[发明专利]基于标准CMOS工艺的不含无源元件的带隙基准电压源结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种带隙基准电压源，具体是一种完全基于标准CMOS工艺，而且没有任何无源元件的带隙基准电压源结构。

背景技术

带隙基准在数据转换电路和存储器电路中作为基础和关键器件得到广泛应用。目前带隙基准的主流研究趋势倾向于追求在更低电压和更低功耗下的高精度。不过其中存在的问题也很明显，比如很多方案都有为了提高性能而采取的特殊工艺，而且核心电路以及运放电路里面往往含有实际的电阻和电容元件，这些都不利于进一步的集成设计和成本控制。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种基于标准CMOS工艺的不含无源元件的通用带隙基准电压源结构，利于集成和降低成本。这种电路结构的具体特点如下：带隙核心电路的晶体管采用标准N阱工艺中的纵向PNP管，负责将ΔV_be转换成PTAT(proportional to absolute temperature)电流的电阻采用工作在线性区的MOS管；参考电压处的分压电阻全部采用MOS管完成，运放电路中的米勒补偿电阻和电容也用MOS管对替代。

按照本发明提供的技术方案，所述基于标准CMOS工艺的不含无源元件的带隙基准电压源结构，包括启动电路、运放电路和带隙核心电路，所述启动电路的输出偏置端连接到运放电路和带隙核心电路，启动电路提供稳定的电压偏置点使后续连接的运放电路和带隙核心电路工作在合适的静态工作点从而启动整个带隙基准电压源电路；

所述运放电路包括：由PMOS管P8、PMOS管P9、PMOS管P10、PMOS管P11构成的电流镜，PMOS管P8和PMOS管P9共栅极，连接启动电路的第一输出偏置端，PMOS管P10和PMOS管P11共栅极，连接启动电路的第二输出偏置端，PMOS管P8漏极接PMOS管P10源极，PMOS管P9漏极接PMOS管P11源极，PMOS管P10漏极接NMOS管N4漏极和NMOS管N6栅极，PMOS管P11漏极接NMOS管N5漏极、NMOS管N7栅极、PMOS管P13栅极、PMOS管P12漏极、PMOS管P12源极、NMOS管N3栅极，PMOS管P13源极漏极相连并连接PMOS管P12栅极、NMOS管N3漏极、PMOS管P22漏极、PMOS管P22栅极，PMOS管P22源极接PMOS管P21漏极，PMOS管P21栅极接启动电路的第一输出偏置端，NMOS管N4源极接NMOS管N6漏极，NMOS管N5源极接NMOS管N7漏极；

所述带隙核心电路包括：PNP管T14发射极与运放电路的NMOS管N4栅极连接，等效电阻NMOS管N16漏极与运放电路的NMOS管N5栅极连接，等效电阻NMOS管N16栅极与电流镜NMOS管N17栅极连接，等效电阻NMOS管N16源极与PNP管T15发射极、电流镜NMOS管N17源极、电流调节NMOS管N18漏极连接，电流镜NMOS管N17栅极漏极相连，电流调节NMOS管N18栅极漏极相连；NMOS管N16漏极接PMOS管P26漏极，PMOS管P26源极接PMOS管P24漏极，PNP管T14发射极接PMOS管P25漏极，PMOS管P25漏极接PMOS管P23漏极，NMOS管N17漏极接PMOS管P20漏极，PMOS管P20源极接PMOS管P19漏极，所述PMOS管P19栅极、PMOS管P23栅极、PMOS管P24栅极接启动电路的第一输出偏置端，PMOS管P20栅极、PMOS管P25栅极、PMOS管P26栅极接NMOS管N3漏极，PMOS管P23、PMOS管P24、PMOS管P25、PMOS管P26构成电流镜；PMOS管P20漏极输出稳定的基准电压；所述NMOS管N16在线性区工作，PMOS管P12、PMOS管P13组成米勒补偿结构；所述PNP管T14的基极和集电极、PNP管T15的基极和集电极、NMOS管N18源极、NMOS管N3源极、NMOS管N6源极、NMOS管N7源极均接地，PMOS管P8源极、PMOS管P9源极、PMOS管P21源极、PMOS管P23源极、PMOS管P24源极、PMOS管P19源极均接电源。

所述PMOS管P20漏极与地之间存在一个支路，串联至少三个MOS管。所串联的MOS管均为二极管连接形式，采用完全相同的PMOS管串联得到等分电压，或混合安排NMOS管和PMOS管的连接次序、数目以及管子参数，得到指定参考电压输出。所串联的MOS管工作在亚阈值甚至是关断状态。