一种低功耗低温漂的cmos基准电压源的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种低功耗低温漂的CMOS基准电压源，包括：启动电路、偏置电压产生电路、主偏置电流产生电路与基准电压产生电路；其中，所述启动电路、偏置电压产生电路、主偏置电流产生电路与基准电压产生电路的直流输入端均与直流电源VDD相连；所述启动电路与偏置电压产生电路均与主偏置电流产生电路相连，该主偏置电流产生电路与基准电压产生电路相连，由该基准电压产生电路输出低功耗低温漂的基准电压Vref。本发明公开的CMOS基准电压源在CMOS工艺上易于实现，具有良好的兼容性，且可在低电压下实现低功耗低温漂的基准电压。
【专利说明】一种低功耗低温漂的CMOS基准电压源
【技术领域】
[0001] 本发明涉及数模混合集成电路以及射频集成电路【技术领域】，尤其涉及一种低功耗 低温漂的CMOS基准电压源。
【背景技术】
[0002] 基准电压源广泛应用于模拟、混合信号集成电路与系统级芯片中，用于提供适当 的偏置电压或参考电压，其性能好坏直接影响着系统的性能。如运算放大器（Op-Amp)、模 数转换器（ADC)、数模转换器（DAC)、低压降线性稳压器（LDO)、压控振荡器（VCO)和锁相环 (PLL)及时钟数据恢复（CDR)等电路，都需要输出不随温度、电源电压变化的精确而稳定的 基准电压。在集成电路中，有三种常用的基准电压源：掩埋齐纳（Zener)基准电压源、XFET 基准电压源和带隙（Bandgap)基准电压源。
[0003] 随着片上系统（SOC)的快速发展，系统要求模拟集成模块能够兼容标准CMOS工 艺；在SOC上，数字集成模块的噪声容易通过电源和地耦合到模拟集成模块，这就要求模拟 集成模块具有良好的电源噪声抑制能力。随着IC设计不断向深亚微米工艺发展，要求模 拟集成电路的电源电压能够降至IV甚至更低电压，同时移动电子设备的逐渐增多，需要模 拟集成模块具有较低的功耗。
[0004] 尽管掩埋齐纳基准电压源和XFET基准电压源的温度稳定性非常好，但是它们的 制造流程都不能兼容标准CMOS工艺，而且掩埋齐纳基准电压源的输出一般大于5V。相比之 下，目前最常用的是带隙基准电压源。
[0005] 图1所示是传统带隙基准电压源，由CMOS运算放大器、二极管和电阻构成，特点是 没有使用BJT管，可以兼容CMOS工艺。当二极管的正向偏压远大于热电压时，二极管的I-V 关系可以与成：
【权利要求】
1. 一种低功耗低温漂的CMOS基准电压源，其特征在于，包括：启动电路、偏置电压产生 电路、主偏置电流产生电路与基准电压产生电路； 其中，所述启动电路、偏置电压产生电路、主偏置电流产生电路与基准电压产生电路的 直流输入端均与直流电源VDD相连；所述启动电路与偏置电压产生电路均与主偏置电流产 生电路相连，该主偏置电流产生电路与基准电压产生电路相连，由该基准电压产生电路输 出低功耗低温漂的基准电压Vref。
2. 根据权利要求1所述的低功耗低温漂的CMOS基准电压源，其特征在于，所述启动电 路与偏置电压产生电路均与主偏置电流产生电路相连，该主偏置电流产生电路与基准电压 产生电路相连，由该基准电压产生电路输出低功耗低温漂的基准电压Vref包括： 启动电路的输出端与主偏置电流产生电路的第一输入端相连，且该启动电路的输入端 与该主偏置电流产生电路的第一输出端相连； 偏置电压产生电路的输出端与主偏置电流产生电路的第二输入端相连； 主偏置电流产生电路的第二与第三输出端分别对应的与基准电压产生电路的第一与 第二输入端相连；由该基准电压产生电路的输出端输出基准电压Vref。
3. 根据权利要求1或2所述的低功耗低温漂的CMOS基准电压源，其特征在于， 所述启动电路包括：PM0S管PM1和NM0S管NM1与NM2 ;其中，PM1的源极作为启动电路 的直流输入端连接电源VDD，PM1的漏极分别与匪1的栅极和匪2的漏极相连；匪1的漏极 作为启动电路的输出端与主偏置电流产生电路的第一输入端相连；匪2的栅极作为启动电 路的输入端与主偏置电流产生电路的第一输出端相连；PM1的栅极、NM1的源极以及NM2的 源极分别接地； 偏置电压产生电路包括：4个PM0S管PM2、PM3、PM4和PM5 ;其中，PM2的源极作为偏置 电压产生电路的直流输入端连接直流电源VDD;PM2的栅极和漏极以及PM3的源极共接在一 起，PM3的栅极和漏极以及PM4的源极共接在一起，PM4的栅极和漏极以及PM5的源极共接 在一起作为偏置电压产生电路的输出端与主偏置电流产生电路的第二输入端相连，PM5的 栅极和漏极接地； 主偏置电流产生电路包括：4个PM0S管PM6、PM7、PM8和PM9, 2个NM0S管NM3和NM4， 以及电阻R1 ;其中，PM6和PM7的源极相连并作为主偏置电流产生电路的直流输入端连接 直流电源VDD;PM6的漏极与PM8的源极相连，PM7的漏极与PM9的源极相连，PM6的栅极、 PM7的栅极、PM9的漏极以及NM4的漏极共接在一起，作为主偏置电流产生电路的第一输入 端与启动电路的输出端相连，且在正常启动工作后，作为主偏置电流产生电路的第二输出 端与基准电压产生电路的第一输入端相连；PM8和PM9的栅极共接在一起，作为主偏置电流 产生电路的第二输入端与偏置电压产生电路的输出端相连，且作为主偏置电流产生电路的 第三输出端与基准电压产生电路的第二输入端相连；PM8的漏极与电阻R1的一端以及匪3 的栅极共接在一起，作为主偏置电流产生电路的第一输出端与到启动电路的输入端相连； 匪3的漏极和电阻R1的另一端以及NM4的栅极共接在一起，匪3和NM4的源极分别接地； 基准电压产生电路包括：PM0S管PM10与PM11、NM0S管匪5以及电阻R2与R3 ;其中，PM10的源极作为基准电压产生电路的直流输入端连接直流电源VDD;PM10和PM11的栅极 分别作为基准电压产生电路的第一输入端和第二输入端分别对应的与主偏置电流产生电 路的第二输出端和第三输出端相连；PM10的漏极与PM11的源极相连，PM11的漏极分别连接 电阻R2和电阻R3的一端，并作为基准电压产生电路的输出端，输出基准电压Vref;电阻R2 的另一端连接NM5的漏极，电阻R3的另一端接地；NM5的栅极与NM5的漏极共接，NM5的源 极接地。
【文档编号】G05F1/567GK104516391SQ201510012290
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2015年1月9日 优先权日:2015年1月9日
【发明者】黄森, 王云阵, 刁盛锡, 林福江 申请人:中国科学技术大学