[发明专利]一种低功耗的基准电压源

摘要

本发明属于集成电路技术领域，具体涉及一种低功耗的基准电压源。本发明采用无电阻设计，通过电压‑电流和电压‑电流转换电路以消除MOS管的温度影响；在进行正温度系数补偿的同时达到高阶温度补偿的效果，避免设计其他电路来进行高阶温度补偿，节省了版图面积和功耗；同时，尽管电路采用了共源共栅结构提高电源抑制比，但其电源电压依然可以达到0.9V，这进一步地减小了功耗，可以达到纳瓦级别。综上所述，本发明实现了低功耗，版图面积小，且具有高阶温度补偿的基准电压源。

主权项

1.一种低功耗的基准电压源，包括偏置电路、PTAT电流产生电路、CTAT电流产生电路、高温调整电路、电流求和以及电流‑电压转换电路，其特征在于：偏置电路产生偏置电压为PTAT电流产生电路提供偏置；PTAT电流产生电路通过加权热电势VT用来产生与温度正相关的线性电流，该电流通过共栅共源电流镜镜像到电流求和电路；所述CTAT电流产生电路包括7个PMOS管、2个NMOS管和1个PNP型三极管；CTAT电流产生电路通过调整不同类型MOS管的宽长比的比值，在三极管基极‑发射极电压VBE的基础上叠加一个非线性电压进而产生一个与温度负相关的线性电流，该电流通过共栅共源电流镜镜像到电流求和电路；PMOS管：MP17、MP18、MP19、MP20、MP21、MP22、MP23；NMOS管：MN11、MN12；PNP型三极管Q1；其中MP17、MP18、MP19、MP20组成共源共栅电流镜且衬底都接各自的源极，MP17的栅极接MP17的漏极、MP18的栅极和MN11的漏极，MP17的源极接MP19的漏极、MP19的栅极和MP20的栅极，MP18的漏极接MN12的栅极、MN12的漏极和MN11的栅极，MP18的源极接MP20的漏极，MP19和MP20的源极都接电源电压VDD，MP21、MP22、MP23的衬底都接各自的源极，MP21、MP22、MP23的栅极都接地电位，MP21的漏极接MP22的源极，MP21的源极接MN11的源极，MP22的漏极接MP23的源极，MP23的漏极接地电位；PNP型三极管Q1的基极和集电极接地电位，发射极接MN12的源极，两个NMOS管的衬底都接地电位；MN11、MN12管工作在亚阈值区，MN11、MN12管的宽长比的比值为K：1，K为正整数，且两个管子的类型不同，流过两个管子的电流相等；由CTAT电流产生电路的连接方式可知CTAT电流的表达式为：其中，V_EB代表PNP三极管的发射极‑基极电压，代表MOS管的宽长比的比值η代表亚阈值斜率因子，VT代表热电势，μ_n代表NMOS管的迁移率，C_oxn代表NMOS管的单位面积栅氧化层电容，V_thn代表NMOS管的阈值电压，V_GSp代表PMOS管的栅源电压，V_thp代表PMOS管的阈值电压，R₁代表PMOS管工作在线性区等效的电阻值；高温调整电路在温度≥60℃时会产生纳安级别的电流，对60℃以上的电流求和电路产生的电流进行补偿；电流求和电路用来将上述PTAT电流产生电路和CTAT电流产生电路求和，并输出近零温度系数的电流至电流‑电压转换电路；电流‑电压转换电路将电流求和电路输出的电流转换成电压；MOS管工作在亚阈值区，为防止MOS管工作在亚阈值区和饱和区的边界，MOS管的栅源电压应小于阈值电压，且漏源电压至少大于0.1V。