CN108549454A

CN108549454A - 一种低功耗、高精度的基准电压源

Info

Publication number: CN108549454A
Application number: CN201810493410.2A
Authority: CN
Inventors: 边心田; 左芬; 程菊
Original assignee: Huaiyin Normal University
Current assignee: Huaiyin Normal University
Priority date: 2018-05-22
Filing date: 2018-05-22
Publication date: 2018-09-18

Abstract

本发明涉及模拟电路中的电源技术领域，尤其涉及的是一种低功耗、高精度的基准电压源。本发明中的一种低功耗、高精度的基准电压源，包括核心电路、补偿电路和叠加电路；所述核心电路产生正温度系数电流，所述补偿电路产生正温度系数电流，所述叠加电路将所述正温度系数电流和负温度系数电流叠加并产生基准电压VREF。本发明在传统的基准电压产生电路的基础上进行了改进，具有较低的功耗和更高的输出精度。

Description

一种低功耗、高精度的基准电压源

技术领域

本发明涉及模拟电路中的电源技术领域，尤其涉及的是一种低功耗、高精度的基准电压源。

背景技术

基准电压源是模拟电路设计、混合信号电路设计以及数字设计中的重要模块，它为***提供不随温度及供电电压变化的基准电压。在基准电压产生电路中，输出精度和功耗这两个参数对电源性能的好坏起着决定性的作用，高精度、低功耗、高电源抑制比、低温度系数的基准电压产生电路对于整个电路来说至关重要。传统的带隙基准源通过将两个具有正负温度系数的电压进行线性叠加即可得到零温度系数的基准电压。两个双极型三极管的基极-发射极电压的差值是与绝对温度成正比的，双极晶体管的基极-发射极电压具有负温度系数性质，利用这两种不同性质的电压配以一定的比例得到与温度变化无关的基准电压。然而，由于传统的基准电压产生电路只进行线性补偿，精度差，在温度范围变化较大时，产生的电压通常不太理想，尤其是在一些对电压精度要求比较高的电路中，线性补偿后产生的电压远远不能满足要求。改进的一些基准电压源多采用增加反馈回路或高阶曲率补偿电路等方式，电路结构较为复杂，功耗较高，基于此，本发明提供了一种具有较高输出精度和较低功耗的基准电压源。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中基准电压源稳定性差、功耗高的问题，提供了一种较高稳定性和较低功耗的基准电压源。

本发明提供了一种低功耗、高精度的基准电压源，包括核心电路、补偿电路和叠加电路；所述核心电路产生正温度系数电流，所述补偿电路产生正温度系数电流，所述叠加电路将所述正温度系数电流和负温度系数电流叠加并产生基准电压VREF。所述核心电路包括：MOS管M1、M2、M3、M4，运算放大器OP1，电阻R1，三极管Q1、Q2；所述补偿电路包括：MOS管M5、M6、M7、M8、M9、M11、M12，电阻R2和三极管Q3；所述叠加电路包括MOS管M10和电阻R3；所述MOS管M1、M3、M5、M7、M9、M10的源极均连接电源电压，所述MOS管M1、M3、M5、M7的栅极均相连并连接运算放大器OP1的输出端，所述MOS管M2、M4、M6、M8的栅极均相连；所述MOS管M2的源极连接MOS管M1的漏极，漏极连接运算放大器OP1的正相输入端以及电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接三极管Q1的发射极；所述MOS管M4的源极连接MOS管M2的漏极，漏极连接运算放大器OP1的反相输入端以及三极管Q2的发射极，三极管Q1、Q2的基极相连并接地，两者的集电极均接地；所述MOS管M6的源极连接MOS管M5的漏极，漏极连接MOS管M11的漏极、栅极以及MOS管M12的栅极，MOS管M12的源极连接三极管Q3的发射极，三极管Q3的基极和集电极均接地，MOS管M12的源极通过电阻R2接地；所述MOS管M8的源极连接MOS管M7的漏极，漏极连接基准电压输出端VREF；所述MOS管M9、M10的栅极相连并连接MOS管M9的漏极和MOS管M12的漏极，MOS管M10的漏极通过电阻R3接地，MOS管的漏极端即为基准电压输出端VREF；所述MOS管M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8、M9均为PMOS管，所述MOS管M11、M12均为NMOS管。

本发明所提供的一种低功耗、高精度的基准电压源，有效地解决了现有技术中基准电压源稳定性差、功耗高的问题，与传统的基准电压源电路相比，上述基准电压源电路具有较高的输出稳定性和精度，并且与现有的改进电路结构相比，上述电路的结构简单，使用较少的运算放大器，节省了功耗。

附图说明

图1为本发明提供的一种低功耗、高精度的基准电压源电路结构示意图。

图2为本发明提供的基准电压源电路输出电压的仿真结构图。

具体实施方式

本发明提供了一种低功耗、高精度的基准电压源，为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。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1图所示，一种低功耗、高精度的基准电压源，包括核心电路、补偿电路和叠加电路；所述核心电路产生正温度系数电流，所述补偿电路产生正温度系数电流，所述叠加电路将所述正温度系数电流和负温度系数电流叠加并产生基准电压VREF。所述核心电路包括：MOS管M1、M2、M3、M4，运算放大器OP1，电阻R1，三极管Q1、Q2；所述补偿电路包括：MOS管M5、M6、M7、M8、M9、M11、M12，电阻R2和三极管Q3；所述叠加电路包括MOS管M10和电阻R3；所述MOS管M1、M3、M5、M7、M9、M10的源极均连接电源电压，所述MOS管M1、M3、M5、M7的栅极均相连并连接运算放大器OP1的输出端，所述MOS管M2、M4、M6、M8的栅极均相连；所述MOS管M2的源极连接MOS管M1的漏极，漏极连接运算放大器OP1的正相输入端以及电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接三极管Q1的发射极；所述MOS管M4的源极连接MOS管M2的漏极，漏极连接运算放大器OP1的反相输入端以及三极管Q2的发射极，三极管Q1、Q2的基极相连并接地，两者的集电极均接地；所述MOS管M6的源极连接MOS管M5的漏极，漏极连接MOS管M11的漏极、栅极以及MOS管M12的栅极，MOS管M12的源极连接三极管Q3的发射极，三极管Q3的基极和集电极均接地，MOS管M12的源极通过电阻R2接地；所述MOS管M8的源极连接MOS管M7的漏极，漏极连接基准电压输出端VREF；所述MOS管M9、M10的栅极相连并连接MOS管M9的漏极和MOS管M12的漏极，MOS管M10的漏极通过电阻R3接地，MOS管的漏极端即为基准电压输出端VREF；所述MOS管M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8、M9均为PMOS管，所述MOS管M11、M12均为NMOS管。

在上述基准电压源电路中，流过电阻R1的偏置电流经过电流镜像作用产生流过流过MOS管M8的漏极电流为正温度系数电流，而流过MOS管M11源极端的电流为VBE3/R2，从而流过MOS管M12源极端的电流为负温度系数电流，经过再次电流镜像作用流过MOS管M10漏极端的电流也为负温度系数电流，从而可以通过调节元器件的参数得到叠加的零温度系数的基准电压VREF。图2是电源电压分别为2.6V、3.3V、4V时输出电压的仿真结果图。与传统的基准电压源电路相比，上述基准电压源电路具有较高的输出稳定性和精度，并且与现有的改进电路结构相比，上述电路的结构简单，使用较少的运算放大器，节省了功耗。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种低功耗、高精度的基准电压源，其特征在于，包括核心电路、补偿电路和叠加电路；所述核心电路产生正温度系数电流，所述补偿电路产生正温度系数电流，所述叠加电路将所述正温度系数电流和负温度系数电流叠加并产生基准电压VREF。

2.一种如权利要求1所述的基准电压源，其特征在于，所述核心电路包括：MOS管M1、M2、M3、M4，运算放大器OP1，电阻R1，三极管Q1、Q2；所述补偿电路包括：MOS管M5、M6、M7、M8、M9、M11、M12，电阻R2和三极管Q3；所述叠加电路包括MOS管M10和电阻R3；所述MOS管M1、M3、M5、M7、M9、M10的源极均连接电源电压，所述MOS管M1、M3、M5、M7的栅极均相连并连接运算放大器OP1的输出端，所述MOS管M2、M4、M6、M8的栅极均相连；所述MOS管M2的源极连接MOS管M1的漏极，漏极连接运算放大器OP1的正相输入端以及电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接三极管Q1的发射极；所述MOS管M4的源极连接MOS管M2的漏极，漏极连接运算放大器OP1的反相输入端以及三极管Q2的发射极，三极管Q1、Q2的基极相连并接地，两者的集电极均接地；所述MOS管M6的源极连接MOS管M5的漏极，漏极连接MOS管M11的漏极、栅极以及MOS管M12的栅极，MOS管M12的源极连接三极管Q3的发射极，三极管Q3的基极和集电极均接地，MOS管M12的源极通过电阻R2接地；所述MOS管M8的源极连接MOS管M7的漏极，漏极连接基准电压输出端VREF；所述MOS管M9、M10的栅极相连并连接MOS管M9的漏极和MOS管M12的漏极，MOS管M10的漏极通过电阻R3接地，MOS管的漏极端即为基准电压输出端VREF；所述MOS管M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8、M9均为PMOS管，所述MOS管M11、M12均为NMOS管。