一種全cmos基準(zhǔn)電壓源的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種全CMOS基準(zhǔn)電壓源，屬于電壓源技術(shù)領(lǐng)域，包括啟動(dòng)電路、基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路和基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路；啟動(dòng)電路的輸出端分別與基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路和基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路連接；基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路的輸出端與基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路連接；基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路的輸出端為該基準(zhǔn)電壓源的輸出端；啟動(dòng)電路和基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路同時(shí)接電源VDD，啟動(dòng)電路、基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路和基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路同時(shí)接地GND。本實(shí)用新型僅為納瓦量級(jí)、且未使用電阻、BJT和二極管，不僅能消除溫度變化的影響，還能與標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝完全兼容，同時(shí)具有功耗極低、高電源抑制比高、性能好的特點(diǎn)，有效降低了系統(tǒng)成本。
【專利說(shuō)明】
一種全CMOS基準(zhǔn)電壓源
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及電壓源領(lǐng)域，具體的來(lái)說(shuō)是涉及一種全CMOS基準(zhǔn)電壓源。
【背景技術(shù)】
[0002]基準(zhǔn)電壓源是模擬集成電路、數(shù)?；旌闲盘?hào)集成電路和系統(tǒng)集成芯片中一個(gè)重要的模塊，其應(yīng)用基準(zhǔn)的目的是建立一個(gè)與電源和工藝無(wú)關(guān)，并且具有確定溫度特性的直流電壓。
[0003]自從帶隙基準(zhǔn)電壓源架構(gòu)被提出來(lái)以后，由于其優(yōu)越的性能而被廣泛應(yīng)用于很多系統(tǒng)中，且針對(duì)該架構(gòu)提出了很多改進(jìn)方案。隨著無(wú)線通信業(yè)的高速發(fā)展，便攜式電子產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用，低功耗的電源變得愈發(fā)重要，而電壓基準(zhǔn)源作為電源的一個(gè)重要組成模塊，其對(duì)功耗和穩(wěn)定性對(duì)電路的性能都有極大的影響。隨著CMOS (Complementary Metal-OxideSemiconductor，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)工藝的不斷進(jìn)步以及S0C(system on chip，片上系統(tǒng))系統(tǒng)的發(fā)展需求，基準(zhǔn)電壓源需要滿足低電壓和低功耗的要求，然而，傳統(tǒng)的帶隙基準(zhǔn)電壓源本身所需的供電電壓高，且自身功耗較大，要實(shí)現(xiàn)低功耗，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占用芯片面積較大，而且要使用三極管或者二極管，與標(biāo)準(zhǔn)的CMOS工藝不兼容。即使基準(zhǔn)電壓源電路，使用工作在飽和區(qū)的CMOS管，使功耗過(guò)大，或者由于存在高溫漂和低電源抑制比，使得性能欠佳。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型需要解決的是基準(zhǔn)電壓源與標(biāo)準(zhǔn)的CMOS工藝不兼容，存在功耗大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、性能欠佳的問(wèn)題，提供一種全CMOS基準(zhǔn)電壓源。
[0005]本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案解決上述問(wèn)題:
[0006]—種全CMOS基準(zhǔn)電壓源，包括基準(zhǔn)電壓源本體，其中，還包括啟動(dòng)電路、基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路和基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路；
[0007]啟動(dòng)電路的輸出端分別與基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路和基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路連接;基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路的輸出端與基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路連接;基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路的輸出端為該基準(zhǔn)電壓源的輸出端；啟動(dòng)電路和基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路同時(shí)接電源VDD，啟動(dòng)電路、基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路和基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路同時(shí)接地GND。
[0008]為了使基準(zhǔn)電壓源在上電時(shí)擺脫簡(jiǎn)并偏置點(diǎn)，使電路進(jìn)入正常工作狀態(tài)，上述方案中，優(yōu)選的是啟動(dòng)電路包括皿^管化、M2和電容C1，其中，MOS管M1、M2的源極均與電源VDD連接;MOS管化的柵極與漏極共接并與皿)3管％的柵極和電容(^的上極板連接;103管此的漏極與基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路和基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路連接;電容Ci的下極板接地GND。
[0009]基準(zhǔn)電壓源中的噪聲會(huì)影響性能，為了抑制電源噪聲的作用，上述方案中，優(yōu)選的是基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路包括MOS管
119爲(wèi)()、121，其中，103管13的源極與電源￥00連接;103管13的漏極與皿)3管14爲(wèi)的源極連接，并與基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路連接;MOS管M4的漏極與MOS管M6、M7的源極連接;MOS管服的漏極與MOS管M8、M9的源極連接;MOS管犯的漏極和柵極共接并與MOS管M3、M4的柵極以及MOS管M10的源極連接;MOS管M8的漏極和柵極共接并與MOS管M7的柵極和MOS管M12的源極連接;MOS管M9的漏極和柵極共接并與MOS管施的柵極和MOS管M13的源極連接;MOS管M7的漏極與MOS管Mn的源極連接;MOS管Miq的漏極和柵極共接并與MOS管Mn、M12、M13的柵極以及皿^管見(jiàn)4的漏極連接；MOS管M12的漏極與MOS管M16的漏極連接;MOS管M13的漏極與MOS管Mn的漏極連接;MOS管M15的漏極和柵極共接并與皿)3管見(jiàn)4』16、117的柵極以及MOS管Mn的漏極連接，且與基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路連接;MOS管M19的漏極和柵極共接并與^^管施8、12()、121的柵極以及MOS管M15的源極連接，且與基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路連接;103管施4的源極與MOS管M18的漏極連接;MOS管M16的源極與MOS管M2q的漏極連接;MOS管Mn的源極與MOS管M21的漏極連接;]\103管施8、]?19、]\12()、]\121的源極均與接地GND。
[0010]上述方案中，優(yōu)選的是基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路包括MOS管M22、M23、M24、M25、M26、M27、M28、M29、M3Q、M31、M32、M33、M34、M35、M36、M37和電容C2，其中，MOS管M29、M37的源極和電容C2的下極板與地GND連接;MOS管M23的漏極和柵極共接并與MOS管M22的柵極和MOS管M25的源極連接;MOS管M24的源極與MOS管M22的漏極連接;MOS管M25的漏極和柵極共接并與MOS管M24的柵極和MOS管M27的漏極連接;MOS管M26的漏極和柵極共接后與MOS管M24的漏極和電容(:2的上極板連接，并作為基準(zhǔn)電壓源的輸出端;MOS管M28的漏極與MOS管M26、M27的源極連接;MOS管M28的源極與MOS管M29的漏極連接;MOS管M27的柵極與MOS管M34的源極和MOS管M35的漏極連接;MOS管M30的漏極和柵極共接后與MOS管M31的柵極和MOS管M32的源極連接;MOS管M33的源極與MOS管M31的漏極連接;MOS管M32的漏極和柵極共接并與MOS管M33的柵極和MOS管M36的漏極連接;MOS管M34的漏極和柵極共接后與MOS管M35的柵極和MOS管M33的漏極連接;MOS管M36的源極與MOS管M37的漏極連接。
[0011]上述方案中，優(yōu)選的是MOS管J11JmM13J22J2L
M24、M25、M3Q、M31、M32、M33均為標(biāo)準(zhǔn)電壓 1.8V PMOS管。
[0012]上述方案中，優(yōu)選的是!《(^管沁*、]^、]^、]^、]^、]^、]^、]^、]^、]^、]^、]^、]^、M36、M37均為標(biāo)準(zhǔn)電壓1.8V NMOS管。
[0013]上述方案中，優(yōu)選的是MOS管M35為標(biāo)準(zhǔn)電壓3.3V NMOS管。
[0014]上述方案中，優(yōu)選的是電容&和電容C2均為普通電容或電解電容。
[0015]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)與效果是:
[0016]1、本實(shí)用新型中的啟動(dòng)電路由1105管施、M2和電容C1構(gòu)成，用于在電源上電時(shí)，能夠使基準(zhǔn)源擺脫簡(jiǎn)并偏置點(diǎn)，使電路進(jìn)入正常工作狀態(tài)；
[0017]2、基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路中利用由顯5管13、]?4、]?5，]\?)3管14、]?6、]?7和皿)3管15、]?8、]?9組成的三對(duì)差分耦合對(duì)產(chǎn)生基準(zhǔn)電流，而采用的共源共柵電流鏡，起到抑制電源噪聲的作用，且?guī)峨妷涸粗袥](méi)有采用電阻和Bipolar晶體管，減小了功耗；
[0018]3、基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路中利用3.3V MOS管M35和1.8V MOS管M26、M27、M34的不同閾值電壓產(chǎn)生于溫度無(wú)關(guān)的基準(zhǔn)電壓，采用的共源共柵電流鏡，起到抑制電源噪聲的作用；
[0019]4、進(jìn)一步的，本實(shí)用新型僅為納瓦量級(jí)、且未使用電阻、BJT和二極管，不僅能消除溫度變化的影響，還能與標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝完全兼容，同時(shí)具有功耗極低、高電源抑制比高、性能好的特點(diǎn)，有效降低了系統(tǒng)成本。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖；
[0021]圖2為本實(shí)用新型的原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0023]—種全CMOS基準(zhǔn)電壓源，如圖1所示，包括啟動(dòng)電路、基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路和基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路；啟動(dòng)電路和基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路同時(shí)接電源VDD，啟動(dòng)電路、基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路和基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路同時(shí)接地GND。
[0024]啟動(dòng)電路有兩個(gè)輸出端，一個(gè)與基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路連接，另一個(gè)與基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路連接;啟動(dòng)電路包括皿)3管施、M2和電容C1，如圖2所示，其中，1103管施、M2的源極均與電源VDD連接。MOS管施的柵極與漏極共接并與顯5管跑的柵極和電容&的上極板連接;MOS管M2的漏極與基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路和基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路連接；電容Ci的下極板接地GND。啟動(dòng)電路主要用于在電源上電時(shí)，能夠使基準(zhǔn)源擺脫簡(jiǎn)并偏置點(diǎn)，使電路進(jìn)入正常工作狀態(tài)。
[0025 ]基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路的輸入端連接啟動(dòng)電路，基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路的輸出端與基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路連接，用于提供基準(zhǔn)電壓源的基準(zhǔn)電流?；鶞?zhǔn)電流產(chǎn)生電路包括MOS管M3、M4、M5、
，如圖 2 所示，其中，MOS 管 M3 的源極與電源VDD連接。MOS管M3的漏極與MOS管M4、M5的源極連接，并與基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路連接。MOS管M4的漏極與MOS管M6、M7的源極連接，MOS管蚍的漏極與MOS管M8、M9的源極連接。MOS管M6的漏極和柵極共接并與MOS管M3、M4的柵極以及MOS管Miq的源極連接。MOS管M8的漏極和柵極共接并與MOS管M7的柵極和MOS管M12的源極連接;MOS管M9的漏極和柵極共接并與MOS管M5的柵極和MOS管M13的源極連接;MOS管M7的漏極與MOS管Mn的源極連接;MOS管Miq的漏極和柵極共接并與MOS管Mn、M12、M13的柵極以及皿^管施4的漏極連接。MOS管M12的漏極與MOS管M16的漏極連接;MOS管M13的漏極與MOS管Mn的漏極連接;MOS管M15的漏極和柵極共接并與顯3管施4、M16、M17的柵極以及MOS管Mn的漏極連接，且與基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路連接。MOS管M19的漏極和柵極共接并與皿^管施8、12()、121的柵極以及MOS管M15的源極連接，且與基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路連接。|?)3管施4的源極與MOS管M18的漏極連接;MOS管M16的源極與MOS管M2q的漏極連接。皿^管施7的源極與MOS管M21的漏極連接;]\103管見(jiàn)8、]?19、]\12()、]\121的源極均與接地GND。其中，MOS管M6、M7、18、]?9工作在亞閾值區(qū)，]?05管14、]?5工作在飽和區(qū)。利用由顯5管13、]?4、]?5，]?05管14、]?6、]?7和MOS管M5、M8、M9組成的三對(duì)差分耦合對(duì)產(chǎn)生基準(zhǔn)電流，而采用的共源共柵電流鏡，起到抑制電源噪聲的作用，且?guī)峨妷涸粗袥](méi)有采用電阻和Bipolar晶體管，減小了功耗。
[0026]基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路的輸出端為該基準(zhǔn)電壓源的輸出端，產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓Vrrf?；鶞?zhǔn)電壓產(chǎn)生電路包括皿)8管]\122、]/[23、]/[24、]/[25、]/[26、]/[27、]/[28、]/[29、]/[30、]/[31、]/[32、]/[33、]/[34、]/[35、]/[36、]/[37和電容
C2，如圖2所示，其中，MOS管M29、M37的源極和電容C2的下極板與地GND連接。MOS管M23的漏極和柵極共接并與MOS管M22的柵極和MOS管M25的源極連接，MOS管M24的源極與MOS管M22的漏極連接。MOS管M25的漏極和柵極共接并與MOS管M24的柵極和MOS管M27的漏極連接，MOS管M26的漏極和柵極共接后與MOS管M24的漏極和電容C2的上極板連接，并作為基準(zhǔn)電壓源的輸出端。MOS管M28的漏極與MOS管M26、M27的源極連接;MOS管M28的源極與MOS管M29的漏極連接;MOS管M27的柵極與MOS管M34的源極和MOS管M35的漏極連接。MOS管M3q的漏極和柵極共接后與MOS管M31的柵極和MOS管M32的源極連接;MOS管M33的源極與MOS管M31的漏極連接。MOS管M32的漏極和柵極共接并與MOS管M33的柵極和MOS管M36的漏極連接。MOS管M34的漏極和柵極共接后與MOS管M35的柵極和MOS管M33的漏極連接;MOS管M36的源極與MOS管M37的漏極連接。其中，MOS管M26、M27、Mm、M35工作在亞閾值區(qū)，其中MOS管M35為3.3V MOS管，其余均為1.8V MOS管?；鶞?zhǔn)電壓產(chǎn)生電路中利用3.3V MOS管M35和1.8V MOS管M26、M27、M34的不同閾值電壓產(chǎn)生于溫度無(wú)關(guān)的基準(zhǔn)電壓，采用的共源共柵電流鏡，起到抑制電源噪聲的作用。
[0027]啟動(dòng)電路的工作過(guò)程:
[0028]啟動(dòng)電路中，MOS管施柵漏短接，相當(dāng)于一個(gè)電阻。當(dāng)電路上電時(shí)，電源通過(guò)皿)5管施向電容C1充電，此時(shí)電容上極板電壓為低電平，使得皿^管跑導(dǎo)通，將電流注入到基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路中，擺脫簡(jiǎn)并偏置點(diǎn)；當(dāng)電源向電容充電完成時(shí)，使得電容上極板電壓為高電平，使得105管跑截至，啟動(dòng)電路與基準(zhǔn)源脫離，完成啟動(dòng)過(guò)程。
[0029]以上已對(duì)本實(shí)用新型創(chuàng)造的較佳實(shí)施例進(jìn)行了具體說(shuō)明，但本實(shí)用新型并不限于實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本實(shí)用新型創(chuàng)造精神的前提下還可以作出種種的等同的變型或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請(qǐng)的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種全CMOS基準(zhǔn)電壓源，包括基準(zhǔn)電壓源本體，其特征在于:還包括包括啟動(dòng)電路、基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路和基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路； 啟動(dòng)電路的輸出端分別與基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路和基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路連接;基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路的輸出端與基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路連接;基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路的輸出端為該基準(zhǔn)電壓源的輸出端；啟動(dòng)電路和基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路同時(shí)接電源VDD，啟動(dòng)電路、基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路和基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路同時(shí)接地GND。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全CMOS基準(zhǔn)電壓源，其特征在于:所述啟動(dòng)電路包括MOS管見(jiàn)1和電容C1，其中，MOS管見(jiàn)』2的源極均與電源VDD連接;1103管施的柵極與漏極共接并與^)5管跑的柵極和電容(^的上極板連接;1105管跑的漏極與基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路和基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路連接;電容C1的下極板接地GND。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全CMOS基準(zhǔn)電壓源，其特征在于:所述基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路包括皿^管]^、]^、]^、]^、]^、]^、]^、]^。、]^、]^、]^、]^、]^、]^、]^、]^、]^、]^。、]^，其中，M0S管M3的源極與電源VDD連接;MOS管M3的漏極與MOS管M4、M5的源極連接，并與基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路連接;MOS管M4的漏極與MOS管M6、M7的源極連接;1?)3管施的漏極與MOS管M8、M9的源極連接；MOS管施的漏極和柵極共接并與MOS管M3、M4的柵極以及MOS管Miq的源極連接;MOS管M8的漏極和柵極共接并與MOS管M7的柵極和MOS管M12的源極連接;MOS管M9的漏極和柵極共接并與MOS管此的柵極和MOS管M13的源極連接;MOS管M7的漏極與MOS管Mn的源極連接;MOS管Miq的漏極和柵極共接并與MOS管Mn、M12、M13的柵極以及皿^管見(jiàn)4的漏極連接;MOS管M12的漏極與MOS管M16的漏極連接;MOS管M13的漏極與MOS管Mn的漏極連接;MOS管M15的漏極和柵極共接并與MOS的柵極以及MOS管Mn的漏極連接，且與基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路連接;MOS管M19的漏極和柵極共接并與105管施8』2(^21的柵極以及MOS管M15的源極連接，且與基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路連接;103管施4的源極與MOS管M18的漏極連接;MOS管M16的源極與MOS管M2q的漏極連接;MOS管Mn的源極與MOS管M21的漏極連接;]\103管施8、]?19、]\12()、]\121的源極均與接地GND。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全CMOS基準(zhǔn)電壓源，其特征在于:所述基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路包括顯8管]\122、]/[23、]/[24、]/[25、]/[26、]/[27、]/[28、]/[29、]/[3()、]/[31、]/[32、]/[33、]/[34、]/[35、]/[36、]/[37和電容02，其中，MOS管M29、M37的源極和電容C2的下極板與地GND連接;MOS管M23的漏極和柵極共接并與MOS管M22的柵極和MOS管M25的源極連接;MOS管M24的源極與MOS管M22的漏極連接;MOS管跑5的漏極和柵極共接并與MOS管M24的柵極和MOS管M27的漏極連接;MOS管M26的漏極和柵極共接后與MOS管M24的漏極和電容C2的上極板連接，并作為基準(zhǔn)電壓源的輸出端;MOS管M28的漏極與MOS管M26、M27的源極連接;MOS管M28的源極與MOS管M29的漏極連接;MOS管M27的柵極與MOS管M34的源極和MOS管M35的漏極連接;MOS管M3q的漏極和柵極共接后與MOS管M31的柵極和MOS管M32的源極連接;MOS管M33的源極與MOS管M31的漏極連接;MOS管M32的漏極和柵極共接并與MOS管M33的柵極和MOS管M36的漏極連接;MOS管Mm的漏極和柵極共接后與MOS管M35的柵極和MOS管M33的漏極連接;MOS管M36的源極與MOS管M37的漏極連接。5.根據(jù)權(quán)利要求2-4中任一項(xiàng)所述的一種全CMOS基準(zhǔn)電壓源，其特征在于:所述MOS管Ml、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8、M9、MlQ、Mll、Ml2、Ml3、M22、M23、M24、M25、M3Q、M31、M32、M33 均為標(biāo)準(zhǔn)電壓1.8V PMOS管。6.根據(jù)權(quán)利要求2-4中任一項(xiàng)所述的一種全CMOS基準(zhǔn)電壓源，其特征在于:所述MOS管Ml4、Ml5、Ml6、Ml7、Ml8、Ml9、M20、M21、M26、M27、M28、M29、M34、M36、M37均為標(biāo)準(zhǔn)電壓1.8V NMOS管。7.根據(jù)權(quán)利要求2-4中任一項(xiàng)所述的一種全CMOS基準(zhǔn)電壓源，其特征在于:所述MOS管M35為標(biāo)準(zhǔn)電壓3.3V NMOS管。8.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的一種全CMOS基準(zhǔn)電壓源，其特征在于:所述電容&和電容C2均為普通電容或電解電容。
【文檔編號(hào)】G05F3/26GK205620849SQ201620429118
【公開(kāi)日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2016年5月12日
【發(fā)明人】岳宏衛(wèi), 鄧進(jìn)麗, 朱智勇, 韋雪明, 段吉海
【申請(qǐng)人】桂林電子科技大學(xué)