[发明专利]一种基准电压源电路

说明书

本发明公开了一种基准电压源电路，包括运算放大单元、基准电压生成单元以及启动单元；运算放大单元、基准电压生成单元以及启动单元中的所有晶体管均采用全耗尽绝缘体上硅晶体管；启动单元中的第十二晶体管和第十三晶体管，以及基准电压生成单元中的第十晶体管和第十一晶体管均采用反阱PMOS器件。通过实施本发明能够提高基准电压源电路的稳定性，并降低现有超低温基准电压源电路在超低温环境下无法正常开启的概率。

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种基准电压源电路。

背景技术

作为集成电路的核心模块，基准电压源能够提供一个不随电源电压、外界温度和瞬态负载变化而改变的稳定基准电压，被广泛应用于各种高精度电路之中，是高精度数模和模数转换器、高精度集成运算放大器、高精度电压比较器和片上系统等芯片的关键单元。

在大多数应用中要求基准电压源电路工作温度范围为-40～85℃，在军品应用中需要满足的温度范围为-55～125℃。但在部分应用中需要其能够在超低温的环境下工作，例如用于太空和行星任务的电子设备，月球上的温度变化范围可从-230℃至+120℃；传统的带隙基准电压源利用双极型晶体管的基极与发射极之间的电压差与温度变化呈现负相关关系，两个双极型晶体管工作在不同电流密度时基射极电压差ΔVBE与绝对温度成正比，将这两种相反温度系数的电压以合适的比例相加得到一个零温度系数的基准电压。然而大量的研究数据表明，采用标准工艺制作的双极型晶体管的工作温度只能到77K(-196℃)，因为在较低温度下，双极型晶体管的电流增益β会显著降低，同时基极电阻RB会出现明显的增加。

为解决这一问题，现有在大规模集成电路中超低温基准电压实现方式是用动态阈值MOS(DTMOS)或MOS晶体管替代双极型晶体管，但这两种方式均采用体硅CMOS工艺设计，在超低温环境下MOS器件会出现Kink效应，这种效应增加了电路节点电压的不确定性，降低了控制电路的增益，并影响反馈电路的稳定裕度；此外超低温环境下MOS器件的阈值电压VTH显著增加，可能导致器件无法正常开启。

发明内容

本发明实施例提供一种基准电压源电路，能够提高电路稳定性并降低现有超低温基准电压源电路在超低温环境下无法正常开启的概率。

本发明一实施例提供了一种基准电压源电路，包括：运算放大单元、基准电压生成单元以及启动单元；

所述运算放大单元包括：第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管、第六晶体管、第七晶体管、第一电阻以及第一电容；

所述基准电压生成单元包括：第八晶体管、第九晶体管、第十晶体管、第十一晶体管、第二电阻以及第三电阻；

所述启动单元包括：第十二晶体管、第十三晶体管以及第二电容；

所述第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管、第六晶体管、第七晶体管、第八晶体管、第九晶体管、第十晶体管、第十一晶体管、第十二晶体管以及第十三晶体管均为全耗尽绝缘体上硅晶体管；

所述第十晶体管、第十一晶体管、第十二晶体管以及第十三晶体管为反阱PMOS器件，且所述第十晶体管和第十一晶体管工作于弱反型区；

所述第五晶体管的源极与电源电压连接，所述第五晶体管的漏极与所述第一晶体管的源极以及所述第二晶体管的源极连接，所述第五晶体管的栅极与所述第七晶体管的栅极连接；

所述第一晶体管的栅极与所述第八晶体管的漏极以及所述第十晶体管的源极连接，所述第一晶体管的漏极与所述第三晶体管的漏极以及栅极连接；

所述第二晶体管的漏极与所述第四晶体管的漏极连接，所述第二晶体管的栅极与所述第二电阻的第二端以及所述第三电阻的第一端连接；

所述第三晶体管的源极接地，所述第三晶体管的栅极还与所述第四晶体管的栅极连接；