一種無電阻全溫補償非帶隙基準源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及模擬集成電路【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明的非帶隙基準源，包括正溫度系數(shù)電流源模塊、負溫度系數(shù)電流源模塊、基準電壓產(chǎn)生模塊、高溫補償電流產(chǎn)生模塊和低溫補償電流產(chǎn)生模塊；其中，正溫度系數(shù)電流源模塊產(chǎn)生第一偏置電壓接基準電壓產(chǎn)生模塊的一個輸入端；正溫度系數(shù)電流源模塊產(chǎn)生第二偏置電壓分別接高溫補償電流產(chǎn)生模塊的第一輸入端和低溫補償電流產(chǎn)生模塊的第一輸入端；負溫度系數(shù)電流源模塊產(chǎn)生第三偏置電壓分別接高溫補償電流產(chǎn)生模塊的第二輸入端和低溫補償電流產(chǎn)生模塊的第二輸入端；高溫補償電流產(chǎn)生模塊的輸出端和低溫補償電流產(chǎn)生模塊的輸出端接基準電壓產(chǎn)生模塊的輸出端。本發(fā)明能夠分別對基準源電路在低溫段及高溫段進行補償。
【專利說明】一種無電阻全溫補償非帶隙基準源

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于模擬集成電路【技術(shù)領(lǐng)域】，具體的說是涉及一種無電阻全溫補償非帶隙 基準源。

【背景技術(shù)】
[0002] 在模擬集成電路或混合信號集成電路設(shè)計領(lǐng)域，基準電壓源是非常重要且常用的 模塊，常應(yīng)用在ADC轉(zhuǎn)換器、DC-DC換器、以及功率放大器等電路系統(tǒng)中，它的作用是為系統(tǒng) 提供一個不隨溫度及供電電壓變化的電壓基準。
[0003] 自帶隙基準電壓源架構(gòu)由Widlar提出以來，由于其優(yōu)越的性能，帶隙基準電壓 源被廣泛應(yīng)用于很多系統(tǒng)之中，且針對該種架構(gòu)提出了很多改進方案。但隨著芯片系統(tǒng) 集成度的進一步增加，低電壓與低功耗變得越來越重要，但帶隙基準電壓源由于通常需要 較大的電流而造成功耗較大，并且在設(shè)計過程中需要使用二極管或者BJT晶體管來產(chǎn)生 PTAT(與絕對溫度成正比）電壓，但該兩種器件均會占用較大的芯片面積。盡管針對該問題 提出過亞閾值區(qū)基準電壓源，但并沒有完全消除電路中的非線性參數(shù)，造成輸出基準電壓 的溫度系數(shù)較大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的，就是針對上述傳統(tǒng)基準源存在的問題，提出一種分別對基準源電 路在低溫段及高溫段提出補償?shù)臒o電阻全溫補償非帶隙基準源。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種無電阻全溫補償非帶隙基準源，包括正溫度系數(shù)電流 源模塊、負溫度系數(shù)電流源模塊、基準電壓產(chǎn)生模塊、高溫補償電流產(chǎn)生模塊和低溫補償電 流產(chǎn)生模塊；其中，正溫度系數(shù)電流源模塊產(chǎn)生第一偏置電壓接基準電壓產(chǎn)生模塊的一個 輸入端；正溫度系數(shù)電流源模塊產(chǎn)生第二偏置電壓分別接高溫補償電流產(chǎn)生模塊的第一輸 入端和低溫補償電流產(chǎn)生模塊的第一輸入端；負溫度系數(shù)電流源模塊產(chǎn)生第三偏置電壓分 別接高溫補償電流產(chǎn)生模塊的第二輸入端和低溫補償電流產(chǎn)生模塊的第二輸入端；高溫補 償電流產(chǎn)生模塊的輸出端和低溫補償電流產(chǎn)生模塊的輸出端接基準電壓產(chǎn)生模塊的輸出 端；
[0006] 所述正溫度系數(shù)電流源模塊由PM0S管MP1、MP2、MP3, NM0S管MN1、MN2、MN3、MN4 構(gòu)成；其中，MP1的源極接電源VDD，其柵極接MP2的柵極，其漏極接麗1的漏極；麗1的柵 極和漏極互連，其柵極接MN2的柵極，其源極接地；MP2的源極接電源VDD，其柵極與漏極互 連，其漏極接麗2的漏極；麗2的源極接麗3的漏極；麗3的柵極接MN4的柵極，其源極接地； MP3的源極接電源VDD，其柵極接MP2漏極與麗2漏極的連接點，其漏極接MN4的漏極；MN4 的源極接地；MP1柵極、MP2柵漏極、MN2漏極和MP3柵極連接作為正溫度系數(shù)電流源模塊的 第一輸出端輸出第一偏置電壓；MN3柵極、MN4柵極和MP3漏極連接作為正溫度系數(shù)電流源 模塊的第二輸出端輸出第二偏置電壓；
[0007] 所述負溫度系數(shù)電流源模塊由PM0S管MP5、MP6，NM0S管MN6、MN7、MN8，DTM0ST構(gòu) 成；其中，MP5的源極接電源VDD，其柵極接MP6的柵極，其漏極接MN6的漏極；MN6的漏極與 柵極互連，其柵極接MN7的柵極，其源極接DTMOST的源極；DTMOST的柵極、漏極和襯底均接 地；MP6的源極接電源VDD，其柵極與漏極互連，其漏極接麗7的漏極；麗7的源極接MN8的 漏極；MN8的源極接地，其柵極接基準電壓產(chǎn)生模塊的輸出端；MP5柵極、MP6柵漏極、麗7漏 極連接作為負溫度系數(shù)電流源模塊的輸出端輸出第三偏置電壓；
[0008] 所述基準電壓產(chǎn)生模塊由PM0S管MP4，NM0S管麗5構(gòu)成；其中，MP4的源極接電源， 其柵極接正溫度系數(shù)電流源模塊的第一輸出端，其漏極接MN5的漏極;MN5的柵極和漏極互 連，其源極接地；MP4漏極、麗5柵漏極連接作為基準電壓產(chǎn)生模塊的輸出端輸出基準電壓；
[0009] 所述高溫補償電流產(chǎn)生模塊由PM0S管MP7、MP8、MP9, NM0S管MN9、MN10、MN11構(gòu) 成；其中，MP7的源極接電源VDD，其柵極接負溫度系數(shù)電流源模塊的輸出端，其漏極接MN9 的漏極;MN9的柵極接正溫度系數(shù)電流源模塊的第二輸出端，其源極接地;MP8的源極接電 源VDD，其柵極接MP9的柵極，其漏極與柵極互連，其漏極接MP7漏極和MN9漏極的連接點； MP9的源極接電源，其漏極接麗10的漏極；麗10的漏極與柵極互連，其柵極接麗11的柵極， 其源極接地;MN11的漏極接基準電壓產(chǎn)生模塊的輸出端，其源極接地；
[0010] 所述低溫補償電流產(chǎn)生模塊由PM0S管MP10, NM0S管麗12、麗13、麗14構(gòu)成，其 中，MP10的源極接電源VDD，其柵極接負溫度系數(shù)電流源模塊的輸出端，其漏極接MN12的漏 極；麗12的柵極接正溫度系數(shù)電流源模塊的第二輸出端，其源極接地；麗13的漏極和柵極 互連，其柵極接MN14的柵極，其源極接地；MN14的源極接地，其漏極接基準電壓產(chǎn)生模塊的 輸出端。
[0011] 本發(fā)明的有益效果為，能夠分別對基準源電路在低溫段及高溫段進行補償，實現(xiàn) 在全溫度范圍內(nèi)對基準源輸出進行補償，獲得低溫度系數(shù)的基準源信號；同時不再使用 BJT晶體管或者二極管，版圖面積大大降低；提供可低壓應(yīng)用的基于動態(tài)閾值M0S管的負溫 電流源，且本基準結(jié)構(gòu)中大部分M0S管工作于亞閾值區(qū)，使得基準源的整體功耗大大減小。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1為本發(fā)明的基準源的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013] 圖2為本發(fā)明的基準電壓產(chǎn)生模塊示意圖；
[0014] 圖3為本發(fā)明的高溫補償電流產(chǎn)生示意圖；
[0015] 圖4為本發(fā)明的低溫補償電流產(chǎn)生示意圖；
[0016] 圖5為本發(fā)明的全溫補償后的基準源示意圖；
[0017] 圖6為本發(fā)明的正溫度系數(shù)電流源模塊示意圖；
[0018] 圖7為本發(fā)明的負溫度系數(shù)電流源模塊示意圖；
[0019] 圖8為本發(fā)明的高溫補償電流產(chǎn)生模塊示意圖；
[0020] 圖9為本發(fā)明的低溫補償電流產(chǎn)生模塊示意圖。

【具體實施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行描述
[0022] 本發(fā)明提出一種無電阻全溫補償非帶隙基準源，如圖1所示，包括正溫度系數(shù)電 流源模塊、負溫度系數(shù)電流源模塊、基準電壓產(chǎn)生模塊、高溫補償電流產(chǎn)生模塊以及低溫補 償電流產(chǎn)生模塊；其中，正溫度系數(shù)電流源模塊產(chǎn)生的第一偏置電壓連接到基準電壓產(chǎn)生 模塊的一個輸入端；正溫度系數(shù)電流源模塊產(chǎn)生的第二偏置電壓分別連接到高低溫補償電 流產(chǎn)生模塊的一個輸入端；負溫度系數(shù)電流源模塊產(chǎn)生的第三偏置電壓分別連接到高低溫 補償電流產(chǎn)生模塊的另一個輸入端；高低溫補償電流的輸出端連接到基準電壓產(chǎn)生模塊的 輸出端。
[0023] 如圖6所示，正溫度系數(shù)電流源模塊由PM0S管MP1、MP2、MP3, NM0S管麗1、麗2、 麗3、MN4構(gòu)成；其中，MP1的源極接電源VDD，其柵極接MP2的柵極，其漏極接麗1的漏極； 麗1的柵極和漏極互連，其柵極接麗2的柵極，其源極接地；MP2的源極接電源VDD，其柵極 與漏極互連，其漏極接麗2的漏極；麗2的源極接麗3的漏極；麗3的柵極接MN4的柵極，其 源極接地；MP3的源極接電源VDD，其柵極接MP2漏極與麗2漏極的連接點，其漏極接MN4的 漏極；MN4的源極接地；MP1柵極、MP2柵漏極、麗2漏極和MP3柵極連接作為正溫度系數(shù)電 流源模塊的第一輸出端輸出第一偏置電壓；MN3柵極、MN4柵極和MP3漏極連接作為正溫度 系數(shù)電流源模塊的第二輸出端輸出第二偏置電壓；
[0024] 如圖7所示，負溫度系數(shù)電流源模塊由PM0S管MP5、MP6，NM0S管MN6、MN7、MN8， DTM0ST構(gòu)成；其中，MP5的源極接電源VDD，其柵極接MP6的柵極，其漏極接MN6的漏極；MN6 的漏極與柵極互連，其柵極接MN7的柵極，其源極接DTM0ST的源極；DTM0ST的柵極、漏極和 襯底均接地；MP6的源極接電源VDD，其柵極與漏極互連，其漏極接MN7的漏極；MN7的源極 接MN8的漏極；MN8的源極接地，其柵極接基準電壓產(chǎn)生模塊的輸出端；MP5柵極、MP6柵漏 極、MN7漏極連接作為負溫度系數(shù)電流源模塊的輸出端輸出第三偏置電壓；
[0025] 如圖2所示，基準電壓產(chǎn)生模塊由PM0S管MP4, NM0S管麗5構(gòu)成；其中，MP4的源 極接電源，其柵極接正溫度系數(shù)電流源模塊的第一輸出端，其漏極接麗5的漏極；麗5的柵 極和漏極互連，其源極接地；MP4漏極、麗5柵漏極連接作為基準電壓產(chǎn)生模塊的輸出端輸 出基準電壓；
[0026] 如圖8所示，高溫補償電流產(chǎn)生模塊由PM0S管MP7、MP8、MP9, NM0S管MN9、麗10、 MN11構(gòu)成；其中，MP7的源極接電源VDD，其柵極接負溫度系數(shù)電流源模塊的輸出端，其漏極 接MN9的漏極;MN9的柵極接正溫度系數(shù)電流源模塊的第二輸出端，其源極接地;MP8的源 極接電源VDD，其柵極接MP9的柵極，其漏極與柵極互連，其漏極接MP7漏極和MN9漏極的 連接點；MP9的源極接電源，其漏極接麗10的漏極；MN10的漏極與柵極互連，其柵極接麗11 的柵極，其源極接地；MN11的漏極接基準電壓產(chǎn)生模塊的輸出端，其源極接地；
[0027] 如圖9所示，低溫補償電流產(chǎn)生模塊由PM0S管MP10, NM0S管麗12、麗13、麗14 構(gòu)成，其中，MP10的源極接電源VDD，其柵極接負溫度系數(shù)電流源模塊的輸出端，其漏極接 麗12的漏極；麗12的柵極接正溫度系數(shù)電流源模塊的第二輸出端，其源極接地；麗13的漏 極和柵極互連，其柵極接MN14的柵極，其源極接地;MN14的源極接地，其漏極接基準電壓產(chǎn) 生模塊的輸出端。
[0028] 本發(fā)明的工作原理為：
[0029] 基準電壓產(chǎn)生模塊由工作在飽和區(qū)的MN5的柵源電壓作為基準源（VREF = Vesw5)。 由飽和區(qū)M0S的電壓電流特性知
[0030]

【權(quán)利要求】
1. 一種無電阻全溫補償非帶隙基準源，包括正溫度系數(shù)電流源模塊、負溫度系數(shù)電流 源模塊、基準電壓產(chǎn)生模塊、高溫補償電流產(chǎn)生模塊和低溫補償電流產(chǎn)生模塊；其中，正溫 度系數(shù)電流源模塊產(chǎn)生第一偏置電壓接基準電壓產(chǎn)生模塊的一個輸入端；正溫度系數(shù)電流 源模塊產(chǎn)生第二偏置電壓分別接高溫補償電流產(chǎn)生模塊的第一輸入端和低溫補償電流產(chǎn) 生模塊的第一輸入端；負溫度系數(shù)電流源模塊產(chǎn)生第三偏置電壓分別接高溫補償電流產(chǎn)生 模塊的第二輸入端和低溫補償電流產(chǎn)生模塊的第二輸入端；高溫補償電流產(chǎn)生模塊的輸出 端和低溫補償電流產(chǎn)生模塊的輸出端接基準電壓產(chǎn)生模塊的輸出端； 所述正溫度系數(shù)電流源模塊由PMOS管1^1、]\^2、]\^3，匪05管1^1、]\^2、]\^3、]\^4構(gòu)成； 其中，MP1的源極接電源VDD，其柵極接MP2的柵極，其漏極接麗1的漏極；麗1的柵極和漏 極互連，其柵極接MN2的柵極，其源極接地；MP2的源極接電源VDD，其柵極與漏極互連，其漏 極接麗2的漏極；麗2的源極接麗3的漏極；麗3的柵極接MN4的柵極，其源極接地；MP3的 源極接電源VDD，其柵極接MP2漏極與麗2漏極的連接點，其漏極接MN4的漏極；MN4的源極 接地；MP1柵極、MP2柵漏極、MN2漏極和MP3柵極連接作為正溫度系數(shù)電流源模塊的第一輸 出端輸出第一偏置電壓；MN3柵極、MN4柵極和MP3漏極連接作為正溫度系數(shù)電流源模塊的 第二輸出端輸出第二偏置電壓； 所述負溫度系數(shù)電流源模塊由PMOS管MP5、MP6, NMOS管MN6、MN7、MN8, DTMOST構(gòu)成； 其中，MP5的源極接電源VDD，其柵極接MP6的柵極，其漏極接MN6的漏極；MN6的漏極與柵 極互連，其柵極接麗7的柵極，其源極接DTMOST的源極；DTMOST的柵極、漏極和襯底均接 地；MP6的源極接電源VDD，其柵極與漏極互連，其漏極接麗7的漏極；麗7的源極接MN8的 漏極；MN8的源極接地，其柵極接基準電壓產(chǎn)生模塊的輸出端；MP5柵極、MP6柵漏極、麗7漏 極連接作為負溫度系數(shù)電流源模塊的輸出端輸出第三偏置電壓； 所述基準電壓產(chǎn)生模塊由PM0S管MP4, NM0S管麗5構(gòu)成；其中，MP4的源極接電源，其柵 極接正溫度系數(shù)電流源模塊的第一輸出端，其漏極接MN5的漏極；MN5的柵極和漏極互連， 其源極接地;MP4漏極、MN5柵漏極連接作為基準電壓產(chǎn)生模塊的輸出端輸出基準電壓； 所述高溫補償電流產(chǎn)生模塊由PM0S管MP7、MP8、MP9, NM0S管MN9、MN10、MN11構(gòu)成； 其中，MP7的源極接電源VDD，其柵極接負溫度系數(shù)電流源模塊的輸出端，其漏極接MN9的 漏極;MN9的柵極接正溫度系數(shù)電流源模塊的第二輸出端，其源極接地；MP8的源極接電源 VDD，其柵極接MP9的柵極，其漏極與柵極互連，其漏極接MP7漏極和MN9漏極的連接點；MP9 的源極接電源，其漏極接麗10的漏極；麗10的漏極與柵極互連，其柵極接麗11的柵極，其 源極接地;MN11的漏極接基準電壓產(chǎn)生模塊的輸出端，其源極接地； 所述低溫補償電流產(chǎn)生模塊由PM0S管MP10，NM0S管麗12、麗13、麗14構(gòu)成，其中，MP10 的源極接電源VDD，其柵極接負溫度系數(shù)電流源模塊的輸出端，其漏極接麗12的漏極；麗12 的柵極接正溫度系數(shù)電流源模塊的第二輸出端，其源極接地；麗13的漏極和柵極互連，其 柵極接MN14的柵極，其源極接地;MN14的源極接地，其漏極接基準電壓產(chǎn)生模塊的輸出端。
【文檔編號】G05F1/567GK104156026SQ201410424577
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月26日
【發(fā)明者】周澤坤, 吳剛, 石躍, 王霞, 艾鑫, 王卓, 張波 申請人:電子科技大學(xué)