[发明专利]一种低压非带隙基准电压源

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路技术，特别涉及用于集成电路的低压非带隙基准电压源。

背景技术

基准电压源是集成电路芯片中非常重要的单元模块电路，它为芯片中诸多功能模块提供高精度的基准电压，如振荡器、锁相环、数模转换器等电路。基准电压的稳定性直接决定着整个电路性能的优劣。为了满足电路在恶劣的外部温度环境下可以正常工作，基准电压源必须具有非常高的温度稳定性，即非常小的温度系数。

传统的带隙基准电压源的工作原理是利用具有正温系数的热电压VT，与具有负温系数的双极型晶体管基极发射极电压VBE相互抵消，即基准电压VREF=VBE+KVT，从而实现高温度稳定性的基准电压，其中系数K通过修调集成电路中的电阻阻值进行校正。但是由于VBE与温度的非线性关系，高阶温度系数导致基准电压在高温时出现较大偏差，往往需要进行复杂的高阶温度补偿设计。大大增加了电路设计难度，并且由于使用BJT（双极型晶体管）器件，芯片的面积比较大。正如文献“Ze-Kun Zhou,Yue Shi,Pei-Sheng Zhu,et al.A 1.6-V 25-uA 5-ppm/℃ Curvature-Compensated Bandgap Reference,IEEE TRANSACTIONS ON CIRCUITS AND SYSTEMS:2012,677-684.”中提出了一种带隙基准电压源，采用高阶曲率补偿技术对高温时的非线性问题进行了补偿，得到了较低的温度系数，但可以看出电路设计难度较大，并且实现BJT器件需要较大的芯片面积。为了避免带隙基准所带来的问题，非带隙CMOS基准电压源逐渐成为了研究者的热门研究方向，正如文献“Ueno,K.,Hirose,T.,Asai,T.,Amemiya,Y.A 300nW,7ppm/℃ CMOS Voltage Reference Circuit based on Subthreshold MOSFETs,IEEE Journal of Solid-State Circuits:2009,2047-2054.”中提出的一种非带隙CMOS基准电压源，阈值电压提取电路所需要的最低工作电压受到限制，而且其输出基准电压固定为阈值电压V_TH0，不仅没有可调性，而且受工艺影响很大。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有基准电压源存在的上述问题，提出了一种低压非带隙基准电压源。

本发明的技术方案是，一种低压非带隙基准电压源，包括由CMOS晶体管电路构成的启动电路、第一电流产生电路、第二电流产生电路、第三电流产生电路和叠加输出电路；所述CMOS晶体管电路包括十四只NMOS、十八只PMOS管、七只电阻和五只电容，具体连接关系如下：