專利名稱：高電源電壓抑制比帶隙基準源及模擬/數(shù)?；旌闲酒闹谱鞣椒?br> 技術領域：
本實用新型屬于微電子領域，尤其涉及模擬/數(shù)?；旌闲盘柼幚硇酒械墓δ茈娐方Y構設計技術，具體來說是ー種高電源電壓抑制比帶隙基準源及模擬/數(shù)?；旌闲酒梢杂行У靥岣邆鹘y(tǒng)帶隙基準源的電源電壓抑制比。
背景技術：
模擬/數(shù)模混合電路中廣泛地包含電壓基準(Reference Voltage)，其精度直接決定數(shù)/模轉換器、模/數(shù)轉換器等電路的性能，這種基準應該與電源和エ藝參數(shù)的關系很小，與溫度的關系是無關的。帶隙基準源就是ー種較為穩(wěn)定的基準源，它將負溫度系數(shù)的電壓與正溫度系數(shù)的電壓加權相加，由此抵消溫度對輸出電壓的影響。傳統(tǒng)帶隙基準源需要采用運算放大器形成的反饋環(huán)路實現(xiàn)電壓基準源的穩(wěn)定輸 出，由于運算放大器自身帶寬、増益的限制，使得電源電壓的波動在一定帶寬范圍內(nèi)(尤其時中頻段)無法得到很好的抑制，由此影響基準電壓源的輸出信號質量。隨后改進的增強型帶隙基準源電路結構，采用前置電壓源単獨給帶隙基準源供電，使得電源電壓抑制比得到一定的提高，但是改進之后的電路結構，増加了靜態(tài)功耗與芯片面積。由此可見，現(xiàn)有技術存在諸多弊端其一，采用運算放大器的帶隙基準源存在輸入失調電壓較大的問題，若將運算放大器的増益提高以提高電源電壓抑制比，則輸入失調電壓也被放大，使得輸出基準電壓不夠準確；其ニ，采用前置電壓源単獨給帶隙基準源供電，需要増加較大的靜態(tài)電流，功耗隨之増大，且結構較為復雜，芯片占用的版圖面積也隨之增大，成本大大增加。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術的不足，本實用新型的目的在于提供一種高電源電壓抑制比帶隙基準源及模擬/數(shù)?；旌闲酒?，以滿足低功耗、高電源電壓抑制比的設計需求。為解決以上技術問題，本實用新型提供的技術方案是，一種高電源電壓抑制比帶隙基準源，包括電源切換模塊、帶隙基準源及低壓差線性穩(wěn)壓源，其中電源切換模塊ー輸入端接入外部電源，輸出端接帶隙基準源輸入端；帶隙基準源輸出端接低壓差線性穩(wěn)壓源輸入端；低壓差線性穩(wěn)壓源輸出端反饋接入電源切換模塊另ー輸入端；并且，帶隙基準源和低壓差線性穩(wěn)壓源分別向電源切換模塊提供使能信號，用以電源切換模塊在邏輯判斷后切換供電模式，給帶隙基準源提供外部電源電壓或低壓差線性穩(wěn)壓源電壓。較優(yōu)地，包括邏輯判斷級電路和開關級電路，其中邏輯判斷級電路分別接入帶隙基準源輸出使能信號和低壓差線性穩(wěn)壓源輸出使能信號，根據(jù)相應邏輯輸出電源轉換開關信號；開關級電路根據(jù)電源轉換開關信號相應導通或截止，用以選擇性地接入外部電源或低壓差線性穩(wěn)壓源。較優(yōu)地，邏輯判斷級電路包括與非門及輸出反相器，其中與非門對帶隙基準源輸出使能信號與低壓差線性穩(wěn)壓源輸出使能信號做出邏輯判斷，輸出電源轉換開關信號；輸出反相器對電源轉換開關信號反相后輸出至開關級電路。較優(yōu)地，開關級電路接有保護級器件。較優(yōu)地，保護級器件構成多個鉗位電路，用以使電源轉換開關信號電壓及低壓差線性穩(wěn)壓源輸出電壓的波形頂部/底部保持在預設的直流電平范圍之內(nèi)。較優(yōu)地，邏輯判斷級電路的一輸入端連接帶隙基準源輸出使能信號輸入級電路。較優(yōu)地，帶隙基準源輸出使能信號輸入級電路包括帶隙基準源輸出使能信號判斷電路和輸入反相電路，該帶隙基準源輸出使能信號判斷電路輸出帶隙基準源輸出使能信 號，之后經(jīng)輸入反相電路反相輸入至邏輯判斷級電路的ー輸入端。較優(yōu)地，帶隙基準源輸出使能信號判斷電路中接有恒流源，用以穩(wěn)定帶隙基準源輸出使能信號判斷電路中的電流。較優(yōu)地，輸入反相電路的輸出端接有延時單元，用以將帶隙基準源輸出使能信號延時預設時間，之后輸入至邏輯判斷級電路的ー輸入端。在此基礎上，本實用新型還提供一種模擬/數(shù)?；旌闲酒?，設有上述的高電源電壓抑制比帶隙基準源。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型采用較為簡單的電源模式切換電路，可實現(xiàn)高電源電壓抑制比帶隙基準的設計，由此滿足低功耗、高電源電壓抑制比的設計需求。就本實用新型的優(yōu)選實施例而言，其通過供電開關的作用，基準電壓的電源電壓抑制比得到很大改善，在低頻IOOHz下，能夠達到106dB ;在中頻IOOKHz下，能夠達到55dB。

圖I是本實用新型高電源電壓抑制比帶隙基準源的電路框圖；圖2是圖I中電源切換模塊一優(yōu)選實施例的電路原理圖；圖3是采用圖2所示電源切換模塊的高電源電壓抑制比帶隙基準源的増益相位曲線圖。
具體實施方式
本實用新型的核心思想是，設置電源切換模塊，其自動切換供電模式給帶隙基準源電路，實現(xiàn)前置電壓源的功能。為了使本領域的技術人員更好地理解本實用新型的技術方案，
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進ー步的詳細說明。參見圖1，表示本實用新型高電源電壓抑制比帶隙基準源的整體模塊結構。該高電源電壓抑制比帶隙基準源應用于數(shù)?；旌闲酒?，其主要包括三個主要模塊，即電源切換模塊(PowerSupply) 100、帶隙基準源(Bandgap) 200、低壓差線性穩(wěn)壓源(LD0&C0MP) 300，連接方式是電源切換模塊100的一輸入端接入外部電源，其輸出端接帶隙基準源200輸入端，帶隙基準源200輸出端接低壓差線性穩(wěn)壓源300輸入端，低壓差線性穩(wěn)壓源300輸出端反饋接入電源切換模塊100的另ー輸入端，且?guī)痘鶞试?00和低壓差線性穩(wěn)壓源300分別向電源切換模塊100提供使能信號。以下對三個模塊的主要功能分別進行描述。如圖I所示，電源切換模塊100經(jīng)過數(shù)字邏輯信號的判斷，自動切換供電模式給帶隙基準源電路200，實現(xiàn)前置電壓源的功能；帶隙基準源電路200穩(wěn)定輸出低溫漂系數(shù)的基準電壓Switch Output給低壓差線性穩(wěn)壓源300，為芯片內(nèi)部提供一個穩(wěn)定的電壓源，并輸出使能信號Bandgap_OK ;低壓差線性穩(wěn)壓源300給電源切換模塊100提供穩(wěn)定的電源電壓Vout,并輸出使能信號LD0_0K，實現(xiàn)外部電源電壓VDD與低壓差線性穩(wěn)壓源300輸出電壓的切換。如圖I所述，本實用新型中電源切換模塊100主要實現(xiàn)外部電源電壓與低壓差線性穩(wěn)壓源300輸出電壓之間的切換當外部電源上電后，帶隙基準源200與低壓差線性穩(wěn)壓源300正常工作以后，分別輸出使能信號，之后經(jīng)過電源切換模塊100數(shù)字邏輯電路的控制，電源切換模塊100將外部電源電壓切換到低壓差線性穩(wěn)壓源輸出電壓給帶隙基準源。相比之下，內(nèi)部低壓差線性穩(wěn)壓源基準電壓的波動比外部電源電壓要小很多，由此間接地提高了帶隙基準源200的電源電壓抑制比。本實用新型中的電源切換模塊100可采用多種電路形式，以下對其ー個優(yōu)選實施例進行描述。參見圖2，表示本實用新型高電源電壓抑制比帶隙基準源中電源切換模塊100 —較優(yōu)實施例的電路結構。該電源切換模塊100的電路包括電流源IB、增強型晶體管M2-M18、電阻R1、電容Cl、ニ極管Dl等元件，由此分別構成帶隙基準源輸出使能信號輸入級電路、邏輯判斷級電路、開關級電路及保護級電路，以下進ー步進行描述。帶隙基準源輸出使能信號輸入級電路，由電流源IB、增強型晶體管M2、M3、M4，電阻R1、電容Cl構成，其中電流源IB與增強型晶體管M2構成帶隙基準源輸出使能信號判斷電路；M3與M4構成反相電路，以便將帶隙基準源輸出使能信號反相；電阻Rl與電容Cl構成延時電路，以便將反相后的帶隙基準源輸出使能信號延時預設時間后輸入到后續(xù)的邏輯判斷級電路。邏輯判斷級電路，分別接入帶隙基準源輸出使能信號Bandgap_0K和低壓差線性穩(wěn)壓源輸出使能信號LD0_0K，其輸出電源轉換開關信號，以便后續(xù)開關級電路選擇性地接入外部電源或帶隙基準源，其中M5-M8組成與非門，其對帶隙基準源使能信號與線性穩(wěn)壓源輸出使能信號做出邏輯判斷，輸出電源轉換開關信號；M9、MlO構成反相器，對電源轉換開關信號反相，之后輸出至開關級電路。開關級電路，由開關管M12、M13、M14、M15、M16、M17構成，根據(jù)邏輯判斷級電路輸出的電源轉換開關信號，各Ml M17相應導通或截止，以便選擇性地接入外部電源或低壓差線性穩(wěn)壓源電壓。保護級電路，特別地設置有三鉗位電路，其中M11、M18為增強型PMOS晶體管，實現(xiàn)鉗位保護；D1為保護ニ極管，也起鉗位作用。如圖2所示，該電源切換模塊100的工作過程是電流源IB與增強型晶體管M2、構成帶隙基準源輸出使能信號判斷電路，其中M2滿足下拉功能；M3與M4將帶隙基準源輸出使能信號反相以后經(jīng)過電阻Rl與Cl組成的延時單元，最終輸出到與非門的輸入端；M5-M8組成與非門，其對帶隙基準源使能信號與線性穩(wěn)壓源輸出使能信號做出邏輯判斷；使能信號最終經(jīng)過由M9、MlO構成的反相器，分別為開關管M12、M13、M14、M15、M16、M17提供開關信號，由此實現(xiàn)電源的切換。需說明的是，上述實施例中的各級電路結構均可采用其它電路形式實現(xiàn)。例如，圖2中數(shù)字邏輯電路部分采用與非門，之后經(jīng)反相器輸出到開關電路，顯然也可采用其它邏輯電路結構，例如直接以與門代替，不再贅述。如圖2所示，該電源切換模塊100的主要邏輯為(I)帶隙基準源使能信號Bandgap_0K = “0”，低壓差線性穩(wěn)壓源輸出使能信號LD0_0K = “O” 吋，Vout = VIn-VDS15-VDS17 ；(2)帶隙基準源使能信Bandgap_0K = “ 1”，低壓差線性穩(wěn)壓源輸出使能信號LD0_OK = “I” 吋，Vout = VBiAS-VDS12。參見圖3，表示采用上述電源切換模塊的高電源電壓抑制比帶隙基準源的輸出特性曲線，其中橫坐標為頻率，縱坐標為增益。由圖3可知，上述實施例可較好地實現(xiàn)電源電 壓抑制比帶隙基準的設計，由此滿足低功耗、高電源電壓抑制比的設計需求。該實施例通過供電開關的作用，基準電壓的電源電壓抑制比得到很大改善，在低頻IOOHz下，能夠達到106dB ;在中頻IOOKHz下，能夠達到55dB。本實用新型的模擬/數(shù)模混合芯片，設有上述高電源電壓抑制比帶隙基準源。由于基準電源的抑制比得到很大改善，保證了基準電壓的精度，有助于提升模擬/數(shù)?；旌闲酒男阅?。以上僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出的是，上述優(yōu)選實施方式不應視為對本實用新型的限制，本實用新型的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型的精神和范圍內(nèi)，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種高電源電壓抑制比帶隙基準源，其特征在于，包括電源切換模塊、帶隙基準源及低壓差線性穩(wěn)壓源，其中電源切換模塊一輸入端接入外部電源，輸出端接帶隙基準源輸入端；帶隙基準源輸出端接低壓差線性穩(wěn)壓源輸入端；低壓差線性穩(wěn)壓源輸出端反饋接入電源切換模塊另ー輸入端；并且，帶隙基準源和低壓差線性穩(wěn)壓源分別向電源切換模塊提供使能信號，用以電源切換模塊在邏輯判斷后切換供電模式，給帶隙基準源提供外部電源電壓或低壓差線性穩(wěn)壓源電壓。
2.如權利要求I所述的高電源電壓抑制比帶隙基準源，其特征在于，包括邏輯判斷級電路和開關級電路，其中邏輯判斷級電路分別接入帶隙基準源輸出使能信號和低壓差線性穩(wěn)壓源輸出使能信號，根據(jù)相應邏輯輸出電源轉換開關信號；開關級電路根據(jù)電源轉換開關信號相應導通或截止，用以選擇性地接入外部電源或低壓差線性穩(wěn)壓源。
3.如權利要求2所述的高電源電壓抑制比帶隙基準源，其特征在于，邏輯判斷級電路包括與非門及輸出反相器，其中與非門對帶隙基準源輸出使能信號與低壓差線性穩(wěn)壓源輸出使能信號做出邏輯判斷，輸出電源轉換開關信號；輸出反相器對電源轉換開關信號反相后輸出至開關級電路。
4.如權利要求2所述的高電源電壓抑制比帶隙基準源，其特征在于，開關級電路接有保護級器件。
5.如權利要求4所述的高電源電壓抑制比帶隙基準源，其特征在于，保護級器件構成多個鉗位電路，用以使電源轉換開關信號電壓及低壓差線性穩(wěn)壓源輸出電壓的波形頂部/底部保持在預設的直流電平范圍內(nèi)。
6.如權利要求2所述的高電源電壓抑制比帶隙基準源，其特征在于，邏輯判斷級電路的一輸入端連接帶隙基準源輸出使能信號輸入級電路。
7.如權利要求6所述的高電源電壓抑制比帶隙基準源，其特征在于，帶隙基準源輸出使能信號輸入級電路包括帶隙基準源輸出使能信號判斷電路和輸入反相電路，該帶隙基準源輸出使能信號判斷電路輸出帶隙基準源輸出使能信號，之后經(jīng)輸入反相電路反相輸入至邏輯判斷級電路的ー輸入端。
8.如權利要求7所述的高電源電壓抑制比帶隙基準源，其特征在于，帶隙基準源輸出使能信號判斷電路中接有恒流源，用以穩(wěn)定帶隙基準源輸出使能信號判斷電路中的電流。
9.如權利要求8所述的高電源電壓抑制比帶隙基準源，其特征在于，輸入反相電路的輸出端接有延時單元，用以將帶隙基準源輸出使能信號延時預設時間，之后輸入至邏輯判斷級電路的ー輸入端。
10.一種模擬/數(shù)?；旌闲酒?，其特征在于，設有如權利要求I 9任一項所述的高電源電壓抑制比帶隙基準源。
專利摘要本實用新型公開一種高電源電壓抑制比帶隙基準源，包括電源切換模塊、帶隙基準源及低壓差線性穩(wěn)壓源，其中電源切換模塊一輸入端接入外部電源，輸出端接帶隙基準源輸入端；帶隙基準源輸出端接低壓差線性穩(wěn)壓源輸入端；低壓差線性穩(wěn)壓源輸出端反饋接入電源切換模塊另一輸入端；并且，帶隙基準源和低壓差線性穩(wěn)壓源分別向電源切換模塊提供使能信號，用以電源切換模塊在邏輯判斷后切換供電模式，給帶隙基準源提供外部電源電壓或低壓差線性穩(wěn)壓源電壓。本實用新型還公開一種模擬/數(shù)?；旌闲酒?，設有上述高電源電壓抑制比帶隙基準源。本實用新型通過供電開關作用，使基準電源的抑制比得到很大改善，可以滿足低功耗、高電源電壓抑制比設計需求。
文檔編號G05F1/56GK202486644SQ20122006633
公開日2012年10月10日 申請日期2012年2月27日 優(yōu)先權日2012年2月27日
發(fā)明者任民, 徐敏, 肖君宇, 謝文剛 申請人:成都國微電子有限公司