CN108398978A - 一种具有抗工艺角变化和宽电压追踪范围的电压基准电路 - Google Patents

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陈卓俊
张仁梓
卢谆
陈迪平
胡袁源
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices

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Abstract

本发明提供了一种具有抗工艺角变化和宽电压追踪范围的基准电压电路，包括偏置电压产生电路、单位增益缓冲电路、基准电压产生电路。偏置电压产生电路能产生一个不随工艺角变化的电压，经单位增益缓冲电路后，为基准电压产生电路提供稳定的偏置电压，从而使得基准电压产生电路输出抗工艺角变化的基准电压；输出电压能在宽电压范围内线性跟随电源电压的变化；输出电压在不同的工作电压下均具有非常低的温度系数。本发明公开的具有抗工艺角变化和宽电压追踪范围的基准电压电路具备结构简单、与工艺角无关、电压追踪准确、温度系数低、无电阻、无双极型晶体管等优点。

Description

一种具有抗工艺角变化和宽电压追踪范围的电压基准电路
技术领域
本发明涉及模拟电源领域，尤其涉及一种具有抗工艺角变化和宽电压追踪范围的基准电压电路。
背景技术
通常，基准电压随电源电压变化的系数很小，但在某些特定应用场合却不一定合适，如作为电源管理芯片内部的电压追踪使用。电源管理芯片一般都集成了电池真实电压追踪技术，跟踪电芯内部真实电量，防止充放电造成的电压偏差。现有电源管理芯片通常在电压低于3V左右时，电源放电关闭，开始进行充电。意味着电压追踪一般会追踪到3V左右。随着工艺的进步，便携式电子设备正朝着低压低功耗方向迈进，电源管理芯片也是如此。因此，开发适用于电源电压的高性能电压追踪基准电压源电路具有重要的意义。
发明内容
根据上述趋势，本发明提供了一种具有抗工艺角变化和宽电压追踪范围的电压基准电路，其可以在低至0.6V时能很好地追踪电源电压变化，并且具有抗工艺角变化的特性，从而减小集成电路在制造过程中带来的偏差。
为了达到上述目的，本发明的实施例提供了一种具有抗工艺角变化和宽电压追踪范围的电压基准电路，该电路包括偏置电压产生电路、单位增益缓冲电路、基准电压产生电路。
其中，偏置电压产生电路输出端口与运放正输入端相连，运放输出端端口与基准电压产生电路输入端口相连，基准电压产生电路的输出端口为所述一种具有抗工艺角变化和宽电压追踪范围的电压基准电路的输出端口。
其中，偏置电压产生电路包括：第一PMOS管，第二PMOS管，第三PMOS管，第四PMOS管。
其中，第一PMOS管源端与电源端子相连，衬底端和源端相连，栅端和漏端相连，漏端和第二PMOS管源端和衬底端相连；第二PMOS管衬底端和源端相连，栅端和漏端相连，漏端和第三PMOS管源端和衬底端相连；第三PMOS管衬底端和源端相连，栅端和漏端相连，漏端和第四PMOS管源端和衬底端相连；第四PMOS管衬底端和源端相连，栅端和漏端相连，漏端和接地端子相连。
其中，单位增益缓冲电路包括一个运算放大器，其正输入端与偏置电压产生电路第三PMOS管栅端相连，负输入端与其输出端相连，输出端与基准电压产生电路第一NMOS管栅端相连。
其中，基准电压产生电路包括，第一NMOS管，第二NMOS管，其中，第一NMOS管漏端与电源电压相连，衬底端与地相连，源端与所述第二NMOS管漏端、所述电压基准电路输出端相连；第二NMOS管漏端与其栅端相连，衬底端和源端同时与地相连。
本发明的上述方案至少包括以下有益效果：
在本发明的实施例中，由于偏置电压产生电路可以产生一个具有抗工艺角变化且追踪电源电压变化的电压，因此，最后的基准输出电压将具有抗工艺角变化特性和电压追踪特性。
附图说明
图1为本发明具体实施例中具有抗工艺角变化和宽电压追踪范围的电压基准电路的结构示意图。
图2为本发明具体实施例中偏置电压产生电路的结构示意图。
图3为本发明具体实施例中单位增益缓冲电路的结构示意图。
图4为本发明具体实施例中基准电压产生电路的结构示意图。
图5为PMOS管和NMOS管示意图
附图标记说明：
1 偏置电压产生电路
2 单位增益缓冲电路
3 基准电压产生电路
4 电源端子
5 基准电压输出端口
6 偏置电压产生电路输出端口
7 单位增益缓冲电路输入端口
8 单位增益缓冲电路输出端口
9 基准电压产生电路输入端口
10 偏置电压产生电路第一端口
11 偏置电压产生电路第二端口
12 基准电压产生电路第一端口
13 基准电压产生电路第二端口
14 接地端子
P1 第一PMOS管
P2 第二PMOS管
P3 第三PMOS管
P4 第四PMOS管
N1 第一NMOS管
N2 第二NMOS管
Vref 电路输出端口
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不被这里阐述的实施例所限制。
如图1至图5所示，一种具有抗工艺角变化和宽电压追踪范围的电压基准电路，其包括偏置电压产生电路1、单位增益缓冲电路2、基准电压产生电路3。
其中，偏置电压产生电路1第一端口10与电源端子4连接，偏置电压产生电路1第二端口11与接地端子14连接，偏置电压产生电路1输出端口6与单位增益缓冲电路2输入端口7连接，单位增益缓冲电路2输出端口8与基准电压产生电路3输入端口9连接，基准电压产生电路3第一端口12与电源端子4连接，基准电压产生电路3第二端口13与接地端子4连接，基准电压产生电路3输出端口5与电路输出端口Vref连接。
其中，在本发明的具体实施例中，偏置电压产生电路1主要用于产生一个偏置电压，该电压几乎不随CMOS工艺中工艺角的偏差而变化或变化很小，同时，该电压具有一定的温度系数。产生的偏置电压大小随电源电压线性变化，因此可以达到电压追踪的特性，当改变偏置电压产生电路1中的四个PMOS管，P1，P2，P3，P4的尺寸时，产生的偏置电压温度特性也会随之改变，以此调节温度系数，可以与后面电路进行补偿，从而得到一个温度系数很小的基准输出电压。
其中，在本发明的具体实施例中，偏置电压产生电路1采用的是四个PMOS管，而且本发明的具体实施例中POMS管的衬底端均与其源端相连。以此可以避免体效应的影响。
其中，在本发明的具体实施例中，单位增益缓冲电路2用来提取偏置电压产生电路1的输出偏置电压，使其避免负载效应的影响，同时，单位增益缓冲电路输出端口8又能得到一个与偏置电压产生电路输出端口6几乎一致的电压。
其中，在本发明的具体实施例中，基准电压产生电路3利用两个NMOS管来产生基准输出电压。MOS晶体管的阈值电压VTH随着温度增大而线性递减，与前述具有正温系数的偏置电压进行补偿，从而产生一个与温度无关的基准输出电压。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种具有抗工艺角变化和宽电压追踪范围的电压基准电路包括：偏置电压产生电路，单位缓冲电路，基准电压产生电路；其特征在于，偏置电压产生电路包括：第一PMOS管，第二PMOS管，第三PMOS管，第四PMOS管，基准电压产生电路包括，第一NMOS管，第二NMOS管，其中，所述偏置电压产生电路中的四个PMOS管均需要独立N阱偏置；所述第一PMOS管源端与电源端子相连，衬底端和源端相连，栅端和漏端相连，漏端和第二PMOS管源端和衬底端相连；所述第二PMOS管衬底端和源端相连，栅端和漏端相连，漏端和第三PMOS管源端和衬底端相连；所述第三PMOS管衬底端和源端相连，栅端和漏端相连，漏端和第四PMOS管源端和衬底端相连；所述第四PMOS管衬底端和源端相连，栅端和漏端相连，漏端和接地端子相连；所述单位缓冲电路包括一个运算放大器，其正输入端与所述偏置电压产生电路第三PMOS管栅端相连，负输入端与其输出端相连，输出端与所述基准电压产生电路第一NMOS管栅端相连；所述第一NMOS管漏端与电源电压相连，衬底端与地相连，源端与所述第二NMOS管漏端、所述电压基准电路输出端相连；所述第二NMOS管漏端与其栅端相连，衬底端和源端同时与地相连。
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