CN105320202A - 一种可任意低压输出的基准源 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可任意低压输出的基准源，包括PMOS管M1、PMOS管M2、NMOS管M3、NMOS管M4、PMOS管M5和PMOS管M6；还包括PNP型三极管Q1，其基极和集电极均连接到启动电路的负极端，其发射极与PMOS管M5的漏极连接；所述PMOS管M6的漏极通过电阻Ry连接到启动电路的负极端；所述PMOS管M5的漏极与所述PMOS管M6的漏极之间设置有电阻Rx。本发明电路的最小工作电压可以得到0.8V，满足单节干电池的应用场合；且该电路功耗特别低，在目前的可穿戴产品场合，可以有效节能，延长产品使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种可任意低压输出的基准源。
背景技术
现有的基准源设计包括电压模基准源和电流模基准源，通常电压模基准源的输出电压都在1.2V左右，最小工作电压在1.5V以上，典型的BANDGAP结构需要的工作电流较多，通常都是要2uA以上的电流，如果需要采用更小的工作电流实现，通常都是考虑亚阈区基准源来实现。而亚阈区电压模基准的工作电流较小，输出一般为1.2V，因此最小工作电压较高。这些方案都无法同时满足工作电压低、工作电流小、输出任意低电压基准的要求。
发明内容
本发明目的是针对现有技术存在的缺陷提供一种可任意低压输出的基准源，该基准源是在亚阈区电压模基础上进行改进设计的一种亚阈区电流模基准，它能同时满足低压，低输出和低工作电流的要求，在低电压工作和要求待机功耗要求很苛刻的产品中会非常合适。
本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：一种可任意低压输出的基准源，包括PMOS管M1、PMOS管M2、NMOS管M3、NMOS管M4、PMOS管M5和PMOS管M6；其中，所述PMOS管M1、PMOS管M2、PMOS管M5和PMOS管M6的源极连接到启动电路的正极端，所述NMOS管M3和NMOS管M4的源极连接到启动电路的负极端；所述PMOS管M1、PMOS管M2、PMOS管M5和PMOS管M6的栅极彼此相互连接；所述NMOS管M3的漏极与所述PMOS管M1的漏极连接；所述PMOS管M2的漏极通过电阻R1连接到所述NMOS管M4的漏极；所述NMOS管M3的栅极与所述NMOS管M4的漏极连接；所述NMOS管M4的栅极与所述NMOS管M3的漏极连接；还包括PNP型三极管Q1，其基极和集电极均连接到启动电路的负极端，其发射极与PMOS管M5的漏极连接；所述PMOS管M6的漏极通过电阻Ry连接到启动电路的负极端；所述PMOS管M5的漏极与所述PMOS管M6的漏极之间设置有电阻Rx。
本发明的有益效果：本发明电路的最小工作电压可以得到0.8V，满足单节干电池的应用场合；且该电路功耗特别低，在目前的可穿戴产品场合，可以有效节能，延长产品使用寿命。另外，该电路基准电压可以根据需要简易调节，只需要调整电阻Rx与电阻Ry之间的关系，就能得到需要的任意低电压基准温度特性不发生改变，保持了电压模温度特性。
附图说明
图1本发明的电路原理图。
具体实施方式
图1所示，涉及一种可任意低压输出的基准源，包括PMOS管M1、PMOS管M2、NMOS管M3、NMOS管M4、PMOS管M5和PMOS管M6；其中，所述PMOS管M1、PMOS管M2、PMOS管M5和PMOS管M6的源极连接到启动电路的正极端，所述NMOS管M3和NMOS管M4的源极连接到启动电路的负极端；所述PMOS管M1、PMOS管M2、PMOS管M5和PMOS管M6的栅极彼此相互连接；所述NMOS管M3的漏极与所述PMOS管M1的漏极连接；所述PMOS管M2的漏极通过电阻R1连接到所述NMOS管M4的漏极；所述NMOS管M3的栅极与所述NMOS管M4的漏极连接；所述NMOS管M4的栅极与所述NMOS管M3的漏极连接；还包括PNP型三极管Q1，其基极和集电极均连接到启动电路的负极端，其发射极与PMOS管M5的漏极连接；所述PMOS管M6的漏极通过电阻Ry连接到启动电路的负极端；所述PMOS管M5的漏极与所述PMOS管M6的漏极之间设置有电阻Rx。
该电路的工作原理：M1-M4及电阻R1组成了偏置电路，产生的偏置电流为：
I＝nVtlnm/R1；---------------------------------------------(1)
其中，m为M3:M4的物理尺寸比，该电流具有正的温度系数。
如果是正常的电压模，基准电压VREF＝VBE+IR2＝VBE+R2nVtlnm/R1--------(2)
在本发明中，考虑得到一个具有零温度系数的基准，最直接的想法是把电压模基准乘以一个小于1的固定系数，那么就可以得到低压基准。同时由于该偏置电路工作电压可以低到0.8V，每一支路电流可以低到近0.1uA，这样整体电路的工作电流可以控制在0.5uA左右，满足低功耗要求。电路实际上是通过M5、M6、Q1，RX，RY这几个简单的器件完成。
从图1我们可以进行计算并得到如下公式：
VREF＝[I-(VREF-VBE)/RX]RY＝IRY-VREFRY/RX+VBERY/RX；------------------------(3)
将公式(3)整理变形得到：
VREF＝(IRYRX+VBERY)/(RX+RY)；-----------------------------------------(4)
带入偏置电流I的计算公式则有：
VREF＝(nVtlnmRYRX/R1+VBERY)/(RX+RY)；---------------------------------(5)
假定取RX＝R2，则能得到
VREF＝(nVtlnmR2/R1+VBE)RY/(R2+RY)；---------------------------------(6)
将公式(6)与公式(2)进行对比，得到亚阈区电流模的基准与电压模基准的系数关系为RY/(R2+RY)。
可见，只需要在亚阈区电压模的基础上增加一路电路和一个电阻RY，就可以根据自己的需要任意改变基准源的输出值，同时保证温度特性不发生改变。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (1)
1.一种可任意低压输出的基准源，其特征在于，包括PMOS管M1、PMOS管M2、NMOS管M3、NMOS管M4、PMOS管M5和PMOS管M6；其中，所述PMOS管M1、PMOS管M2、PMOS管M5和PMOS管M6的源极连接到启动电路的正极端，所述NMOS管M3和NMOS管M4的源极连接到启动电路的负极端；所述PMOS管M1、PMOS管M2、PMOS管M5和PMOS管M6的栅极彼此相互连接；所述NMOS管M3的漏极与所述PMOS管M1的漏极连接；所述PMOS管M2的漏极通过电阻R1连接到所述NMOS管M4的漏极；所述NMOS管M3的栅极与所述NMOS管M4的漏极连接；所述NMOS管M4的栅极与所述NMOS管M3的漏极连接；还包括PNP型三极管Q1，其基极和集电极均连接到启动电路的负极端，其发射极与PMOS管M5的漏极连接；所述PMOS管M6的漏极通过电阻Ry连接到启动电路的负极端；所述PMOS管M5的漏极与所述PMOS管M6的漏极之间设置有电阻Rx。
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