CN107272817A - 一种带预调制电压不含运放的电压模带隙基准电路 - Google Patents
一种带预调制电压不含运放的电压模带隙基准电路 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107272817A CN107272817A CN201710540600.0A CN201710540600A CN107272817A CN 107272817 A CN107272817 A CN 107272817A CN 201710540600 A CN201710540600 A CN 201710540600A CN 107272817 A CN107272817 A CN 107272817A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- voltage
- premodulated
- circuit
- band
- source
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
- G05F3/02—Regulating voltage or current
- G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is dc
- G05F3/10—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
- G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
- G05F3/20—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
- G05F3/26—Current mirrors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Amplifiers (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
本发明属于模拟集成电路领域,具体提出了一种带预调制电压不含运放的电压模带隙基准电路。该电路包括预调制电压产生电路、带隙基准电路、负反馈环路。本发明通过产生预调制电压,使得产生基准的电路能工作于一个相对稳定的次级预调制电源电压VDD下,从而获得更好的电源抑制性能;在带隙基准产生部分,本发明既未使用传统结构中的自偏置电流镜或差分运放,也无须启动电路;为了稳定输出电压的稳定性,引入负反馈环路并进行相应补偿;本发明在保证带隙基准的输出精度、低温飘、良好电源噪声抑制等特性的情况下,对电路复杂度和设计所需面积成本进行了优化。与传统的带隙基准相比,该发明使得电路的设计更加精简,且节约了更多的面积。
Description
技术领域
本发明属于模拟集成电路技术领域,尤其涉及一种电源抑制性能良好、低温飘的带隙基准电路。
背景技术
在当今的集成电路设计中,基准电压源是模拟IC中的一个关键模块,可应用于各类的电源管理芯片、AD/DA转换器等电路中,为电路中各部分提供参考电压。基准电路为保证精确性,要尽量减少对工艺参数和温度等因素的影响,因此,基准电路对低温飘和电源抑制等因素有较高的要求。
在模拟电路中,电源电压的变化常常对电路的工作状态或输出电压造成较大影响,使输出的模拟量无法维持在一个精确的范围内。同时,同一个电路,在不同的工作温度下,由于电路中各个电子器件的性质有相应差异,温度的变化也会对电路输出的模拟量的精确度造成影响。为了使温度变化对电路特性的影响尽可能小,输出电压常采用正温系数和负温系数相补偿的带隙基准电路,得到一个低温飘的输出量。常规的带隙基准中,为了保证产生正温系数的两条支路的偏置电流相等,需要使用运算放大器来钳位两端电压相等,或者使用自偏置电流镜来达到此目的,但前者涉及到一定性能的运算放大器,会占用额外面积且设计复杂度增加,后者使用自偏置电流镜,限制了输出摆幅,且需要设计启动电路,在电路的复杂度方面仍存在一定的劣势。
发明内容
本发明解决的问题,就是针对常规带隙基准受电源变化影响大、所占面积大等一系列问题,提供一种电源抑制性能良好、低温飘、无须运放且面积合理的带隙基准电路。
为了解决上述问题,本发明采用如下技术方案:
一种电源抑制性能良好、低温飘的带隙基准电路,包括预调制电压产生电路、带隙基准电路、负反馈环路;
所述的预调制电压产生电路1,其特征在于,所述电路部分包含偏置电流产生部分3和低温飘的预调制电压产生部分4;偏置电流产生部分3包含一个二极管链接形式的MOS管MP1和电阻R1,MP1的源端与电源输入电压VIN相连,MP1的漏端与电阻R1的一端相连,R1的另一端接地;低温飘的预调制电压产生部分4包含一个PMOS管MP2和NMOS管MN1,电容C1,NPN管QN1、QN2、QN3、QN4,电阻R1、R2、R3;MP2栅端与MP1栅端相连,其漏端与MN1栅端相连,MP2源端接电源电压VIN;QN1的集电极与MP2漏端相连,QN1基极与QN2基极相连,QN2的基极与集电极短接,QN2集电极与R2一端相连,R2的另一端与MN1的源端相连,MN1的漏端接电源电压VIN;QN1的发射极与QN3的集电极相连,QN2的发射极与QN4的集电极相连,QN4的基极与QN1发射极相连,QN3的基极与QN2的发射极相连,QN3的发射极接地,QN4的发射极与R3一端相连,R3的另一端接地;MN1的源端输出预调制电压VDD;
所述的带隙基准电路2,其特征在于,所述部分包含一对电流镜Ibias1和Ibias2,带隙电路和带修调的电阻;电流镜Ibias1和Ibias2的电流大小相等,Ibias1的上端接预调制电压VDD,下端接QN5的集电极,QN5的发射极接R4的一端,R4的另一端接地;Ibias2的上端接预调制电压VDD,下端接QN6的集电极,QN6的发射极接R9的一端,R9的另一端接QN9的集电极,QN9的发射极接地;QN5的基极与QN6的基极相连,QN9的基极与QN8的集电极相连,QN8的发射极与电阻R8的一端相连,R8的另一端接地,QN8的集电极还与R7的下端相连;QN7的集电极与QN8的基极相连,同时连接到R6的一端,R6的另一端与R5的一端相连,QN7的基极与R5、R6的连接点相连;R5与R7的上端相连,且连接到QN5、QN6的基极;电容C2两端分别连接于QN9的基极和QN6的集电极;
所述负反馈环路,其特征在于,包含一个采样网络分压部分,前馈放大级5,由2个源随器构成的缓冲级6;采样网络分压部分由R12、R7、QN8和R8构成;前馈放大级的输出为QN6的集电极;缓冲级由NMOS源随器MN2和PMOS源随器MP5以及偏置部分MP3、MP4、R11构成;MN2的栅极连QN6的集电极,MN2的漏端接预调制电压VDD,源端接R10的一端,R10的另一端接地;MN2的源端接MP5的栅端,MP5的栅端接MN2的源端,MP5的漏端接地,MP5的源端接MP4的漏端,MP4的栅端与MP3的栅端相连,源端接预调制电压VDD;MP3栅漏短接,源端接预调制电压VDD,漏端接电阻R11的一端,R11的另一端接地;,MP5的源端与R12一端相连,R12的另一端与R7、R5相连,R12为可通过修调调整的电阻;MP5的源端即为输出基准电压VREF。
本发明的益处在于,通过产生预调制电压,使得产生基准的电路能工作于一个相对稳定的次级预调制电源电压VDD下,从而获得更好的电源抑制性能;在带隙基准产生部分,本发明既未使用传统结构中的自偏置电流镜或差分运放,也无须启动电路;为了稳定输出电压的稳定性,引入负反馈环路并进行相应补偿;本发明在保证带隙基准的输出精度、低温飘、电源抑制良好等特性的情况下,对电路复杂度和设计所需面积成本进行了优化。
附图说明
图1是实现本发明的***原理架构图;
图2是该发明中预调制电压产生电路原理图;
图3是该发明中带隙基准产生电路与负反馈环路的电路原理图;
图4是该发明中负反馈环路的结构框架图;
具体实施方式
下面结合附图,给出本发明的最佳实施例,并给予详细的描述。
图1所示为实现本发明的***原理架构图,包含:预调制电压产生电路1、带隙基准电路2。
整个***电路的输入电压源为VIN,该电压可能会随着应用情况的改变而改变,且该电源可能含有电源噪声,会对电路的精度造成影响。经过预调制电路部分,得到的后续电路的次级电源电压VDD,是一个相对低温飘且具有一定电源抑制能力的电压源,可为后续的带隙基准电路供电。
图2是预调制电压产生部分的具体电路图。二极管连接形式的MOS管MN1和电阻R1共同作用为整个电路提供了原始的偏置电流,该电流经MP2镜像至其所在支路。QN1、QN2、QN3的发射结面积相同,QN4的发射结面积为QN3的N1倍,由于QN1和QN2发射结面积相同,其发射极电流也大致相等,交叉耦合的QN3和QN4能保证它们偏置状态大致相同,且形成了一条从QN2的基极到地的PN结通路,即:
Vbe2+Vbe3=Vbe1+Vbe4+I0·R3····································································(1)
Vbe表示对应NPN管的基极-发射极结电压,Vbe1=Vbe2,I0为流经R3所在支路的电流;
由(1)式可推得该电流为PTAT电流。
因此,VDD的电压为:
由式(2)可见,VDD电压由一个正温系数项和负温系数项相加,所以通过电阻R2、R3比例与QN3、QN4发射结面积比例的调节,可使VDD达到一个相对较低的温飘系数;
当电源电压有一个上升趋势的变化,原本经过MN1使VDD也跟着上升,但电源的该上升趋势使MP1的栅极电压上升,从而MP2的栅压也获得一个上升的电压,该上升的电压经过共源级MP2和源随器MN1到达VDD,经历了一次反相,可抑制VDD的上升趋势;同时,电容C1能滤去部分电源高频噪声。因此,VDD电压能在一定程度上抑制电源电压的变化带来的影响。
图3是该发明中带隙基准产生电路与负反馈环路的电路原理图。电流镜Ibias1与Ibias2为共栅共源型的电流镜,镜像比例1:1,保证QN5和QN6的集电极电流相等;QN5、QN6、QN7、QN9的发射极面积相等,QN8的发射极面积为QN7的N2倍;电阻R4、R5、R7的电阻值相等,电阻R6、R8的电阻相等;
由QN5为起点,经QN5-R4、R5-QN7、R7-QN9三条支路到地,可列电压方程组:
Vbe5+Ibias1·R4=IQ7·R5+Vbe7······································································(3)
Vbe5+Ibias1·R4=IR7·R7+Vbe9·····································································(4)
忽略基极电流,IQ7为QN7集电极电流,IR7为流经R7的电流,R4=R5=R7;
由式(3)可得:可解得Ibias1=IQ7;
由对于QN5和QN9,由于其发射极面积相同,IS5=IS9,且Ic5=Ibias1=Ibias2=Ic9;代入式(4),可得IR7=Ibias1=IQ7,所以QN7和QN8的集电极电流相等。
由R5与R6的连接点到地,可得电压方程:
Vbe7=Ibias1·R6+Vbe8+Ibias1·R8=Vbe8+2Ibias1·R8················································(5)
由式(5)可得:可见Ibias1为PTAT电流;
带隙基准电压VREF由一个正温系数项与负温系数项相加,通过对R12、R5、R8电阻值的调节,可达到一个很低的温飘系数。
图4是该发明中负反馈环路的结构框架图;A1为图3中共射极QN9形成的增益级,A2为共射级QN6形成的增益级,C3是为保证环路稳定性的密勒补偿电容;Vin为从输出电压反馈网络中获得电压,这里作为前馈增益级的小信号输入,kVin同样为从输出电压反馈网络中获得电压,与Vin存在一个由反馈网络决定的系数k的倍数关系;Vin对应图3中QN9的基极,kVin对应图3中的QN6基极;Vo为前馈增益级的小信号输出电压,对应图3中MN2栅极;N-buffer与P-buffer为由源随器MN2和源随器MP5构成的缓冲级;VREF与Vo同相,仅有直流电平的差异。
由kVin和Vin至Vo的信号通路,可列方程:Vo=A2·(k·Vin-A1·Vin);经补偿提升环路稳定性后,负反馈环路使得该带隙基准输出电压更加精确稳定。
综上所述,本发明通过预调制电压部分,提高了带隙基准的电源噪声抑制能力,并为带隙基准产生部分提供一个相对低温飘的预调制电压;负反馈环路提高了电路的稳定性与输出电压的精度;带隙基准产生部分通过对电阻比例的设计,在产生低温飘输出电压的同时,未使用运放和自偏置电流镜,无须启动电路,对电路复杂度和设计所需面积成本进行了优化。
以上对本发明的其中一种实施方式做了详细说明,但仅仅是本发明的较佳实施实例而已。本发明并不限于上述实施方式,在本技术领域技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施事例。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何修改、等同变化及修饰,均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (4)
1.一种带预调制电压不含运放的电压模带隙基准电路,其特征在于,包含:预调制电压产生电路、带隙基准电路、负反馈环路;所述预调制电压产生电路部分,包含偏置电流产生部分和低温飘的预调制电压产生部分;所述带隙基准电路包括一对电流镜,用于产生低温飘系数的带隙电路和带修调的电阻;所述负反馈环路,包含采样网络分压部分,作前馈放大级的NPN管,密勒补偿电容,两个源随器构成的缓冲级。
2.根据权利要求1所述的预调制电压产生电路1,其特征在于,所述电路部分包含偏置电流产生部分3和低温飘的预调制电压产生部分4;偏置电流产生部分3包含一个二极管链接形式的MOS管MP1和电阻R1,MP1的源端与电源输入电压VIN相连,MP1的漏端与电阻R1的一端相连,R1的另一端接地;低温飘的预调制电压产生部分4包含一个PMOS管MP2和NMOS管MN1,电容C1,NPN管QN1、QN2、QN3、QN4,电阻R1、R2、R3;MP2栅端与MP1栅端相连,其漏端与MN1栅端相连,MP2源端接电源电压VIN;QN1的集电极与MP2漏端相连,QN1基极与QN2基极相连,QN2的基极与集电极短接,QN2集电极与R2一端相连,R2的另一端与MN1的源端相连,MN1的漏端接电源电压VIN;QN1的发射极与QN3的集电极相连,QN2的发射极与QN4的集电极相连,QN4的基极与QN1发射极相连,QN3的基极与QN2的发射极相连,QN3的发射极接地,QN4的发射极与R3一端相连,R3的另一端接地;MN1的源端输出预调制电压VDD。
3.根据权利要求1所述的带隙基准电路2,其特征在于,所述部分包含一对电流镜Ibias1和Ibias2,带隙电路和带修调的电阻;电流镜Ibias1和Ibias2的电流大小相等,Ibias1的上端接预调制电压VDD,下端接QN5的集电极,QN5的发射极接R4的一端,R4的另一端接地;Ibias2的上端接预调制电压VDD,下端接QN6的集电极,QN6的发射极接R9的一端,R9的另一端接QN9的集电极,QN9的发射极接地;QN5的基极与QN6的基极相连,QN9的基极与QN8的集电极相连,QN8的发射极与电阻R8的一端相连,R8的另一端接地,QN8的集电极还与R7的下端相连;QN7的集电极与QN8的基极相连,同时连接到R6的一端,R6的另一端与R5的一端相连,QN7的基极与R5、R6的连接点相连;R5与R7的上端相连,且连接到QN5、QN6的基极;电容C2两端分别连接于QN9的基极和QN6的集电极。
4.根据权利要求1所述负反馈环路,其特征在于,包含一个采样网络分压部分,前馈放大级5,由2个源随器构成的缓冲级6;采样网络分压部分由R12、R7、QN8和R8构成;前馈放大级的输出为QN6的集电极;缓冲级由NMOS源随器MN2和PMOS源随器MP5以及偏置部分MP3、MP4、R11构成;MN2的栅极连QN6的集电极,MN2的漏端接预调制电压VDD,源端接R10的一端,R10的另一端接地;MN2的源端接MP5的栅端,MP5的栅端接MN2的源端,MP5的漏端接地,MP5的源端接MP4的漏端,MP4的栅端与MP3的栅端相连,源端接预调制电压VDD;MP3栅漏短接,源端接预调制电压VDD,漏端接电阻R11的一端,R11的另一端接地;,MP5的源端与R12一端相连,R12的另一端与R7、R5相连,R12为可通过修调调整的电阻;MP5的源端即为输出基准电压VREF。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710540600.0A CN107272817A (zh) | 2017-07-05 | 2017-07-05 | 一种带预调制电压不含运放的电压模带隙基准电路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710540600.0A CN107272817A (zh) | 2017-07-05 | 2017-07-05 | 一种带预调制电压不含运放的电压模带隙基准电路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107272817A true CN107272817A (zh) | 2017-10-20 |
Family
ID=60069974
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710540600.0A Pending CN107272817A (zh) | 2017-07-05 | 2017-07-05 | 一种带预调制电压不含运放的电压模带隙基准电路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN107272817A (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113741614A (zh) * | 2021-09-27 | 2021-12-03 | 电子科技大学 | 一种正温电流产生电路 |
CN114020085A (zh) * | 2021-10-18 | 2022-02-08 | 杭州中科微电子有限公司 | 一种多路输出的基准电压产生电路 |
CN114035640A (zh) * | 2021-11-01 | 2022-02-11 | 重庆吉芯科技有限公司 | 基准电压电路及其设计方法 |
CN114924604A (zh) * | 2022-03-29 | 2022-08-19 | 南方科技大学 | 一种电压基准电路、电源及电子设备 |
CN115437454A (zh) * | 2022-09-20 | 2022-12-06 | 圣邦微电子(北京)股份有限公司 | 电流镜电路 |
-
2017
- 2017-07-05 CN CN201710540600.0A patent/CN107272817A/zh active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113741614A (zh) * | 2021-09-27 | 2021-12-03 | 电子科技大学 | 一种正温电流产生电路 |
CN113741614B (zh) * | 2021-09-27 | 2022-05-24 | 电子科技大学 | 一种正温电流产生电路 |
CN114020085A (zh) * | 2021-10-18 | 2022-02-08 | 杭州中科微电子有限公司 | 一种多路输出的基准电压产生电路 |
CN114020085B (zh) * | 2021-10-18 | 2023-10-27 | 杭州中科微电子有限公司 | 一种多路输出的基准电压产生电路 |
CN114035640A (zh) * | 2021-11-01 | 2022-02-11 | 重庆吉芯科技有限公司 | 基准电压电路及其设计方法 |
CN114924604A (zh) * | 2022-03-29 | 2022-08-19 | 南方科技大学 | 一种电压基准电路、电源及电子设备 |
CN115437454A (zh) * | 2022-09-20 | 2022-12-06 | 圣邦微电子(北京)股份有限公司 | 电流镜电路 |
CN115437454B (zh) * | 2022-09-20 | 2024-06-18 | 圣邦微电子(北京)股份有限公司 | 电流镜电路 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106959723B (zh) | 一种宽输入范围高电源抑制比的带隙基准电压源 | |
CN107272817A (zh) | 一种带预调制电压不含运放的电压模带隙基准电路 | |
CN107045370B (zh) | 一种具有高阶温度补偿的带隙基准电压源电路 | |
CN109947169B (zh) | 一种具有预稳压结构的高电源抑制比带隙基准电路 | |
CN110362144B (zh) | 基于指数补偿的低温漂高电源抑制比带隙基准电路 | |
CN109725672A (zh) | 一种带隙基准电路及高阶温度补偿方法 | |
CN102270008B (zh) | 宽输入带曲率补偿的带隙基准电压源 | |
CN102053645A (zh) | 一种宽输入电压高电源抑制比基准电压源 | |
CN110320954B (zh) | 一种基于凹凸曲率补偿的低温漂带隙基准电路 | |
CN102279617B (zh) | 一种无电阻cmos电压基准源 | |
CN104111688B (zh) | 一种具有温度监测功能的BiCMOS无运放带隙电压基准源 | |
CN112859996B (zh) | 一种低压高精度带隙基准电路 | |
CN100428105C (zh) | 1v电源非线性纠正的高温度稳定性基准电压源 | |
CN201936216U (zh) | 一种宽输入电压高电源抑制比基准电压源 | |
WO2023097857A1 (zh) | 带隙基准电压电路及带隙基准电压的补偿方法 | |
CN108536210B (zh) | 一种平滑温度补偿带隙基准源电路 | |
CN112230703A (zh) | 一种基于钳位技术的高精度带隙基准电流源 | |
CN114840049A (zh) | 一种二阶曲率补偿的带隙基准电路 | |
CN109976437B (zh) | 双极npn型带隙基准电压电路 | |
CN102354251A (zh) | 带隙基准电压电路 | |
CN111045470B (zh) | 一种低失调电压高电源抑制比的带隙基准电路 | |
CN104977963A (zh) | 一种无运放低功耗高电源抑制比的带隙基准电路 | |
KR20190049551A (ko) | 밴드갭 레퍼런스 회로 | |
CN115877907A (zh) | 一种带隙基准源电路 | |
CN104753481A (zh) | 差动运算放大器以及带隙参考电压产生电路 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20171020 |