[实用新型]低功耗的基准电压源

说明书

本实用新型公开一种低功耗的基准电压源，该低功耗的基准电压源包括：偏置补偿电路，包括N级PMOS管，用于为基准电压源提供偏置电流；基准电压输出电路，包括N级自共源共栅结构，用于产生并输出基准电压；其中，所述偏置补偿电路的N个输出端与所述基准电压输出电路的N个输入端对应连接；N为大于或等于2的整数。本实用新型采用全CMOS结构的基准电压源，只需要较低的电源电压和较小的偏置电流，同时，无需设置电阻器件，大幅减少占用芯片面积，提高芯片利用率，基准电压输出电路中采用同一类型的MOS晶体管，利用N级自共源共栅结构的堆叠，降低基准电压源功耗的同时实现输出基准电压可调节。

技术领域

本实用新型涉及基准电压源设计领域，具体涉及低功耗的基准电压源。

背景技术

随着物联网和便携式设备的迅猛发展，设备小型化、便携化和低功耗已经成为目前发展的方向。基准源电路作为模拟集成电路的重要基本模块，能够提供对电源电压、温度和工艺变化不敏感的基准电压，被广泛应用于模数转换器、数模转化器、锁相环以及动态存储器等电路。这些电路是构成各类芯片和电子设备的基础，因此，为了满足各类电子产品对功耗和体积的要求，迫切需要研发出具有超低功耗以及体积小的电压基准源。

传统的带隙基准源可以输出随电源电压和温度变化很小的基准电压，但它需使用双极性型晶体管器件，这限制了电压基准工作的最小电源电压和偏置电流，使得功耗难以减低。同时带隙基准需要电阻器件调节基准电压的温度特性，在电流很低的情况下，所需的电阻很大，这会导致占用较大的芯片面积。

现阶段对于全CMOS基准电压源的研究主要集中在提出不同的基准电压的产生方式和提高性能的这两个方向。其中，基准电压的产生方式较为常用的是由两个NMOS所组成的自共源共栅结构，它利用两个NMOS管的阈值差形成负温度系数的电压，V_T产生正温度系数的电压。但对于目前自共源共栅结构的两个晶体管阈值差的构造存在两个问题。

一是若是采用两种不同类型的晶体管来构造阈值差（一个为高阈值晶体管，另一个为低阈值晶体管），由于不同的掺杂工艺，两种类型的晶体管可能位于不同的工艺角落，这会使得它们对工艺变化更敏感。同时，这种结构在理论上只能产生固定的输出电压。

二是若采用同一类型的晶体管利用短沟道长度效应来形成阈值差，这虽然能消除使用不同类型的晶体管所产生的工艺偏差，但这种方案往往产生的基准电压值很小（低于100mV），这极大的限制了基准电压源的应用场景。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种低功耗的基准电压源，通过采用同一类型的MOS晶体管，利用体效应、短沟道长度效应和自共源共栅结构的堆叠来实现输出基准电压可调的低功耗基准电压源。本实用新型的具体技术方案如下：

低功耗的基准电压源，所述基准电压源包括：偏置补偿电路，包括N级PMOS管，用于为基准电压源提供偏置电流；基准电压输出电路，包括N级自共源共栅结构，用于产生并输出基准电压；其中，所述偏置补偿电路的N个输出端与所述基准电压输出电路的N个输入端对应连接；N为大于或等于2的整数。

与传统的带隙基准源相比，本技术方案中采用全CMOS结构的基准电压源，利用工作在亚阈值区的MOS管产生基准电压，这种结构的基准电压源只需要较低的电源电压和较小的偏置电流，同时，这种采用全CMOS结构的基准电压源无需设置电阻器件，大幅减少占用芯片面积，提高芯片利用率，基准电压输出电路中采用同一类型的MOS晶体管，利用N级自共源共栅结构的堆叠，降低基准电压源功耗的同时实现输出基准电压可调节。

进一步地，所述偏置补偿电路的N级PMOS管中每一级PMOS管的漏极作为所述偏置补偿电路的一个输出端与所述基准电压输出电路的对应一个输入端相连接。本技术方案将N级PMOS管中的每一级PMOS管的漏极作为偏置补偿电路的输出端，与所述基准电压输出电路的对应一个输入端连接，从而实现所述偏置补偿电路提供偏置补偿电流。