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Abstract

本发明属于模拟集成电路技术领域，具体的说涉及一种动态偏置电压基准源。本发明的电路基准源电路为了提高基准源的电源稳定性增加了负反馈回路反馈回路一，同时在该负反馈回路中增加了正反馈回路反馈回路二来提高该负反馈回路的反馈系数，得到一个较大的环路放大倍数，使得该基准源的电源稳定性大幅提高，实现了高的电源抑制比性能。本发明的有益效果为，相对于静态偏置的基准电压源，本发明利用动态偏置，不仅满足了基准源核心所需的偏置要求，同时降低了电源电压扰动对电压基准源输出信号的影响，提高了基准源的电源稳定性，实现了高的电源抑制比性能。

Description

一种动态偏置电压基准源
技术领域
本发明属于模拟集成电路技术领域，具体的说涉及一种动态偏置电压基准源。
背景技术
基准电压源具有的高的电源抑制比和低的温度系数的特性，使得其在几乎所有的模拟集成电路中，都是必不可少的电路模块，如A/D、D/A转换电路、锁相环、数模转换、等电路。基准电压源的稳定程度在很大程度上决定了电路的功能的实现与性能的优劣。高精度、高电源抑制比、低温度系数的基准电压源对于提高整个芯片的性能尤其重要。现有自偏置基准电压源采用基本的双管电流镜结构，导致其电源抑制比不是很好，通常通过增加误差放大器来降低电源电压对基准电压的影响，但却增加了电路的复杂度，增加了芯片的成本。
发明内容
本发明的目的，是为了解决现有基准电路电源抑制比较低、电路结构复杂的问题，提出了一种新型动态偏置基准电压源。
本发明的技术方案为：一种动态偏置电压基准源，包括启动电路，动态偏置电路、基准核心电路和电阻分压器构成；
所述启动电路由第一NPN三极管N1、第二NPN三极管N2、第一电阻R1和第二电阻R2构成；第一NPN三极管N1的集电极依次通过第二电阻R2和第一电阻R1后接电源，第一NPN三极管N1的基极通过第一电阻R1接电源，第一NPN三极管N1的发射极接地；第二NPN三极管N2的基极通过第一电阻R1接电源；
所述动态偏置电路由第三NPN三极管N3、第四NPN三极管N4、第五NPN三极管N5、第一PNP三极管P1、第二PNP三极管P2、第三PNP三极管P3、第四PNP三极管P4、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6；第一PNP三极管P1的发射极通过第三电阻R3后接电源，第一PNP三极管P1的基极与其集电极互连；第二PNP三极管P2的发射极通过第四电阻R4后接电源，第二PNP三极管P2的基极接第一PNP三极管P1的集电极；第二NPN三极管N2的集电极接第一PNP三极管P1的集电极，第二NPN三极管N2的发射极通过第五电阻R5后接地；第三NPN三极管N3的集电极接第一PNP三极管P1的集电极，第三NPN三极管N3的发射极通过第五电阻R5后接地，第三NPN三极管N3的基极接第四NPN三极管N4的发射极；第四NPN三极管N4的集电极和基极接第二PNP三极管P2的集电极；第三PNP三极管P3的发射极接第四NPN三极管N4的发射极，第三PNP三极管P3的基极通过第六电阻R6后接第四NPN三极管N4的发射极，第三PNP三极管P3的集电极接地；第五NPN三极管N5的集电极接电源，其基极接第二PNP三极管P2的集电极；第四PNP三极管P4的发射极通过第六电阻R6后接第四NPN三极管N4的发射极，第四PNP三极管P4的集电极接地；
所述基准核心电路由第六NPN三极管N6、第七NPN三极管N7、第五PNP三极管P5、第六PNP三极管P6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11和第一电容C1构成；第五PNP三极管P5的发射极通过第七电阻R7后接第五NPN三极管N5的发射极，第五PNP三极管P5的集电极通过第一电容C1后接地，第五PNP三极管P5的基极接第六PNP三极管P6的集电极；第四PNP三极管P4的基极接第五PNP三极管P5的集电极；第六PNP三极管P6的发射极通过第八电阻R8后接第五NPN三极管N5的发射极，第六PNP三极管P6的基极通过第九电阻R9后与其集电极互连；第六NPN三极管N6的集电极接第五PNP三极管P5的集电极，第六NPN三极管N6的发射极通过第十一电阻R11后接地；第七NPN三极管N7的集电极接第六PNP三极管P6的集电极，第七NPN三极管N7的发射极依次通过第十电阻R10和第十一电阻R11后接地；
所述电阻分压器由第十二电阻R12和第十三电阻R13构成；所述第六NPN三极管N6的基极通过第十二电阻R12后接第五NPN三极管N5的发射极，第六NPN三极管N6的基极通过第十三电阻R13后接地；所述第七NPN三极管N7的基极通过第十二电阻R12后接第五NPN三极管N5的发射极，第七NPN三极管N7的基极通过第十三电阻R13后接地；
第五NPN三极管N5、第七电阻R7、第八电阻R8和第十二电阻R12的连接点为基准源的输出端。
本发明的有益效果为，相对于静态偏置的基准电压源，本发明利用动态偏置，不仅满足了基准源核心所需的偏置要求，同时降低了电源电压扰动对电压基准源输出信号的影响，提高了基准源的电源稳定性，实现了高的电源抑制比性能。
附图说明
图1为本发明的电压基准源电路实现高电源抑制比性能的原理框图；
图2为本发明提出的电压基准源电路结构一种具体实现示意图；
图3为本发明提出的电压基准源电路一种具体实现结构的分析示意图。
具体实施方式
下面结合附图，详细描述本发明的技术方案：
图1为本发明的电压基准源电路实现高电源抑制比性能的原理框图。如图所示，该基准源电路为了提高基准源的电源稳定性增加了负反馈回路反馈回路一，同时在该负反馈回路中增加了正反馈回路反馈回路二来提高该负反馈回路的反馈系数，得到一个较大的环路放大倍数，使得该基准源的电源稳定性大幅提高，实现了高的电源抑制比性能。
如图2所示，本发明的一种动态偏置电压基准源，包括启动电路，动态偏置电路、基准核心电路和电阻分压器构成；
所述启动电路由第一NPN三极管N1、第二NPN三极管N2、第一电阻R1和第二电阻R2构成；第一NPN三极管N1的集电极依次通过第二电阻R2和第一电阻R1后接电源，第一NPN三极管N1的基极通过第一电阻R1接电源，第一NPN三极管N1的发射极接地；第二NPN三极管N2的基极通过第一电阻R1接电源；
所述动态偏置电路由第三NPN三极管N3、第四NPN三极管N4、第五NPN三极管N5、第一PNP三极管P1、第二PNP三极管P2、第三PNP三极管P3、第四PNP三极管P4、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6；第一PNP三极管P1的发射极通过第三电阻R3后接电源，第一PNP三极管P1的基极与其集电极互连；第二PNP三极管P2的发射极通过第四电阻R4后接电源，第二PNP三极管P2的基极接第一PNP三极管P1的集电极；第二NPN三极管N2的集电极接第一PNP三极管P1的集电极，第二NPN三极管N2的发射极通过第五电阻R5后接地；第三NPN三极管N3的集电极接第一PNP三极管P1的集电极，第三NPN三极管N3的发射极通过第五电阻R5后接地，第三NPN三极管N3的基极接第四NPN三极管N4的发射极；第四NPN三极管N4的集电极和基极接第二PNP三极管P2的集电极；第三PNP三极管P3的发射极接第四NPN三极管N4的发射极，第三PNP三极管P3的基极通过第六电阻R6后接第四NPN三极管N4的发射极，第三PNP三极管P3的集电极接地；第五NPN三极管N5的集电极接电源，其基极接第二PNP三极管P2的集电极；第四PNP三极管P4的发射极通过第六电阻R6后接第四NPN三极管N4的发射极，第四PNP三极管P4的集电极接地；
所述基准核心电路由第六NPN三极管N6、第七NPN三极管N7、第五PNP三极管P5、第六PNP三极管P6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11和第一电容C1构成；第五PNP三极管P5的发射极通过第七电阻R7后接第五NPN三极管N5的发射极，第五PNP三极管P5的集电极通过第一电容C1后接地，第五PNP三极管P5的基极接第六PNP三极管P6的集电极；第四PNP三极管P4的基极接第五PNP三极管P5的集电极；第六PNP三极管P6的发射极通过第八电阻R8后接第五NPN三极管N5的发射极，第六PNP三极管P6的基极通过第九电阻R9后与其集电极互连；第六NPN三极管N6的集电极接第五PNP三极管P5的集电极，第六NPN三极管N6的发射极通过第十一电阻R11后接地；第七NPN三极管N7的集电极接第六PNP三极管P6的集电极，第七NPN三极管N7的发射极依次通过第十电阻R10和第十一电阻R11后接地；
所述电阻分压器由第十二电阻R12和第十三电阻R13构成；所述第六NPN三极管N6的基极通过第十二电阻R12后接第五NPN三极管N5的发射极，第六NPN三极管N6的基极通过第十三电阻R13后接地；所述第七NPN三极管N7的基极通过第十二电阻R12后接第五NPN三极管N5的发射极，第七NPN三极管N7的基极通过第十三电阻R13后接地；
第五NPN三极管N5、第七电阻R7、第八电阻R8和第十二电阻R12的连接点为基准源的输出端。
本发明的工作原理是：
基准核心电路：该基准电路工作原理与传统基准电压源的工作原理相同，
V R E F = 2 V B G = 2 R 11 V T l n ( N ) R 10 + V B E ( N 6 )
其中VBE(N6)为二极管导通压降，具有负的温度系数，VTln(N)为PN结电流密度不同的两个二极管导通压降之差，具有正的温度系数，2R11/R10为比例因子，这样就得到具有低温度系数的电压VREF。
启动电路：增加启动电路，是使该电路在电源上电时，能驱使电路摆脱简并偏置点，正常启动并稳定工作。本发明中，由第一NPN管N1，第二NPN管N2，第一电阻R1，第二电阻R2构成启动电路。当VDD电压从零开始上升时，N2首先开启，使得P1有电流流过，P2镜像P1的电流。随着电压的增加，N3基极电压升高使得N3导通并且流过电流，流过P1的电流不断增大，导致电阻R5上的压降增高，使得N2的发射极电压升高，而N2基极电压基本保持不变，电压上升到一定值时，N2关断。启动过程完成。该启动电路可以消除电源电路上电启动时出现的输出电压过冲尖峰，使输出电压平稳上升。
动态偏置电路：如图2所示，N3基极电压VB(N3)＝VREF,所以偏置电流为
I＝VB(N3)-VBE(N3)/R5＝VREF-VBE(N3)/R5
可以看到偏置电流会随着基准电压的变化增大或减小，形成动态偏置。其中P3管用来平衡流过P4管的电流，电容C1实现主极点补偿。
图3为本发明提出的电压基准源电路一种具体实现结构的分析示意图。如图所示，基准源电路通过A-B-C-E-F反馈环路一构成负反馈回路，在负反馈回路中C,E两点，通过C-D-E反馈环路二构成正反馈回路，该正反馈回路提高了负反馈回路的反馈系数，使得该基准源电路的负反馈环路放大倍数增大，从而使该基准源的电源稳定性大幅提高。本电路正反馈回路通过动态偏置电路实现，不增加电路结构，实现了高的电源抑制比性能。
综上可以看出，本发明所提出的基准电压源电路的技术优点：电路原理简单，采用动态偏置电路，不仅满足了基准源核心所需的偏置要求，同时降低了电源电压扰动对电压基准源输出信号的影响，提高了基准源的电源稳定性，实现了高的电源抑制比性能。

Claims (1)

1.一种动态偏置电压基准源，包括启动电路，动态偏置电路、基准核心电路和电阻分压器构成；
所述启动电路由第一NPN三极管(N1)、第二NPN三极管(N2)、第一电阻(R1)和第二电阻(R2)构成；第一NPN三极管(N1)的集电极依次通过第二电阻(R2)和第一电阻(R1)后接电源，第一NPN三极管(N1)的基极通过第一电阻(R1)接电源，第一NPN三极管(N1)的发射极接地；第二NPN三极管(N2)的基极通过第一电阻(R1)接电源；
所述动态偏置电路由第三NPN三极管(N3)、第四NPN三极管(N4)、第五NPN三极管(N5)、第一PNP三极管(P1)、第二PNP三极管(P2)、第三PNP三极管(P3)、第四PNP三极管(P4)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)和第六电阻(R6)；第一PNP三极管(P1)的发射极通过第三电阻(R3)后接电源，第一PNP三极管(P1)的基极与其集电极互连；第二PNP三极管(P2)的发射极通过第四电阻(R4)后接电源，第二PNP三极管(P2)的基极接第一PNP三极管(P1)的集电极；第二NPN三极管(N2)的集电极接第一PNP三极管(P1)的集电极，第二NPN三极管(N2)的发射极通过第五电阻(R5)后接地；第三NPN三极管(N3)的集电极接第一PNP三极管(P1)的集电极，第三NPN三极管(N3)的发射极通过第五电阻(R5)后接地，第三NPN三极管(N3)的基极接第四NPN三极管(N4)的发射极；第四NPN三极管(N4)的集电极和基极接第二PNP三极管(P2)的集电极；第三PNP三极管(P3)的发射极接第四NPN三极管(N4)的发射极，第三PNP三极管(P3)的基极通过第六电阻(R6)后接第四NPN三极管(N4)的发射极，第三PNP三极管(P3)的集电极接地；第五NPN三极管(N5)的集电极接电源，其基极接第二PNP三极管(P2)的集电极；第四PNP三极管(P4)的发射极通过第六电阻(R6)后接第四NPN三极管(N4)的发射极，第四PNP三极管(P4)的集电极接地；
所述基准核心电路由第六NPN三极管(N6)、第七NPN三极管(N7)、第五PNP三极管(P5)、第六PNP三极管(P6)、第七电阻(R7)、第八电阻(R8)、第九电阻(R9)、第十电阻(R10)、第十一电阻(R11)和第一电容(C1)构成；第五PNP三极管(P5)的发射极通过第七电阻(R7)后接第五NPN三极管(N5)的发射极，第五PNP三极管(P5)的集电极通过第一电容(C1)后接地，第五PNP三极管(P5)的基极接第六PNP三极管(P6)的集电极；第四PNP三极管(P4)的基极接第五PNP三极管(P5)的集电极；第六PNP三极管(P6)的发射极通过第八电阻(R8)后接第五NPN三极管(N5)的发射极，第六PNP三极管(P6)的基极通过第九电阻(R9)后与其集电极互连；第六NPN三极管(N6)的集电极接第五PNP三极管(P5)的集电极，第六NPN三极管(N6)的发射极通过第十一电阻(R11)后接地；第七NPN三极管(N7)的集电极接第六PNP三极管(P6)的集电极，第七NPN三极管(N7)的发射极依次通过第十电阻(R10)和第十一电阻(R11)后接地；
所述电阻分压器由第十二电阻(R12)和第十三电阻(R13)构成；所述第六NPN三极管(N6)的基极通过第十二电阻(R12)后接第五NPN三极管(N5)的发射极，第六NPN三极管(N6)的基极通过第十三电阻(R13)后接地；所述第七NPN三极管(N7)的基极通过第十二电阻(R12)后接第五NPN三极管(N5)的发射极，第七NPN三极管(N7)的基极通过第十三电阻(R13)后接地；
第五NPN三极管(N5)、第七电阻(R7)、第八电阻(R8)和第十二电阻(R12)的连接点为基准源的输出端。
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