一種低功耗帶隙基準(zhǔn)源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電源技術(shù)，具體涉及一種低功耗帶隙基準(zhǔn)源。
【背景技術(shù)】
[0002] 帶隙基準(zhǔn)源是集成電路中不可或缺的構(gòu)成模塊，它的作用是為其他電路模塊提供 一個與溫度無關(guān)的基準(zhǔn)電壓。混合信號系統(tǒng)中，如ADC(Analog-to_Digital Converter，模 數(shù)轉(zhuǎn)換器）、DAC(Digital to analog converter，數(shù)模轉(zhuǎn)換器）以及傳感器等電子器件的高 精度也取決于帶隙基準(zhǔn)源的精度。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)的帶隙基準(zhǔn)源，通常利用雙極結(jié)型晶體管的基極-發(fā)射極電壓VBE的負溫 度系數(shù)，即隨溫度的提高V BE減小，與正溫度系數(shù)的電壓相加以消除帶隙基準(zhǔn)源中的一階溫 度，從而產(chǎn)生與一階溫度無關(guān)的帶隙基準(zhǔn)源?，F(xiàn)有的帶隙基準(zhǔn)源通常功耗較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明實施例提供一種低功耗帶隙基準(zhǔn)源，極大程度上降低了帶隙基準(zhǔn)源電路的 功耗。
[0005] 本發(fā)明提供了一種低功耗帶隙基準(zhǔn)源。所述低功耗帶隙基準(zhǔn)源包括：電流源供電 電路、負溫度系數(shù)電路以及帶隙基準(zhǔn)源輸出電路；
[0006] 其中，所述電流源供電電路分別與所述負溫度系數(shù)電路和所述帶隙基準(zhǔn)源輸出電 路連接，用于為所述低功耗帶隙基準(zhǔn)源供電；
[0007] 所述負溫度系數(shù)電路，包括至少一個晶體管，用于根據(jù)所述電流源供電電路輸出 的電流，產(chǎn)生隨溫度變化的負溫電壓；
[0008] 所述帶隙基準(zhǔn)源輸出電路，包括多個轉(zhuǎn)移電容、多個時鐘開關(guān)以及至少一個運算 放大器，用于根據(jù)所述時鐘開關(guān)的通斷以及所述運算放大器的反饋，在所述轉(zhuǎn)移電容的極 板上產(chǎn)生用于抵消所述負溫電壓的電荷的變化量，以使所述帶隙基準(zhǔn)源輸出電路輸出與絕 對溫度無關(guān)的參考電壓信號。
[0009 ]進一步地，所述帶隙基準(zhǔn)源輸出電路包括第一轉(zhuǎn)移電容、第二轉(zhuǎn)移電容、第三轉(zhuǎn)移 電容、正向時鐘開關(guān)、反向時鐘開關(guān)和運算放大器;所述正向時鐘開關(guān)包括第一正向時鐘開 關(guān)和第二正向時鐘開關(guān)，所述反向時鐘開關(guān)包括第一反向時鐘開關(guān);所述正向時鐘開關(guān)由 正向時鐘控制，所述反向時鐘開關(guān)由反向時鐘控制，所述正向時鐘與所述反向時鐘反相； [0010]其中，所述第一轉(zhuǎn)移電容的第一極板與所述電流源供電電路的輸出端連接，所述 第一轉(zhuǎn)移電容的第二極板分別與所述第一正向時鐘開關(guān)的一端和所述第二轉(zhuǎn)移電容的第 一極板連接;所述第二轉(zhuǎn)移電容的第二極板分別與所述運算放大器的反向輸入端、所述第 三轉(zhuǎn)移電容的第一極板和所述第二正向時鐘的一端連接;所述第三轉(zhuǎn)移電容的第二極板與 所述第一正向時鐘開關(guān)的另一端和所述第一反向時鐘開關(guān)的一端連接;所述第二正向時鐘 開關(guān)的另一端分別與所述第一反向時鐘開關(guān)的另一端和所述運算放大器的輸出端連接;所 述運算放大器的同相輸入端接地，所述運算放大器的輸出端作為所述帶隙基準(zhǔn)源輸出電路 的輸出端。
[0011] 進一步地，所述電流源供電電路包括第一電流源、第二電流源和第三正向時鐘開 關(guān)；
[0012] 其中，所述第一電流源的輸入端和第二電流源的輸入端分別與直流供電電源連 接;所述第二電流源的輸出端與所述第三正向時鐘開關(guān)的一端連接，所述第三正向時鐘開 關(guān)的另一端與所述第一電流源的輸出端連接，所述第一電流源的輸出端作為所述電流源供 電電路的輸出端;所述第三正向時鐘開關(guān)由所述正向時鐘控制。
[0013] 進一步地，所述第二電流源的輸出電流與所述第一電流源的輸出電流之比是N-1: 1，其中N為大于1的正整數(shù)。
[0014] 進一步地，所述直流供電電源的電壓值不小于0.7伏特。
[0015] 進一步地，所述負溫度系數(shù)電路中的所述晶體管為晶體三極管；
[0016] 其中，所述晶體三極管為PNP型三極管，所述PNP型三極管的發(fā)射極與所述電流源 供電電路的輸出端連接，所述PNP型三極管的基極與所述PNP型三極管的集電極連接，所述 PNP型三極管的集電極接地;或者
[0017] 所述晶體三極管為NPN型三極管，所述NPN型三極管的集電極分別與所述電流源供 電電路的輸出端和所述NPN型三極管的基極連接，所述NPN型三極管的發(fā)射極接地。
[0018] 進一步地，其特征在于，所述低功耗帶隙基準(zhǔn)源還包括:緩沖電路；
[0019] 所述緩沖電路與所述帶隙基準(zhǔn)源輸出電路的輸出端相連，用于保持所述參考電壓 信號持續(xù)穩(wěn)定的輸出。
[0020] 進一步地，所述緩沖電路具體包括:第四正向時鐘開關(guān)、第二反向時鐘開關(guān)、緩沖 電容和緩沖運算放大器；
[0021] 其中，所述第二反向時鐘開關(guān)的一端與所述帶隙基準(zhǔn)源輸出電路的輸出端連接， 所述第二反向時鐘開關(guān)的另一端分別與所述第四正向時鐘開關(guān)的一端、所述緩沖運算放大 器的同相輸入端和所述緩沖電容的第一極板連接;所述第四正向時鐘開關(guān)的另一端分別與 所述緩沖運算放大器的反相輸入端和所述緩沖運算放大器的輸出端連接;所述緩沖電容的 第二極板接地;所述緩沖運算放大器的輸出端輸出緩沖電壓信號;所述第四正向時鐘開關(guān) 由所述正向時鐘控制，所述第二反向時鐘開關(guān)由所述反向時鐘控制。
[0022] 進一步地，所述參考電壓信號的電壓值小于1.2伏特。
[0023] 進一步地，所述正向時鐘和所述反向時鐘的時鐘頻率由所述轉(zhuǎn)移電容的充電時間 確定。
[0024] 本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案，電流源供電電路分別與負溫度系數(shù)電路和帶隙基 準(zhǔn)源輸出電路連接，電流源供電電路用于為低功耗帶隙基準(zhǔn)源供電，負溫度系數(shù)電路包括 至少一個晶體管，用于根據(jù)電流源供電電路輸出的電流，產(chǎn)生隨溫度變化的負溫電壓，帶隙 基準(zhǔn)源輸出電路包括多個轉(zhuǎn)移電容、多個時鐘開關(guān)以及至少一個運算放大器，用于根據(jù)時 鐘開關(guān)的通斷以及運算放大器的反饋，在轉(zhuǎn)移電容的極板上產(chǎn)生用于抵消負溫電壓的電荷 的變化量，以使帶隙基準(zhǔn)源輸出電路輸出與絕對溫度無關(guān)的參考電壓信號，由于上述各電 路中沒有電阻，極大程度上降低了帶隙基準(zhǔn)源的功耗。
【附圖說明】
[0025] 圖1是本發(fā)明實施例提供的一種低功耗帶隙基準(zhǔn)源的電路圖。
【具體實施方式】
[0026] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明?？梢岳斫獾氖牵颂幩?述的具體實施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便 于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部內(nèi)容。
[0027] 圖1是本發(fā)明實施例提供的一種低功耗帶隙基準(zhǔn)源的電路圖。參見圖1，所述低功 耗帶隙基準(zhǔn)源包括:電流源供電電路10、負溫度系數(shù)電路11以及帶隙基準(zhǔn)源輸出電路12。
[0028] 其中，電流源供電電路10分別與負溫度系數(shù)電路11和帶隙基準(zhǔn)源輸出電路12連 接，用于為低功耗帶隙基準(zhǔn)源供電；
[0029] 負溫度系數(shù)電路11，包括至少一個晶體管，用于根據(jù)電流源供電電路10輸出的電 流，產(chǎn)生隨溫度變化的負溫電壓；
[0030] 帶隙基準(zhǔn)源輸出電路12,包括多個轉(zhuǎn)移電容、多個時鐘開關(guān)以及至少一個運算放 大器，用于根據(jù)時鐘開關(guān)的通斷以及運算放大器的反饋，在轉(zhuǎn)移電容的極板上產(chǎn)生用于抵 消負溫電壓的電荷的變化量，以使帶隙基準(zhǔn)源輸出電路12輸出與絕對溫度無關(guān)的參考電壓 信號。
[0031] 上述低功耗帶隙基準(zhǔn)源電路中通過帶隙基準(zhǔn)源輸出電路12中時鐘開關(guān)的通斷以 及運算放大器的反饋，在轉(zhuǎn)移電容的極板上產(chǎn)生用于抵消負溫電壓的電荷的變化量，因此 電路中不包含電阻，極大程度上降低了帶隙基準(zhǔn)源的功耗。
[0032]參見圖1，帶隙基準(zhǔn)源輸出電路12包括第一轉(zhuǎn)移電容&、第二轉(zhuǎn)移電容&、第三轉(zhuǎn)移 電容C3、正向時鐘開關(guān)、反向時鐘開關(guān)和運算放大器六:，正向時鐘開關(guān)包括第一正向時鐘開 和第二正向時鐘開關(guān)S 2,反向時鐘開關(guān)包括第一反向時鐘開*Si'，正向時鐘開關(guān)由正 向時鐘控制，反向時鐘開關(guān)由反向時鐘控制，正向時鐘與反向時鐘反相。正向時鐘為高電平 時，反向時鐘為低電平;正向時鐘為高電平時，正向時鐘開關(guān)閉合;正向時鐘為低電平時，正 向時鐘開關(guān)打開;反向時鐘為高電平時，反向時鐘開關(guān)閉合;反向時鐘為低電平時，反向時 鐘開關(guān)打開。
[0033 ]第一轉(zhuǎn)移電容&的第一極板Μ與電流源供電電路10的輸出端連接，第一轉(zhuǎn)移電容& 的第二極板m分別與第一正向時鐘開關(guān)Si的一端和第二轉(zhuǎn)移電容C2的第一極板Μ連接;第二 轉(zhuǎn)移電容C2的第二極板m分別與運算放大器Αι的反向輸入端、第三轉(zhuǎn)移電容C3的第一極板Μ 和第二正向時鐘S2的一端連接;第三轉(zhuǎn)移電容C3的第二極板m與第一正向時鐘開關(guān)Si的另一 端和第一反向時鐘開關(guān)Si '的一端連接;第二正向時鐘開關(guān)S2的另一端分別與第一反向時鐘 開關(guān)Si'的另一端和運算放大器^的輸出端連接;運算放大器Μ的同相輸入端接地，運算放 大器Al的輸出端作為帶隙基準(zhǔn)源輸出電路12的輸出端，輸出的參考電壓信號為Vrrf。
[0034]電流源供電電路10包括第一電流源IS1、第二電流源IS2和第三正向時鐘開關(guān)S 3。其 中，第一電流源151的輸入端和第二電流源ls2的輸入端分別與直流供電電源VDD連接;第二 電流源IS2的輸出端與第三正向時鐘開關(guān)S3的一端連接，第三正時鐘開關(guān)S3的另一端與第一 電流源I si的輸出端連接，第一電流源IS1的輸出端作為電流源供電電路10的輸出端;第三正 向時鐘開關(guān)S3由正向時鐘控制。進一步地，直流供電電源VDD的電壓值可以不小于0.7伏特， 使得低功耗帶隙基準(zhǔn)源有一個較低的供電電壓。直流供電電源VDD的電壓值，本發(fā)明不作具 體限定，可根據(jù)實際情況進行設(shè)置。
[0035] 負溫度系數(shù)電路11中的晶體管為晶體三極管，參見圖1，晶體三極管為PNP型三極 管Qi，PNP型三極管&的發(fā)射極e與電流源供電電路10的輸出端連接，PNP型三極管&的基極b 與PNP型三極管&的集電極c連接，PNP型三極管&的集電極c接地。另外，晶體三極管還可以 是為NPN型三極管，采用NPN型三極管的負溫度系數(shù)電路11中，NPN型三極管的集電極分別與 電流源供電電路1 〇的輸出端和NPN型三極管的基極連接，NPN型三極管的發(fā)射極接地。
[0036] 進一步地，參見圖1，低功耗帶隙基準(zhǔn)源還可以包括緩沖電路13。緩沖電路13與帶 隙基準(zhǔn)源輸出電路12的輸出端相連，用于保持參考電壓信號V rrf持續(xù)穩(wěn)定的輸出。緩沖電路 13包括第四正向時鐘開關(guān)S4、第二反向時鐘開關(guān)S2'、緩沖電容C 4和緩沖運算放大器A2。其 中，第二反向時鐘開關(guān)&'的一端與帶隙基準(zhǔn)源輸出電路12的輸出端連接，第二反向時鐘開 關(guān)S2 '的另一端分別與第四正向時鐘開關(guān)S4的一端、緩沖運算放大器A2的同相輸入端和緩沖 電容C4的第一極板Μ連接;第四正向時鐘開關(guān)S4的另一端分別與緩沖運算放大器A2的反相輸 入端和緩沖運算放大器Α2的輸出端連接;緩沖電容C4的第二極板m接地;緩沖運算放大器