[发明专利]一种超低功耗高电源抑制比电压基准源电路

说明书

技术领域

本发明涉及电压基准源电路领域，更具体地，涉及一种超低功耗高电源抑制比电压基准源电路。

背景技术

基准源电路具有与电源电压、工艺、温度变化几乎无关的突出优点，因此被广泛地应用于高精度的比较器、A/D或D/A转换器、LDO稳压器以及其他许多模拟集成电路中，其提供的参考电压的精度和稳定性决定了整个系统的最终性能。

基准源电路设计时主要考虑以下几个性能指标：温度系数、工作电压范围、电源抑制比以及功耗。温度系数越低即基准源电路的输出电压受温度影响越小，电压越稳定；较大的工作范围可使基准源电路更加适用于不同的电路中；高电源抑制比说明基准源输出受输入电压的变化影响很小，从而更加稳定；低功耗是现在对电源管理芯片的要求。

在基准源设计中，为了得到与温度无关的量，通常是用两个具有相反温度系数的量以适当的权重相加。双极型晶体管的基极-发射极电压VBE具有负温度系数，不同发射结电流密度下的两个基发射结电压之差ΔVBE具有正温度系数，将两者线性叠加，那么在理论上能得到零温度系数的基准电压。

图1是现有的带隙基准电路。这里，放大器以X、Y作为输入，运放的高增益使X、Y两点的电位近似相等，且R1＝R2，所以流过两个三极管的电流相等，可以得到表达式：

V_BE1＝V_BE2+R₃I(1)

Q1和Q2基极-发射极电压之差为

V_BE1-V_BE2＝V_T ln n(2)

由此可以得到输出电压的表达式：

通过合理设置n与电阻R的取值，则得到零温度系数。

随着便携式电子设备的大规模应用和发展，芯片的低功耗成为了芯片设计的关键指标，芯片的工作电压也越来越低。这种传统的带隙基准电路过高的输出电压(1.2V)和难以降低的功耗，以及较大的电路面积(电阻的使用)在一定程度上限制了其进一步的发展和应用。

发明内容

本发明克服上述现有技术所述的高功耗的缺陷，提供一种超低功耗高电源抑制比电压基准源电路，具有超低功耗、低温度系数、高电源抑制比、较宽的工作电压范围和面积小的优点。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种超低功耗高电源抑制比电压基准源电路，包括顺次电连接的启动电路单元、电流产生电路单元及输出电压基准电路单元；

所述启动电路单元用于提供启动电压，避免电压基准源电路工作在零状态区；

所述电流产生电路单元用于为输出电压基准电路单元产生工作电流，同时使电压基准源电路的功耗降低；

所述输出电压基准电路单元用于实现零温度系数和高电源抑制比的电压基准输出。

在一种优选的方案中，所述启动电路单元包括NMOS管MS1、MS2，以及PMOS管MC，MC的漏极和源极均与电源连接，MC的栅极与MS2的栅极相连，MS2的漏极和源极分别引出第一启动信号输出端和第二启动信号输出端，向电流产生电路单元提供启动信号，MS1的漏极与MS2的栅极连接，MS1的源极接地，MS1的栅极连接到电压基准源输出端VREF。

MC的漏极与源极连接在一起，在启动电路中起电容的作用，从而减少了电路结构的面积。

在一种优选的方案中，所述电流产生电路单元包括NMOS管M1、M2、M3、M4、M11、M12和PMOS管M13、M14、M15；所述M13、M14和M15以电流镜结构连接，即M13栅极和漏极相连，M13、M14和M15的栅极连接并引出产生电流输出端，且与所述启动电路单元的第一启动信号输出端连接，M13、M14和M15的源极接电源；M3和M4分别接成二极管形式，即M3和M4各自的栅极和漏极相连，M3和M4的源极接地，M1的源极和M3的漏极连接，M1的漏极和M14的漏极连接，M2的源极和M4的漏极连接，M2的漏极和M15的漏极连接，M2的漏极和栅极均与M1的栅极连接，并与所述启动电路单元的第二启动信号输出端连接；M12的栅极与M1的漏极连接，M12的漏极和M13的漏极连接，M11的漏极和M12的源极连接，M11的栅极接到漏极，连接成二极管形式，M11的源极接地。

在一种优选的方案中，所述电流产生电路单元中的M1、M2工作在饱和区，M3、M4、M11、M12、M13、M14、M15工作在亚阈值区。