[发明专利]一种工作在低电源电压下的电压基准电路

说明书

本发明公开了一种工作在低电源电压下的电压基准电路，电压基准电路包括：第一PMOS管、第二PMOS管和第三PMOS管，工作在亚阈值区的第一NMOS管和第二NMOS管，第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，以及第一电源和衬底驱动的运算放大器。本发明通过衬底驱动的运算放大器构成深度负反馈，代替传统高电压裕度的运算放大器，利用工作在亚阈值区的NMOS管来代替传统的三级管，利用NMOS管的阈值电压随深亚微米工艺变小的优势，能够适用于深亚微米低电源电压。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路技术领域，具体涉及一种工作在低电源电压下的电压基准电路。

背景技术

BG(电压基准电路)是一种通用的单元电路，它在模数/数模转换器、温度压力传感器等电路中占有非常重要的地位。传统的BG电路结构如图1所示，其最小所需的电源电压VCC＝Vbg+2*Vds，其中Vbg为带隙基准的输出电压，一般在1.25V左右，Vds为PMOS管的源漏电压差，一般在100mV以上，考虑工艺温度变化，VCC一般需要在1.6V以上。而现代先进工艺电源电压往往低于1V，因此可以工作在低电源电压下的电压基准电路尤为关键。

专利1(CN103389764)，如图2所示，通过构造两条BJT支路电流，然后运算得到一个随温度变化很小的电流，再用此电流灌倒一个输出电阻上，产生一个接近0温度系数的电压，它解决了传统BG电路只能产生PTAT(随温度正相关的电流)电流导致的输出级电压求和电路必须消耗较大电压裕度的问题，但是，对于图2所示结构，其产生两路BJT支路电流的核心模块依然需要满足VCC>Vbe+2*Vds，其中Vbe是三极管的发射极-基极电压一般在0.7～0.9V左右，考虑到工艺温度变化，一般VCC需要大于1.2V，因此它依然不适合1V以下的电源电压。专利2(CN101763138)，如图3所示，利用类似专利1的方式产生一个随温度变化较小的电流，最终灌倒输出电阻上，产生一个较小的基准电压，从而降低了电源电压的要求，而且其核心电路只用1级电流源，从而VCC>Vbe+1*Vds就可以，但考虑到工艺温度变化，它依然很难工作在深亚微米的工艺下，因为此时电源电压往往是0.9V以下。

上述专利1和专利2都通过创造性的发明，实现了低电源电压下的电压基准电流，但都存在缺陷，本发明采用图4所示的结构，提供一种低电源电压下的电压基准电路，可以适用于深亚微米工艺。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种工作在低电源电压下的电压基准电路，利用衬底驱动的运算放大器和工作在亚阈值区的器件，可以适用于深亚微米低电源电压。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种工作在低电源电压下的电压基准电路，所述电压基准电路包括：第一PMOS管、第二PMOS管和第三PMOS管，工作在亚阈值区的第一NMOS管和第二NMOS管，第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，以及第一电源和衬底驱动的运算放大器；

所述第一PMOS管、所述第二PMOS管和所述第三PMOS管的源极连接所述第一电源，所述第一PMOS管、所述第二PMOS管和所述第三PMOS管的栅极连接所述运算放大器的输出端，所述第一PMOS管的漏极连接所述运算放大器的反相输入端，所述第二PMOS管的漏极连接所述运算放大器的同相输入端，所述第三PMOS管的漏极连接所述电压基准电路的输出端，所述第一NMOS管和所述第二NMOS管的源极接地，所述第一NMOS管的栅极和漏极均连接所述运算放大器的反相输入端，所述第二NMOS管的栅极和漏极均连接所述第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端连接所述运算放大器的同相输入端，所述第一电阻的一端接地、另一端连接所述运算放大器的反相输入端，所述第二电阻的一端接地、另一端连接所述运算放大器的同相输入端，所述第四电阻的一端接地、另一端连接所述电压基准电路的输出端。