[实用新型]一种超低功耗全CMOS亚阈工作的带隙基准电压电路

说明书

本实用新型涉及一种超低功耗全CMOS亚阈工作的带隙基准电压电路包括启动电路、亚阈电流产生电路、分压CTAT电路、级联PTAT电路和PTAT电压调整管。启动电路使本实用新型的整体电路摆脱零点，工作于正常的工作点，亚阈电流产生电路用于产生MOS管亚阈值电流，使得本实用新型的整体电路均工作于亚阈状态，分压CTAT电路用于降低电路负温度系数，级联PTAT电路用于产生PTAT电压，由于PTAT电压可多级分段调整，PTAT电压调整管5用于调整级联PTAT电路4中的电流。通过全CMOS亚阈工作设计，大幅降低整体工作电流，最终输出电压能够小于1V，且能够精确调整输出电压的温度系数，使得输出电压具备较高的温度精度。

技术领域

本实用新型涉及一种带隙基准源电路，特别是一种超低功耗全CMOS亚阈工作的带隙基准电压电路，可广泛应用于深亚微米工艺条件下的低功耗高精度集成电路芯片。

背景技术

电压基准是集成电路的一个重要门类，也可以作为集成电路中的一个模块。对电压基准的基本要求是输出电压随集成电路制造工艺、温度、电源电压和驱动负载等因素的变化而变化的幅度尽可能小。

CMOS工艺由于静态功耗小，能够大规模集成已经称为集成电路主流工艺。在常用的CMOS工艺中，所用到的元器件种类越多，生产过程中可能产生的偏差就越大。为避免工艺波动对芯片性能的影响。传统带隙基准电路为获得较好的温度系数，必然包含MOS管、电阻、三级管等多种器件。本设计采用全CMOS设计，能最大程度避免工艺波动带来的偏差。

近年来，随着集成电路制造工艺的技术进步，芯片特征尺寸不断缩小，其核心电压也不断下降。通常0.18μm工艺的内部电源电压为1.8V，而45nm工艺的内部电源电压仅为1.1V。传统带隙基准由于正负温度系数加权的需要，其输出电压只能固定为1.2V左右，否则其温度系数将非常差。而传统带隙基准的1.2V输出电压已经高于45nm工艺的1.1V电源电压了，在45nm工艺条件下根本无法使用传统带隙设计。

随着科技进步，共享单车、智能手机、运动手环等移动设备和可穿戴设备越来越多的融入到人们生活中，这些设备通常都对芯片的功耗方面有很高的要求，因而如何降低芯片功耗显得越来越重要。本设计的带隙基准总体工作电流为8nA，能够很好的适用于移动设备和可穿戴设备等低功耗应用领域。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是通过本实用新型的全CMOS亚阈工作的带隙基准电压电路，减小输出基准电压，本实用新型实现了小于1V的输出基准电压，能够满足深亚微米工艺产品的需要。温度系数是带隙基准的一个基本参数，本实用新型在满足降低输出基准电压的同时，兼顾芯片温度系数，实现较小的输出电压温漂。

一种超低功耗全CMOS亚阈工作的带隙基准电压电路，包括启动电路、亚阈电流产生电路、分压CTAT电路、级联PTAT电路和PTAT电压调整管；启动电路的输出端连接亚阈电流产生电路的输入端，亚阈电流产生电路的输出端分别连接分压CTAT电路、级联PTAT电路和PTAT电压调整管的输入端提供亚阈电流，分压CTAT电路的输出端与级联PTAT电路的输入端连接，PTAT电压调整管的输出端与级联PTAT电路连接，级联PTAT电路输出基准电压。

启动电路包括P型MOS管PM0、P型MOS管PM1和N型MOS管NM0，晶体管PM0与PM1的源极与电源VDDE相连，晶体管PM0的漏极与PM1的栅极相连且与NMO的栅极连接，PM0的栅极、NM0的源极和NM0的漏极接地，晶体管PM1的漏极是启动电路的输出端。启动电路可以使本实用新型的电路摆脱零点，工作于正常的工作点。