一种带隙基准电压源电路
技术领域
本发明属于集成电路领域,尤其涉及一种带隙(bandgap)基准电压源电路。
背景技术
现有技术提供了一种带隙基准电压源电路如图1所示,所述传统带隙基准电压源电路主体部分包括:第一mos管M1、第二mos管M2、第三mos管M3、第四mos管M4、第五mos管M5、第一电阻R1、第二电阻R2、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3。其中,第一mos管M1、第二mos管M2为增强型nmos管,第三mos管M3、第四mos管M4、第五mos管M5为增强型pmos管。
其中,第三mos管M3的源极接电源VDD,栅极连接第四mos管M4的栅极,漏极接第一mos管M1的漏极;第一mos管M1的栅极和漏极连接并与第二mos管M2的栅极连接,源极和第一三极管Q1的发射极连接;第一三极管Q1的基极和集电极接地;第三mos管M3、第一mos管M1、第一三极管Q1共同构成第一分支电路。
第四mos管M4源极接电源VDD,栅极和漏极相连,漏极和第二mos管M2的漏极及第五mos管M5的栅极相连;第二mos管M2的源极接第一电阻R1的一端;第二三极管Q2的发射极接第一电阻R1的另一端;第二三极管Q2的基极和集电极接地;第四mos管M4、第二mos管M2、第一电阻R1、第二三极管Q2共同构成第二分支电路。
第五mos管M5源极接电源VDD,漏极接第二电阻R2的一端;第三三极管Q3的发射极接第二电阻R2的另一端,第三三极管Q3的基极和集电极接地;第五mos管M5、第二电阻R2、第三三极管Q3共同构成第三分支电路。第五mos管M5的漏极引出电压输出端Vout。
该带隙基准电压源路中第三mos管M3和第四mos管M4形成电流镜,使第一分支电路和第二分支电路的电流相等。这样第一mos管M1的源极和第一三极管Q1的射极相连的节点电压就与第二mos管M2的源相和第一电阻R1相连的节点电压相等。则第一电阻R1两端的电压差就是VBE1-VBE2,其中VBE1为第一三极管Q1的基极与发射极间的电压,VBE2为第二三极管Q2的基极与发射极间的电压,第二三极管Q2的个数是N,而第一三极管Q1的个数是1; 这样流过第一电阻R1上的电流推导过程如下:
第一电阻R1两端的电流表达式是,其中
,
,V
T为第一三极管Q1的热电压,I
S为第一三极管Q1的饱和电流,I是流入第一三极管Q1发射极端口的电流,R1为第一电阻R1的阻值,将
,
带入公式
,得到第一电阻R1两端的电流表达式为
。
同理,电压输出端的输出电压
,其中V
BE3为第三三极管的基极与集电极之间的电压。R1为第一电阻R1的阻值,R2为第二电阻R2的阻值。因为V
BE3为负温度系数,
为正温度系数,合理选取N值和
比值,可以让V
OUT的温度系数为零。
随着科学技术的发展,便携式设备越来越普遍,对低功耗、小面积的要求就越来越迫切。
发明内容
本发明为解决现有带隙基准电压源电路面积过大的技术问题,提供一种面积较小的带隙基准电压源电路。
一种带隙基准电压源电路,包括:两个电流通路的电流镜通路,第一电流通路包括依次串联的第一mos管、第二mos管、第一电阻、第一三极管;第二电流通路包括依次串联的第三mos管、第四mos管、第二电阻、第三电阻、第二三极管,第四mos管的源极作为基准电压输出端。
该带隙基准电压源电路只有两条电流支路,与现有技术相比,减少了mos管和三极管的使用,有效的减小了带隙基准电压源电路的面积,同时也减小了电流大小及电压源电路的功耗,从而达到降低电路成本及使用成本的效果。
附图说明
图1是现有技术提供的带隙基准电压源电路示意图。
图2是本发明实施例1提供的带隙基准电压源电路示意图。
图3是本发明实施例2提供的带隙基准电压源电路示意图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
如图2所示,为本发明提供的带隙基准电压源电路,包括:第一mos管M1、第二mos管M2、第三mos管M3、第四mos管M4、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一三极管Q1、第二三极管Q2。
依次串联的第一mos管M1、第二mos管M2、第一电阻R1、第一三极管Q1构成第一电流通路;依次串联的第三mos管M3、第四mos管M4、第二电阻R2、第三电阻R3、第二三极管Q2构成第二电流通路;第四mos管M4的源极作为基准电压输出端,第一mos管M1和第三mos管M3构成电流镜。
所述第一电流通路中第一mos管M1的源极接电源端,栅极接所述第三mos管M3的栅极,漏极接第二mos管M2的漏极;所述第二mos管M2的栅极和漏极相连,且栅极与第四mos管M4的栅极相连,源极接所述第一电阻的一端;所述第一三极管Q1的发射极连接所述第一电阻R1的另一端;基极和集电极接地。
所述第二电流通路中第三mos管M3的源极接电源端,栅极和漏极连接;漏极连接所述第四mos管M4的漏极;所述第四mos管M4的源极接所述第二电阻R2的一端;所述第三电阻R3的一端连接第二电阻R2的另一端;所述第二三极管Q2的发射极连接所述第三电阻R3的另一端;所述第二三极管Q2的基极和集电极接地;所述第二三极管Q2的基极和集电极接地。
半导体双极型三极管又称晶体三极管,通常简称晶体管或三极管,它是一种电流控制电流的半导体器件,可用来对微弱信号进行放大和作无触点开关。它具有结构牢固、寿命长、体积校、耗电省等一系列独特优点,故在各个领域得到广泛应用。作为优选方案,所述第一三极管Q1和第二三极管均为均为PNP双极型三极管。
作为优选方案,所述第一mos管M1、第三mos管M3为增强型pmos管;第二mos管M2、第四mos管M4为增强型nmos管。
图3为带隙基准电压源电路实施例2的示意图,实施例2对实施例1的第二三极管Q2的具体结构进行了描述。所述第二三极管Q2由N个三极管并联构成。作为优选方案,所述N取8。第二三极管Q2的选取8个三极管,便于和第一三极管布图排布成矩形,节省电路面积。
本实施例2中第一mos管M1和第三mos管M3形成电流镜,第一电流通路和第二电流通路电流相等,且第一电阻R1和第二电阻R2的阻值相等。则第一电阻R1和第一三极管Q1连接处的第一节点电压与第二电阻R2和第三电阻R3连接处的第二节点电压相等。第三电阻R1两端的电压差为VBE1-VBE2,其中VBE1为第一三极管基极与发射极之间的电压,VBE2为第二三极管基极与发射极之间的电压,第二三极管Q2的个数为N,第一三极管Q1的个数为1。这样流过第三电阻R3上的电流推导过程如下:
第三电阻R3两端的电流表达式是
,其中
,
,V
T为第一三极管Q1的热电压, I
S为第一三极管Q1的饱和电流,I是流入第一三极管Q1发射极端口的电流,R3为第三电阻R3的阻值,将
,
带入公式
,得到第三电阻R3两端的电流表达式为
。
从而基准电压输出端电压
,其中R2为第二电阻R2的阻值。简化为
,其中V
BE2为负温度系数,
为正温度系数,合理选取N值和
的比值,使输出电压V
OUT的温度系数为零。
该带隙基准电压源电路只有两条电流支路,与现有技术相比,减少了mos管和三极管的使用,有效的减小了带隙基准电压源电路的面积,同时也减小了电流大小及电压源电路的功耗,从而达到降低电路成本及使用成本的效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。