一种带隙基准电压源电路制造技术

本发明专利技术涉及一种带隙基准电压源电路，其包括：核心电路、负反馈环路、电流镜结构和启动电路；所述核心电路用于产生带隙电压，其输入端与所述启动电路连接，所述核心电路的输出端与所述电流镜结构连接，通过所述电流镜结构增大电压源电路的输出驱动能力；并在所述核心电路与所述启动电路、所述电流镜结构之间设置有所述负反馈环路，由所述负反馈环路保证输出电压的稳定性。本发明专利技术的带隙基准电压源通过CMOS工艺进行加工，该电压源电路在降低输出噪声的基础上，能有效增大带载能力、降低输出电压温度系数，具有输出噪声低、温度系数低、输出驱动能力大的优点。本发明专利技术可以广泛在微电子学与固体电子学领域的超大规模集成电路中应用。

【技术实现步骤摘要】
一种带隙基准电压源电路
本专利技术涉及微电子学与固体电子学领域的超大规模集成电路，特别是关于一种大输出驱动能力、低输出噪声的带隙基准电压源电路。
技术介绍
带隙基准电压源由于能够在电源电压和温度变化的情况下输出稳定的电压值，所以它常应用于模拟电路、数字电路、数模混合电路，例如作为运算放大器的偏置电压源、作为数据转换器的参考电压源等。随着集成电路的迅速发展，电路精度的要求不断提高。参考电压源的精度直接影响着数据转换器的精度，所以近些年低噪声基准电压源的需求也是极其迫切。针对低噪声基准电压源的需求，AnalogDevices公司曾于2008年发表了一篇文章“A37nV/sqrtHz2.5Vreferencebasedondual-thresholdJFETtechnology”，文中提到了一种利用双阈值JFET管来代替MOS管和三极管来产生带隙电压的方法，这种双阈值JFET管具有较低的温度系数，所以需要较小的匹配电流来生成带隙电压，从而能够实现低噪声，但是这种双阈值JFET管需要特殊的工艺进行加工。同时，由于带隙基准电压源输出驱动能力比较弱，需要在输出端接缓冲器才能具有较好的带载能力；输出缓冲器会在输出端直接引入噪声源，具有大输出驱动能力的带隙电压源可以减少电路噪声的来源。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种大输出驱动能力、低输出噪声的带隙基准电压源电路，其输出噪声低、温度系数低、输出驱动能力大。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种带隙基准电压源电路，其包括：核心电路、负反馈环路、电流镜结构和启动电路；所述核心电路用于产生带隙电压，其输入端与所述启动电路连接，所述核心电路的输出端与所述电流镜结构连接，通过所述电流镜结构增大电压源电路的输出驱动能力；并在所述核心电路与所述启动电路、所述电流镜结构之间设置有所述负反馈环路，由所述负反馈环路保证输出电压的稳定性。进一步，所述核心电路包括第一电阻R1，第二电阻R2，第三电阻R3，第一三极管Q1和第二三极管Q2；所述第一电阻R1的第一端与所述第二电阻R2的第一端连接，且所述第一电阻R1的第一端与所述第二电阻R2的第一端连接后作为所述核心电路的输出端；所述第一电阻R1的第二端与所述第一三极管Q1的基极、所述第三电阻R3的第一端相连；所述第三电阻R3的第二端与所述第一三极管Q1的集电极相连，所述第一三极管Q1的发射极接地；所述第二电阻R2的第二端与所述第二三极管Q2的集电极相连，所述第二三极管Q2的基极与所述第一三极管Q1的集电极相连，所述第二三极管Q2的发射极接地。进一步，所述第三电阻R3两端的电压差等于所述第一三极管Q1的基极-发射极电压和所述第二三极管Q2的基极-发射极电压的差值ΔVBE。进一步，所述第二三极管Q2的基极-发射极电压的差值ΔVBE为：式中，k是玻尔兹曼常数，T是绝对温度，q是单个电子的电荷量，IC1、IC2是所述第一三极管Q1和所述第二三极管Q2的集电极电流，A1、A2是所述第一三极管Q1和所述第二三极管Q2的发射极横截面面积，VBE1、VBE2分别是所述第一三极管Q1、所述第二三极管Q2的基极-发射极电压。进一步，所述核心电路的输出端电压Vout为：通过控制调整第一电阻R1和第三电阻R3的比例关系，使得输出端电压是一阶温度不相关的。进一步，所述电流镜结构包括第六三极管Q6，第七三极管Q7，第八三极管Q8，第四电阻R4和第五电阻R5；所述第四电阻R4的第一端与电源电压VDD相连，第二端与所述第六三极管Q6的发射极相连；所述第五电阻R5的第一端与电源电压VDD相连，第二端端与所述第七三极管Q7的发射极相连；所述第六三极管Q6的基极、所述第七三极管Q7的基极和所述第八三极管Q8的集电极相连，并且所述第六三极管Q6、所述第七三极管Q7的基极电压由所述启动电路提供；所述第七三极管Q7的集电极与所述负反馈环路中的第三三极管Q3的集电极相连，所述第六三极管Q6的集电极与所述第八三极管Q8的基极相连，所述第八三极管Q8的发射极接地。进一步，所述电流镜结构还包括第四三极管Q4，第五三极管Q5，第八电阻R8，第九电阻R9和第十电阻R10；所述第五三极管Q5的集电极与基极相连形成二极管结构，所述第五三极管Q5的基极与所述第四三极管Q4的基极相连；所述第五三极管Q5的集电极与所述第八电阻R8的一端相连，所述第八电阻R8的另一端与所述负反馈环路中的第一MOS管M1的源极相连；所述第五三极管Q5的发射极与所述第九电阻R9的一端相连，所述第九电阻R9的另一端接地；所述第四三极管Q4的发射极与所述第十电阻R10的一端相连，所述第四三极管Q4的集电极与所述第八三极管Q8的基极相连，所述第十电阻R10的另一端接地。进一步，所述负反馈环路包括所述核心电路，以及第三三极管Q3和驱动结构；所述第三三极管Q3的基极与所述第二三极管Q2的集电极相连，所述第三三极管Q3的发射极接地，所述第三三极管Q3的集电极与所述驱动结构相连。进一步，所述驱动结构为第一MOS管M1；所述第三三极管Q3的集电极与所述第一MOS管M1的栅极相连，所述第一MOS管M1的漏极连接至电源电压VDD，所述第一MOS管M1的源极连接至所述第一电阻R1和第二电阻R2的连接端。进一步，所述启动电路包括第九三极管Q9，第十三极管Q10，第二MOS管M2，第六电阻R6和第七电阻R7；所述第九三极管Q9的发射极与电源电压VDD相连，集电极与所述第三三极管Q3的集电极相连，基极与所述第十三极管Q10的基极相连；所述第十三极管Q10的发射极与所述第二MOS管M2的栅极相连，集电极接地，基极与所述第二MOS管M2的漏极、所述第七电阻R7的第一端相连，所述第七电阻R7的第二接地；所述第二MOS管M2的源极与所述第六电阻R6的一端相连，所述第六电阻R6的另一端与电源电压VDD相连。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本专利技术结构简单，在产生带隙电压的核心电路部分，通过调整第一电阻R1和第三电阻R3的比例关系可以使得输出电压有较低的温度系数，使得该带隙基准电压源结构具有很好的温度特性。2、本专利技术中具有负反馈环路结构，有效抑制了其他干扰源对输出电压的影响，使得该带隙基准电压源具有良好的稳定性。3、本专利技术电路元器件少，有效减少对输出产生的噪声的噪声源，同时利用负反馈环路取代了运算放大器，减少了运算放大器差分输入端带来的噪声，使得该带隙基准电压源具有低输出噪声的良好性能。4、本专利技术通过增大第一MOS管M1的尺寸，同时通过电流镜结构减少输出负载对产生带隙电压核心电路的影响，使得该带隙基准电压源具有大输出驱动能力。综上，本专利技术的带隙基准电压源通过BCD工艺进行加工，该电压源电路在降低输出噪声的基础上，能有效增大带载能力、降低输出电压温度系数，具有输出噪声低、温度系数低、输出驱动能力大的优点。附图说明图1是本专利技术实施例的电路图。具体实施方式<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带隙基准电压源电路，其特征在于，包括：核心电路、负反馈环路、电流镜结构和启动电路；所述核心电路用于产生带隙电压，其输入端与所述启动电路连接，所述核心电路的输出端与所述电流镜结构连接，通过所述电流镜结构增大电压源电路的输出驱动能力；并在所述核心电路与所述启动电路、所述电流镜结构之间设置有所述负反馈环路，由所述负反馈环路保证输出电压的稳定性。/n

【技术特征摘要】
1.一种带隙基准电压源电路，其特征在于，包括：核心电路、负反馈环路、电流镜结构和启动电路；所述核心电路用于产生带隙电压，其输入端与所述启动电路连接，所述核心电路的输出端与所述电流镜结构连接，通过所述电流镜结构增大电压源电路的输出驱动能力；并在所述核心电路与所述启动电路、所述电流镜结构之间设置有所述负反馈环路，由所述负反馈环路保证输出电压的稳定性。


2.如权利要求1所述带隙基准电压源电路，其特征在于，所述核心电路包括第一电阻R1，第二电阻R2，第三电阻R3，第一三极管Q1和第二三极管Q2；所述第一电阻R1的第一端与所述第二电阻R2的第一端连接，且所述第一电阻R1的第一端与所述第二电阻R2的第一端连接后作为所述核心电路的输出端；所述第一电阻R1的第二端与所述第一三极管Q1的基极、所述第三电阻R3的第一端相连；所述第三电阻R3的第二端与所述第一三极管Q1的集电极相连，所述第一三极管Q1的发射极接地；所述第二电阻R2的第二端与所述第二三极管Q2的集电极相连，所述第二三极管Q2的基极与所述第一三极管Q1的集电极相连，所述第二三极管Q2的发射极接地。


3.如权利要求2所述带隙基准电压源电路，其特征在于，所述第三电阻R3两端的电压差等于所述第一三极管Q1的基极-发射极电压和所述第二三极管Q2的基极-发射极电压的差值ΔVBE。


4.如权利要求3所述带隙基准电压源电路，其特征在于，所述第二三极管Q2的基极-发射极电压的差值ΔVBE为：



式中，k是玻尔兹曼常数，T是绝对温度，q是单个电子的电荷量，IC1、IC2是所述第一三极管Q1和所述第二三极管Q2的集电极电流，A1、A2是所述第一三极管Q1和所述第二三极管Q2的发射极横截面面积，VBE1、VBE2分别是所述第一三极管Q1、所述第二三极管Q2的基极-发射极电压。


5.如权利要求4所述带隙基准电压源电路，其特征在于，所述核心电路的输出端电压Vout为：



通过控制调整第一电阻R1和第三电阻R3的比例关系，使得输出端电压是一阶温度不相关的。


6.如权利要求1所述带隙基准电压源电路，其特征在于，所述电流镜结构包括第六三极管Q6，第七三极管Q7，第八三极管Q8，第四电阻R4和第五电阻R5；所述第四电阻R4的第一端与电源电压VDD相连，第二端与所述第六三极管Q6的发射极相连；所述第五电阻R5的第一端与电源电压VDD...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏琦，周斌，邹军军，李享，纪峰，褚弘扬，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11