[实用新型]一种带隙基准电压源

说明书

技术领域

本实用新型属于电源技术领域，具体涉及一种带隙基准电压源的设计。

背景技术

基准作为集成电路必不可少的部分，为整个芯片提供偏置电流以及提供基准电压。偏置电流的大小决定了整个芯片的功耗，同时芯片中误差放大器与比较器通常会以基准电压作为参考电压，基准的稳定性在很大程度上决定了芯片功能的实现与性能的优劣。

集成电路中最常用的基准为基于三极管的带隙基准。如图1所示，由误差放大器钳位，然后通过Q1、Q2与R1产生正比于绝对温度(Proportional to Absolute Temperature，PTAT)电流。PTAT电流作用于R2上，由Q2与R2共同产生带隙基准电压。由于误差放大器的钳位作用，使得V_X与V_Y两点的电压基本相等，即V_X＝V_Y＝V_BE2，同时，同于两路中的电流也相等，则有由于则电流为正比于绝对温度电流，此电流通过电流镜镜像为整个芯片提供偏置电流。

根据PTAT电流的表达式，可以得出带隙电压的表达式为：

由于V_T为正温度系数，同时V_BE2为负温度系数，合理的调节系数的大小，便可以在一定温度下实现基准随温度的变化为零，从而为整个芯片提供一个随温度变化很小的基准参考电压。

带隙基准有两个稳定状态，当没有电流时，基准便一直处于零状态，因此需要一个额外的启动电路，来给带隙基准提供一个启动电流。然而，启动电路往往会占据比较大的芯片面积。同时，在电源电压比较大的范围内变化时，特别是电源电压很高时，会在启动瞬间在基准输出端产生一个很大的过冲，这个过冲严重影响了系统的性能与稳定性。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有带隙基准电压源启动电路存在的上述问题，提出了一种带隙基准电压源。

本实用新型的技术方案是：一种带隙基准电压源，包括启动电路，PTAT电流产生电路和基准电压产生电路，其中，所述启动电路分别与PTAT电流产生电路和基准电压产生电路连接，PTAT电流产生电路和基准电压产生电路连接，基准电压产生电路的输出作为所述带隙基准电压源的输出，其特征在于，

所述启动电路包括脉冲产生单元、PMOS管MP1和MP6、NMOS管MN1和MN2、电阻R3、电容C1，脉冲产生单元根据外部的使能信号产生一个上升沿的单脉冲信号，具体连接关系是：脉冲产生单元的输出与MN1的栅极连接，MN1的源极和衬底均接地，MP1的源极和衬底均接外部电源，MP1的漏极接MN1的漏极，MP6的栅极接MP1的漏极，MP6的源极接R3的一端，R3的另一端接MP1的栅极，MP6的衬底接电源，MN2的栅极接外部的使能信号，MN2的漏极接MP6的漏极，MN2的源极和衬底均接地，电容C1的一端接MN1的漏极，C1的另一端接地。

进一步的，所述的脉冲产生单元包括反相器INV1、INV2、INV3，异或门XOR，与非门NAND，电容C0，具体连接关系是：反相器INV1的输入端接外部的使能信号，反相器INV2的输入接反相器INV1的输出端，XOR的第一输入端接外部的使能信号，第二输入端接反相器INV2的输出端，与非门NAND的第一输入端外部的使能信号，第二输入端接异或门XOR的输出端，反相器INV3的输入端接与非门NAND的输出端，反相器INV3的输出作为脉冲产生单元的输出，电容C0的一端接反相器INV1的输出，另一端接地。

进一步的，所述的PTAT电流产生电路包括PMOS管MP2、MP3、MP4，NMOS管MN3、MN4、MN5，三极管Q1、Q2、Q4，电阻R1和电容C2，具体连接关系是：PMOS管MP2和MP3的源极和衬底均接外部电源，MP2的栅极接MP3的栅极，MP3的栅极接所述启动电路中MP1的栅极，MN3的栅极和漏极短接，MN3的漏极接MP2的漏极，MN4的栅极接MP3的栅极，MN4的漏极接MP3的漏极，MN3和MN4的衬底均接地，Q1、Q2、Q4的基极和集电极均接地，Q1的发射极接电阻R1的一端，R1的另一端接MN3的源极，Q2的发射极接MN4的源极，电容C2的一端接MN4的漏极，C2的另一端接地，MP4的栅极接MP2的栅极，MP4的源极和衬底接外部电源，MN5的漏极接MP4的漏极，MN5的栅极接MN4的漏极，MN5的衬底接地，Q4的发射极接MN5的源极，MP2的栅极作为PTAT电流产生电路的输出。