[发明专利]一种采样保持结构的低功耗带隙基准电路及工作方法

说明书

本发明设计带隙基准源领域，公开了一种采样保持结构的低功耗带隙基准电路，包括低功耗带隙基准电路、唤醒电路以及采样保持电路，低功耗带隙基准电路用于产生与电源电压和温度无关的基准电压，唤醒电路用于提供启动电压，使处于休眠模式的低功耗带隙基准电路快速切换到正常工作模式，采样保持电路用于对低功耗带隙基准电路的输出电压进行采样保持，以供芯片其他模块使用。本发明采样保持带隙基准电压，可使低功耗带隙基准电路在休眠模式期间保持输出电压在±1.5％电压精度范围内，同时休眠模式可以使带隙基准电路拥有超低的功耗消耗。本发明兼顾电压精度和静态电流，适用于超低功耗设计。

技术领域：

本发明属于集成电路设计领域，具体涉及一种采样保持结构的带隙基准电路。

背景技术：

近十年来，随着便携式小型设备的发展和物联网设备的普及，人们对于设备中的芯片在集成度和许航能力上有更高的要求，因此一个低功耗高精度的基准电压电路对于整个电路系统是十分重要的。

在设备的电源管理系统中，一般需要一个高精度与电源和温度无关的基准电压，而在超低功耗的条件下，很难保证基准电压的精度、电源抑制比和线性调整率方面的指标。传统的带隙基准源，如图1所示，由运算放大器、晶体管、三极管和电流镜组成，其组成电路简单但由于其包含运算放大器，会有额外的支路消耗电流，造成功耗损失，不适用于超低功耗场景。且在电源系统中带隙基准电压一般需要连接误差放大器，误差放大器的另一端一般连接输出电压，而由于误差放大器的大尺寸输入对管，如果输出负载有较大的的瞬间变动，会有比较大的过冲和下冲，以回踢噪声的形式作用于带隙基准上，而低功耗带隙基准的带宽和压摆率有限，会导致带隙基准工作点波动，从而影响到其他模块电路工作。

发明内容：

为解决上述技术存在的缺陷，本发明提供一种采样保持结构的带隙基准电路，在保持超低功耗的同时还可以解决上述问题。

本发明提供了一种采样保持结构的低功耗带隙基准电路，包括：低功耗带隙基准电路、唤醒电路和采样保持电路模块，其中，所述低功耗带隙基准电路用于产生与电源电压和温度无关的基准电压；所述唤醒电路用于提供启动电压，使处于休眠模式的低功耗带隙基准电路快速切换到正常工作模式；所述采样保持电路用于对低功耗带隙基准电路的输出电压进行采样保持，以供芯片其他模块使用。

本发明的一个实施例中，所述的采样保持结构的低功耗带隙基准电路，其特征在于，所述唤醒电路与所述低功耗带隙基准电路连接，所述采样保持电路与所述低功耗带隙基准电路连接。

根据权利要求1所述的采样保持结构的低功耗带隙基准电路，其特征在于，所述低功耗带隙基准核心电路输入端接第一偏置电压Vbias1、第一控制信号EN和第二控制信号nEN，输出端接第一输入输出信号VN1和第二输入输出信号VN2；所述唤醒电路输入端接第二偏置电压Vbias2、第三偏置电压 Vbias3和第三控制信号Wake-up Pulse，输出端接第一输入输出信号VN1和第二输入输出信号VN2；所述采样保持模块输入端接第四控制信号SamplePulse和第二输入输出信号 VN2，输出端接第一输出信号Vref。

本发明的一个实施例中，所述的采样保持结构的低功耗带隙基准电路，其特征在于，带隙基准核心电路包括不少于 7个晶体管M1～M7、2个三极管Q1和Q2和2个电阻R1和R2组成，休眠使能管包括不少于4个晶体管M8～M11组成，其中，

晶体管M5和晶体管M6尺寸相同，三极管Q1和三极管 Q2发射级面积比例为1:N，且N大于1，电阻R2的阻值大于电阻R1的阻值，晶体管M3、M4和M7采用中等阈值电压或者低阈值电压管。

本发明的一个实施例中，所述的采样保持结构的低功耗带隙基准电路，其特征在于所述的唤醒电路，包括不少于3 个晶体管K12～K15其中，

K12晶体管和K15晶体管采用低阈值电压管，第三控制信号Wake-up Pulse为负脉冲或脉宽较大的电压信号。