[发明专利]一种与温度无关的低功耗基准电流源

说明书

本发明公开了一种与温度无关的低功耗基准电流源，包括负温度系数电流产生电路、正温度系数电流产生电路、启动电路和基准电流输出电路。负温度系数电流产生电路用于产生一个负温度系数电流，正温度系数电流产生电路用于产生一个正温度系数电流；启动电路用于避免零电流（简并）状态；基准电流输出电路将正温度系数电流与负温度系数电流相加产生一个与温度无关的基准电流。该电路具有结构简单、功耗低、面积小、工作电压范围宽的特点。

技术领域

本发明属于微电子电路技术领域，具体涉及一种与温度无关的低功耗基准电流源。

背景技术

基准电流源用于提供一个稳定的电流，其电流值不随电源电压、温度、工艺发生变化，传统的与温度无关的基准电流源如图1所示，其本质是将一个与温度无关的基准电压转换为与温度无关的基准电流，其工作原理是将运放接成负反馈，使运放同相端与反相端电压相等，运放同相端接与温度无关的基准电压V_REF，那么运放反相端电压也为V_REF，即电阻R1两端的电压也为V_REF，流过电阻R1的电流为 ，因此输出的基准电流，由于V_REF与温度无关，因此I_REF与温度也无关。虽然由带隙基准源产生的基准电压V_REF具有很好的温度特性使得I_REF也具有较好的温度特性，但这种结构需要一个完整的带隙基准电压源、运放A1、MOS管M1和电阻R1，因此会产生较大功耗和占用较大芯片面积。

发明内容

本发明提供一种与温度无关的低功耗基准电流源，包括负温度系数电流产生电路、正温度系数电流产生电路、启动电路以及基准电流输出电路。本发明带来的有益效果就是既可以实现较低温度系数的基准电流，又大大降低了电路的功耗与芯片面积。

所述负温度系数电流产生电路用于产生一个负温度系数电流，该电路包括NMOS管M1、M2和PMOS管M3、M4，以及电阻R1；其中：M1的栅极连接到节点Y；M2的栅极连接到节点X；M1、M2的源极相互连接后通过电阻R1接地GND；M1、M3的漏极与M3、M4的栅极相互连接构成第一偏置电压端子V_B1；M2、M4的漏极相互连接构成第二偏置电压端子V_B2；M3、M4的源极都接到电源VDD。

所述正温度系数电流产生电路用于产生一个正温度系数电流，该电路包括PMOS管M5、M6和PNP型三极管Q1、Q2，以及电阻R2；其中：Q1、Q2的基极以及Q1、Q2的集电极都接地GND；Q1的发射极与M5的漏极都连接到节点X，Q2的发射极通过电阻R2连接到节点Y；M5、M6的栅极都连接到第二偏置电压端子V_B2；M5、M6的源极都连接到电源VDD。

所述启动电路用于避免零电流（简并）状态，实现上电瞬间为基准电路提供启动电流，使电路脱离零电流状态，电路正常工作后，启动电路自动关闭。所述启动电路包括PMOS管M7、M8、M9、M10、M11和NMOS管M12，以及电容C1；其中：M7的栅极连接到第二偏置电压端子V_B2；M7、M8的源极都接到电源VDD；M7的漏极以及电容C1第一端子与M8、M9、M10、M11的栅极相互连接；电容C1第二端子及M12的源极接地GND；M12的栅极连接到节点Y；M12的漏极与M9的漏极、M10的源极相互连接；M8的漏极连接M9的源极；M10的漏极连接M11的源极；M11的漏极连接到节点X。

所述基准电流输出电路将正温度系数电流与负温度系数电流相加，产生一个与温度无关的基准电流。该电路包括PMOS管M13、M14；M13的栅极连接到第一偏置电压端子V_B1；M14的栅极连接到第二偏置电压端子V_B2；M13、M14的源极与电源VDD连接；M13、M14的漏极相互连接构成基准电流输出端I_REF。

附图说明

图1 为传统的与温度无关的基准电流源电路原理图。