1栅漏短接，并且与MN2和MN3的栅极连接，MN1的源极与MN2的漏极连接，NMOS管MN2的源极与三极管Q1的发射极连接，NMOS管MN3的漏极与MN4的栅极连接，同时连接MN6的栅极，NMOS管MN6的源极与三极管Q2的发射极连接，同时连接带有PTAT失调的电压跟随器的正向输入端，NMOS管MN4的源极与三极管Q3的发射极连接，MN6的源极与漏极接地。

进一步的，带有PTAT失调的电压跟随器包括NMOS管M1、M2，第一电流源、第二电流源、第三电流源和电流镜，其中，NMOS管M1与M2的栅极分别作为电压跟随器的正向与负向输入端，漏极分别与第一电流源和第二电流源正端连接，源极串联第三电流源后接地，第一电流源、第二电流源的负端分别接外部电源，正端通过电源镜接地，所述第一电流源、第二电流源和第三电流源的电流大小之比为A+1∶B+1∶A+B。