低壓低功耗基準(zhǔn)電壓源及低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供低壓低功耗基準(zhǔn)電壓源，包括啟動(dòng)電路、低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路和穩(wěn)定電路；其特征在于：?jiǎn)?dòng)電路檢測(cè)低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路第一輸出端的電壓信號(hào)，以判斷是否在正常工作模式；當(dāng)?shù)突鶞?zhǔn)電壓產(chǎn)生電路沒有啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電路強(qiáng)制產(chǎn)生一個(gè)輸出電流源對(duì)低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路進(jìn)行充電，待充電完成后，低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路被啟動(dòng)，進(jìn)入正常工作模式，同時(shí)低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路第一輸出端的電壓信號(hào)發(fā)生跳變，啟動(dòng)電路再根據(jù)檢測(cè)到的電壓信號(hào)，自動(dòng)關(guān)閉輸出電流源；所述低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路第一輸出端產(chǎn)生電壓信號(hào)輸出到啟動(dòng)電路；在正常工作模式時(shí)，第二輸出端產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓輸出，同時(shí)，該低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路第三輸出端輸出基準(zhǔn)電壓取樣信號(hào)到穩(wěn)定電路。
【專利說明】低壓低功耗基準(zhǔn)電壓源及低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及模擬和數(shù)?；旌想娐分行枰a(chǎn)生低壓低功耗的基準(zhǔn)電壓源及電路，尤其涉及基于CMOS工藝的低壓低功耗基準(zhǔn)電壓源及低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路。
【背景技術(shù)】
[0002]高精度且穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓源在模擬和混合信號(hào)中，應(yīng)用非常廣泛。在一些通信器件中，如RFID、手持移動(dòng)終端，對(duì)小面積、低壓、低功耗、低溫度靈敏度的基準(zhǔn)電壓源提出了需求。
[0003]傳統(tǒng)的基準(zhǔn)電壓源電路通常采用二極管或者BJT三極管的帶隙特性來實(shí)現(xiàn)，由于二極管和BJT管的導(dǎo)通電壓常溫下約為0.6V，在負(fù)溫下，甚至?xí)叩?.8V，在這樣的電路中，電源電壓就不可能降到較低的值，也不可能提供幾百mV的的基準(zhǔn)電壓。
[0004]采用工作在亞閾值區(qū)的MOS管可以實(shí)現(xiàn)低壓、低功耗、低溫度靈敏度的基準(zhǔn)電壓源，但實(shí)現(xiàn)起來會(huì)存在一定的難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一在于提供低壓低功耗基準(zhǔn)電壓源。
[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之二在于提供輸出基準(zhǔn)電壓低于IV的低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路。
[0007]本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題，采用如下的技術(shù)方案:
[0008]低壓低功耗基準(zhǔn)電壓源，包括啟動(dòng)電路、低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路和穩(wěn)定電路；其特點(diǎn)是:
[0009]啟動(dòng)電路檢測(cè)低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路第一輸出端的電壓信號(hào)，以判斷是否在正常工作模式；當(dāng)?shù)突鶞?zhǔn)電壓產(chǎn)生電路沒有啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電路強(qiáng)制產(chǎn)生一個(gè)輸出電流源對(duì)低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路進(jìn)行充電，待充電完成后，低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路被啟動(dòng)，進(jìn)入正常工作模式，同時(shí)低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路第一輸出端的電壓信號(hào)發(fā)生跳變，啟動(dòng)電路再根據(jù)檢測(cè)到的電壓信號(hào)，自動(dòng)關(guān)閉輸出電流源；啟動(dòng)電路用來確保低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路進(jìn)入正常工作狀態(tài)；
[0010]所述低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路第一輸出端產(chǎn)生電壓信號(hào)輸出到啟動(dòng)電路；在正常工作模式時(shí)，第二輸出端產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓輸出，同時(shí)，該低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路第三輸出端輸出基準(zhǔn)電壓取樣信號(hào)到穩(wěn)定電路；
[0011]所述穩(wěn)定電路與低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路形成負(fù)反饋環(huán)路，當(dāng)基準(zhǔn)電壓上升時(shí)，穩(wěn)定電路產(chǎn)生抑制基準(zhǔn)電壓上升的信號(hào)，使基準(zhǔn)電壓穩(wěn)定；以補(bǔ)償?shù)突鶞?zhǔn)電壓產(chǎn)生電路內(nèi)部正反饋環(huán)路對(duì)電路穩(wěn)定性的影響，并且負(fù)反饋環(huán)路增益大于低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路內(nèi)部正反饋環(huán)路增益；以保證電路進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，防止低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路進(jìn)入振蕩區(qū)。
[0012]本發(fā)明通過啟動(dòng)電路確保低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路進(jìn)入正常工作狀態(tài)，并且在低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路進(jìn)入正常工作狀態(tài)后啟動(dòng)電路自動(dòng)關(guān)閉，通過穩(wěn)定電路補(bǔ)償?shù)突鶞?zhǔn)電壓產(chǎn)生電路內(nèi)部正反饋環(huán)路對(duì)電路穩(wěn)定性的影響，保證電路進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，通過低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路產(chǎn)生低的基準(zhǔn)電壓；本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電路穩(wěn)定可靠，具有低功耗、低工作電壓、低輸出基準(zhǔn)電壓等優(yōu)點(diǎn)。
[0013]根據(jù)所述的低壓低功耗基準(zhǔn)電壓源的一種優(yōu)選方案，所述低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路包括第一、第二等效PMOS管、第一、第二 PMOS管、第一、第二、第三NMOS管和限流電阻，第一、第二、第三NMOS管的襯底以及第一、第二 NMOS管的源極均與地相接，第一、第二、第三NMOS管的柵極同時(shí)與第二 NMOS管的漏極相接，還與第一等效PMOS管的漏極相接，第三NMOS管的源極通過限流電阻接地，第三NMOS管的漏極與第二等效PMOS管的漏極相接；第一、第二等效PMOS管的源極均與第二 PMOS管的漏極相接，第一、第二等效PMOS管的柵極均與地相接；第一、第二等效PMOS管的襯底相接；第一、第二 PMOS管的柵極同時(shí)與第一 PMOS管的漏極以及第一 NMOS管的漏極相接，第一、第二 PMOS管的源極均與電源連接。
[0014]本發(fā)明采用工作在亞閾值區(qū)的NMOS管來產(chǎn)生零溫輸出基準(zhǔn)電壓，具有功耗低的特點(diǎn)；NM0S管負(fù)溫特性的VGS電壓和等效PMOS管兩端的正溫特性電壓相互抵消，形成零溫特性的輸出電壓，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有低工作電壓、低輸出基準(zhǔn)電壓的特點(diǎn)。
[0015]根據(jù)所述的低壓低功耗基準(zhǔn)電壓源的一種優(yōu)選方案，每個(gè)等效PMOS管均由多只PMOS管串接構(gòu)成，即該多只PMOS管的柵極同時(shí)連接在一起，作為等效PMOS管的柵極，該多只PMOS管的襯底也同時(shí)連接在一起，作為等效PMOS管的襯底；該多只PMOS管中的第一只PMOS管的漏極作為等效PMOS管的漏極，該多只PMOS管中的第一只PMOS管的源極連接該多只PMOS管中的第二只PMOS管的漏極，該多只PMOS管中的第二只PMOS管的源極連接該多只PMOS管中的第三只PMOS管的漏極，依次類推，該多只PMOS管中的最后一只PMOS管的源極作為等效PMOS管的源極。
[0016]根據(jù)所述的低壓低功耗基準(zhǔn)電壓源的一種優(yōu)選方案，所述啟動(dòng)電路包括第十五、十六PMOS管和第五至第八NMOS管；其中，第十五、十六PMOS管的襯底及源極接電源，第五至第八NMOS管的襯底以及第五NMOS管的源極接地；第五NMOS管的柵極和漏極接在一起，并與第六NMOS管的源極相接，第六NMOS管的柵極和漏極接在一起并與第十五PMOS管的漏極連接；第十五PMOS管的柵極接低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路的第一輸出端；第十六PMOS管和第七NMOS管構(gòu)成反相器，它們的柵極接在一起，并與第十五PMOS管的漏極相接，第十六PMOS管和第七NMOS管的漏極接在一起并與第八NMOS管的柵極相接，第八NMOS管的漏極與電源相接，第八MN8管的源極輸出信號(hào)到低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路。
[0017]本發(fā)明啟動(dòng)電路設(shè)計(jì)巧妙，通過對(duì)低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路某個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓檢測(cè)，準(zhǔn)確判斷低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路是否啟動(dòng)，當(dāng)?shù)突鶞?zhǔn)電壓產(chǎn)生電路沒有啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電路強(qiáng)制產(chǎn)生一個(gè)輸出電流源對(duì)低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路進(jìn)行充電，待充電完成后，啟動(dòng)電路再根據(jù)檢測(cè)到的電壓信號(hào)，自動(dòng)關(guān)閉輸出電流源。
[0018]一種低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路，其特點(diǎn)是:所述低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路包括第一、第二等效PMOS管、第一、第二 PMOS管、第一、第二、第三NMOS管和限流電阻，第一、第二、第三NMOS管的襯底以及第一、第二 NMOS管的源極均與地相接，第一、第二、第三NMOS管的柵極同時(shí)與第二 NMOS管的漏極相接，還與第一等效PMOS管的漏極相接，第三NMOS管的源極通過限流電阻接地，第三NMOS管的漏極與第二等效PMOS管的漏極相接；第一、第二等效PMOS管的源極均與第二PMOS管的漏極相接，第一、第二等效PMOS管的柵極均與地相接；第一、第二等效PMOS管的襯底相接；第一、第二 PMOS管的柵極同時(shí)與第一 PMOS管的漏極以及第一 NMOS管的漏極相接，第一、第二 PMOS管的源極均與電源連接。
[0019]根據(jù)所述的低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路的一種優(yōu)選方案，每個(gè)等效PMOS管均由多只PMOS管串接構(gòu)成，即該多只PMOS管的柵極同時(shí)連接在一起，作為等效PMOS管的柵極，該多只PMOS管的襯底也同時(shí)連接在一起，作為等效PMOS管的襯底；該多只PMOS管中的第一只PMOS管的漏極作為等效PMOS管的漏極，該多只PMOS管中的第一只PMOS管的源極連接該多只PMOS管中的第二只PMOS管的漏極，該多只PMOS管中的第二只PMOS管的源極連接該多只PMOS管中的第三只PMOS管的漏極，依次類推，該多只PMOS管中的最后一只PMOS管的源極作為等效PMOS管的源極。
[0020]本發(fā)明所述的低壓低功耗基準(zhǔn)電壓源及低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路的有益效果是:本發(fā)明通過啟動(dòng)電路確保低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路進(jìn)入正常工作狀態(tài)，并且在低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路進(jìn)入正常工作狀態(tài)后啟動(dòng)電路自動(dòng)關(guān)閉，通過穩(wěn)定電路補(bǔ)償?shù)突鶞?zhǔn)電壓產(chǎn)生電路內(nèi)部正反饋環(huán)路對(duì)電路穩(wěn)定性的影響，保證電路進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，通過低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路產(chǎn)生低的基準(zhǔn)電壓；本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電路穩(wěn)定可靠，具有低功耗、低工作電壓、低輸出基準(zhǔn)電壓、高精度的優(yōu)點(diǎn)；在RFID、手持通信系統(tǒng)中，具有較大的優(yōu)勢(shì)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明的低壓低功耗基準(zhǔn)電壓源的結(jié)構(gòu)框圖。
[0022]圖2是啟動(dòng)過程中，主要偏置節(jié)點(diǎn)的波形變化瞬態(tài)曲線。
[0023]圖3是低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路2的基準(zhǔn)電壓溫度變化曲線。
[0024]圖4是低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路2的總電流溫度變化曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0025]參見圖1，低壓低功耗基準(zhǔn)電壓源，由啟動(dòng)電路1、低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路2和穩(wěn)定電路3構(gòu)成，其中，啟動(dòng)電路I的輸入端與低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路2的第一個(gè)輸出端相接，啟動(dòng)電路I的輸出端與低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路2的輸入端相接，低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路2的第二個(gè)輸出端作為基準(zhǔn)電壓源輸出，并與穩(wěn)定電路3的輸出端相接，低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路2的第三個(gè)輸出端與穩(wěn)點(diǎn)電路3的輸入端相接。
[0026]啟動(dòng)電路I檢測(cè)低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路2第一輸出端的電壓信號(hào)，以判斷2是否在正常工作模式；當(dāng)?shù)突鶞?zhǔn)電壓產(chǎn)生電路2沒有啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電路I強(qiáng)制產(chǎn)生一個(gè)輸出電流源對(duì)低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路2進(jìn)行充電，待充電完成后，低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路2被啟動(dòng)，進(jìn)入正常工作模式，同時(shí)低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路2第一輸出端的電壓信號(hào)發(fā)生跳變，啟動(dòng)電路2再根據(jù)檢測(cè)到的電壓信號(hào)，自動(dòng)關(guān)閉輸出電流源；
[0027]所述低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路2第一輸出端產(chǎn)生電壓信號(hào)輸出到啟動(dòng)電路I ;在正常工作模式時(shí)，第二輸出端產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓輸出，同時(shí)，該低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路2第三輸出端輸出基準(zhǔn)電壓取樣信號(hào)到穩(wěn)定電路3 ；
[0028]所述穩(wěn)定電路3與低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路2形成負(fù)反饋環(huán)路，當(dāng)基準(zhǔn)電壓上升時(shí)，穩(wěn)定電路3產(chǎn)生抑制基準(zhǔn)電壓上升的信號(hào)，使基準(zhǔn)電壓穩(wěn)定；并且負(fù)反饋環(huán)路增益大于低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路2內(nèi)部正反饋環(huán)路增益；以保證電路進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。
[0029]所述低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路2由第一、第二等效PMOS管MPS1、MPS2、第一、第二 PMOS管MP1、MP2、第一、第二、第三NMOS管麗1、麗2、麗3、電容C2、C3和限流電阻R2構(gòu)成，第一、第二、第三NMOS管MN1、MN2、MN3的襯底以及第一、第二 NMOS管MN1、MN2的源極均與地VSS相接，第一、第二、第三NMOS管MN1、MN2、MN3的柵極同時(shí)與第二 NMOS管MN2的漏極相接，還與第一等效PMOS管MPSl的漏極相接，并通過電容C3與地VSS相接；第三NMOS管麗3的源極通過限流電阻R2接地VSS，第三NMOS管麗3的漏極與第二等效PMOS管MPS2的漏極相接，并提供電壓給所述穩(wěn)定電路3 ;第一、第二等效PMOS管MPS1、MPS2的源極均與第二 PMOS管MP2的漏極相接，作為基準(zhǔn)電壓的輸出端；第一、第二等效PMOS管MPS1、MPS2的柵極均與地VSS相接；第一、第二等效PMOS管MPSl、MPS2的襯底相接；第一、第二 PMOS管MPl、MP2的柵極同時(shí)與第一 PMOS管MPl的漏極以及第一 NMOS管麗I的漏極相接，并通過電容C2與電源VCC相接；第一、第二 PMOS管MP1、MP2的源極均與電源VCC連接。
[0030]所述低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路利用工作在亞閾值區(qū)的NMOS管麗2、麗3和NMOS管麗2VGS電壓的負(fù)溫特性來實(shí)現(xiàn)零溫輸出電壓。工作在亞閾值區(qū)且寬長(zhǎng)比成比例的NMOS管麗2、麗3會(huì)在電阻R2兩端產(chǎn)生正溫系數(shù)的電壓差，該電壓差加在電阻R2的兩端，產(chǎn)生正溫系數(shù)的電流，正溫系數(shù)的電流流過負(fù)溫特性的NMOS管麗2和工作在線性區(qū)的等效PMOS管MPSl，NMOS管麗2的負(fù)溫特性VGS電壓和等效PMOS管MPSl兩端的正溫特性電壓相互抵消，形成零溫特性的輸出電壓，即為基準(zhǔn)電壓。
[0031]每個(gè)等效PMOS管均由多只PMOS管串接構(gòu)成，即該多只PMOS管的柵極同時(shí)連接在一起，作為等效PMOS管的柵極，該多只PMOS管的襯底也同時(shí)連接在一起，作為等效PMOS管的襯底；該多只PMOS管中的第一只PMOS管的漏極作為等效PMOS管的漏極，該多只PMOS管中的第一只PMOS管的源極連接該多只PMOS管中的第二只PMOS管的漏極，該多只PMOS管中的第二只PMOS管的源極連接該多只PMOS管中的第三只PMOS管的漏極，依次類推，該多只PMOS管中的最后一只PMOS管的源極作為等效PMOS管的源極。
[0032]在具體實(shí)施例中，第一等效PMOS管MPSl由六只PMOS管MP3?MP8串接構(gòu)成，第二等效PMOS管MPS2也由六只PMOS管MP9?MP14串接構(gòu)成，構(gòu)成等效PMOS管的PMOS管的數(shù)量由基準(zhǔn)電壓源的輸出壓確定。PMOS管MP3?MP14的襯底與PMOS管MP8的源極相接。
[0033]所述啟動(dòng)電路2包括第十五、十六PMOS管MP15、MP16和第五至第八NMOS管麗5、MN6、MN7、MN8 ;其中，第十五、十六PMOS管MP15、MP16的襯底及源極接電源VCC，第五至第八NMOS管MN5、MN6、MN7、MN8的襯底以及第五NMOS管MN5的源極接地；第五NMOS管MN5的柵極和漏極接在一起，并與第六NMOS管MN6的源極相接，第六NMOS管MN6的柵極和漏極接在一起并與第十五PMOS管MP15的漏極連接；第十五PMOS管MP15的柵極接低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路2的第一輸出端；第十六PMOS管MP16和第七NMOS管麗7構(gòu)成反相器，它們的柵極接在一起，并與第十五PMOS管MP15的漏極相接，第十六PMOS管MP16和第七NMOS管MN7的漏極接在一起并與第八NMOS管MN8的柵極相接，第八NMOS管MN8的漏極與電源VCC相接，第八MN8管的源極輸出信號(hào)到低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路2。
[0034]參見圖1，一種低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路，由第一、第二等效PMOS管MPS1、MPS2、第一、第二 PMOS管MP1、MP2、第一、第二、第三NMOS管麗1、麗2、麗3、電容C2、C3和電阻R2構(gòu)成，第一、第二、第三NMOS管麗1、麗2、麗3的襯底以及第一、第二 NMOS管麗1、麗2的源極均與地VSS相接，第一、第二、第三NMOS管麗1、麗2、麗3的柵極同時(shí)與第二 NMOS管麗2的漏極相接，還與第一等效PMOS管MPSl的漏極相接，并通過電容C3與地VSS相接；第三NMOS管麗3的源極通過電阻R2接地VSS，第三NMOS管麗3的漏極與第二等效PMOS管MPS2的漏極相接，并提供電壓給所述穩(wěn)定電路3 ;第一、第二等效PMOS管MPS1、MPS2的源極均與第二PMOS管MP2的漏極相接，作為基準(zhǔn)電壓的輸出端；第一、第二等效PMOS管MPS1、MPS2的柵極均與地VSS相接；第一、第二等效PMOS管MPSl、MPS2的襯底相接；第一、第二 PMOS管MPl、MP2的柵極同時(shí)與第一 PMOS管MPl的漏極以及第一匪OS管麗I的漏極相接，并通過電容C2與電源VCC相接；第一、第二 PMOS管MP1、MP2的源極均與電源VCC連接。
[0035]上述等效PMOS管均由多只PMOS管串接構(gòu)成，即該多只PMOS管的柵極同時(shí)連接在一起，作為等效PMOS管的柵極，該多只PMOS管的襯底也同時(shí)連接在一起，作為等效PMOS管的襯底；該多只PMOS管中的第一只PMOS管的漏極作為等效PMOS管的漏極，該多只PMOS管中的第一只PMOS管的源極連接該多只PMOS管中的第二只PMOS管的漏極，該多只PMOS管中的第二只PMOS管的源極連接該多只PMOS管中的第三只PMOS管的漏極，依次類推，該多只PMOS管中的最后一只PMOS管的源極作為等效PMOS管的源極。
[0036]在具體實(shí)施例中，第一等效PMOS管MPSl由六只PMOS管MP3?MP8串接構(gòu)成，第二等效PMOS管MPS2也由六只PMOS管MP9?MP14串接構(gòu)成，構(gòu)成等效PMOS管的PMOS管的數(shù)量由基準(zhǔn)電壓源的輸出壓確定。PMOS管MP3?MP14的襯底與PMOS管MP8的源極相接。
[0037]穩(wěn)定電路如圖1所示，由NMOS管MN4、電容Cl和電阻Rl構(gòu)成。穩(wěn)定電路內(nèi)部的RC反饋，用來確保低壓低功耗偏置電壓產(chǎn)生電路工作在穩(wěn)定狀態(tài)，防止低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路2進(jìn)入振蕩區(qū)。
[0038]本發(fā)明的啟動(dòng)電路I的工作原理為:當(dāng)?shù)突鶞?zhǔn)電壓產(chǎn)生電路2尚未啟動(dòng)時(shí)，節(jié)點(diǎn)VBP電壓為高電平，PMOS管MP15工作在截止區(qū)，節(jié)點(diǎn)VBN為低電平，NMOS管麗I和麗2工作在截止區(qū)。由于節(jié)點(diǎn)VBP電平為高電平，MP15的漏極無電流流過，NMOS管MN6的柵漏極必然為低電平，即VBN6為低電平，VBN6的低電平通過MP16和麗7構(gòu)成的反相器后，反相器的輸出電平會(huì)變?yōu)楦唠娖剑碫BN8電平為高電平。此時(shí)，NMOS管的柵極VBN8為高電平，源極VBN為低電平，漏極為電源電壓VCC，襯底為地VSS，MN8管導(dǎo)通，電源VCC通過MN8管的漏源端對(duì)節(jié)點(diǎn)VBN充電，VBN節(jié)點(diǎn)電壓會(huì)逐漸升高，當(dāng)該節(jié)點(diǎn)電壓升高到一定值后，MNl管和麗2管導(dǎo)通，麗I管的導(dǎo)通，會(huì)使得麗I管的漏極電壓被拉低，即VBP節(jié)點(diǎn)電壓會(huì)被拉低，當(dāng)VBP節(jié)點(diǎn)電壓被拉低到一定值時(shí)，MPl管和MP2管導(dǎo)通。同時(shí)MP15管也會(huì)導(dǎo)通，MP15導(dǎo)通過程中，柵極節(jié)點(diǎn)VBP電壓由高到低變化，這會(huì)使得MP15管漏極節(jié)點(diǎn)VBN6電壓由低升到高，當(dāng)節(jié)點(diǎn)VBN6電壓升高到某個(gè)值后，MP16和麗7構(gòu)成反相器的輸出VBN8會(huì)由高電平變?yōu)榈碗娖?，MN8管關(guān)斷，MN8管停止對(duì)麗I和麗2管柵極進(jìn)行充電，啟動(dòng)電路關(guān)閉，低壓低功耗偏置電壓產(chǎn)生電路完成啟動(dòng)。參見圖2，電源上電到穩(wěn)定過程中，從節(jié)點(diǎn)VBN、節(jié)點(diǎn)VREF、節(jié)點(diǎn)VBP的瞬態(tài)響應(yīng)曲線可見，啟動(dòng)電路起到了對(duì)電路啟動(dòng)的功能。
[0039]本發(fā)明的低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路2的原理為:麗2管柵極信號(hào)通過麗I管放大后，連接到MP2管的柵極，MP2管對(duì)該信號(hào)進(jìn)一步放大，然后通過等效PMOS管MPSl，反饋回麗2，該環(huán)路構(gòu)成正反饋。穩(wěn)定電路3實(shí)時(shí)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)VB的信號(hào)電壓，當(dāng)節(jié)點(diǎn)VB的信號(hào)電壓上升時(shí)，MN4的反向放大作用，會(huì)在VREF上產(chǎn)生降低的信號(hào)電壓，該信號(hào)電壓通過等效PMOS管MPS2反饋到VB，抑制VB信號(hào)電壓的上升，起到穩(wěn)定輸出基準(zhǔn)電壓的功能。反饋環(huán)路穩(wěn)定性曲線見圖3所示，曲線表明，穩(wěn)定電路對(duì)本發(fā)明起到了很好的穩(wěn)定效果。
[0040]麗3柵源之間的電壓差加上電阻R2兩端的電壓差與麗2柵源之間的電壓Ves2相等。且麗2和麗3均工作在亞閾值區(qū)，流過電阻R2的電流Iptat為正溫電流，其斜率可以通過設(shè)定麗2管和麗3管的寬長(zhǎng)比的比值來改變。
[0041]由于MPSl和MPS2的源極與源極、柵極與柵極分別接在一起，且MPSl和MPS2漏極電壓差值很小，這樣流過MPSl和MPS2的電流近似相等。而MPSl漏極與麗2的漏極相接，MPS2的漏極與麗3的漏極相接，所以流過麗2和麗3的電流也近似相等。
[0042]等效PMOS管MPSl由MP3、MP4、MP5、MP6、MP7、MP8串接在一起，可以近似理解為一個(gè)恒溫電阻Rmosl。低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路2產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓Vkef由如下等式得到:
[0043]VEEF-VGS2+Iptat X Rmosl
[0044]Vgs2的負(fù)溫度特性和Iptat X Rmosl的正溫特性相互抵消，通過合理的設(shè)計(jì)Ves2、Iptat,Rmosl的值，可以得到零溫輸出的基準(zhǔn)電壓VKEF。
[0045]本發(fā)明可以保證電源電壓較低時(shí)，仍能正常工作。圖3為不同電源電壓下，基準(zhǔn)輸出電壓隨溫度的變化特性曲線，且電源電壓低至0.8V時(shí)，本發(fā)明的一種低壓低功耗基準(zhǔn)電壓源電路仍可以正常工作，即具有低壓工作的特點(diǎn)。
[0046]本發(fā)明工作在亞閾值區(qū)的麗2管和麗3管只需要消耗很低的電流，就可以確保低壓低功耗電壓基準(zhǔn)產(chǎn)生電路正常工作。本發(fā)明利用MN2管和MN3管工作在亞閾值區(qū)時(shí)，漏極電流很小的特點(diǎn)，來實(shí)現(xiàn)低功耗特性。圖4為電源電壓為1.2V時(shí)，本發(fā)明的一種低壓低功耗基準(zhǔn)電壓源電路的總電流隨溫度變化的曲線，從曲線可以得出:最大工作電流小于1.5uA。說明本發(fā)明的一種低壓低功耗基準(zhǔn)電壓源電路具有低功耗的特點(diǎn)。
[0047]上面的實(shí)施結(jié)果表明:本發(fā)明的一種低壓低功耗基準(zhǔn)電壓源電路具有低工作電源電壓、低輸出基準(zhǔn)電壓、低功耗等特點(diǎn)。本發(fā)明技術(shù)可以應(yīng)用到RFID標(biāo)簽芯片及其它低功耗IC芯片中。
【權(quán)利要求】
1.低壓低功耗基準(zhǔn)電壓源，包括啟動(dòng)電路(I)、低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路(2)和穩(wěn)定電路(3);其特征在于: 啟動(dòng)電路(I)檢測(cè)低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路(2)第一輸出端的電壓信號(hào)，以判斷(2)是否在正常工作模式；當(dāng)?shù)突鶞?zhǔn)電壓產(chǎn)生電路(2 )沒有啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電路(I)強(qiáng)制產(chǎn)生一個(gè)輸出電流源對(duì)低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路(2)進(jìn)行充電，待充電完成后，低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路(2)被啟動(dòng)，進(jìn)入正常工作模式，同時(shí)低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路(2)第一輸出端的電壓信號(hào)發(fā)生跳變，啟動(dòng)電路(2)再根據(jù)檢測(cè)到的電壓信號(hào)，自動(dòng)關(guān)閉輸出電流源； 所述低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路(2)第一輸出端產(chǎn)生電壓信號(hào)輸出到啟動(dòng)電路(I);在正常工作模式時(shí)，第二輸出端產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓輸出，同時(shí)，該低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路(2)第三輸出端輸出基準(zhǔn)電壓取樣信號(hào)到穩(wěn)定電路(3)； 所述穩(wěn)定電路(3)與低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路(2)形成負(fù)反饋環(huán)路，當(dāng)基準(zhǔn)電壓上升時(shí)，穩(wěn)定電路(3)產(chǎn)生抑制基準(zhǔn)電壓上升的信號(hào)，使基準(zhǔn)電壓穩(wěn)定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓低功耗基準(zhǔn)電壓源，其特征在于:所述低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路(2)包括第一、第二等效PMOS管(MPS1、MPS2)、第一、第二 PMOS管(MP1、MP2)、第一、第二、第三NMOS管(麗1、麗2、麗3)和電阻(R2)，第一、第二、第三NMOS管(麗1、麗2、麗3)的襯底以及第一、第二 NMOS管(麗1、麗2)的源極均與地(VSS)相接，第一、第二、第三NMOS管(麗1、麗2、麗3)的柵極同時(shí)與第二 NMOS管(麗2)的漏極相接，還與第一等效PMOS管(MPSl)的漏極相接，第三NMOS管(麗3)的源極通過電阻(R2)接地(VSS)，第三NMOS管(麗3)的漏極與第二等效PMOS管(MPS2)的漏極相接；第一、第二等效PMOS管(MPS1、MPS2)的源極均與第二 PMOS管(MP2)的漏極相接，第一、第二等效PMOS管(MPS1、MPS2)的柵極均與地(VSS)相接；第一、第二等效PMOS管(MPS1、MPS2)的襯底相接；第一、第二 PMOS管(MP1、MP2)的柵極同時(shí)與第一 PMOS管(MPl)的漏極以及第一 NMOS管(MNl)的漏極相接，第一、第二 PMOS管(MP1、MP2)的源極均與電源(VCC)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低壓低功耗基準(zhǔn)電壓源，其特征在于:每個(gè)等效PMOS管均由多只PMOS管串接構(gòu)成，即該多只PMOS管的柵極同時(shí)連接在一起，作為等效PMOS管的柵極，該多只PMOS管的襯底也同時(shí)連接在一起，作為等效PMOS管的襯底；該多只PMOS管中的第一只PMOS管的漏極作為等效PMOS管的漏極，該多只PMOS管中的第一只PMOS管的源極連接該多只PMOS管中的第二只PMOS管的漏極，該多只PMOS管中的第二只PMOS管的源極連接該多只PMOS管中的第三只PMOS管的漏極，依次類推，該多只PMOS管中的最后一只PMOS管的源極作為等效PMOS管的源極。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的低壓低功耗基準(zhǔn)電壓源，其特征在于:所述啟動(dòng)電路(2)包括第十五、十六PMOS管(MP15、MP16)和第五至第八NMOS管(MN5、MN6、MN7、MN8)；其中，第十五、十六PMOS管(MP15、MP16)的襯底及源極接電源(VCC)，第五至第八NMOS管(MN5、MN6、MN7、MN8)的襯底以及第五NMOS管(MN5)的源極接地；第五NMOS管(MN5)的柵極和漏極接在一起，并與第六NMOS管(MN6)的源極相接，第六NMOS管(MN6)的柵極和漏極接在一起并與第十五PMOS管(MP15)的漏極連接；第十五PMOS管(MP15)的柵極接低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路(2)的第一輸出端；第十六PMOS管(MP16)和第七NMOS管(麗7)構(gòu)成反相器，它們的柵極接在一起，并與第十五PMOS管(MP15)的漏極相接，第十六PMOS管(MP16)和第七NMOS管(MN7)的漏極接在一起并與第八NMOS管(MN8)的柵極相接，第八NMOS管(MN8)的漏極與電源(VCC)相接，第八MN8管的源極輸出信號(hào)到低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路(2)。
5.一種低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路，其特征在于:所述低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路包括第一、第二等效 PMOS 管(MPS1、MPS2)、第一、第二 PMOS 管(MP1、MP2)、第一、第二、第三 NMOS 管(MN1、麗2、麗3)和限流電阻(R2)，第一、第二、第三WOS管(麗1、麗2、麗3)的襯底以及第一、第二NMOS管(麗1、麗2)的源極均與地(VSS)相接，第一、第二、第三NMOS管(麗1、麗2、麗3)的柵極同時(shí)與第二 NMOS管(麗2)的漏極相接，還與第一等效PMOS管(MPSl)的漏極相接，第三NMOS管(麗3)的源極通過限流電阻(R2)接地(VSS)，第三NMOS管(麗3)的漏極與第二等效PMOS管(MPS2)的漏極相接；第一、第二等效？1?3管(10^1、10^2)的源極均與第二 PMOS管(MP2)的漏極相接，第一、第二等效PMOS管(MPS1、MPS2)的柵極均與地(VSS)相接；第一、第二等效PMOS管(MPS1、MPS2)的襯底相接；第一、第二 PMOS管(MP1、MP2)的柵極同時(shí)與第一PMOS管(MPl)的漏極以及第一 NMOS管(MNl)的漏極相接，第一、第二 PMOS管(MP1、MP2)的源極均與電源(VCC)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的低基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路，其特征在于:每個(gè)等效PMOS管均由多只PMOS管串接構(gòu)成，即該多只PMOS管的柵極同時(shí)連接在一起，作為等效PMOS管的柵極，該多只PMOS管的襯底也同時(shí)連接在一起，作為等效PMOS管的襯底；該多只PMOS管中的第一只PMOS管的漏極作為等效PMOS管的漏極，該多只PMOS管中的第一只PMOS管的源極連接該多只PMOS管中的第二只PMOS管的漏極，該多只PMOS管中的第二只PMOS管的源極連接該多只PMOS管中的第三只PMOS管的漏極，依次類推，該多只PMOS管中的最后一只PMOS管的源極作為等效PMOS管的源極。
【文檔編號(hào)】G05F1/56GK103926967SQ201410154983
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月17日
【發(fā)明者】吳炎輝, 范麟, 龔海波, 萬天才, 劉永光, 徐驊, 李明劍 申請(qǐng)人:重慶西南集成電路設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司