CN107390758A - 低电压带隙基准源电路 - Google Patents

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    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • 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
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • G05F1/561—Voltage to current converters

Abstract

本发明提供了一种低电压带隙基准源电路，包括：负温度系数电流产生电路，用于产生负温度系数电流；电压相减电路，用于对所述负温度系数电流产生的不同温度系数的电压进行相减运算。与相关技术相比，本发明提供的低电压带隙基准源电路具有如下有益效果：可以输出1V以下的基准电压；工作电源电压低；基准电压的输出阻抗低，可以直接驱动阻性负载；省略了输出缓冲放大器。

Description

低电压带隙基准源电路
技术领域
本发明涉及基准源电路技术领域，尤其涉及一种低电压带隙基准 源电路。
背景技术
带隙基准源是集成电路中的一个重要模块，传统的实现方法是采 用一个正温度系数的电压和一个负温度系数的电压相加来实现低温 度系数的带隙基准源。此类结构的带隙基准源输出电压在1.25V左 右。随着CMOS技术的发展，芯片的工作电压越来越低，电压基准 在1V以下，通常采用电流模式来实现相应的基准电压源，即通过正 温度系数的电流源和负温度系数的电流源相加，合并后的电流偏置在 电阻上，从而形成基准电压源。
采用电流相加产生的基准源，在使用过程中，通常会需要一个输 出缓冲器来驱动阻性负载。
因此，有必要提供一种新的低电压带隙基准源电路来解决上述问 题。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种低电压带隙基准源电路， 其可以输出1V以下的基准电压，工作电源电压低，基准电压的输出 阻抗低，可以直接驱动阻性负载。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种低电压带隙基准源电 路，包括：
负温度系数电流产生电路，用于产生负温度系数电流；
电压相减电路，用于对所述负温度系数电流产生的不同温度系数 的电压进行相减运算；
所述负温度系数电流产生电路包括：第一PMOS管、第二PMOS 管、第一运算放大器、第一三极管以及第一电阻；所述第一PMOS 管和所述第二PMOS管的源极分别连接电压源，所述第一PMOS管 的栅极连接所述第二PMOS管的栅极和所述第一运算放大器的输出 端，所述第一PMOS管的漏极连接所述第一三极管的发射极和所述 第一运算放大器的负输入端；所述第二PMOS管的漏极连接所述第 一运算放大器的正输入端和所述第一电阻的一端；所述第一三极管的 基极和集电极连接形成二极管形式，所述第一三极管的基极和集电极 连接所述第一电阻的另一端并接地；所述第一电阻的另一端接地；
所述电压相减电路包括：第三PMOS管、第四PMOS管、第二 运算放大器、第二电阻、第三电阻以及第二三极管；所述第三PMOS 管的源极和所述第四PMOS管的源极分别连接电压源，所述第三 PMOS管的栅极连接所述第一运算放大器的输出端和所述第四 PMOS管的栅极，所述第三PMOS管的漏极连接所述第二三极管的 发射极和所述第二运算放大器的正输入端；所述第四PMOS管的栅 极连接所述第一运算放大器的输出端，所述第四PMOS管的漏极连 接所述第二电阻的一端、所述第三电阻的一端以及所述第二运算放大 器的负输入端；所述第二三极管的基极和集电极连接形成二极管形 式，所述第二三极管的基极和集电极连接所述第一电阻的另一端并接 地；所述第二电阻的另一端接地；所述第三电阻的另一端连接所述第 二运算放大器的输出端。
与相关技术相比，本发明提供的低电压带隙基准源电路具有如下 有益效果：
1、可以输出1V以下的基准电压；
2、工作电源电压低；
3、基准电压的输出阻抗低，可以直接驱动阻性负载；
4、省略了输出缓冲放大器。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例 描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性 劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1为本发明低电压带隙基准源电路的连接结构示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显 然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施 例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性 劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供了一种低电压带隙基准源电路，包括： 负温度系数电流产生电路和电压相减电路。所述负温度系数电流产生 电路，用于产生负温度系数电流；所述电压相减电路，用于对所述负 温度系数电流产生的不同温度系数的电压进行相减运算，从而得到基 准电压。
所述负温度系数电流产生电路包括：第一PMOS管M1、第二 PMOS管M2、第一运算放大器OP1、第一三极管N1以及第一电阻 R1。所述第一三极管N1上产生与负温度系数电流相关的基极-发射 极间电压Vbe1。
所述第一PMOS管M1和所述第二PMOS管M2的源极分别连 接电压源VDD，所述第一PMOS管M1的栅极连接所述第二PMOS 管M2的栅极和所述第一运算放大器OP1的输出端，所述第一PMOS 管M1的漏极连接所述第一三极管N1的发射极和所述第一运算放大 器OP1的负输入端。
所述第二PMOS管M2的漏极连接所述第一运算放大器OP1的 正输入端和所述第一电阻R1的一端。所述第一三极管N1的基极和 集电极连接形成二极管形式，所述第一三极管N1的基极和集电极连 接所述第一电阻R1的另一端并接地，所述第一电阻R1的另一端接地。
所述电压相减电路包括：第三PMOS管M3、第四PMOS管M4、 第二运算放大器OP2、第二电阻R2、第三电阻R3以及第二三极管 N2。所述电压相减电路在所述第四PMOS管上镜像产生所述负温度 系数电流的第一电流I1、在所述第二电阻R2上产生第二电流I2、在 所述第三电阻R3上产生第三电流I3以及在所述第二三极管N2上产 生与负温度系数电流相关的基极-发射极间电压Vbe2。
所述第三PMOS管M3的源极和所述第四PMOS管M4的源极 分别连接电压源，所述第三PMOS管M3的栅极连接所述第一运算放 大器OP1的输出端和所述第四PMOS管M4的栅极，所述第三PMOS 管M3的漏极连接所述第二三极管N2的发射极和所述第二运算放大 器OP2的正输入端。
所述第四PMOS管M4的栅极连接所述第一运算放大器OP1的 输出端，所述第四PMOS管M4的漏极连接所述第二电阻R2的一端、 所述第三电阻R3的一端以及所述第二运算放大器OP2的负输入端。
所述第二三极管N2的基极和集电极连接形成二极管形式，所述 第二三极管N2的基极和集电极连接所述第一电阻R1的另一端并接 地，所述第二电阻R2的另一端接地，所述第三电阻R3的另一端连 接所述第二运算放大器OP2的输出端。
通过所述第二运算放大器OP2的电压相减运算，输出一个基准 电压Vref，所述第二运算放大器OP2输出的基准电压Vref可以表示 为：
Vref＝Vbe2-I3Ra
其中，R1为所述第一电阻R1的阻值，R2为所述第二电阻R2的 阻值，R3为所述第三电阻R3的阻值，Vbe1为所述第一三极管N1的 基极-发射极间电压，Vbe2为所述第二三极管N2的基极-发射极间电 压。
本发明提供的所述低压带隙基准电源电路的所述第一电阻R1、 所述第二电阻R2以及所述第三电阻R3是三个独立的设计变量，适 当选择R1，R2，R3的值，可以得到1V以下的基准电压Vref。
与相关技术相比，本发明提供的低电压带隙基准源电路具有如下 有益效果：
1、可以输出1V以下的基准电压；
2、工作电源电压低；
3、基准电压的输出阻抗低，可以直接驱动阻性负载；
4、省略了输出缓冲放大器。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范 围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变 换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明 的专利保护范围内。

Claims (1)

1.一种低电压带隙基准源电路，其特征在于，包括：
负温度系数电流产生电路，用于产生负温度系数电流；
电压相减电路，用于对所述负温度系数电流产生的不同温度系数的电压进行相减运算；
所述负温度系数电流产生电路包括：第一PMOS管、第二PMOS管、第一运算放大器、第一三极管以及第一电阻；所述第一PMOS管和所述第二PMOS管的源极分别连接电压源，所述第一PMOS管的栅极连接所述第二PMOS管的栅极和所述第一运算放大器的输出端，所述第一PMOS管的漏极连接所述第一三极管的发射极和所述第一运算放大器的负输入端；所述第二PMOS管的漏极连接所述第一运算放大器的正输入端和所述第一电阻的一端；所述第一三极管的基极和集电极连接形成二极管形式，所述第一三极管的基极和集电极连接所述第一电阻的另一端并接地；所述第一电阻的另一端接地；
所述电压相减电路包括：第三PMOS管、第四PMOS管、第二运算放大器、第二电阻、第三电阻以及第二三极管；所述第三PMOS管的源极和所述第四PMOS管的源极分别连接电压源，所述第三PMOS管的栅极连接所述第一运算放大器的输出端和所述第四PMOS管的栅极，所述第三PMOS管的漏极连接所述第二三极管的发射极和所述第二运算放大器的正输入端；所述第四PMOS管的栅极连接所述第一运算放大器的输出端，所述第四PMOS管的漏极连接所述第二电阻的一端、所述第三电阻的一端以及所述第二运算放大器的负输入端；所述第二三极管的基极和集电极连接形成二极管形式，所述第二三极管的基极和集电极连接所述第一电阻的另一端并接地；所述第二电阻的另一端接地；所述第三电阻的另一端连接所述第二运算放大器的输出端。
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Application publication date: 20171124

Assignee: Shandong industry research information and Artificial Intelligence Integration Research Institute Co.,Ltd.

Assignor: HUNAN GOKE MICROELECTRONICS Co.,Ltd.

Contract record no.: X2021430000001

Denomination of invention: Low voltage bandgap reference circuit

Granted publication date: 20190205

License type: Common License

Record date: 20210115

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