CN106933286B - 基准电压模块 - Google Patents

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    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
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Abstract

本发明提供一种基准电压模块，其包括运算放大器、晶体管、电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第六电阻、第一三极管和第二三极管，基准电压模块还包括第四电阻和第五电阻；第四电阻的一端连接运算放大器的负输入端、另一端接地，第五电阻的一端连接运算放大器的正输入端、另一端接地；第四电阻和第五电阻阻值相等，运算放大器的正输入端和负输入端的电压相等。本发明对产生基准电压的经典电路进行了改进，将运算放大器的正负输入端分别接一个电阻接地，这样就可以把原来基准电压值偏低的问题解决掉，把基准电压值调整到芯片整体需要的基准电压值，设计比较灵活，同时结构简单、功耗低、面积小，基本上适合所有的芯片整体设计需求。

Description

基准电压模块
技术领域
本发明涉及基准电压设计领域，特别涉及一种高性能的基准电压模块。
背景技术
在芯片系统中，基准电压模块是必不可少的，并且对基准电压的要求是要求随温度和工艺的变化基准电压的变化很小，同时还要求基准电压功耗低、面积小，实现简单，还有的芯片要求基准电压值越大越好。
目前，基准电压实现方式都是利用三极管的基极与发射极的电压及两个三极管的基极与发射极电压的差组合实现，以此得到温度特性为零的基准电压。然而，这种实现方式获得的基准电压值一般在1.2V左右，若想得到更高的基准电压只有利用更加复杂的电路来实现，这样基准电压的面积和功耗都会增加很多。
现有的基准电压实现方式如图1所示：
基准电压为VREF＝VBE+(VTln(mn))R22/R1，其中，VREF为基准电压，VBE是指三极管基极与发射极的电压，VT是指三极管Q2的基极与发射极电压与三极管Q1的基极与发射极电压之间的电压差值，m和n为常数，VBE的温度系数大约为
Figure BDA0000898635160000011
为了使得温度系数相等，则设ln(mn)R22/R1≈17.2。另外，由于电压VBE一般等于700mV，电压VT等于26mV，则基准电压VREF≈1.2V，由此可见现有的基准电压模块产生的基准电压比较低，若想基准电压大于1.2V，那就需要比较复杂的实现方式。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的简单的基准电压电路仅能产生1.2V左右的基准电压的缺陷，提供一种能够产生1.2V以上的基准电压的基准电压模块。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
本发明提供一种基准电压模块，其包括一运算放大器、一晶体管、一电容、一第一电阻、一第二电阻、一第三电阻、一第六电阻、一第一三极管和一第二三极管，该晶体管的源极电连接电源、漏极电连接该第六电阻的一端且输出一基准电压、栅极分别电连接该运算放大器的输出端和该电容的一端，该电容的另一端电连接该电源，该第六电阻的另一端分别电连接该第二电阻的一端和该第三电阻的一端，该运算放大器的正输入端分别电连接该第二电阻的另一端和该第一电阻的一端，该运算放大器的负输入端电连接该第二电阻的另一端，该第一三极管的基极和集电极接地、发射极电连接该第二电阻的另一端，该第二三极管的基极和集电极接地、发射极电连接该第一电阻的另一端，其特点在于，该基准电压模块还包括一第四电阻和一第五电阻；
该第四电阻的一端电连接该运算放大器的负输入端、另一端接地，该第五电阻的一端电连接该运算放大器的正输入端、另一端接地；
该第四电阻和该第五电阻阻值相等，该运算放大器的正输入端和负输入端的电压相等。
较佳地，该第一三极管和该第二三极管均为PNP型三极管(由2块P型半导体中间夹着1块N型半导体所组成的三极管)。
较佳地，该晶体管为MOS管(金属-氧化物-半导体场效应晶体管)。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：
本发明对产生基准电压的经典电路进行了改进，将运算放大器的正负输入端分别接一个电阻接地，这样就可以把原来基准电压值偏低的问题解决掉，把基准电压值调整到芯片整体需要的基准电压值，设计比较灵活，同时结构简单、功耗低、面积小，基本上适合所有的芯片整体设计需求。
附图说明
图1为现有技术中基准电压产生电路的电路图。
图2为本发明较佳实施例的基准电压模块的电路图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
如图2所示，本实施例提供一种基准电压模块，其包括一运算放大器OPA、一晶体管M1、一电容Cc、一第一电阻R1、一第二电阻R22、一第三电阻R21、一第六电阻R3、一第一三极管Q1、一第二三极管Q2、一第四电阻R42和一第五电阻R41，该晶体管M1的源极电连接电源VDD、漏极电连接该第六电阻R3的一端且输出一基准电压VREF、栅极分别电连接该运算放大器OPA的输出端和该电容Cc的一端，该电容Cc的另一端电连接该电源VDD，该第六电阻R3的另一端分别电连接该第二电阻R22的一端和该第三电阻R21的一端，该运算放大器OPA的正输入端分别电连接该第二电阻R22的另一端和该第一电阻R1的一端，该运算放大器OPA的负输入端电连接该第二电阻R22的另一端，该第一三极管Q1的基极和集电极接地、发射极电连接该第二电阻R22的另一端，该第二三极管Q2的基极和集电极接地、发射极电连接该第一电阻R1的另一端，该第四电阻R42的一端电连接该运算放大器OPA的负输入端、另一端接地，该第五电阻R41的一端电连接该运算放大器OPA的正输入端、另一端接地。
而且，该第四电阻和该第五电阻阻值相等，该运算放大器的正输入端和负输入端的电压相等。
其中，该第一三极管和该第二三极管均为PNP型三极管，该晶体管为MOS管。
上面介绍了该基准电压模块的电路结构，下面具体介绍利用该电路结构实现输出一个大于1.2V基准电压的工作原理：
本实施例设置运算放大器OPA的正负输入端电压相等，将运算放大器OPA的正负输入端分别接一个电阻到地，这样就相当于第一三极管和第二三极管的电压到地有个通路。见图2，假设第四电阻R42和第五电阻R41的阻值为R4，第二电阻R22的阻值为R2，第三电阻的阻值为mR2，第一三极管Q1的导通电流为A，第二三极管Q2的导通电流为nA，因此有：
Figure BDA0000898635160000041
需要调整温度系数为零，则只要满足
Figure BDA0000898635160000042
Figure BDA0000898635160000043
通过对各电阻阻值以及系数m、n的调整，在m＝4，n＝32，R4＝5，R2＝2，R3＝2，R1＝1时温度系数为零，此时，基准电压VREF为3.866V。
因此，可以通过调整上述的m、n、R4、R2、R3以及R1来获得想要的基准电压VREF，此设计较为灵活。
由此可见，本发明在图1的经典结构图中，在图2中的A和B两点处分别接一个电阻到地，这样A和B两点的电压就是三极管VBE的电压，这样流过第四电阻R42和第五电阻R41上的电流为VBE/R4，通过对三极管VBE的温度系数的调整，从而实现基准电压值的调整，可产生不同的基准电压值，结构简单，基准电压值取值范围广。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基准电压模块，其包括一运算放大器、一晶体管、一电容、一第一电阻、一第二电阻、一第三电阻、一第六电阻、一第一三极管和一第二三极管，该晶体管的源极电连接电源、漏极电连接该第六电阻的一端且输出一基准电压、栅极分别电连接该运算放大器的输出端和该电容的一端，该电容的另一端电连接该电源，该第六电阻的另一端分别电连接该第二电阻的一端和该第三电阻的一端，该运算放大器的正输入端分别电连接该第二电阻的另一端和该第一电阻的一端，该运算放大器的负输入端电连接该第二电阻的另一端，该第一三极管的基极和集电极接地、发射极电连接该第二电阻的另一端，该第二三极管的基极和集电极接地、发射极电连接该第一电阻的另一端，其特征在于，该基准电压模块还包括一第四电阻和一第五电阻；
该第四电阻的一端电连接该运算放大器的负输入端、另一端接地，该第五电阻的一端电连接该运算放大器的正输入端、另一端接地；
该第四电阻和该第五电阻阻值相等，该运算放大器的正输入端和负输入端的电压相等；
所述基准电压的计算公式如下：
Figure FDA0002533192130000011
其中，第一电阻的阻值为R1，第二电阻的阻值为R2，第三电阻的阻值为mR2，第四电阻和第五电阻的阻值为R4，第六电阻的阻值为R3，VBE是指三极管基极与发射极的电压，VT是指三极管Q2的基极与发射极电压与三极管Q1的基极与发射极电压之间的电压差值，第二三极管的导通电流为第一三极管的导通电流的n倍；
且满足
Figure FDA0002533192130000012
以实现温度系数为零。
2.如权利要求1所述的基准电压模块，其特征在于，该第一三极管和该第二三极管均为PNP型三极管。
3.如权利要求1所述的基准电压模块，其特征在于，该晶体管为MOS管。
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