[实用新型]一种适用于高精度ADC的低噪声基准电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种低噪声基准电路，为高精度模/数转换器提供参考电压， 属于集成电路技术领域。

背景技术

众所周知，随着CMOS集成电路的集成度日益变大，越来越多的芯片采用 片内电压和电流基准，而不需要增加额外的基准源芯片，可以节省成本。因此， 片上的基准电路被广泛应用于诸如模/数转换器、通信、数据采集、传感器等电 路中。其中高精度模/数转换器的基准源直接影响转换器本身的性能，需要基准 源具有较低的噪声。

目前，大多数的片内电压基准源一般由带隙基准(bandgap)产生，其输出 电压值是一个基本与温度无关的值。所述的带隙基准源包括：运算放大器(OP)、 P型MOS管PM1、PM2和PM3，双极型晶体管Q0、Q1和Q2，电阻R1和R2。 其各个器件的连接关系如附图1所示。由于运算放大器OP的钳位作用，使得 OP的正负输入端的电压基本相等；同时两边电路中的电流值I1、I2和I3也均相 等，即有

BG_VOUT＝(ΔVbe/R1)*R2+Vbe2

其中，ΔVbe＝Vbe1-Vbe0。因为ΔVbe是一个与温度正相关的值，而Vbe2 是一个与温度成负相关的值，所以只要调整R2/R1的值就可以得到一个与温度 不相关的电压值BG_VOUT。

但是，附图1所示的带隙基准电路中，运放OP的输入端会因为工艺偏差引 入输入失调电压，影响整个电路的输出。另外，附图1所示的带隙基准电路具有 很大的噪声，其并不能很好的抑制基准源本身的噪声，特别是器件本身的闪烁噪 声(即1/f噪声)，因此不能直接应用于高精度ADC。

实用新型内容

实用新型目的：针对现有技术中存在的问题与不足，本实用新型提出一种适 用于高精度ADC的低噪声基准电路。

技术方案：一种适用于高精度ADC的低噪声基准电路，包括：时钟电路、 带有两级斩波调制的带隙基准产生电路和上电快速启动滤波电路；所述带有两级 斩波调制的带隙基准输出端与所述快速启动滤波电路的输入端连接。所述时钟电 路包括两相非交叠时钟模块和上电延时信号模块；其中两相非交叠时钟模块输出 端连接两级斩波调制器的带隙基准产生电路中的斩波调制器CP1和斩波调制器 CP2的输入端，向斩波调制器CP1和斩波调制器CP2提供两相非交叠时钟，上 电延时信号模块连接所述的上电快速启动电路的输入端，为上电快速启动电路提 供上电延时信号。

所述的第一级斩波调制器CP1和第二级斩波调制器CP2用于消除运算放大 器的输入失调电压并将运算放大器产生的低频噪声调制至高频。

所述快速启动滤波电路包括：P型MOS管PM3，N型MOS管NM1，N型 MOS管NM2，N型MOS管NM3，电阻R3，以及电容器C0。P型MOS管PM3 的栅极与运放OP的输出端连接，即第二级斩波调制器CP2的输出端，从而确定 了由P型MOS管PM3、N型MOS管NM3、电阻R3、N型MOS管NM2组成 的对地通路上的电流值，其大小可以等于IPTAT，也可以通过调节P型MOS管 PM3的尺寸大小调节其电流值大小。N型MOS管NM2的栅极连接上电延迟信 号EN，在上电过程中EN为低电平，在正常工作时EN为高电平。当上电过程 中，即EN为低电平时，N型MOS管NM2截止，N型MOS管NM3的漏极电 压值，即V_BIAS等于VDD，从而使N型MOS管NM1工作在饱和区，此时 BG_VOUT与Vref_out两端的等效阻抗非常小，处于快速上电阶段。当稳定工作 时，即EN为高电平时，N型MOS管NM2工作在饱和区，此时 V_BIAS＝I*R3+VGS_NM3。可以通过调节R3的大小使I*R3等于BG_VOUT， 且取N型MOS管NM1的尺(W/L)_nm1<<(W/L)_nm3，此时N型MOS管NM1工作 在亚阈值区，BG_VOUT与Vref_out两端的阻抗非常大，等效一个非常大的电阻 R，此时R与电容器C0形成一个截止频率很低的低通滤波器，这样就滤掉 BG_VOUT中含有的高频噪声，形成一个噪声较低的基准电压Vref_OUT。

附图说明

图1为传统带隙基准电路原理图；

图2为本实用新型低噪声基准源产生电路的整体结构示意图；

图3为本实用新型低噪声基准源产生电路原理图；