一種無Bipolar晶體管的CMOS基準(zhǔn)電壓源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型設(shè)及一種基準(zhǔn)電壓源，具體設(shè)及一種無 Bipolar晶體管的CMOS基準(zhǔn)電 壓源，屬于集成電路設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 基準(zhǔn)電壓源是模擬集成電路、數(shù)模混合信號集成電路和系統(tǒng)集成忍片中一個重要 的模塊，其應(yīng)用基準(zhǔn)的目的是建立一個與電源和工藝無關(guān)，并且具有確定溫度特性的直流 電壓。
[0003] 隨著無線通信業(yè)的高速發(fā)展，便攜式電子產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用，低功耗的電源變得愈 發(fā)重要，而電壓基準(zhǔn)源作為電源的一個重要組成模塊，其對功耗和穩(wěn)定性對電路的性能都 有極大的影響。隨著CMOS工藝的不斷進(jìn)步W及SOC系統(tǒng)的發(fā)展需求，基準(zhǔn)電壓源需要滿足低 電壓和低功耗的要求，然而，傳統(tǒng)的帶隙基準(zhǔn)電壓源本身所需的供電電壓高，且自身功耗較 大，要實現(xiàn)低功耗，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占用忍片面積較大，而且要使用具有極性的=極管或者 二極管，與標(biāo)準(zhǔn)的CMOS工藝不兼容。即使基準(zhǔn)電壓源電路，使用工作在飽和區(qū)的CMOS管，使 功耗過大，或者由于存在高溫漂和低電源抑制比，使得性能欠佳。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 針對上述現(xiàn)有基準(zhǔn)電壓源與標(biāo)準(zhǔn)的CMOS工藝不兼容，存在功耗大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、性能 欠佳的缺陷，本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種具有高電源抑制比的納瓦量級無 Bipolar晶體管的CMOS基準(zhǔn)電壓源，它能夠工作在亞闊值區(qū)。
[0005] 為解決上述問題，本實用新型是通過W下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0006] 一種無 Bipolar晶體管的CMOS基準(zhǔn)電壓源，包括并接于電源VDD與地GND之間的啟 動電路、CTAT電壓產(chǎn)生電路、PTAT電壓產(chǎn)生電路和電流疊加電路;其中
[0007] 所述啟動電路的輸出端與CTAT電壓產(chǎn)生電路連接，用于在電源上電時，使基準(zhǔn)電 壓源擺脫簡并偏置點；
[0008] 所述CTAT電壓產(chǎn)生電路的輸出端與電流疊加電路連接；
[0009] 所述PTAT電壓產(chǎn)生電路的輸出端與電流疊加電路連接；
[0010] 所述電流疊加電路用于將CTAT電壓產(chǎn)生電路和PTAT電壓產(chǎn)生電路中產(chǎn)生的電流 進(jìn)行疊加，得到一個具有零溫漂的電流源，所述電流源經(jīng)一有源支路產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓Vref。
[0011] 上述方案中，進(jìn)一步具體地，所述啟動電路包括第一 MOS管、第二MOS管、第SMOS 管、第四MOS管和第五MOS管，其中第一、第二MOS管的源極與電源V孤連接，第一、第四MOS管 的柵極和第五MOS管的源極與地GND連接;第四MOS管的源極與漏極共接后分為兩支路，其中 一支路與第一 MOS管的漏極連接，另一支路分別與第二、第S、第五MOS管的柵極連接;第二、 第五MOS管的漏極相連接后與第SMOS管的源極連接;第SMOS管的漏極作為輸出端與CTAT 電壓產(chǎn)生電路連接。
[0012] 上述方案中，進(jìn)一步具體地，所述CTAT電壓產(chǎn)生電路包括第六MOS管、第屯MOS管、 第八]?05管、第九]\105管、第十]\105管、第^^一MOS管、第十二MOS管、第十SMOS管、第十四MOS 管、第十五MOS管、第十六MOS管、第十屯MOS管，其中，
[OOU]第六、第八、第九MOS管的源極與電源VDD連接，第十四、第十六、第十屯MOS管的源 極與地GND連接;第六MOS管的漏極與第屯MOS管的源極連接，第十六MOS管的漏極和柵極共 接后的其中一端與第十屯MOS管的柵極連接、其另一端與第屯MOS管的漏極連接;第九MOS管 的柵極與漏極共接后分為S條支路，第一支路與第八MOS管的柵極連接、第二支路與第六 105管的柵極連接，第^支路與第^^一MOS管的源極連接后輸出第一 CTAT電流支路、并與電 流疊加電路連接;第十一 MOS管的柵極與漏極共接后分為S條支路:第一支路與第十MOS管 的柵極連接、第二支路與第屯MOS管的柵極連接，第S支路與第十SMOS管的漏極連接后輸 出第二CTAT電流支路、并與電流疊加電路連接;第八MOS管的漏極與第十MOS管的源極連接； 第十MOS管的漏極與第十二MOS管的漏極連接，第十二MOS管的柵極和漏極共接后分為兩條 支路，其中一支路與啟動電路中的第=MOS管的漏極連接、另一支路與第十=MOS管的柵極 連接;第十四MOS管的柵極和漏極共接后分為兩條支路，其中一支路與第十二MOS管的源極 連接、另一支路與第十五MOS管的柵極連接;第十五MOS管的漏極與第十SMOS管的源極連 接，第十五MOS管的源極連接與第十屯MOS管的漏極連接。
[0014]上述方案中，進(jìn)一步具體地，所述PTAT電壓產(chǎn)生電路包括第十八、第十九、第二十、 第二十一、第二十二、第二十S、第二十四、第二十五MOS管和電阻Ri,其中，
[001引第十八、第十九MOS管的源極與電源VDD連接;第二十四MOS管的源極與地GND連接； 第十八MOS管的漏極與第二十MOS管的源極連接;第十九MOS管的柵極與漏極共接后的其中 一端與第十八MOS管的柵極連接、其另一端輸出第一 PTAT電流支路、并與電流疊加電路連 接;第十九MOS管的漏極與第二十一 MOS管的源極連接，第二十一 MOS管的柵極與漏極共接后 的其中一端與第二十MOS管的柵極連接、其另一端輸出第二PTAT電流支路、并與電流疊加電 路連接;第二十立105管的漏極與第二^^一MOS管的漏極連接，第二十立MOS管的源極與第二 十五MOS管的漏極相連接;第二十五MOS管的源極經(jīng)一電阻Ri后與地GND連接;第二十二MOS 管的柵極與漏極共接后的其中一端與第二十立MOS管的柵極連接、另一端與第二十MOS管的 漏極連接;第二十四MOS管的柵極與漏極共接后的其中一端與第二十五MOS管的柵極連接、 另一端與第二十二MOS管的源極連接。
[0016]上述方案中，進(jìn)一步具體地，所述電流疊加電路包括第二十六、第二十屯、第二十 八、第二十九、第S十、第S十一、第S十二、第S十S、電容C和由第S十四、第S十五MOS管 構(gòu)成的有源支路，其中
[0017]第二十六、第二十屯、第S十四MOS管的源極與電源VDD連接;第；十二、S+SMOS 管的源極連接到地GND;所述電容C并接于基準(zhǔn)電壓Vref的輸出端與地GND之間；第二十六MOS 管的柵極與PTAT電壓產(chǎn)生電路中的第一 PTAT電流支路連接，第二十六MOS管的漏極與第二 十八MOS管的源極連接;第二十八MOS管的柵極與第二PTAT電流支路連接;第S十MOS管的柵 極與漏極共接后的其中一端與第二十八MOS管的漏極連接、其另一端與第=十一 MOS管的柵 極連接;第=十二MOS管的柵極與漏極共接后的一端與第=十MOS管的源極連接、其另一端 與第^十立105管的柵極連接;第^十立105管的漏極與第^^^一MOS管的源極連接;第二十 屯MOS管的柵極與CTAT電壓產(chǎn)生電路中的第一 CTAT電流支路連接，第二十屯MOS管的漏極與 第二十九MOS管的源極連接;第二十九MOS管的柵極與第二CTAT電流支路連接，第二十九MOS 管的漏極連接至第二十八MOS管的漏極上;第S十四MOS管的柵極與漏極共接后與第S十五 MOS管的源極連接;第S十五MOS管的柵極與漏極共接后的其中一端與第S十一 MOS管的漏 極連接、其一端與基準(zhǔn)電壓Vref的輸出端連接。
[0018]本實用新型采用的各組成部分的作用為：
[0019] 1)啟動電路，由第一、第二、第S、第四、第五MOS管構(gòu)成，用于在電源上電時，能夠 使基準(zhǔn)源擺脫簡并偏置點，使電路進(jìn)入正常工作狀態(tài)；
[0020] 2)CTAT電壓產(chǎn)生電路，由第六、第屯、第八、第九、第十、第十一、第十二、第十S、第 十四、第十五、第十六、第十屯MOS管構(gòu)成，利用工作在亞闊值區(qū)的第十四、十五MOS管柵源電 壓之差產(chǎn)生的電壓通過工作在線性區(qū)充當(dāng)電阻的第十屯MOS管產(chǎn)生CTAT電流，再通過共源 共柵電流鏡將CTAT電流復(fù)制到電流疊加電路中，而采用的共源共柵電流鏡，起到抑制電源 噪聲的作用，且?guī)峨妷涸粗袥]有采用Bipolar晶體管，減小了功耗；
[0021] 3化141'電壓產(chǎn)生電路，由第十八、第十九、第二十、第二^^一、第二十二、第二十S、 第二十四、第二十五MOS管和電阻Ri構(gòu)成，利用工作在亞闊值區(qū)MOS管工作特性，利用第二十 四、第二十五MOS管的柵源電壓之差產(chǎn)生PTAT電壓，通過電阻Ri將PTAT電壓轉(zhuǎn)化為PTAT電 流，再通過共源共柵電流鏡將PTAT電流復(fù)制到電流疊加電路中，采用的共源共柵電流鏡，起 到抑制電源噪聲的作用；
[0022] 4)電流疊加電路，由第二十六、第二十屯、第二十八、第二十九、第=十、第=十一、 第S十二、第S十S、第S十四、第S十五MOS管和電容C構(gòu)成，將CTAT電壓產(chǎn)生電路產(chǎn)生的 CTAT電流與PTAT電壓產(chǎn)生電路產(chǎn)生的PTAT電流進(jìn)行疊加，采用共源共柵電流鏡，抑制電源 噪聲，得到一個具有零溫漂的電流源，利用由第=十四、第=十五MOS管組成