[发明专利]一种具有温度补偿功能的低功耗基准电压产生电路

说明书

本发明提供了一种具有温度补偿功能的低功耗基准电压产生电路，该电路包括上电启动及偏置电路、温度补偿基准电压产生电路；上电启动及偏置电路用于提供稳定的偏置电压；温度补偿基准电压产生电路，包括正温度系数参考电压产生电路、负温度系数参考电压产生电路，所述正温度系数参考电压产生电路通过级联的工作在亚阈值区的NMOS管提供正温度系数参考电压，与负温度系数参考电压产生电路产生的电压补偿后，输出零温度系数基准电压。本发明的技术方案用通过粗调和细调，产生稳定精确的正温度系数参考电压，在保证低功耗的同时极大的降低了芯片面积，且不存在小电流时双极型晶体管存在的匹配问题。

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域中的低功耗基准电压产生电路，尤其涉及一种可快速启动且具有温度补偿功能的基准电压产生电路。

背景技术

在集成电路电源领域，基准电压源用于为线性稳压电路、电源检测电路等模拟电路模块提供低温度系数的电压基准。集成电路的规模不断增大，应用环境越来越复杂，系统方面对基准电压源的功耗、面积开销及启动速度等方面的要求也越来越严苛。

传统的基准电压产生电路通常使用双极型晶体管构成带隙基准源，利用不同尺寸的双极型晶体管导通相同的电流时产生的基极－发射极压差作为正温度系数的参考电压，与负温度系数的双极型晶体管基极－发射极电压进行补偿，产生零温度系数参考电压作为电源系统的电压基准。

在标准CMOS工艺中，双极型晶体管通常为横向寄生PNP器件，其BETA值较小，且随发射极电流大小而变化，导致器件匹配性变差，正温度系数电压的温度系数受工艺角影响较大，尤其是在低功耗设计中偏差更加明显；此外，传统基准电压产生电路电流由两路双极型晶体管基极－发射极电压差与采样电阻的比值决定，对于低功耗设计，会带来较大的电阻面积开销。

启动速度方面，由于传统基准电压产生电路需要通过误差放大器产生的负反馈回路来确保采样电阻两端的压差为两路双极型晶体管基极－发射极压差，对于低功耗应用，误差放大器的稳定速度限制了系统的启动时间。

出于上述原因，为实现低功耗的基准电压产生电路，就要牺牲芯片启动时间并增加芯片面积(成本)开销。因此，如何提供一种既能够保证启动速度，又能够有效降低面积成本的基准电压产生电路，成为目前市场上的一项亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种具有温度补偿功能的基准电压产生电路，具体而言，本发明提供了以下技术方案：

一种具有温度补偿功能的低功耗基准电压产生电路，该电路包括上电启动及偏置电路、温度补偿基准电压产生电路；

所述上电启动及偏置电路用于实现在系统上电时，触发偏置电路退出零电流状态，并建立偏置电压，以启动进入零功耗状态；

所述温度补偿基准电压产生电路，包括正温度系数参考电压产生电路、负温度系数参考电压产生电路，所述正温度系数参考电压产生电路通过级联的工作在亚阈值区的NMOS管提供正温度系数参考电压，与负温度系数参考电压产生电路产生的电压补偿后，输出零温度系数基准电压。

优选的，所述正温度系数参考电压产生电路包括温度系数粗调电路、温度系数细调电路；所述温度系数粗调电路、温度系数细调电路均为多级级联结构；所述温度系数粗调电路的各级电路结构相同，所述温度系数细调电路的各级电路结构相同。

优选的，所述温度系数粗调电路的单级结构为：

作为电流源的PMOS管MPC1源极接电源电压，栅极接偏置电压VBP；NMOS管MNC1的栅漏短接，并与MPC1的漏极、另一NMOS管MNC1’的栅极相接，MNC1的源极与MNC1’的漏极相接；MNC1’的源极连接开关SW＿C[1]的一端；SW＿C[1]的另一端接地；每一级电路中MNCx’的源极与下一级中的MNCx+1源极相接；MNC1的源极为正温度系数参考电压的输出端VPR。

优选的，所述温度系数细调电路的单级结构为：