CN106774594B - 低温漂基准电压电路 - Google Patents

低温漂基准电压电路 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种低温漂基准电压电路，该电路包括第一电压单元，第二电压单元和K倍放大单元；第一电压单元，用于产生第一电压，其第一端接地；K倍放大单元，用于将第一电压放大K倍，其第一端与第一电压单元的第二端连接，第二端与第二电压单元的第一端连接，其中，K为大于零的常数；第二电压单元，用于产生第二电压，其第一端接入电流源电路，第二端与第一电压单元的第三端连接后作为基准电压的输出端。其使输出的基准电压与温度相关性极低，且其电路结构设计简单，所需的器件类型极少，极大地减小了设计难度和风险，具有非常高的实用性和通用性。

Description

低温漂基准电压电路
技术领域
本发明涉及半导体集成电路领域，特别是涉及一种低温漂基准电压电路。
背景技术
随着科技的发展和生活水平的提高，便携式设备已经是生活中的必需品之一。而混合集成电路设计作为便携式装置的大脑，在得到广泛应用的同时，也面临着更加复杂多变的要求和挑战。混合集成电路的基石—基准电压性能的好坏，直接影响到终端便携式设备的性能体验。基准电压的温度特性，直接决定终端设备的使用温度范围，而基准电路的最低工作电压则限制了终端设备的另一重要性能—续航能力。
传统的带隙基准电压的设计思想是分别产生正、负温度系数的电压，然后通过运算得到零温度系数的基准电压。负温度系数的电压产生较为方便，但是正温度系数基准电压则不容易得到。传统的实现方式中可利用两个工作在不相等电流密度下的三极管的基极-发射极电压的差值来实现。但是其包含的运算放大器的电路设计很难在低电压，如：2V以下的电压条件下正常工作。且为了减少匹配误差，通常选择较大尺寸和较多数量的三极管，这样制作成的集成电路版图较大且花费成本也较高。
传统技术中使用耗尽管结构来实现电路在极低电压下的正常工作，但是由于其温度系数无法保证，输出的基准电压随温度变化波动也较大，温度对基准电压的输出影响较大，很难满足高精度的应用需求。
发明内容
基于此，有必要针对传统使用耗尽管来实现电路在极低电压下正常工作时，温度对输出的基准电压影响较大的问题，提供一种低温漂基准电压电路，能够在极低电压下正常工作的同时，还能够使得输出的基准电压与温度相关性极低。
为达到发明目的，提供一种低温漂基准电压电路，所述电路包括第一电压单元，第二电压单元和K倍放大单元；
所述第一电压单元，用于产生第一电压，其第一端接地；
所述K倍放大单元，用于将所述第一电压放大K倍，其第一端与所述第一电压单元的第二端连接，第二端与所述第二电压单元的第一端连接，其中，K为大于零的常数；
所述第二电压单元，用于产生第二电压，其第一端接入电流源电路，第二端与所述第一电压单元的第三端连接后作为基准电压的输出端。
在其中一个实施例中，所述第一电压单元包括NMOS管MN，所述第二电压单元包括PMOS管MP，所述K倍放大单元包括电阻R1和电阻R2，其中：
所述NMOS管MN的源极与所述电阻R2的第一端连接后接地，所述NMOS管MN的栅极与所述电阻R2的第二端连接后与所述电阻R1的第一端连接，所述NMOS管MN的漏极与所述PMOS管MP的漏极及栅极连接后作为所述基准电压的输出端；
所述PMOS管MP的源极与所述电阻R1的第二端连接后接入所述电流源电路。
在其中一个实施例中，所述第一电压单元包括NPN型三极管QN，所述第二电压单元包括PNP型三极管QP，所述K倍放大单元包括电阻R1和电阻R2，其中：
所述NPN型三极管QN的发射极与所述电阻R2的第一端连接后接地，所述NPN型三极管QN的基极与所述电阻R2的第二端连接后与所述电阻R1的第一端连接，所述NPN型三极管QN的集电极与所述PNP型三极管QP的集电极及基极连接后作为所述基准电压的输出端；
所述PNP型三极管QP的发射极与所述电阻R1的第二端连接后接入所述电流源电路。
在其中一个实施例中，所述电流源电路包括电流镜电路。
在其中一个实施例中，所述电流镜电路包括PMOS管MP1，PMOS管MP2，PMOS管MP3，NMOS管MN1，NMOS管MN2和电阻Rs，其中：
所述PMOS管MP1，所述PMOS管MP2和所述PMOS管MP3的源极接入同一电源，所述PMOS管MP2和所述PMOS管MP3的栅极均与所述PMOS管MP1的栅极连接，且所述PMOS管MP3的栅极与所述PMOS管MP2的漏极连接；
所述PMOS管MP1的漏极与所述NMOS管MN1的漏极和栅极连接，所述NMOS管MN1的源极接地；
所述PMOS管MP2的漏极与所述NMOS管MN2的漏极连接，所述NMOS管MN2的栅极与所述NMOS管MN1的栅极连接，且所述NMOS管MN2的源极与所述电阻Rs连接后接地；
所述PMOS管MP3的漏极与所述第二电压单元的第一端连接。
本发明还提供一种低温漂基准电压电路，所述系统包括第一电压单元，第二电压单元和K倍放大单元；
所述第一电压单元，用于产生第一电压，其第一端接地；
所述K倍放大单元，用于将所述第一电压放大K倍，其第一端与所述第一电压单元的第二端连接，第二端与所述第一电压单元的第三端连接后接入电流源电路，其中，K为大于零的常数；
所述第二电压单元，用于产生第二电压，其第一端与所述第一电压单元的第三端连接后接入所述电流源电路，第二端作为基准电压的输出端。
在其中一个实施例中，所述第一电压单元包括PMOS管MP和MOS管M1，所述第二电压单元包括NMOS管MN和MOS管M2，所述K倍放大单元包括电阻R1和电阻R2，其中：
所述PMOS管MP的栅极与所述电阻R1的第一端和所述电阻R2的第一端连接，所述PMOS管MP的源极与所述电阻R1的第二端连接后接入电流源电路，所述PMOS管MP的漏极与所述MOS管M1的栅极和漏极连接，所述MOS管M1的源极接地，所述电阻R2的第二端接地；
所述NMOS管MN的栅极和漏极接入所述电流源电路，所述NMOS管MN的源极作为所述基准电压的输出端，并与所述MOS管M2的漏极连接，所述MOS管M2的栅极与所述MOS管M1的栅极和漏极连接，所述MOS管M2的源极接地。
在其中一个实施例中，所述第一电压单元包括PNP型三极管QP和三极管Q1，第二电压单元包括NPN型三极管QN和三极管Q2，所述K倍放大单元包括电阻R1和电阻R2，其中：
所述PNP型三极管QP的基极与所述电阻R1的第一端和所述电阻R2的第一端连接，所述PNP型三极管QP的发射极与所述电阻R1的第二端连接后接入电流源电路，所述PNP型三极管QP的集电极与所述三极管Q1的基极和集电极连接，所述三极管Q1的发射极接地，所述电阻R2的第二端接地；
所述NPN型三极管QN的基极和集电极接入所述电流源电路，所述NPN型三极管QN的发射极作为所述基准电压的输出端，并与所述三极管Q2的集电极连接，所述三极管Q2的基极与所述三极管Q1的基极和集电极连接，所述三极管Q2的发射极接地。
在其中一个实施例中，所述电流源电路包括电流镜电路。
在其中一个实施例中，所述电流镜电路包括PMOS管MP1，PMOS管MP2，PMOS管MP3，NMOS管MN1，NMOS管MN2和电阻Rs，其中：
所述PMOS管MP1，所述PMOS管MP2和所述PMOS管MP3的源极接入同一电源，所述PMOS管MP2和所述PMOS管MP3的栅极均与所述PMOS管MP1的栅极连接，且所述PMOS管MP3的栅极与所述PMOS管MP2的漏极连接；
所述PMOS管MP1的漏极与所述NMOS管MN1的漏极和栅极连接，所述NMOS管MN1的源极接地；
所述PMOS管MP2的漏极与所述NMOS管MN2的漏极连接，所述NMOS管MN2的栅极与所述NMOS管MN1的栅极连接，且所述NMOS管MN2的源极与所述电阻Rs连接后接地；
所述PMOS管MP3的漏极与所述第二电压单元的第一端连接。
本发明的有益效果包括：
上述低温漂基准电压电路，直接利用两个具有同为正温度系数或者同为负温度系数的第一电压单元和第二电压单元，计算得到使得的K值，然后设计一个计算得到的K值大小的K倍放大单元，并将K倍放大单元接入电路中，从而使输出的基准电压与温度相关性极低，甚至无关，实现电路在极低电压下正常工作时温度不同输出的基准电压也无差异的效果，能够满足高精度的应用需求，且其电路结构设计简单，所需的器件类型极少，极大地减小了设计难度和风险，在集成电路电路领域具有非常高的实用性和通用性。
附图说明
图1为一个实施例中的低温漂基准电压电路的电路示意图；
图2为图1所示低温漂基准电压电路的一具体实施例的电路示意图；
图3为图1所示低温漂基准电压电路的另一具体实施例的电路示意图；
图4为图1所示低温漂基准电压电路的又一具体实施例的电路示意图；
图5为一个实施例中包括电流源电路的低温漂基准电压电路的电路示意图；
图6为另一个实施例中的低温漂基准电压电路的电路示意图；
图7为图6所示低温漂基准电压电路的一具体实施例的电路示意图；
图8为一个实施例中的低温漂基准电压电路的直流电压分析图；
图9为一个实施例中的低温漂基准电压电路的温度分析图；
图10为一个实施例中的低温漂基准电压电路的电源抑制比分析图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明低温漂基准电压电路进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种低温漂基准电压电路，该电路包括第一电压单元，第二电压单元和K倍放大单元。第一电压单元，用于产生第一电压，其第一端接地；K倍放大单元，用于将第一电压放大K倍，其第一端与第一电压单元的第二端连接，第二端与第二电压单元的第一端连接，其中，K为大于零的常数；第二电压单元，用于产生第二电压，其第一端接入电流源电路，第二端与第一电压单元的第三端连接后作为基准电压的输出端。
本实施例中的低温漂基准电压电路中的第一电压单元工作时产生第一电压V1，第二电压单元工作时产生第二电压V2，而电路中A点的电压VA由K倍放大单元和第一电压单元共同决定：VA＝K*V1，而输出的基准电压VREF＝K*V1-V2，为了使输出的基准电压VREF与温度无关，需要使得 即使得而通常使用的第一、第二电压单元，如：MOS管、三极管的电压的温度系数是随着温度的升高而下降的，即通常使用的第一、第二电压单元是具有相同方向的温度系数的，即 为了保证能够成立，K的值需要是大于零的常数才可能成立(如果K的值为负，则等式两边则不可能相等)，即根据的大小计算得到使式子成立的K值，然后根据K值的大小设计一个K倍放大单元，从而使得输出的基准电压VREF与温度无关。
本实施例中的低温漂基准电压电路，直接利用两个具有同为正温度系数或者同为负温度系数的第一电压单元和第二电压单元，计算得到使得 的K值，然后设计一个计算得到的K值大小的K倍放大单元，接入第一电压单元的第二端和第二电压单元的第一端之间，从而使输出的基准电压与温度相关性极低，甚至无关，即实现输出的基准电压即使在不同温度下也无差异的效果，能够满足高精度的应用需求，且其电路结构设计简单，所需的器件类型极少，极大地减小了设计难度和风险，在集成电路电路领域具有非常高的实用性和通用性。
其中，第一电压单元和第二电压单元可分别为MOS管或三极管。
在一个实施例中，参见图2，第一电压单元包括NMOS管MN，第二电压单元包括PMOS管MP，K倍放大单元包括电阻R1和电阻R2。其中：NMOS管MN的源极与电阻R2的第一端连接后接地，NMOS管MN的栅极与电阻R2的第二端连接后与电阻R1的第一端连接，NMOS管MN的漏极与PMOS管MP的漏极及栅极连接后作为基准电压的输出端。PMOS管MP的源极与电阻R1的第二端连接后接入电流源电路。
该实施例为实现图1所示的电路图的具体电路结构，其为较优的一种实施例。在该电路中其主要包括PMOS管MP(对应第二电压单元)，NMOS管MN(对应第一电压单元)和比例电阻R1和R2(对应K倍放大单元)。当电源启动时，电流源电路产生电流I，电流I首先流经比例电阻R1和R2，当电流I、电阻R2以及NMOS管MN的开启阈值Vthn满足I*R2＝Vgsn>Vthn时，其中Vgsn为NMOS管MN栅极的电压，NMOS管MN导通，此时PMOS管MP的栅极电压被拉低，当PMOS管MP的栅源电压|Vgsp|>|Vthp|时，PMOS管导通，此时PMOS管MP对电流I进行分流，减小流经比例电阻R1、R2的电流。当流经比例电阻R1、R2的电流偏小时，由I*R2＝Vgsn>Vthn可知，NMOS管MN的栅极电压Vgsn会减小，其通过PMOS管MP对电流I进行分流亦会减小，从而增大流经比例电阻R1、R2的电流，这样反复最终使得整个电路趋于稳定，当电路最终稳定时，基准电压VREF由下式确定：VREF＝(1+R1/R2)Vgsn-︱Vgsp︱，其中，Vgsp是PMOS管MP的栅源电压。
而对于NMOS管MN和PMOS管MP有：Vgsn＝Vdsatn+Vthn，︱Vgsp︱＝︱Vdsatp︱+︱Vthp︱，其中，Vdsatn为NMOS管的电压的变化值，Vdsatp为PMOS管的电压的变化值。由上述VREF＝(1+R1/R2)Vgsn-︱Vgsp︱和Vgsn＝Vdsatn+Vthn，︱Vgsp︱＝︱Vdsatp︱+︱Vthp︱式子可知，当电流I恒定，电阻R1、R2取值足够大时，基准电压VREF与电源电压无关。且当电流I恒定时，NMOS管MN和PMOS管MP的宽长比足够大时，电压变化值Vdsatn和Vdsatp对NMOS管MN和PMOS管MP的影响很小(类似水管，当水管宽长比足够大时，水流流量的变化值对水管影响很小)，Vgsn、︱Vgsp︱与电流I的相关性很小，主要由Vthn和︱Vthp︱决定，而Vthn和︱Vthp︱是由NMOS管MN和PMOS管MP生产时的工艺决定的。对于绝大部分工艺，Vgsn和︱Vgsp︱的温度系数Tgsn和Tgsp均为负数，且满足︱Tgsn︱<︱Tgsp︱，故，当R1与R2比值设置合适，满足(1+R1/R2)︱Tgsn︱＝︱Tgsp︱，则，基准电压VREF表现与温度无关。
该实施例中的低温漂基准电压电路，利用两个同样具有负温度系数的电压进行运算，得到零温度系数电压。电源电压仅需高于(1+R1/R2)Vgsn≈Vthn+Vthp，即可产生基准电压，且该实施例中的电路仅需PMOS管MP、NMOS管MN以及电阻R1、R2四个器件即可实现，结构极其简单，容易实现，集成电路中版图占用尺寸小，具有很高的工业应用价值。
在一个实施例中，参见图3，第一电压单元包括NPN型三极管QN，第二电压单元包括PNP型三极管QP，K倍放大单元包括电阻R1和电阻R2。其中：NPN型三极管QN的发射极与电阻R2的第一端连接后接地，NPN型三极管QN的基极与电阻R2的第二端连接后与电阻R1的第一端连接，NPN型三极管QN的集电极与PNP型三极管QP的集电极及基极连接后作为基准电压的输出端。PNP型三极管QP的发射极与电阻R1的第二端连接后接入电流源电路。
该实施例为实现图1所示的电路图的具体电路结构，其使用三极管替代前述实施例中的MOS管，可以起到节约电路器件成本的效果。由于其与前述实施例中的原理相似，此处不再赘述。
在一个实施例中，参见图4，低温漂基准电压电路可以是三极管和MOS管的混合使用来实现输出的基准电压与温度无关。
在一个实施例中，参见图5，电流源电路包括电流镜电路。具体地，电流镜电路包括PMOS管MP1，PMOS管MP2，PMOS管MP3，NMOS管MN1，NMOS管MN2和电阻Rs。其中：PMOS管MP1，PMOS管MP2和PMOS管MP3的源极接入同一电源，PMOS管MP2和所述PMOS管MP3的栅极均与PMOS管MP1的栅极连接，且PMOS管MP3的栅极与PMOS管MP2的漏极连接。PMOS管MP1的漏极与NMOS管MN1的漏极和栅极连接，NMOS管MN1的源极接地。PMOS管MP2的漏极与NMOS管MN2的漏极连接，NMOS管MN2的栅极与NMOS管MN1的栅极连接，且NMOS管MN2的源极与电阻Rs连接后接地。PMOS管MP3的漏极与第二电压单元的第一端连接。
上述实施例中产生电流I的一具体电路结构，电流镜电路能够产生稳定的与电源无关的电流I。其主要包括PMOS管MP1、MP2和NMOS管MN1、MN2以及电阻Rs，其中PMOS管MP1、MP2具有相同的几何尺寸，而NMOS管MN1、MN2的几何尺寸比例为1：k。
由NMOS管MN1、MN2和电阻Rs可以写出：Vgs1＝Vgs2+I*Rs，其中，I是流经NMOS管MN1和MN2的电流。Vgs1和Vgs2分别是NMOS管MN1和MN2的栅极电压。由上述公式结合饱和区NMOS管漏极电流与栅极电压的计算公式，得出I＝2/(un Cox(W/L)N)*1/(Rs^2)*(1-1/√k)^2，其中，W/L为NMOS管的宽长比，Un为NMOS管电子的迁移速率，Cox为NMOS管单位面积栅氧化层电容，由该公式中不难看出，电流I与电源电压无关(但仍是温度和工艺的函数)，其大小由电阻Rs的阻值以及NMOS管MN2、MN1的尺寸比例系数k来决定。
图5电路中的PMOS管MP、MP3、NMOS管MN以及比例电阻R1、R2主要用于产生基准电压VREF。其中PMOS管MP3与PMOS管MP1、MP2尺寸相同，并共同构成电流镜结构，PMOS管MP3输出的电流大小与PMOS管MP1、MP2的电流I相等。
基于同一发明构思，还提供一种低温漂基准电压电路，如图6所示，该电路包括第一电压单元，第二电压单元和K倍放大单元。第一电压单元，用于产生第一电压，其第一端接地。K倍放大单元，用于将第一电压放大K倍，其第一端与第一电压单元的第二端连接，第二端与第一电压单元的第三端连接后接入电流源电路，其中，K为大于零的常数。第二电压单元，用于产生第二电压，其第一端与第一电压单元的第三端连接后接入电流源电路，第二端作为基准电压的输出端。
本实施例中的低温漂基准电压电路的工作原理与前述实施例中的低温漂基准电压电路相似，第一电压单元工作时产生第一电压V1，第二电压单元工作时产生第二电压V2，而电路中A点的电压VA由K倍放大单元和第一电压单元共同决定：VA＝K*V1，而输出的基准电压VREF＝K*V1-V2，为了使输出的基准电压VREF与温度无关，需要使得即使得而通常使用的第一、第二电压单元，如：MOS管、三极管的电压的温度系数是随着温度的升高而下降的，即通常使用的第一、第二电压单元是具有相同方向的温度系数的，即为了保证能够成立，K的值需要是大于零的常数才可能成立。在设计本实施例中的低温漂基准电压电路时，需要根据的大小计算得到使式子成立的K值，然后根据K值的大小设计一个K倍放大单元，从而使得输出的基准电压VREF与温度无关。
本实施例中的低温漂基准电压电路，直接利用两个具有同为正温度系数或者同为负温度系数的第一电压单元和第二电压单元，计算得到使得 的K值，然后设计一个计算得到的K值大小的K倍放大单元，并将K倍放大单元接入到电路中，从而使输出的基准电压与温度相关性极低，甚至无关，即实现输出的基准电压即使在不同温度下也无大差异的效果，能够满足高精度的应用需求，且其电路结构设计简单，所需的器件类型极少，极大地减小了设计难度和风险，在集成电路电路领域具有非常高的实用性和通用性。
在一个实施例中，参见图7，第一电压单元包括PMOS管MP和MOS管M1，第二电压单元包括NMOS管MN和MOS管M2，K倍放大单元包括电阻R1和电阻R2。其中：PMOS管MP的栅极与电阻R1的第一端和电阻R2的第一端连接，PMOS管MP的源极与电阻R1的第二端连接后接入电流源电路，PMOS管MP的漏极与MOS管M1的栅极和漏极连接，MOS管M1的源极接地，电阻R2的第二端接地。NMOS管MN的栅极和漏极接入电流源电路，NMOS管MN的源极作为基准电压的输出端，并与MOS管M2的漏极连接，MOS管M2的栅极与MOS管M1的栅极和漏极连接，MOS管M2的源极接地。
该实施例为实现图6所示的电路图的具体电路结构，其为一种优选的实施方式。在该电路中主要包括PMOS管MP和MOS管M1(对应第一电压单元)，NMOS管MN和MOS管M2(对应第二电压单元)和比例电阻R1和R2(对应K倍放大单元)。当电源启动时，电流源电路产生电流I，电流首先流经比例电阻R1和R2，当电流I流经电阻R1时，由于存在电阻R1的压降，会使得PMOS管MP的栅极电压小于源极电压，当PMOS管MP的栅极电压Vgsp＝IR1＜Vthp，其中，Vthp为PMOS管MP的电压开启阈值，PMOS管MP导通，POMS管MP导通后，MOS管M1和MOS管M2(MOS管M1和M2优选为NMOS管)的栅极电压被拉高，此时MOS管M1和M2导通，MOS管M2导通后，使得NMOS管MN源极电压被拉低，而其栅极电压为A点电压，当NMOS管MN的栅源电压Vgsn>Vthn时，NMOS管MN也导通，此时PMOS管MP和NMOS管MN对电流I进行分流，减小流经比例电阻R1、R2的电流。当流经比例电阻R1、R2的电流偏小时，电阻R1带来的压降将减小，此时PMOS管MP栅极的电压与源极电压接近，由Vgsp＝VA-I*R1，PMOS管MP的栅极电压将增大，其通过PMOS管MP和NMOS管MN对电流I进行分流亦会减小，从而增大流经比例电阻R1、R2的电流，这样反复最终使得整个电路趋于稳定，当电路最终稳定时，基准电压VREF由下式确定：VREF＝(1+R1/R2)Vgsp-︱Vgsn︱。
而对于NMOS管MN和PMOS管MP有：Vgsn＝Vdsatn+Vthn，︱Vgsp︱＝︱Vdsatp︱+︱Vthp︱，其中，Vdsatn为NMOS管的电压的变化值，Vdsatp为PMOS管的电压的变化值。由上述VREF＝(1+R1/R2)Vgsp-︱Vgsn︱和Vgsn＝Vdsatn+Vthn，︱Vgsp︱＝︱Vdsatp︱+︱Vthp︱式子可知，当电流I恒定，电阻R1、R2取值足够大时，基准电压VREF与电源电压无关。且当电流I恒定时，NMOS管MN和PMOS管MP的宽长比足够大时，电压变化值Vdsatn.和Vdsatp对NMOS管MN和PMOS管MP的影响很小，Vgsn、︱Vgsp︱与电流I的相关性很小，主要由Vthn和︱Vthp︱决定，而Vthn和︱Vthp︱是由NMOS管MN和PMOS管MP生产时的工艺决定的。对于绝大部分工艺，Vgsn和︱Vgsp︱的温度系数Tgsn和Tgsp均为负数，且满足︱Tgsn︱>︱Tgsp︱，故，当R1与R2比值设置合适，满足(1+R1/R2)︱Tgsp︱＝︱Tgsn︱，则，基准电压VREF表现与温度无关。
该实施例中的低温漂基准电压电路，利用两个同样具有负温度系数的电压进行运算，得到零温度系数电压。电源电压仅需高于(1+R1/R2)Vgsp≈Vthn+Vthp，即可产生基准电压，且该实施例中的电路仅需PMOS管MP、NMOS管MN、MOS管M1、MOS管M2以及电阻R1、R2四个器件即可实现，结构极其简单，容易实现，集成电路中版图占用尺寸小，具有很高的工业应用价值。
在一个实施例中，第一电压单元包括PNP型三极管QP和三极管Q1，第二电压单元包括NPN型三极管QN和三极管Q2，K倍放大单元包括电阻R1和电阻R2。其中：PNP型三极管QP的基极与电阻R1的第一端和电阻R2的第一端连接，PNP型三极管QP的发射极与电阻R1的第二端连接后接入电流源电路，PNP型三极管QP的集电极与三极管Q1的基极和集电极连接，三极管Q1的发射极接地，电阻R2的第二端接地。NPN型三极管QN的基极和集电极接入电流源电路，NPN型三极管QN发射极作为基准电压的输出端，并与三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的基极与三极管Q1的基极和集电极连接，三极管Q2的发射极接地。
该实施例为实现图6所示的电路图的具体电路结构，其使用三极管替代前述实施例中的MOS管，可以起到节约电路器件成本的效果。由于其与前述实施例中的原理相似，此处不再赘述。
在一个实施例中，电流源电路包括电流镜电路。具体地，电流镜电路包括PMOS管MP1，PMOS管MP2，PMOS管MP3，NMOS管MN1，NMOS管MN2和电阻Rs。其中：PMOS管MP1，PMOS管MP2和PMOS管MP3的源极接入同一电源，PMOS管MP2和PMOS管MP3的栅极均与PMOS管MP1的栅极连接，且PMOS管MP3的栅极与PMOS管MP2的漏极连接。PMOS管MP1的漏极与NMOS管MN1的漏极和栅极连接，NMOS管MN1的源极接地。PMOS管MP2的漏极与NMOS管MN2的漏极连接，NMOS管MN2的栅极与NMOS管MN1的栅极连接，且NMOS管MN2的源极与电阻Rs连接后接地。PMOS管MP3的漏极与第二电压单元的第一端连接。
该实施例为产生稳定的与电源无关的电流I的具体电路结构，其产生电流I的原理已在前述实施例中详细描述过，此处不再赘述。
为了进一步说明上述实施例中低温漂基准电压电路，以下结合对上述低温漂基准电压电路的相关参数进行仿真的仿真结果进行说明：图8为一个实施例中的低温漂基准电压电路的直流电压分析图，图中显示基准电压在电源电压从1V～6V的变化情况。图中最上面的方框中线条仿真的是电源电压变化情况，从图中可以看出，模拟的电源电压变化与实际的电源电压保持一致，电源电压的变化值为4.4V，即电源电压从1.607V变化为6V。图中中间的方框中线条仿真的是基准电压随着电源电压的变化情况，其中M5点表示电源电压为1.595V时对应的基准电压为679.1mV，M5点之前表示电路在建立过程中，此时电路处于不稳定的状态；M6点表示电源电压在4.724V时对应的基准电压为702.6mV；M3点表示电源电压变化4.4V时基准电压的变化值为37.91mV。图中下面的方框中线条仿真的是基准电流随着电源电压的变化情况，其中M9点表示电源电压在1.598V对应的基准电流为1.696μA，M10点表示电源电压为5V时对应的基准电流为2.019μA，M6点表示的是电源电压变化4.396V时对应的基准电流变化565.6nA。从该图中可知看出，在电源电压为1.595V时基准电压就能够正常工作，即基准电压能够在极低电源电压下工作，且基准电压的工作电压可以低至1.595V。
图9为一个实施例中的低温漂基准电压电路的温度分析图，其显示了基准电压和温度的变化关系，其中，M0点表示的是在正温度系数时，温度变化95.2℃时对应的基准电压变化13.75mV，从该图中可知看出，温度变化很大时，基准电压只变化了一点，即温度对基准电压的数据影响很小，输出的基准电压的与温度的相关性极低。图10为一个实施例中的低温漂基准电压电路的电源抑制比分析图，该图中显示在频率低于43.13kHz时，电源的噪声信号可以缩小到1％(-41.97dB)，由此，本实施例中的电路在一定的带宽下(43.13kHz)时，电源的抗干扰能力很好，能够较好地输出基准电压，当电路超出一定带宽时(如超出43.13kHz)时，电源的抗干扰能力较差，因此，上述实施例中的电路的最优使用环境限定在43.13kHz的带宽以下。由上述仿真图8至图10中可以明确地看出，当温度变化很大时，基准电压只变化了一点，即上述实施例中低温漂基准电压电路实现了输出的基准电压与温度相关性极低的效果，并且在一定的使用环境下，其具有很强的抗干扰能力，能够满足高精度的应用需求。
上述实施例中的低温漂基准电压电路，直接利用两个具有同为正温度系数或者同为负温度系数的第一电压单元和第二电压单元，计算得到使得 的K值，然后设计一个计算得到的K值大小的K倍放大单元，并将K倍放大单元接入电路中，从而使输出的基准电压与温度相关性极低，甚至无关，实现电路在极低电压下正常工作时温度不同输出的基准电压也无大差异的效果，能够满足高精度的应用需求，且其电路结构设计简单，所需的器件类型极少，极大地减小了设计难度和风险，在集成电路电路领域具有非常高的实用性和通用性。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种低温漂基准电压电路，其特征在于，所述低温漂基准电压电路包括第一电压单元，第二电压单元和K倍放大单元；
所述第一电压单元，用于产生第一电压，其第一端接地；
所述K倍放大单元，用于将所述第一电压放大K倍，其第一端与所述第一电压单元的第二端连接，第二端与所述第二电压单元的第一端连接，其中，K为大于零的常数；
所述第二电压单元，用于产生第二电压，其第一端接入电流源电路，第二端与所述第一电压单元的第三端连接后作为基准电压的输出端；
所述第一电压单元包括NMOS管MN，所述第二电压单元包括PMOS管MP，所述K倍放大单元包括电阻R1和电阻R2，其中：
所述NMOS管MN的源极与所述电阻R2的第一端连接后接地，所述NMOS管MN的栅极与所述电阻R2的第二端连接后与所述电阻R1的第一端连接，所述NMOS管MN的漏极与所述PMOS管MP的漏极及栅极连接后作为所述基准电压的输出端；
所述PMOS管MP的源极与所述电阻R1的第二端连接后接入所述电流源电路。
2.一种低温漂基准电压电路，其特征在于，所述低温漂基准电压电路包括第一电压单元，第二电压单元和K倍放大单元；
所述第一电压单元，用于产生第一电压，其第一端接地；
所述K倍放大单元，用于将所述第一电压放大K倍，其第一端与所述第一电压单元的第二端连接，第二端与所述第二电压单元的第一端连接，其中，K为大于零的常数；
所述第二电压单元，用于产生第二电压，其第一端接入电流源电路，第二端与所述第一电压单元的第三端连接后作为基准电压的输出端；
所述第一电压单元包括NPN型三极管QN，所述第二电压单元包括PNP型三极管QP，所述K倍放大单元包括电阻R1和电阻R2，其中：
所述NPN型三极管QN的发射极与所述电阻R2的第一端连接后接地，所述NPN型三极管QN的基极与所述电阻R2的第二端连接后与所述电阻R1的第一端连接，所述NPN型三极管QN的集电极与所述PNP型三极管QP的集电极及基极连接后作为所述基准电压的输出端；
所述PNP型三极管QP的发射极与所述电阻R1的第二端连接后接入所述电流源电路。
3.根据权利要求1或2任一项所述的低温漂基准电压电路，其特征在于，所述电流源电路包括电流镜电路。
4.根据权利要求3所述的低温漂基准电压电路，其特征在于，所述电流镜电路包括PMOS管MP1，PMOS管MP2，PMOS管MP3，NMOS管MN1，NMOS管MN2和电阻Rs，其中：
所述PMOS管MP1，所述PMOS管MP2和所述PMOS管MP3的源极接入同一电源，所述PMOS管MP2和所述PMOS管MP3的栅极均与所述PMOS管MP1的栅极连接，且所述PMOS管MP3的栅极与所述PMOS管MP2的漏极连接；
所述PMOS管MP1的漏极与所述NMOS管MN1的漏极和栅极连接，所述NMOS管MN1的源极接地；
所述PMOS管MP2的漏极与所述NMOS管MN2的漏极连接，所述NMOS管MN2的栅极与所述NMOS管MN1的栅极连接，且所述NMOS管MN2的源极与所述电阻Rs连接后接地；
所述PMOS管MP3的漏极与所述第二电压单元的第一端连接。
5.一种低温漂基准电压电路，其特征在于，所述低温漂基准电压电路包括第一电压单元，第二电压单元和K倍放大单元；
所述第一电压单元，用于产生第一电压，其第一端接地；
所述K倍放大单元，用于将所述第一电压放大K倍，其第一端与所述第一电压单元的第二端连接，第二端与所述第一电压单元的第三端连接后接入电流源电路，其中，K为大于零的常数；
所述第二电压单元，用于产生第二电压，其第一端与所述第一电压单元的第三端连接后接入所述电流源电路，第二端作为基准电压的输出端；
所述第一电压单元包括PMOS管MP和MOS管M1，所述第二电压单元包括NMOS管MN和MOS管M2，所述K倍放大单元包括电阻R1和电阻R2，其中：
所述PMOS管MP的栅极与所述电阻R1的第一端和所述电阻R2的第一端连接，所述PMOS管MP的源极与所述电阻R1的第二端连接后接入电流源电路，所述PMOS管MP的漏极与所述MOS管M1的栅极和漏极连接，所述MOS管M1的源极接地，所述电阻R2的第二端接地；
所述NMOS管MN的栅极和漏极接入所述电流源电路，所述NMOS管MN的源极作为所述基准电压的输出端，并与所述MOS管M2的漏极连接，所述MOS管M2的栅极与所述MOS管M1的栅极和漏极连接，所述MOS管M2的源极接地。
6.一种低温漂基准电压电路，其特征在于，所述低温漂基准电压电路包括第一电压单元，第二电压单元和K倍放大单元；
所述第一电压单元，用于产生第一电压，其第一端接地；
所述K倍放大单元，用于将所述第一电压放大K倍，其第一端与所述第一电压单元的第二端连接，第二端与所述第一电压单元的第三端连接后接入电流源电路，其中，K为大于零的常数；
所述第二电压单元，用于产生第二电压，其第一端与所述第一电压单元的第三端连接后接入所述电流源电路，第二端作为基准电压的输出端；
所述第一电压单元包括PNP型三极管QP和三极管Q1，第二电压单元包括NPN型三极管QN和三极管Q2，所述K倍放大单元包括电阻R1和电阻R2，其中：
所述PNP型三极管QP的基极与所述电阻R1的第一端和所述电阻R2的第一端连接，所述PNP型三极管QP的发射极与所述电阻R1的第二端连接后接入电流源电路，所述PNP型三极管QP的集电极与所述三极管Q1的基极和集电极连接，所述三极管Q1的发射极接地，所述电阻R2的第二端接地；
所述NPN型三极管QN的基极和集电极接入所述电流源电路，所述NPN型三极管QN的发射极作为所述基准电压的输出端，并与所述三极管Q2的集电极连接，所述三极管Q2的基极与所述三极管Q1的基极和集电极连接，所述三极管Q2的发射极接地。
7.根据权利要求5至6任一项所述的低温漂基准电压电路，其特征在于，所述电流源电路包括电流镜电路。
8.根据权利要求7所述的低温漂基准电压电路，其特征在于，所述电流镜电路包括PMOS管MP1，PMOS管MP2，PMOS管MP3，NMOS管MN1，NMOS管MN2和电阻Rs，其中：
所述PMOS管MP1，所述PMOS管MP2和所述PMOS管MP3的源极接入同一电源，所述PMOS管MP2和所述PMOS管MP3的栅极均与所述PMOS管MP1的栅极连接，且所述PMOS管MP3的栅极与所述PMOS管MP2的漏极连接；
所述PMOS管MP1的漏极与所述NMOS管MN1的漏极和栅极连接，所述NMOS管MN1的源极接地；
所述PMOS管MP2的漏极与所述NMOS管MN2的漏极连接，所述NMOS管MN2的栅极与所述NMOS管MN1的栅极连接，且所述NMOS管MN2的源极与所述电阻Rs连接后接地；
所述PMOS管MP3的漏极与所述第二电压单元的第一端连接。
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