[发明专利]一种带开关电容滤波器的斩波带隙基准设备

说明书

技术领域

本发明属于带隙基准电路领域，尤其涉及一种带开关电容滤波器的斩波带隙基准设备。

背景技术

现有技术中的典型带隙基准电路如图1所示，原理为：其由电阻、晶体管、MOS管和运算放大器组成，其中，R1、R2表示电阻；M1、M2一般为两个相同尺寸的PMOS管；A1表示运算放大器；Q1、Q2表示pnp晶体管，其中Q2一般是由n个并列的晶体管单元组成，Q1一般是一个晶体管单元。该带隙基准电路正常工作时，放大器A1使其输入两端：X、Y结点，稳定在近似相等电压。其中，Vout表示最后输出的基准电压。由于MOS管M1、M2尺寸相同，电流I1、I2大小相等，R1两端电压大小为VBE1-VBE2=VTlnn，从而得到电流I1=I2=VTlnn/R1，因此输出的基准电压Vout=VBE2+VTlnn(R1+R2)/R1=VBE2+(VTlnn)(1+R2/R1)。因为在室温下dVBE/dT≈-1.5mV/℃,dVT/dT≈0.087mV/℃，为了得到零温度系数，必须使(1+R2/R1)lnn≈17.2。

但是，现有的基准电路存在诸多的问题，例如，在图1中，运放的输入失调电压会使输出的基准电压产生一定的误差。假设运放的失调电压为Vos，则这种影响可被量化为VBE1-Vos≈VBE2+R1I2，此时Vout=VBE2+(VBE1-VBE2-Vos)(R1+R2)/R1=VBE2+(VTlnn-Vos)(1+R2/R1)，显然，失调电压被放大了1+R2/R1倍。更重要的是失调电压本身随温度变化，从而增大了输出电压的温度系数，使得基准电压不稳定。通过以上分析，可以看出运放的噪声直接出现在输出端，同时由于基准电路工作在直流电平，而低频1/f噪声相对于高频热噪声而言特别大，因此运放的1/f噪声会显著降低基准电路的噪声性能，限制了电路的低噪声应用。并且不同的工艺环境下器件的尺寸、参数存在较大的差别，因此实际上很难得到一个室温下零温度系数的基准电压，零温度系数点甚至可能远远偏离室温，由于不对称性，运放会受输入失调电压的影响，失调表示运放输入为零而其输出电压不为零，从而影响基准电压的稳定性和准确性。

发明内容

为解决上述问题，提出一种带开关电容滤波器的斩波带隙基准设备，技术方案如下。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键／重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

提供一种带开关电容滤波器的斩波带隙基准设备，所述设备包括斩波带隙基准装置，所述斩波带隙基准装置的输出端连接开关电容滤波器的输入端，所述开关电容滤波器的输出端连接RC滤波器的输入端，所述RC滤波器的输出端设置有基准电压输出口；所述斩波带隙基准装置内设置有输出电压调节组件，所述的电压调节组件采用至少三个电阻串联构成；所述设备还包括用于控制所述斩波带隙基准装置和所述开关电容滤波器的双相交叠时钟装置；所述双相交叠时钟装置的输入端设置有外部时钟输入口，所述双相交叠时钟装置设有至少两个时钟信号输出端，所述时钟信号输出端包括主时钟信号输出端与副时钟信号输出端；所述主时钟信号输出端输出一对相位落后的时钟信号至斩波带隙基准装置，控制所述斩波带隙基准装置；所述副时钟信号输出端输出一对相位超前的时钟信号至开关电容滤波器，控制所述开关电容滤波器。

所述斩波带隙基准装置的通路上连接有运算放大器，所述运算放大器的输入端、输出端均与斩波开关相连，所述运算放大器的输入两端节点与MOS管栅极相连。

进一步的，所述的开关电容滤波器包括有输入端，所述输入端上并联有两组开关装置，所述的开关装置由至少两个开关组件串联构成，所述的开关组件之间连接有电容组件。

进一步的，所述的双相交叠时钟装置设有通讯端口，所述的通讯端口上连接有用于实现输出信号在电源地之间周期性的翻转的传输组件，所述传输组件的连通与断开由所述时钟信号控制。

再进一步的，所述通讯端口包括外部输入时钟端口、反向处理输入端口、电源电压端口和接地电压端口。

有益效果：电压调节组件由单一电阻变至多个电阻串联，使得最终的输出电压由固定变成可调，从而可以选择不同的输出电压，通过滤波减少失调电压对基准电压的影响，斩波运放将低频1/f噪声搬移到时钟频率，滤波后同样大大减小了1/f噪声的影响，降低了外界环境变化对基准电压的影响，从而提高基准电压的稳定性和精确性。