CN104281190B - 一种可同时产生零温度系数电流和零温度电压的基准源 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可同时产生零温度系数电流和零温度电压的基准源，其特征在于：它包括一个启动电路STC，一个零温度系数电流产生电路、一个零温度系数电压产生电路和低通滤波器；启动电路STC与零温度系数电流产生电路连接，零温度系数电流产生电路与零温度系数电压产生电路连接，零温度系数电压产生电路与低通滤波器连接。本发明提供的基准源电路，电源范围广、功耗低，与传统基准源电路相比，能够同时提供零温度系数的电流与电压，精度高，应用范围广，适用于低成本、低功耗领域。

Description

一种可同时产生零温度系数电流和零温度电压的基准源
技术领域
本发明涉及一种模拟基准电流电压源的设计，具体涉及产生一种可同时产生零温度系数电流和零温度电压的基准源的电路实现。
背景技术
在现代先进电子系统的前端广泛的应用模数转换器（A/DC），以充分利用先进的数字信号处理技术来对模拟信号进行处理，在各种A/DC中，逐次逼近A/DC是中等至高等分辨率应用的常见结构，有着很宽的应用范围，例如便携/电池供电仪表、笔输入量化器、工业控制和数据/信号采集系统等。
随着集成电路工艺和设计水平的发展,在模/数、数/模转换器等混合信号集成电路设计中,由于基准源的精度、温度稳定性以及抗噪声能力直接影响A/D、D/A转换精度,甚至影响到整个系统的精度和性能。因此设计一个高精度的基准源具有十分重要的现实意义。
在大多数应用中，ADC工作的电源电压范围仅限于特定电源电压下±10%的波动范围，比如常见的3.3±10% V，这就远远不能满足宽电源范围内工作的要求。比如基于MCU数据采集系统，要求ADC在2.2V到5.5V都能有效的工作，除宽电源范围外，低功耗也是现代电子系统的核心竞争力之一。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够同时提供零温度系数的电流基准与电压基准的电源范围广、精度高、功耗低的一种可同时产生零温度系数电流和零温度电压的基准源。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种可同时产生零温度系数电流和零温度电压的基准源，它包括一个启动电路STC，一个零温度系数电流产生电路、一个零温度系数电压产生电路和低通滤波器；启动电路STC与零温度系数电流产生电路连接，零温度系数电流产生电路与零温度系数电压产生电路连接，零温度系数电压产生电路与低通滤波器连接。
所述的启动电路STC的全称为Start-up_Circuit，其作用在于：在开关电源电路中，当由于某些非正常的原因，引起保护电路起作用时，会关断某些电路 ；当故障消除之后，整个电路要能够重新工作，就需要一个启动电路。启动电路的另外一个作用是给其它电路启动建立起始工作点，同时当电路开始工作时，启动电路将输入电源与内部隔离，使输入电压中的纹波不会影响到内部电路，对内部电路起到保护作用。
所述的零温度系数电流产生电路主要由误差放大器A1、PMOS管M1A、 M1B和M1C、电阻R2A和R2B、电阻R1、PNP管Q1和Q1M组成，PMOS管M1A、M1B和M1C的源极对地连接，误差放大器A1的输出、启动电路STC的输出均与PMOS管M1A、M1B和M1C的栅极连接，误差放大器A1的输入与启动电路STC输入并联，PMOS管M1A的漏极分别与PNP管Q1的发射极和误差放大器A1的一个输入端连接，PMOS管M1B的漏极分别与误差放大器A1的另一个输入端连接，以及经电阻R1与PNP管Q1M的发射极和误差放大器A1的另一个输入端连接，PNP管Q1、Q1M的基极和集电极并联后与公共地连接，PNP管Q1的发射极与集电极之间并联有电阻R2A，PNP管Q1M与电阻R1串联的电路并联有电阻R2B。
所述的零温度系数电压产生电路主要由电阻R3、NMOS管M2A和M2B组成；其中PMOS管M1C的漏极通过电阻R3与NMOS管M2A的漏极连接，M2A的源极与M2B的漏极连接，M2B的源极接地。
所述的低通滤波器主要由NMOS管M3和M4组成，M3的栅极对地连接，M3的漏极连接在PMOS管M1C的漏极与电阻R3间，NMOS管M2A、M2B、M4并联后通过栅极与M3的源极共同连接到输出端，NMOS管M4的漏极与源极并联后与公共地连接。
所述的零温度系数电流产生电路产生的零温度系数电流经零温度系数电压产生电路产生零温度系数的电压。
所述的零温度系数电压经M3和M4构成的低通滤波器产生高电源抑制比的基准电压Vref。
NMOS管M2A、M2B和电阻R3一起构成负反馈，抑制Vref的波动。
本发明的有益效果是：本发明提供的基准源电路，电源范围广、功耗低，与传统基准源电路相比，能够同时提供零温度系数的电流与电压，精度高，应用范围广，适用于低成本、低功耗领域。
附图说明
图1为本发明一种可同时产生零温度系数电流和零温度电压的基准源的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种可同时产生零温度系数电流和零温度电压的基准源，它包括一个启动电路STC，一个零温度系数电流产生电路、一个零温度系数电压产生电路和低通滤波器；启动电路STC与零温度系数电流产生电路连接，零温度系数电流产生电路与零温度系数电压产生电路连接，零温度系数电压产生电路与低通滤波器连接。
所述的启动电路STC的全称为Start-up_Circuit，其作用在于：在开关电源电路中，当由于某些非正常的原因，引起保护电路起作用时，会关断某些电路 ；当故障消除之后，整个电路要能够重新工作，就需要一个启动电路。启动电路的另外一个作用是给其它电路启动建立起始工作点，同时当电路开始工作时，启动电路将输入电源与内部隔离，使输入电压中的纹波不会影响到内部电路，对内部电路起到保护作用。
零温度系数电流产生电路，产生零温度系数的电流，主要由误差放大器A1、PMOS管M1A、 M1B和M1C、电阻R2A和R2B、电阻R1、PNP管Q1和Q1M组成，PMOS管M1A、M1B和M1C的源极对地连接，误差放大器A1的输出、启动电路STC的输出均与PMOS管M1A、M1B和M1C的栅极连接，误差放大器A1的输入与启动电路STC输入并联，PMOS管M1A的漏极分别与PNP管Q1的发射极和误差放大器A1的一个输入端连接，PMOS管M1B的漏极分别与误差放大器A1的另一个输入端连接，以及经电阻R1与PNP管Q1M的发射极和误差放大器A1的另一个输入端连接，PNP管Q1、Q1M的基极和集电极并联后与公共地连接，PNP管Q1的发射极与集电极之间并联有电阻R2A，PNP管Q1M与电阻R1串联的电路并联有电阻R2B。
零温度系数电流产生电路产生的零温度系数电流经零温度系数电压产生电路，通过PMOS管M1A、M1B和M1C镜像，正温度系数电阻R3和具有负温度系数电阻特性的NMOS管M2A和M2B，产生零温度系数的电压。其中PMOS管M1C的漏极通过电阻R3与NMOS管M2A的漏极连接，M2A的源极与M2B的漏极连接，M2B的源极接地。
低通滤波器主要由NMOS管M3和M4组成，M3的栅极对地连接，M3的漏极连接在PMOS管M1C的漏极与电阻R3间，NMOS管M2A、M2B、M4并联后通过栅极与M3的源极共同连接到输出端，NMOS管M4的漏极与源极并联后与公共地连接。
零温度系数电压经M3和M4构成的低通滤波器产生高电源抑制比的基准电压Vref。
NMOS管M2A、M2B和电阻R3一起构成负反馈，抑制Vref的波动，进一步抑制零温度系数电压的波动。

Claims (5)

1.一种可同时产生零温度系数电流和零温度电压的基准源，它包括一个启动电路STC，一个零温度系数电流产生电路、一个零温度系数电压产生电路和低通滤波器；启动电路STC与零温度系数电流产生电路连接，零温度系数电流产生电路与零温度系数电压产生电路连接，零温度系数电压产生电路与低通滤波器连接，所述的启动电路STC用于在故障消除之后启动整个电路重新工作，所述的启动电路STC还给其它电路启动建立起始工作点，同时当电路开始工作时，将输入电源与内部隔离，使输入电压中的纹波不会影响到内部电路，对内部电路起到保护作用；
其特征在于：所述的零温度系数电压产生电路主要由电阻R3、NMOS管M2A和M2B组成；其中PMOS管M1C的漏极通过电阻R3与NMOS管M2A的漏极连接，M2A的源极与M2B的漏极连接，M2B的源极接地；
所述的零温度系数电流产生电路产生的零温度系数电流经零温度系数电压产生电路产生零温度系数的电压，通过PMOS管M1A、M1B和M1C镜像，正温度系数电阻R3和具有负温度系数电阻特性的NMOS管M2A和M2B，产生零温度系数的电压。
2.根据权利要求1所述的一种可同时产生零温度系数电流和零温度电压的基准源，其特征在于：所述的零温度系数电流产生电路主要由误差放大器A1、PMOS管M1A、 M1B和M1C、电阻R2A和R2B、电阻R1、PNP管Q1和Q1M组成，PMOS管M1A、M1B和M1C的源极与电源连接，误差放大器A1的输出、启动电路STC的输出均与PMOS管M1A、M1B和M1C的栅极连接，误差放大器A1的输入与启动电路STC输入并联，PMOS管M1A的漏极分别与PNP管Q1的发射极和误差放大器A1的一个输入端连接，PMOS管M1B的漏极分别与误差放大器A1的另一个输入端连接，以及经电阻R1与PNP管Q1M的发射极和误差放大器A1的另一个输入端连接，PNP管Q1、Q1M的基极和集电极并联后与公共地连接，PNP管Q1的发射极与集电极之间并联有电阻R2A，PNP管Q1M与电阻R1串联的电路并联有电阻R2B。
3.根据权利要求1所述的一种可同时产生零温度系数电流和零温度电压的基准源，其特征在于：所述的低通滤波器主要由NMOS管M3和M4组成，M3的栅极与电源连接，M3的漏极连接在PMOS管M1C的漏极与电阻R3间，NMOS管M2A、M2B、M4并联后通过栅极与M3的源极共同连接到输出端，NMOS管M4的漏极与源极并联后与公共地连接。
4.根据权利要求3所述的一种可同时产生零温度系数电流和零温度电压的基准源，其特征在于：所述的零温度系数电压经M3和M4构成的低通滤波器产生高电源抑制比的基准电压Vref。
5.根据权利要求3所述的一种可同时产生零温度系数电流和零温度电压的基准源，其特征在于：NMOS管M2A、M2B和电阻R3一起构成负反馈，抑制Vref的波动。
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