CN103699165B - 电压控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电压控制装置。该电压控制装置包括：参考电压生成器，用于通过控制带隙基准电流源生成参考电压；主校准器，主校准器中的运算放大器的正向输入端与参考电压生成器的参考电压输出端相连接；从校准器，与主校准器的输出端相连接。通过本发明，解决了现有技术中器件的供电电压不稳定的问题。

Description

电压控制装置

技术领域

本发明涉及电路领域，具体而言，涉及一种电压控制装置。

背景技术

在深度亚微型技术中，器件的性能受到温度和参考电压的影响。对于电路设计者来说，希望能在PVT中保持电路的频带宽度不变。

在模拟电路的设计中，一般来说，从电路外部引入的供电电压随着温度的变化存在着一定的波动，而模拟电路对电压的稳定性要求较高，由于温度工艺电源电压的变化，可能导致供电电压不稳定，从而导致电路的频带宽度变化。

针对现有技术中器件的供电电压不稳定的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种电压控制装置，以解决器件的供电电压不稳定的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种电压控制装置。根据本发明的电压控制装置包括：参考电压生成器，用于通过控制带隙基准电流源生成参考电压；主校准器，主校准器中的运算放大器的正向输入端与参考电压生成器的参考电压输出端相连接；从校准器，与主校准器的输出端相连接。

进一步地，参考电压生成器包括：第一直流电压源；带隙基准电流源，带隙基准电流源的第一端与第一直流电压源相连接；第一参考电压输出端，与带隙基准电流源的第二端相连接；第一支路，通过第一电阻连接在带隙基准电流源第二端和地线之间；第二支路，通过依次串联的第二电阻、二级管连接方式的PMOS管、第一NMOS管和第三电阻连接在带隙基准电流源第二端和地线之间，其中，通过控制第一支路和第二支路的电流比率，控制输出端输出参考电压。

进一步地，第二支路包括：第二电阻，第二电阻的第一端与带隙基准电流源的第二端相连接。

进一步地，第二支路还包括：二级管连接方式的PMOS管，二级管连接方式的PMOS管的源端与第二电阻的第二端相连接，二级管连接方式的PMOS管的漏端与二级管连接方式的PMOS管的栅端相连接。

进一步地，第二支路还包括：第一NMOS管，第一NMOS管的漏端与二级管连接方式的PMOS管的漏端相连接，第一NMOS管的漏端与NMOS管的栅端相连接，第一NMOS管的栅端与二级管连接方式的PMOS管的栅端相连接。

进一步地，第二支路还包括：第三电阻，第三电阻的第一端与第一NMOS管的源端相连接，第三电阻的第二端接地。

进一步地，主校准器包括：运算放大器，运算放大器的正向输入端与第一参考电压输出端相连接；第二NMOS管，第二NMOS管的栅端与运算放大器的输出端与相连接，漏端与第二直流电压源相连接；第四电阻，第四电阻的第一端与第二NMOS管的源端相连接，第四电阻的第二端与运算放大器的反向输入端相连接；第五电阻，第五电阻的第一端与第四电阻的第二端相连接，第五电阻的第二端接地；以及第二参考电压输出端，与第二NMOS管的源端相连接，其中，主校准器形成负反馈电路，用于校准输出的参考电压。

进一步地，电压控制装置包括多个从校准器，多个从校准器与主校准器的输出端相连接。

通过本发明，采用生成参考电压，并利用参考电压校准供电电压的装置，解决了现有技术中器件的供电电压不稳定的问题，进而达到了提供稳定电压的效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的电压控制装置的示意图；

图2是根据本发明实施例的参考电压生成器的电路图；以及

图3是根据本发明实施例的主校准器的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种电压控制装置。

图1是根据本发明实施例的电压控制装置的示意图。如图所述，该电压控制装置包括参考电压生成器、主校准器和从属校准器。

参考电压生成器用于通过控制带隙基准电流源生成参考电压。参考电压生成器用于生成参考电压，该带隙基准电流源受电阻的影响而变化，电阻越大，带隙基准电流源提供的电压越小，电阻越小，带隙基准电流源提供的电压越大。生成的参考电压输出给主校准器，用来校准需要生成的电压，作为器件的供给电压，使得供给电压免受温度的影响而导致的不稳定。

主校准器，主校准器中的运算放大器的正向输入端与参考电压生成器的参考电压输出端相连接。主校准器包含负反馈电路，参考电压由运算放大器的正向输入端输入运算放大器，在运算放大器的输出端经由NMOS管以及电阻输入到运算放大器的反向输入端，经过负反馈电路的校准在NMOS管的源端输出供给电压给从属校准器。负反馈电路能够使得输出的供给电压保持恒定。

从属校准器，与主校准器的输出端相连接。从属校准器接收主校准器的电压，从属校准器可以为一个二极管连接方式的NMOS管，该NMOS管的栅端与主校准器的电压输出端相连接，源端与1mA的直流电源相连接，源端输出供给电压。从属校准器可以为并联的多个，分别提供供给电压。

图2是根据本发明实施例的参考电压生成器的电路图。以下结合附图2对该参考电压生成器进行说明，如图所示，该参考电压生成器包括：

第一直流电压源。第一直流电压源可以是1.8V的直流电压源。

带隙基准电流源，带隙基准电流源的第一端与第一直流电压源相连接。图中示出的Idc是带隙基准电流源，能够根据连接电阻的变化而改变输出的电压。

第一参考电压输出端，与带隙基准电流源的第二端相连接。该第一参考电压输出端用于输出参考电压生成器生成的参考电压。

第一支路，通过第一电阻连接在带隙基准电流源第二端和地线之间。第一支路连接于带隙基准电流源的第二端，包括电阻R1。电阻R1的第一端与带隙基准电流源的第二端相连接，电阻R1的第二端与地线相连接，从而形成第一支路。

第二支路，通过依次串联的第二电阻、二级管连接方式的PMOS管、第一NMOS管和第三电阻连接在带隙基准电流源第二端和地线之间，其中，带隙基准电流源通过控制第一支路和第二支路的电流比率，控制输出端输出参考电压。

第二支路的电阻R2与带隙基准电流源的第二端相连接，二级管连接方式的PMOS管Mp和第一NMOS管Mn串联连接在第二支路上，可以降低输出参考电压对温度和工艺的灵敏度。灵敏度用于衡量参考电压源的稳压特性，灵敏度越低参考电压源的稳压特性越好。由于MOS管的稳定性能较好，因此，第二支路采用NMOS管Mn和二级管连接方式的PMOS管Mp相连接的结果，能够使得输出的参考电压更加稳定，受温度、工艺变化的影响更小。

通过上述电路中的MOS管，可以使得生成的参考电压对温度、工艺变化的灵敏度降低，并且，生成的参考电压经过反馈电路能够使得输出的电影与参考电压基本维持恒定，从而保证供给电压的稳定性。

具体地，在第二支路中，第二电阻R2的第一端与带隙基准电流源的第二端相连接。

进一步地，在第二支路中，二级管连接方式的PMOS管Mp的源端与第二电阻的第二端相连接，二级管连接方式的PMOS管Mp的漏端与二级管连接方式的PMOS管Mp的栅端相连接。

进一步地，在第二支路中，第一NMOS管Mn的漏端与二级管连接方式的PMOS管Mp的漏端相连接，二级管连接方式的PMOS管Mp的漏端与二级管连接方式的PMOS管Mp的栅端相连接。

进一步地，在第二支路中，第三电阻R3的第一端与第一NMOS管Mn的源端相连接，第三电阻R3的第二端接地。

图3是根据本发明实施例的主校准器的示意图。如图所示，该主校准器包括：

运算放大器，运算放大器的正向输入端与第一参考电压输出端相连接。参考电压生成器生成的参考电压输入至运算放大器的正向输入端。

第二NMOS管，第二NMOS管的栅端与运算放大器的输出端与相连接，漏端与第二直流电压源相连接。第二直流电压源可以是5v直流电压源。

第四电阻，第四电阻的第一端与第二NMOS管的源端相连接，第四电阻的第二端与运算放大器的反向输入端相连接。即，运算放大器的输出电压经过NMOS管的源端和第四电阻R4引回至运算放大器的反向输入端。

第五电阻，第五电阻的第一端与第四电阻的第二端相连接，第五电阻的第二端接地。

第二参考电压输出端，与第二NMOS管的源端相连接。第二参考电压输出端输出的电压输出给从属校准器，通过从属校准器的NMOS管为集成电路提供供给电压。

主校准器由运算放大器组成反馈电路，无论反馈信号以何种方式引回到运算放大器的输入端，实际上都是利用输出电压本身通过反馈网络对放大电路起到调整作用，从而使得输出电压基本维持恒定。

进一步地，电压控制装置包括多个从属校准器，多个从属校准器与主校准器的输出端相连接。多个从属校准器可以为多个器件提供供给电压，且由于从属校准器的电压来自主校准器，主校准器的电压由参考电压生成器控制，因此，从属校准器输出的电压也受参考电压生成器的控制，因此，只需要控制参考电压生成器生成的参考电压即可控制输出的供给电压。

综上可知，由于通过参考电压生成器、主校准器和从属校准器使得供给电压保持稳定，因此在电路设计过程中，能够降低电路设计的复杂性，并且可以得到期望的所有电路工作在安全的供给电压下的状态，满足所有集成电路系统的可靠性的要求。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电压控制装置，其特征在于，包括：

参考电压生成器，用于通过控制带隙基准电流源生成参考电压；

主校准器，所述主校准器中的运算放大器的正向输入端与所述参考电压生成器的参考电压输出端相连接；以及

从校准器，与所述主校准器的输出端相连接，

所述参考电压生成器包括：

第一直流电压源；

带隙基准电流源，所述带隙基准电流源的第一端与所述第一直流电压源相连接；

第一参考电压输出端，与所述带隙基准电流源的第二端相连接；

第一支路，通过第一电阻连接在所述带隙基准电流源第二端和地线之间；以及

第二支路，通过依次串联的第二电阻、二级管连接方式的PMOS管、第一NMOS管和第三电阻连接在所述带隙基准电流源第二端和所述地线之间，

其中，通过控制所述第一支路和所述第二支路的电流比率，控制所述第一参考电压输出端输出参考电压。

2.根据权利要求1所述的电压控制装置，其特征在于，所述第二电阻的第一端与所述带隙基准电流源的第二端相连接，所述第二电阻的第二端与PMOS管的源端相连接。

3.根据权利要求2所述的电压控制装置，其特征在于，所述二级管连接方式的PMOS管的源端与所述第二电阻的第二端相连接，所述二级管连接方式的PMOS管的漏端与所述二级管连接方式的PMOS管的栅端相连接。

4.根据权利要求3所述的电压控制装置，其特征在于，所述第一NMOS管的漏端与所述二级管连接方式的PMOS管的漏端相连接，所述第一NMOS管的漏端与所述二级管连接方式的PMOS管的栅端相连接，所述第一NMOS管的栅端与所述二级管连接方式的PMOS管的栅端相连接，所述第一NMOS管的源端与第三电阻连接。

5.根据权利要求4所述的电压控制装置，其特征在于，所述第三电阻的第一端与所述第一NMOS管的源端相连接，所述第三电阻的第二端接地。

6.根据权利要求1所述的电压控制装置，其特征在于，所述主校准器包括：

运算放大器，所述运算放大器的正向输入端与所述第一参考电压输出端相连接；

第二NMOS管，所述第二NMOS管的栅端与所述运算放大器的输出端相连接，漏端与第二直流电压源相连接；

第四电阻，所述第四电阻的第一端与所述第二NMOS管的源端相连接，所述第四电阻的第二端与所述运算放大器的反向输入端相连接；

第五电阻，所述第五电阻的第一端与所述第四电阻的第二端相连接，所述第五电阻的第二端接地；以及

第二参考电压输出端，与所述第二NMOS管的源端相连接，

其中，所述主校准器形成负反馈电路，用于校准输出的参考电压。

7.根据权利要求1所述的电压控制装置，其特征在于，所述电压控制装置包括多个所述从校准器，所述多个从校准器与所述主校准器的输出端相连接。