一種低壓低功耗的帶隙基準(zhǔn)電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于集成電路領(lǐng)域，涉及一種低壓低功耗的帶隙基準(zhǔn)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著系統(tǒng)集成技術(shù)的飛速發(fā)展，基準(zhǔn)電壓源已成為大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和幾乎所有數(shù)字模擬系統(tǒng)中不可缺少的基本電路模塊?；鶞?zhǔn)電壓源是超大規(guī)模集成電路和電子系統(tǒng)的重要組成部分，可廣泛應(yīng)用于高精度比較器、A/D和D/A轉(zhuǎn)換器、隨機動態(tài)存儲器、閃存以及系統(tǒng)集成芯片中。帶隙基準(zhǔn)是所有基準(zhǔn)電壓中最受歡迎的一種，其主要作用是在集成電路中提供穩(wěn)定的參考電壓或參考電流，這就要求帶隙基準(zhǔn)對電源電壓的變化和溫度的變化不敏感。
[0003]如圖1所示，為現(xiàn)有技術(shù)中的帶隙基準(zhǔn)電壓電路。該電路包括正溫度系數(shù)電路、負(fù)溫度系數(shù)電路、放大器(AMP)和輸出電路。正溫度系數(shù)電路具體包括兩個NPN三極管QO和QL以及電阻R0，其中QO和Ql的發(fā)射極和基極連接；負(fù)溫度系數(shù)電路包括NPN三極管Q2和電阻R3。輸出電路包括三個PMOS管MPl、MP2和MP3，用于將電流轉(zhuǎn)換為電壓輸出。其中，三極管Ql與QO的發(fā)射極-基極之間的面積比例為K:1，MP1、MP2和MP3的漏極和柵極之間的電壓差為1:1:N。放大器的兩個輸入端分別與三極管Ql與QO的集電極相連，且輸出端分別連接輸出電路中MPl和MP2的柵極。
[0004]帶隙基準(zhǔn)電壓VBG的表達式為:VBG = Vbe(q2) + [Vt*ln(K)/R0]*R3，根據(jù)此表達式的結(jié)果看，Vbe (q2)為具有負(fù)溫度系數(shù)的Q2的基射結(jié)電壓，K為三極管Ql的個數(shù)，Vt為正溫度系數(shù)電壓，Vt = kT/e，T 為溫度，k = 1.38X 1(T23J/K，e = 1.6X 1(T19C。
[0005]由上述帶隙基準(zhǔn)電壓VBG的表達式可以看出，要想得到想要的VBG，必須對溫度系數(shù)進行精確調(diào)節(jié)，而溫度系數(shù)的調(diào)節(jié)比較困難，且VBG隨溫度系數(shù)的變化而改變，因此，該電路很難實現(xiàn)對帶隙基準(zhǔn)電壓的調(diào)節(jié)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提出一種低壓低功耗的帶隙基準(zhǔn)電路，以解決帶隙基準(zhǔn)電壓難以調(diào)節(jié)的問題。
[0007]本發(fā)明實施例提供了一種低壓低功耗的帶隙基準(zhǔn)電路，包括正溫度系數(shù)電路、負(fù)溫度系數(shù)電路、比較器和輸出電路，
[0008]其中，所述正溫度系數(shù)電路包括對置設(shè)置的兩個三極管，和與一個三極管的集電極相連的正溫度電阻；
[0009]所述負(fù)溫度系數(shù)電路包括負(fù)溫度電阻；
[0010]該帶隙基準(zhǔn)電路還包括調(diào)節(jié)電阻，與正溫度系數(shù)電路的三極管并聯(lián)。
[0011]上述電路中，優(yōu)選的是:
[0012]所述調(diào)節(jié)電阻的一端連接三極管的基極，另一端與正溫度電阻遠離三極管的一端相連。
[0013]上述電路中，優(yōu)選的是:
[0014]所述負(fù)溫度電阻的阻值可調(diào)。
[0015]本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，為了滿足芯片對于低壓低功耗需求而進行了改進，對于靜態(tài)功耗要求較高的芯片有極其重大的意義。該帶隙基準(zhǔn)電路中，由于不需要輸出級接三極管，改善了由于三極管數(shù)目的不匹配帶來的版圖面積的增加的問題。
[0016]為了得到更大范圍的帶隙基準(zhǔn)源的輸出，負(fù)溫度電阻的阻值可調(diào)，可以通過調(diào)整負(fù)溫度電阻的阻值得到零溫漂溫度系數(shù)的不同帶隙基準(zhǔn)源的輸出，溫度系數(shù)不隨帶隙基準(zhǔn)源的變化而改變。
【附圖說明】
[0017]圖1為現(xiàn)有帶隙基準(zhǔn)電路的電路圖；
[0018]圖2為本發(fā)明實施例提供的一種帶隙基準(zhǔn)電路的電路圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部結(jié)構(gòu)。
[0020]圖2為本發(fā)明實施例提供的一種帶隙基準(zhǔn)電路的電路圖，該低壓低功耗的帶隙基準(zhǔn)電路，包括正溫度系數(shù)電路、負(fù)溫度系數(shù)電路、比較器和輸出電路。
[0021]其中，上述正溫度系數(shù)電路包括對置設(shè)置的兩個三極管QO和Q1，和與一個三極管Ql的集電極相連的正溫度電阻RO ;
[0022]上述負(fù)溫度系數(shù)電路包括負(fù)溫度電阻R3 ;
[0023]該帶隙基準(zhǔn)電路還包括調(diào)節(jié)電阻R1，與正溫度系數(shù)電路的三極管并聯(lián)。
[0024]具體的，正溫度系數(shù)電路具體包括對置設(shè)置的兩個NPN三極管，即第零三極管QO和第一三極管Q1，和與一個三極管Q1的集電極相連的正溫度電阻R0。QO和Ql的基極和發(fā)射極相連，QO的集電極和輸出電路相連，Ql的集電極通過RO和輸出電路中相連。其中，Ql與QO的發(fā)射極-基極之間的面積比例為K:1。
[0025]負(fù)溫度系數(shù)電路包括一個負(fù)溫度電阻R3。R3的一端和Ql的發(fā)射極相連，另一端和輸出電路相連，且R3的另一端與輸出電路的連接點為電壓輸出端。
[0026]比較器AMP的兩個輸入端分別與三極管Ql與QO的集電極相連，且輸出端分別連接輸出電路中PMOS管MPl和MP2的柵極。
[0027]輸出電路包括三個PMOS管MP1、MP2和MP3，用于將電流轉(zhuǎn)換為電壓輸出。MPUMP2和MP3并聯(lián)，即MP1、MP2和MP3的柵極相連，源極相連，且漏極分別連接正溫度系數(shù)電路中的三極管QO的集電極、正溫度電阻RO遠離三極管Ql的一端和負(fù)溫度系數(shù)電路中的負(fù)溫度電阻R3的另一端。其中，MP1、MP2和MP3的漏極和柵極之間的電壓差為1:1:N。
[0028]上述電路中，調(diào)節(jié)電阻Rl的一端連接三極管Ql的基極，另一端與正溫度電阻RO遠離三極管Ql的一端相連。
[0029]調(diào)節(jié)電阻Rl和/或正溫度電阻RO，其阻值優(yōu)選可調(diào)，通過調(diào)節(jié)Rl與RO的比值可以調(diào)整最終的溫度系數(shù)。
[0030]上述電路中，優(yōu)選的，負(fù)溫度電阻R3的阻值可調(diào)。只需調(diào)節(jié)R3就可以保證溫度系數(shù)不變的帶隙基準(zhǔn)電壓源的大范圍輸出。
[0031]本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，為了滿足芯片對于低壓低功耗需求而進行了改進，對于靜態(tài)功耗要求較高的芯片有極其重大的意義。該帶隙基準(zhǔn)電路中，由于不需要輸出級接三極管，改善了由于三極管數(shù)目的不匹配帶來的版圖面積增加的問題。為了得到更大范圍的帶隙基準(zhǔn)源的輸出，負(fù)溫度電阻的阻值可調(diào)，可以通過調(diào)整負(fù)溫度電阻的阻值得到零溫漂溫度系數(shù)的不同帶隙基準(zhǔn)源的輸出，溫度系數(shù)不隨電阻值以及輸出電壓值的變化而改變。
[0032]上述電路結(jié)構(gòu)的輸出電壓VBG的表達式為:
[0033]VBG = N* (R3/R1) * [Vbe (q0) + (R1/R0) *Vt*ln (K)]
[0034]其中，Vbe (q0)為QO的發(fā)射結(jié)電壓，具有負(fù)溫度系數(shù)；Vt = KT/q，具有正溫度系數(shù)，q為電子電荷(1.6*10E_19庫侖)，K為玻爾茲曼常量，T為溫度。
[0035]根據(jù)此表達式可以看出，輸出電壓VBG的溫度特性與RO以及Rl強相關(guān)，通過調(diào)節(jié)Rl與RO的比值可以調(diào)整最終的溫度系數(shù)，通過改變R3與Rl的比值又可以修正調(diào)整溫度系數(shù)帶來的最終電壓值的偏差；只需調(diào)節(jié)R3就可以保證溫度系數(shù)不變的帶隙基準(zhǔn)電壓源的大范圍輸出，實現(xiàn)了輸出電壓可調(diào)的情況下保持溫度系數(shù)不變。
[0036]注意，上述僅為本發(fā)明的較佳實施例及所運用技術(shù)原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員會理解，本發(fā)明不限于這里所述的特定實施例，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說能夠進行各種明顯的變化、重新調(diào)整和替代而不會脫離本發(fā)明的保護范圍。因此，雖然通過以上實施例對本發(fā)明進行了較為詳細(xì)的說明，但是本發(fā)明不僅僅限于以上實施例，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的情況下，還可以包括更多其他等效實施例，而本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求范圍決定。
【主權(quán)項】
1.一種低壓低功耗的帶隙基準(zhǔn)電路，包括正溫度系數(shù)電路、負(fù)溫度系數(shù)電路、比較器和輸出電路，其特征在于: 所述正溫度系數(shù)電路包括對置設(shè)置的兩個三極管，和與一個三極管的集電極相連的正溫度電阻； 所述負(fù)溫度系數(shù)電路包括負(fù)溫度電阻； 該帶隙基準(zhǔn)電路還包括調(diào)節(jié)電阻，與正溫度系數(shù)電路的三極管并聯(lián)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于: 所述調(diào)節(jié)電阻的一端連接三極管的基極，另一端與正溫度電阻遠離三極管的一端相連。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于: 所述負(fù)溫度電阻的阻值可調(diào)。
【專利摘要】本發(fā)明提出一種低壓低功耗的帶隙基準(zhǔn)電路。該電路包括正溫度系數(shù)電路、負(fù)溫度系數(shù)電路、比較器和輸出電路，其中，所述正溫度系數(shù)電路包括對置設(shè)置的兩個三極管，和與一個三極管的集電極相連的正溫度電阻；所述負(fù)溫度系數(shù)電路包括負(fù)溫度電阻；該帶隙基準(zhǔn)電路還包括調(diào)節(jié)電阻，與正溫度系數(shù)電路的三極管并聯(lián)。該電路的輸出級不再引入三極管，削減了版圖面積，通過并聯(lián)一個調(diào)節(jié)電阻，實現(xiàn)了與溫度系數(shù)無關(guān)的帶隙基準(zhǔn)電壓源的大范圍輸出。
【IPC分類】G05F1/567
【公開號】CN104977972
【申請?zhí)枴緾N201510397793
【發(fā)明人】鄧龍利, 劉銘
【申請人】北京兆易創(chuàng)新科技股份有限公司
【公開日】2015年10月14日
【申請日】2015年7月8日