CN101482761B

CN101482761B - 基准源启动电路

Info

Publication number: CN101482761B
Application number: CN2008100650292A
Authority: CN
Inventors: 谷文浩; 谭润钦; 汪明亮
Original assignee: Fremont Micro Devices Shenzhen Ltd
Current assignee: Huimang Microelectronics Shenzhen Co ltd
Priority date: 2008-01-09
Filing date: 2008-01-09
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2028-01-09
Also published as: CN101482761A

Abstract

本发明涉及基准源启动电路，为解决启动基准源电路额外消耗功耗以及基准源电路启动速度慢的问题，提供一种基准源启动电路，包括循环控制电路(1)、控制电路(3)，以及分别提供镜像电流给循环控制电路(1)和控制电路(3)的电流镜电路(2)。本发明的基准源启动电路还包括提供窄脉冲信号到控制电路(3)的脉冲生成电路(4)，进而使电流镜电路(2)重新导通。实施本发明的电路，一方面有很低的功耗，在电路启动后功耗为零；另一方面利用窄脉冲生成器辅助启动电路，能加速基准源电路启动，抑制由于启动电路的不稳而引起系统的振荡，并且解决了Enable信号启动电路的问题。

Description

基准源启动电路

技术领域

本发明涉及基准源启动电路，更具体地说，涉及一种带有窄脉冲零功耗的基准源启动电路。

背景技术

随着集成电路工艺和设计水平的发展，基准广泛的运用于模拟电路中，如LDO、ADC/DAC等。它是整个芯片的动力之源，也是芯片能够工作的前提。因此基准源电路的启动电路尤为重要，在电源上的电或者使能信号转变时，它能够快速的启动基准源电路，并为芯片供电。

如图1所示的电路经常用于基准源电路的启动电路，其中，MOS管M1、M2、M3、M4串接，其导通电阻会比较大。当启动时，M1、M2、M3、M4管导通，M6、M7管处于关断状态，电流流到节点Node2，Node2电位被拉高，然后NMOS管M5导通，将V1电位拉低，从而启动基准源的内部电路。当基准源电路启动后，基准电压V_ref为高电平，M6管导通，Node2的电位被拉低，M5管处于关断状态，电路启动完毕。

但是这种结构存在两个不足之处：一方面，电路启动后，由于启动电路的Node2的电位是低电平，启动电路将一直有电流消耗，这在一些低功耗电路的场合是很难适用的，而现在大多数的基准源启动电路都有相似的原理，且都要一直消耗功耗；另一方面，在低电压下Node2的电位并不能在启动时拉的很高，NMOS管M5工作在亚阈值区，V1的电位不能被拉的很低，这影响基准源电路的启动速度，甚至会产生振荡。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述启动基准源电路额外消耗功耗以及基准源电路启动速度的缺陷，提供一种基准源启动电路。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基准源启动电路，其特征在于，包括循环控制电路、控制电路，以及分别提供镜像电流给循环控制电路和控制电路的电流镜电路，使所述循环控制电路输出端电位被拉低进而启动基准源电路，以及使所述控制电路电位被镜像电流拉高进而使所述电流镜电路在基准源电路启动后关断。

在本发明所述的基准源启动电路中，所述电流镜电路包括电流镜PMOS管M1、M2，所述电流镜PMOS管M1、M2的栅极与所述控制电路相连，源极同时接电源，所述PMOS管M1的漏极接所述循环控制电路输入端，所述PMOS管M2的漏极与所述控制电路相连。

在本发明所述的基准源启动电路中，所述控制电路包括电容器C1，所述电容器C1一端接地，另一端与所述电流镜电路相连。

在本发明所述的基准源启动电路中，所述基准源启动电路还包括脉冲生成电路，所述脉冲生成电路提供窄脉冲信号到控制电路，进而使电流镜电路重新导通。

在本发明所述的基准源启动电路中，所述脉冲生成电路包括脉冲生成器和NMOS管M6，所述脉冲生成器的一端与使能信号连接，另一端与所述NMOS管M6的栅极连接，所述NMOS管M6的栅极连接所述脉冲生成器的输出端，源极接地，漏极接所述控制电路。

在本发明所述的基准源启动电路中，所述循环控制电路包括NMOS管M3、M4、M5，所述NMOS管M3、M4、M5的源极接地，所述NMOS管M3的栅极连接基准源电路的基准电压，漏极接所述电流镜电路输出端，所述NMOS管M4的栅极连接使能信号的反向信号，漏极接所述电流镜电路输出端，所述NMOS管M5的栅极连接所述电流镜电路输出端，漏极与基准源电路连接。

实施本发明的基准源启动电路，具有以下有益效果：在基准源电路启动以后，所述控制电路电位被镜像电流拉高进而使所述电流镜电路关断，所以该基准源启动电路几乎没有功耗损失。另外，本发明针对基准源启动电路的启动速度问题，在上述结构中增加了一个脉冲生成电路，由脉冲生成电路提供窄脉冲信号到控制电路，进而使所述电流镜电路重新导通，加快基准源电路的启动速度并防止振荡。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是传统的基准源启动电路的原理图；

图2是本发明零功耗的基准源启动电路一个实施例的电路原理图；

图3是本发明带有窄脉冲零功耗的基准源启动电路的实施例的电路原理图。

具体实施方式

对于传统的基准源启动电路，当启动电路把基准启动起来后仍然消耗功耗，而在一些要求低静态功耗的电路，传统的启动电路就具有局限性，因此需要一种低功耗的基准源启动电路。如图2所示，按照本发明提供的基准源启动电路包括循环控制电路1、电流镜电路2及控制电路3。电流镜电路2接入电源VDD而导通，提供镜像电流到循环控制电路1和控制电路3；控制电路3接收镜像电流而拉高电位，使电流镜电路2在基准源电路启动后关断；而循环控制电路1接收镜像电流而拉低输出端V1电位，进而启动基准源电路。其中，电流镜电路2包括电流镜PMOS管M1、M2，电流镜PMOS管M1、M2的栅极与Node1相连，源极同时接电源VDD，PMOS管M1的漏极接Node2，PMOS管M2的漏极接Node1；控制电路包括电容C1，电容C1分别与Node1、地相连；循环控制电路1包括NMOS管M3、M4、M5，NMOS管M3、M4、M5的源极接地，NMOS管M3的栅极连接基准源的基准电压Vref，漏极接Node2，NMOS管M4的栅极连接Enable的反向信号Enable-，漏极Node2，NMOS管M5的栅极接Node2，漏极与基准内部V1连接。

当基准源启动电路启动时，电流镜电路2的电流镜PMOS管M1、M2的源极接电源VDD，Node1、Node2的电位是低电位，此时PMOS管M1、M2导通，NMOS管M3、M4、M5处于关断状态。电流镜电路2的镜像电流分别流到节点Node1、Node2，Node2电位被拉高，然后NMOS管M5导通，将V1的电位拉低，从而启动基准源的内部电路。当基准源启动电路启动后，Node1电位被控制电路3的电容C1拉高，因而M1、M2管都处于关断状态，也就是说基准源启动电路启动后不会消耗功耗。基准源电路启动之后，基准电压V_ref为高电平，所以M3管导通，Node2的电位被拉低，M5管处于关断状态，电路启动完毕。在上述基准源启动电路中，可以通过适当的调节M1、M2管与C1电容的值来控制电路的启动时间。

从图2的工作原理可知，Node1的电位决定着启动电路，当Node1的电位高时，PMOS管M1关断，启动电路停止工作，并且功耗近似为零。在启动过程中，Node1的电位随之上升，最终将M1管关断。但是在电路是Disable信号时，Node1的电位仍然处于高电位，M1管还是处于关断状态。当Enable信号来时，启动电路依然是原始状态，并不能起到启动基准源电路的作用。换言之，该电路对Enable从0转变1时没有作用，基准源只能靠NMOS管M1的漏电来启动电路，因此Enable信号时很难启动基准源电路。

如图3所示，为了解决上述Enable信号启动的问题，在图2的结构上增加了一个脉冲生成电路4，用来提供窄脉冲信号到控制电路3，进而使电流镜电路2重新导通。脉冲生成电路4包括脉冲生成器(Pulse Generator)、NMOS管M6。脉冲生成器的一端与Enable信号连接，另一端与NMOS管M6的栅极连接，所述NMOS管M6的栅极连接脉冲生成器的输出端Node3，源极接地，漏极接Node1。

脉冲生成电路4利用Enable信号，通过脉冲生成器产生一窄脉冲提供到节点Node1，并对控制电路3的电容C1放电，然后Node1的电位被拉低，PMOS管M1导通，将Node2的电位拉高，NMOS管M5导通，V1电位被拉低，重新使启动电路工作起来。具体工作原理如下：

1)窄脉冲的形成：在电路稳定状态，Node3节点的电位处于低电平，M6管关断，不影响启动电路。当Enable信号来时，通过脉冲生成器产生一高电平窄脉冲，使M6管导通。

2)电路快速启动：

a)在启动时，没有窄脉冲的情况下也是可以启动的。在VDD上电时，Node1开始电位为0，电流镜PMOS管M1、M2导通，电流流到节点Node2，Node2的电位上升，NMOS管M5导通，启动基准源电路。但是由于Node1的电位在启动过程中电位缓慢上升，影响了Node2的电位上升，这容易使系统在启动过程中产生振荡。当利用窄脉冲时，可以抑制节点Node1一段时间的电位上升，并且可以快速地将Node2的电位抬高，启动速度加快，保证系统启动稳定。

b)Enable信号从0转变到1时，由于Node1的电位始终是高电平，NMOS管M1，M2关断，电路无法启动，利用窄脉冲将Node1的电位拉低，PMOS管M1导通，将Node2的电位拉高，NMOS管M5导通，V1电位被拉低，启动电路重新工作，启动基准源电路。

在Enable＝0时，反向信号Enable-＝1，Node2电位为低，M5管关断，不影响基准源电路，且Node1电位在启动后一直处于高电位，M1、M2管关断，因此启动电路在Enable＝0时不消耗功耗；同理，Enable＝1时，电路正常工作状态，Node1电位为高电位，基准电压Vref为高电平，M3管导通，Node2电位被M3管拉低，同样没有功耗损失。在Enable信号从0到1转变时，脉冲生成电路4生成一窄脉冲，Node1将有一窄脉冲宽度的低电平，瞬间M1的漏电流比较大，可将Node2电位拉的很高，使M5管进入深线形区，加快基准源电路的启动速度，以防止振荡。

从上面的分析可知，本发明的电路包括两个方面：一方面设计了一款低功耗的启动电路，在电路启动后，启动电路功耗为零；另一方面在结构上增加了窄脉冲生成器，利用窄脉冲辅助启动电路能够更快的使基准源电路启动，抑制由于启动电路的不稳而引起系统的振荡，并且解决了Enable信号启动电路的问题。

Claims

1.一种基准源启动电路，其特征在于，包括循环控制电路(1)、控制电路(3)，以及分别提供镜像电流给循环控制电路(1)和控制电路(3)的电流镜电路(2)，使所述循环控制电路(1)输出端电位(V1)被拉低进而启动基准源电路，以及使所述控制电路(3)电位被镜像电流拉高进而使所述电流镜电路(2)在基准源电路启动后关断；其中

所述电流镜电路(2)包括电流镜PMOS管M1和电流镜PMOS管M2，所述电流镜PMOS管M1和电流镜PMOS管M2的栅极与所述控制电路(3)相连，源极同时接电源(VDD)，所述电流镜PMOS管M1的漏极接所述循环控制电路(1)输入端，所述电流镜PMOS管M2的漏极与所述控制电路(3)相连；

所述控制电路(3)包括电容器C1，所述电容器C1一端接地，另一端与所述电流镜电路(2)相连；

所述循环控制电路(1)包括NMOS管M3、NMOS管M4和NMOS管M5，所述NMOS管M3、NMOS管M4和NMOS管M5的源极接地，所述NMOS管M3的栅极连接基准源电路的基准电压(Vref)，漏极接所述电流镜电路(2)输出端，所述NMOS管M4的栅极连接使能信号的反向信号，漏极接所述电流镜电路(2)输出端，所述NMOS管M5的栅极连接所述电流镜电路(2)输出端，漏极与基准源电路连接。

2.根据权利要求1所述的基准源启动电路，其特征在于，所述基准源启动电路还包括脉冲生成电路(4)，所述脉冲生成电路(4)提供窄脉冲信号到控制电路(3)，进而使电流镜电路(2)重新导通。

3.根据权利要求2所述的基准源启动电路，其特征在于，所述脉冲生成电路(4)包括脉冲生成器和NMOS管M6，所述脉冲生成器的一端与使能信号连接，另一端与所述NMOS管M6的栅极连接，所述NMOS管M6的栅极连接所述脉冲生成器的输出端，源极接地，漏极接所述控制电路(3)。