[发明专利]一种应用于低电源电压的分数式带隙基准电路

说明书

本发明适用于集成电路领域，基于BCD工艺，提出了一种用于低电源电压的分数式带隙基准电路。该带隙基准电路主要结构为：PTAT与CTAT产生结构、带隙基准输出结构、偏置及电流源结构和用于钳位的运算放大器。带隙基准输出所在的支路中，节点1源入一个PTAT电流源，节点2沉出一个CTAT电流沉，并且PTAT电流源与CTAT电流沉的值大小相等，在节点1和节点2之间串接一个电阻。存在一个分压电路将CTAT电压分压并接入节点2，所以最后输出的参考电压是标准带隙基准电压(硅工艺下1.205V)的1/N(其中N为正整数)。由于该带隙基准电路可用于电源电压低于1V的电路中，所以，电路中的每个支路从电源电压到电源地串联的晶体管个数及其工作状态要认真考虑。

技术领域

本发明主要应用于集成电路领域，为电路提供参考电压，特别是参考电压小于标准带隙基准电压下的应用电路。输入的电源电压可低至1V。

技术背景

带隙基准电路是集成电路中最为常见的电路结构，对于硅基带隙基准电路而言为1.205V左右。在这种情况下，输入的电源电压都会大于1.8V。这种电路结构对于低电源电压的应用来说，怎么样正常工作是一个极大的挑战。

在低电源电压电路来说，一种低于带隙基准电压的参考电压将会是非常实用的。它可以产生是标准硅基带隙基准电压1/N(其中N为正整数)的参考电压。举例说，在输入电源电压为1V的电路中，就可以产生一个0.6V的参考电压(其中，取N为2)。

发明内容

本发明解决了在低电源电压下，为电路提供参考电压的问题，特别是在输入电源电压低至1V以下的电路中。

本电路主要包括核心参考电压产生电路和应用于其中的钳位运算放大器。

其中核心参考电压产生电路主要包括PTAT电流与CTAT电压产生电路，还有电压式分压器电路对产生的CTAT电压进行分压。

钳位运算放大器采取双端输出的一级差分双极性输入晶体管运放。双端输出经过几个电流镜结构后产生单端输出。

附图说明

图1为本发明的应用于低电源电压的分数式带隙基准电压电路。

图2为应用于低电源电压的分数式带隙基准电压电路中的钳位运算放大器。

具体实施

为了使得本发明的结构特征更为的突出，结合实际的电路结构，给出具体的推理结果和相应的说明。

图1为本发明的应用于低电源电压的分数式带隙基准电压电路。其中M1、M2、Q1、Q2、R1与AMP模块一起构成与绝对温度成正比的PTAT电流产生电路。同时A点也是与绝对温度成反比的CTAT电压点。M5、M6(1)一直到M6(N-1)为分压器电路。M3、M4、M7、M8与R2一起构成参考电压输出部分。

图1的PTAT电流产生电路中，选取Q1与Q2的发射区面积比为1：n，运算放大器使得A、B两点的电压相同，这样Q1与Q2的基极-发射极电压差ΔVbe就会加在电阻R1上，产生PTAT电流流过R1。设置M1与M2的宽长比相同，使得流过Q1和Q2所在的支路电流都为PTAT电流Io。即

ΔVbe＝Vbe1-Vbe2＝V_TIn(n)

图1的PTAT电流产生电路也是CTAT电压产生电路。A点的电压即Vbe,是晶体管的发射结电压，与绝对温度系数成反比。所以V_A就是CTAT电压。