CN107831819B - 一种基准电压源以及包括其的基准电流源 - Google Patents

一种基准电压源以及包括其的基准电流源 Download PDF

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Abstract

公开了一种基准电压源，包括自偏置电路和电压产生电路，通过在自偏置电路中采用高压晶体管实现宽输入电压范围，并通过镜像电压产生电路中的电流实现电流自偏置。电压产生电路使用晶体管替代传统的电阻，以降低基准电压源的功耗，并通过负反馈结构得到稳定的具有零温度特性的基准电压信号，从而降低了静态电流，降低了功耗，同时节省了电路系统的面积和降低了电路系统的制造成本。

Description

一种基准电压源以及包括其的基准电流源
技术领域
本发明涉及电源管理领域，尤其涉及一种基准电压源以及包括其的基准电流源。
背景技术
基准电压源作为集成电路芯片中不可缺少的电源电路被广泛应用于开关型调节器、高精度比较器和存储器等，用以给电路提供不随温度变化的基准电压，其性能的好坏直接影响电路系统的整体性能。
如图1所示，其为现有的一种基准电压源的实现电路原理图。
在该电路中，针对宽电压范围应用，需要设置预调制电路10，以将输入电压Vin降至低电压Vpre给电压产生电路11供电。并且，运算放大器14通常需要外部偏置电路12提供偏置电流以保证正常工作。并且，由于运算放大器14存在输入失调电压，可能会导致当基准电压源在上电启动阶段时，运算放大器14的输出VREF较低，需要引入额外的启动电路13来完成上电启动。另外，为了产生具有零温度特性的基准电压，需要设置具有较大阻值的第三电阻R3和第四电阻R4，但是，电路的功耗会因此而增加。
为此，有必要设计一款结构简单、静态电流小、低成本的基准电压源，以适应具有低功耗、小型化等要求的电子产品。
发明内容
有鉴于此，针对现在技术中基准电压源的不足，本发明提出了一种基准电压源以及包括其的基准电流源，其包括自偏置电路和电压产生电路，通过在自偏置电路中采用高压晶体管实现宽输入电压范围，并通过镜像电压产生电路中的电流实现电流自偏置。电压产生电路使用晶体管替代传统的电阻，以降低基准电压源的功耗，并通过负反馈结构得到稳定的具有零温度特性的基准电压信号。此外，在得到具有零温度特性的基准电压信号的基础上，引入电流产生电路，以得到具有零温度特性的基准电流信号。
为达到上述目的，本发明提供一种基准电压源，用以产生基准电压信号，包括自偏置电路，电压产生电路。
在启动状态时，所述自偏置电路产生第一电流信号；所述电压产生电路接收所述第一电流信号，并据以拉升所述基准电压信号；当所述基准电压信号上升至一预定值时，所述电压产生电路维持所述基准电压信号为恒定值；并且，控制所述自偏置电路输出一偏置电流，并结束当前启动状态。
优选的，在所述启动状态结束后，所述基准电压信号具有零温度特性。
优选的，当所述基准电压信号上升至一预定值时，所述电压产生电路还产生第二电流信号，所述自偏置电路根据所述第二电流信号产生第三电流信号。
进一步的，所述基准电压源还包括一启动电路，所述启动电路接收一启动电流信号，并与所述自偏置电路连接以接收所述第三电流信号，所述启动电路根据启动电流信号和所述第三电流信号控制所述启动状态。
进一步的，所述偏置电流根据所述第二电流信号产生，并且所述偏置电流的值与所述第二电流信号的值成比例。
优选的，所述自偏置电路接收输入电源信号并将其转换为一预偏置电压，所述预偏置电压作为电压产生电路的供电电压。
优选的，所述自偏置电路包括第一镜像支路，第二镜像支路和一电流源，用以产生所述第一电流信号或所述偏置电流；所述第一镜像支路和所述第二镜像支路连接，用以得到与流过所述第二镜像支路成比例的电流；所述电流源和所述第一镜像支路连接，用以得到与流过所述第一镜像支路成比例的所述第一电流信号或所述偏置电流。
其中，所述第一镜像支路包括依次串联连接的第四P型晶体管、第五P型晶体管、第五N型晶体管和第三N型晶体管。
所述第二镜像支路包括串联连接的第八P型晶体管和第四N型晶体管，所述第四N型晶体管和所述第三N型晶体管构成电流镜结构；其中所述第八P型晶体管的栅极连接到所述电压产生电路。
所述电流源包括串联连接的第六P型晶体管和第七P型晶体管；所述第六P型晶体管、第七P型晶体管分别和所述第四N型晶体管、所述第五N型晶体管构成电流镜结构。
进一步的，所述第六P型晶体管和所述第四P型晶体管的源极共同接收所述输入电源信号；所述第五N型晶体管、所述第八P型晶体管和所述第七P型晶体管的公共连接端作为所述自偏置电路的输出端以输出所述预偏置电压作为所述电压产生电路的供电电压。
优选的，所述第一N型晶体管，第五N型晶体管，第五P型晶体管和第七P型晶体管均为高压晶体管。
优选的，所述电压产生电路包括基准电路，控制电路和输出电路，在所述启动状态时，所述输出电路根据所述第一电流信号拉升所述基准电压信号；当所述基准电压信号上升至一预定值时，所述控制电路工作，并且所述基准电路、所述输出电路和所述控制电路形成负反馈回路，使得所述电压产生电路输出的所述基准电压信号为恒定值。
进一步的，所述输出电路包括串联连接的第九P型晶体管和第三电阻；所述第九P型晶体管的源极连接至所述自偏置电路的输出端，栅极和漏极共同连接至所述第三电阻的一端并作为所述基准电压信号的输出端；所述第三电阻的另一端连接至地。
其中，在所述启动状态时，所述第一电流信号流经所述第九P型晶体管，并通过在所述第三电阻上产生压降以拉升所述基准电压信号。
进一步的，所述控制电路包括串联连接的第三P型晶体管和第六N型晶体管；所述第三P型晶体管的源极连接至所述自偏置电路的输出端,栅极连接至所述基准电路，漏极与所述第六N型晶体管的漏极共同连接；所述第六N型晶体管的栅极接收所述基准电压信号，源极连接至地。
其中，当所述基准电压信号上升至一预定值时，所述第六N型晶体管导通，使所述控制电路工作。
优选的，所述预定值为所述第六N型晶体管的阈值电压。
依据本发明实施例的一种基准电流源，包括上述的任一基准电压源，还包括电流产生电路，其根据所述基准电压源输出的所述基准电压信号输出基准电流信号。
优选的，所述基准电流信号具有零温度特性。
优选的，所述基准电压源根据所述基准电压信号产生输出电流信号，同时产生第二电流信号。
进一步的，所述电流产生电路包括并联连接的第十P型晶体管和第十一P型晶体管，构成电流镜结构的第七N型晶体管和第八N型晶体管；所述第十P型晶体管和第十一P型晶体管的源极共同连接到所述自偏置电路的输出端，栅极连接到所述电压产生电路，用以分别接收所述输出电流信号和所述第二电流信号，漏极共同连接到所述第七N型晶体管的漏极，用以对所述输出电流信号和所述第二电流信号进行和运算；所述第八N型晶体管的漏极作为所述电流产生电路的输出端以输出所述基准电流信号。
优选的，所述电流生成电路包括放大器，其同相输入端接收所述基准电压信号，反相输入端通过串联连接的第五电阻和第六电阻的连接至地；镜像电路，连接到所述放大器的输出端和反相输入端；所述放大器根据所述基准电压信号控制所述镜像电路输出所述基准电流信号。
优选的，所述第五电阻和所述第六电阻具有相反的温度特性。
采用本发明的基准电压源，通过简单的电路结构实现了具有宽输入电压范围、电流自偏置的基准电压源，并得到具有零温度特性的基准电压信号，同时在基准电压源的基础上实现了基准电流信号的产生，减小了静态电流，降低了功耗，同时节省了电路系统的面积和降低了电路系统的制造成本。
附图说明
图1所示为依据现有技术的一种基准电压源的原理图；
图2为依据本发明第一实施例的基准电压源的示意框图；
图3为依据本发明第二实施例的基准电压源的原理图；
图4为依据本发明第一实施例的基准电流源的示意框图；
图5为依据本发明第二实施例的基准电流源的具体电路图；
图6为依据本发明第三实施例的基准电流源的原理图。
具体实施方式
以下结合附图对发明的几个优选实施例进行详细描述，但发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解发明。
参考图2，所示为依据本发明第一实施例的基准电压源的电路示意框图。在该实施例中，基准电压源200包括自偏置电路21和电压产生电路22。
在启动状态时，自偏置电路21产生第一电流信号I1。
电压产生电路22接收第一电流信号I1，并据以拉升其产生的基准电压信号VREF。
当基准电压信号VREF上升至一预定值时，电压产生电路22使该基准电压信号VREF为恒定值；同时，控制自偏置电路21输出一偏置电流Ibias，启动状态结束。
在上述过程中，自偏置电路21同时接收输入电源信号Vin并将其转换为预偏置电压Vpre,预偏置电压Vpre作为电压产生电路22的供电电压。
此外，在该实施例中，基准电压源200还包括启动电路30，在启动状态时，启动电路20接收启动电流信号Istart，并产生有效的启动控制信号Vstart；
自偏置电路21根据启动控制信号Vstart产生第一电流信号I1。
当基准电压信号VREF上升至一预定值时，电压产生电路22还会产生第二电流信号I2输入到自偏置电路21。自偏置电路21根据第二电流信号I2产生偏置电流Ibias和第三电流信号I3，启动电路20接收第三电流信号I3并据以使启动控制信号Vstart由有效状态转变为无效状态，结束启动状态。
启动状态结束后，电压产生电路22一方面接收偏置电流Ibias，用以产生基准电压VREF并保持恒定，另一方面产生第二电流信号I2控制自偏置电路21产生偏置电流Ibias，实现了电流自偏置。
参考图3，所示为依据本发明第二实施例的基准电压源的原理图。
在该实施例中，基准电压源200包括自偏置电路31和电压产生电路32。
具体地，自偏置电路31包括第一镜像支路301，第二镜像支路302和电流源303。其中第一镜像支路301和第二镜像支路302连接，用以得到与流过第二镜像支路302成比例的电流；电流源303和第一镜像支路301连接，用以得到与流过所述第一镜像支路301成比例的电流。因此，电流源303的输出电流实际与流过第二镜像支路302的电流成比例。
在该实施例中，第一镜像支路301包括依次串联连接的第四P型晶体管PM4、第五P型晶体管PM5、第五N型晶体管NM5和第三N型晶体管NM3。其中，第四P型晶体管PM4的漏极和栅极共同连接至第五P型晶体管PM5的源极，第五P型晶体管PM5的漏极和栅极共同连接至第五N型晶体管NM5的漏极，第五N型晶体管NM5的源极连接至第三N型晶体管NM3的漏极，第三N型晶体管NM3的源极接地。
第二镜像支路302包括串联连接的第八P型晶体管PM8和第四N型晶体管NM4。其中，第八P型晶体管PM8的源极连接至第五N型晶体管NM5的栅极，漏极连接至第四N型晶体管NM4的栅极和漏极；第四N型晶体管NM4的栅极还连接至第三N型晶体管NM3的栅极，源极接地，即第四N型晶体管NM4和第三N型晶体管NM3构成电流镜结构。
电流源303包括由串联连接的第六P型晶体管PM6和第七P型晶体管PM7。其中，第六P型晶体管PM6的源极和栅极分别连接至第四P型晶体管PM4的源极和栅极，漏极连接至第七P型晶体管PM7的源极；第七P型晶体管PM7的栅极连接至第五P型晶体管PM5的栅极，漏极连接至第五N型晶体管NM5的栅极。故，第六P型晶体管PM6、第七P型晶体管PM7分别和第四N型晶体管NM4、第五N型晶体管NM5构成电流镜结构。
第六P型晶体管PM6和第四P型晶体管PM4的源极共同接收外部输入电源信号Vin；第五N型晶体管NM5、第八P型晶体管PM8和第七P型晶体管PM7的公共连接端作为自偏置电路31的输出端以输出预偏置电压Vpre作为电压产生电路32的供电电压。
其中第一N型晶体管NM1，第五N型晶体管NM5，第五P型晶体管PM5和第七P型晶体管PM7均为高压晶体管，用以承受高输入电压Vin，防止晶体管击穿。
电压产生电路32包括基准电路304，控制电路305和输出电路306。
具体地，基准电路304包括第一P型晶体管PM1和第二P型晶体管PM2，其源极共同连接至自偏置电路31的输出端以接收预偏置电压Vpre，栅极共同连接至自偏置电路31中第二镜像支路302的第八P型晶体管PM8，故第一P型晶体管PM1与第二P型晶体管PM2、第八P型晶体管PM8分别构成电流镜结构；两个共基极的晶体管Q1和Q2，晶体管Q1的集电极连接至第一P型晶体管PM1的栅极和漏极，发射极连接至第一电阻R1的一端；晶体管Q2的集电极连接至第二P型晶体管PM2的漏极，晶体管Q2的发射极和第一电阻R1的另一端共同连接至第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端连接至地。
控制电路305包括第三P型晶体管PM3和第六N型晶体管NM6。其中，第三P型晶体管PM3的源极连接至自偏置电路31的输出端以接收预偏置电压Vpre，栅极连接至第二P型晶体管PM2的漏极，漏极连接至第六N型晶体管NM6的漏极；第六N型晶体管NM6的栅极连接至晶体管Q1和Q2的基极，源极接地。
输出电路306包括第九P型晶体管PM9和第三电阻R3。其中，第九P型晶体管PM9的源极连接至自偏置电路31的输出端以接收预偏置电压Vpre，第九P型晶体管PM9的栅极和漏极以及第三电阻R3的一端共同连接到晶体管Q1和Q2的基极，作为基准电压VREF的输出端；第三电阻R3的另一端接地。
在该实施例中，第一P型晶体管PM1和第二P型晶体管PM2代替背景技术中面积较大的第三电阻和第四电阻，从而节省了电路面积；第三P型晶体管PM3，第九P型晶体管PM9和晶体管Q2构成负反馈环路对电压产生电路中A、B两点电压进行负反馈调节并使其相等，代替背景技术中的运算放大器14对A、B两点电压的调节，从而简化了电路结构，同时能够实现输出基准电压信号VREF为零温度特性。
第九P型晶体管PM9一方面用以给晶体管Q1和Q2的基极提供基极偏置，一方面作为上述负反馈环路的一部分，同时作为其漏极输出基准电压信号VREF，实现了电路的复用，简化了电路结构，减小了电路体积。
在启动状态时，电流源303镜像得到与流过第四P型晶体管PM4和第五P型晶体管PM5的电流成比例的第一电流I1；电压产生电路32接收第一电流I1并通过第九P型晶体管PM9和第三电阻R3据以拉升基准电压信号VREF，当基准电压信号VREF上升至一预定值时，即第六N型晶体管NM6的阈值电压时，第六N型晶体管NM6导通，使控制电路305工作，同时控制电路305中的第三P型晶体管PM3，输出电路306中的第九P型晶体管PM9和基准电路304中的晶体管Q2形成负反馈回路，使得电压产生电路32输出的基准电压VREF为恒定值；并且，基准电路304产生流过第一P型晶体管PM1的第二电流信号I2，其中第二电流信号I2可以表示为如公式(1)所示：
Figure BDA0001413977970000101
自偏置电路31中第二镜像支路302镜像第二电流信号I2得到与之成比例的第三电流信号I3；电流源304经过第一镜像电路303得到与第二镜像支路302中电流成比例的偏置电流Ibias并作为电压产生电路32的偏置电流，从而实现了电流自偏置的功能，启动状态结束。
在该实施例中，电压产生电路32中晶体管Q1、Q2设置为相同的晶体管，且其发射结面积的比例为n:1，则晶体管Q1的基-射结电压Vbe1和晶体管Q2的基-射结电压Vbe2满足：
ΔVbe＝Vbe1-Vbe2＝VTln(n) (2)
其中VT(＝kT/q)是Q1，Q2的热电势，25℃常温下大概为27mV，k是玻尔兹曼常数，等于1.38×10-21，q为元电荷的电荷量，等于1.602×10-19，因此ΔVbe具有正温度特性。
电压产生电路32输出的基准电压VREF满足下式：
Figure BDA0001413977970000111
由于双极型晶体管Q1和Q2的基-射极电压Vbe具有负温度特性，而它们的基-射极电压差值△Vbe具有正温度特性，适当调节n和R2/R1值，可以使输出的基准电压VREF具有零温度特性。
在该实施例中，通过自偏置电路31中的第四P型晶体管PM4、第五P型晶体管PM5、第六P型晶体管PM6和第七P型晶体管PM7替代背景技术中的预调制电路以实现宽输入电压范围。其中，最大输入工作电压Vin，max由偏置电路中的高压晶体管的耐压值决定，耐压值越大，最大输入工作电压Vin，max越大。
最低输入工作电压Vin，min如公式(4)所示：
Vin，min，min＝VREF+Vgs(PM9)+Vds，sat(PM7)+Vds，sat(PM6) (4)
其中，Vgs(PM9)表示PM9的栅源电压，Vds，sat(PM7)和Vds，sat(PM6)分别表示PM7和PM6的导通压降。
最大输入工作电压Vin，mx和最低输入工作电压Vin，min分别对应输入电压的最大值和最小值，因此该基准电压源具有宽输入电压范围。
例如，在一种实现方式中，高压晶体管的耐压值可达40V，而上述公式(4)中的参数满足：VREF≈1.2V，Vgs(PM9)≈0.7V，Vds，sat(PM7)+Vds，sat(PM6)≈0.2V，从而得到最小工作电压Vin，min≈2.1V，则该基准电压源的输入电压范围为2.1V～40V。
在本实施例中，基准电压源200还包括启动电路30，启动电路30包括第一N型晶体管NM1和第二N型晶体管NM2。其中，第一N型晶体管NM1和第二N型晶体管NM2的源极均接地，第一N型晶体管NM1的栅极与第二N型晶体管NM2的漏极连接共同接收输入启动电流Istart，第一N型晶体管NM1的漏极连接自偏置电路31中第五P型晶体管PM5的漏极用以输出启动控制信号Vstart；第二N型晶体管NM2的栅极与自偏置电路31中第四N型晶体管NM4的栅极连接，故第二N型晶体管NM2和第四N型晶体管NM4构成电流镜结构。
在启动状态时，启动电路30接收启动电流Istart，第一N型晶体管NM1导通，同时产生有效的启动控制信号Vstart；第一镜像支路301根据启动控制信号Vstart使得该支路中第四P型晶体管PM4和第五P型晶体管PM5导通并且使其电流和第一N型晶体管NM1中流过的电流相同。
当基准电压信号VREF上升至一预定值时，启动电路301中的第二N型晶体管NM2镜像第三电流信号I3得到与之成比例的第四电流信号I4，第二N型晶体管NM2导通并拉低第一N型晶体管NM1的栅极电压，使第一N型晶体管NM1关断，从而关断启动电流Istart并使得启动控制信号Vstart由有效状态变为无效状态，由此控制启动状态结束。
参考图4所示为依照本发明第一实施例的基准电流源的电路框图。基准电流源400包括基准电压源200和电流产生电路40。电流产生电路40根据基准电压源200输出的基准电压信号VREF输出基准电流信号IZTC。
具体地，基准电压源200根据基准电压VREF产生输出电流信号I0，电流产生电路40接收电流信号I0和第二电流信号I2并进行和运算，产生具有零温度系数特性的基准电流IZTC。
参考图5，所示为依据本发明第二实施例的基准电流源的原理图。
在该实施例中，基准电流源400包括基准电压源200和电流产生电路50，其中电流产生电路50包括的第十P型晶体管PM10、第十一P型晶体管PM11，成镜像对称的第七N型晶体管NM7和第八N型晶体管NM8。
第十P型晶体管PM10和第十一P型晶体管PM11并联连接，源极共同连接到自偏置电路31的输出端，其漏极共同连接到第七N型晶体管NM7的漏极，故第十P型晶体管PM10和第十一P型晶体管PM11中的电流将进行和运算以得到流过第七N型晶体管NM7中的电流。
基准电压源200根据基准电压VREF产生输出电流信号I0，其数值可以由公式(5)表示为：
Figure BDA0001413977970000131
电流产生电路50中第十P型晶体管PM10的栅极连接至电压产生电路32中第九P型晶体管PM9的栅极，故第十P型晶体管PM10和第九P型晶体管PM9形成镜像结构以得到与输出电流信号I0成比例k1的电流I(P10)，第十一P型晶体管PM11与电压产生电路32中的第一P型晶体管PM1形成镜像结构以得到与第二电流信号I2成比例k2的电流I(P11)，电流I(P10)和电流I(P11)进行和运算，得到第七N型晶体管NM7中的电流I(N7)，其数值如公式(6)所示：
Figure BDA0001413977970000141
Figure BDA0001413977970000142
其中，k1，k2是比例常数，
Figure BDA0001413977970000143
第一电阻R1和第三电阻R3具有正温度系数特性，因此C1是与温度无关的常数。
由于第三电阻R3具有正温度特性，因此基准电压信号VREF和电阻R3的比值
Figure BDA0001413977970000144
也即输出电流信号I0具有负温度特性。
由于晶体管Q1和晶体管Q2的基-射极差值电压ΔVbe具有正温度特性，同时选取的第三电阻R3的正温度特性大于差值电压ΔVbe的正温度特性，因此差值电压ΔVbe与电阻R3的比值具有正温度特性。
设置合理的k1，k2值，将具有负温度特性的电流I(P10)和具有正温度特性的电流I(P11)进行和运算，使得流过第七N型晶体管NM7中的电流具有零温度特性。
第八N型晶体管NM8镜像得到与流过第七N型晶体管NM7的电流成比例的基准电流信号IZTC，因此也具有零温度特性。
通过该实施例，可以使得基准电流源400产生的基准电流信号IZTC具有零温度特性，即基准电流信号不会受到温度变化的影响，当该基准电流源应用于其它系统中时，能够明显提高系统的稳定性。
参考图6所示为依照本发明第三实施例的基准电流源的电路原理图。
在该实施例中，基准电流源400包括基准电压源200和电流产生电路60。电流产生电路60包括运算放大器601，串联连接的第五电阻R5和第六电阻R6，镜像电路602。其中，第五电阻R5和第六电阻R6具有相反的温度特性。
镜像电路602包括第十二P型晶体管PM12和第十三P型晶体管PM13，第九N型晶体管NM9；其中，第十二P型晶体管PM12和第十三P型晶体管PM13构成电流镜，其源极共同连接至电压源Vpre。
放大器601的同相输入端接收所述基准电压信号VREF，反相输入端通过串联连接的第五电阻R5和第六电阻R6连接到地，输出端和反相输入端连接到镜像电路602；当第九N型晶体管NM9导通时，放大器601实际上相当于电压跟随器，其输出端的电压即为基准电压信号VREF，由此可得第九N型晶体管NM9中流过的电流数值如公式(7)所示：
Figure BDA0001413977970000151
其中，基准电压信号VREF具有零温度特性，具有相反温度特性的第五电阻R5和第六电阻R6串联连接形成零温度特性电阻，因此基准电压信号VREF和串联连接的第五电阻R5和第六电阻的和的比值，即第九N型晶体管NM9中流过的电流具有零温度特性。
第十二P型晶体管PM12中流过和第九N型晶体管NM9中电流相同的电流，第十三P型晶体管PM13镜像得到与流过第十二P型晶体管PM12的电流成比例的基准电流信号IZTC。
在上述给出的基准电流源的实施例中，基准电压源200可以采用依照本发明第一和第二实施例提供的基准电压源(如图2和图3所示)实现，也可以采用现有技术中能够产生恒定基准电压信号的其它技术方案实现，在此不再赘述。
需要说明得是，本发明各个实施例间名称相同的器件功能也相同，且改进性的实施例可分别与上述多个实施例进行结合，但说明时仅在上一实施例的基础上举例说明。本领域技术人员在本发明实施例公开的电路的基础上所做的相关的改进，也在本发明实施例的保护范围之内。
以上对依据本发明的优选实施例的基准电压源以及应用包含其的基准电流源进行了详细的描述，本领域普通技术人员据此可以推知其他技术或者结构以及电路布局、元件等均可应用于所述实施例。
依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (17)

1.一种基准电压源，用以产生基准电压信号，其特征在于，包括自偏置电路，电压产生电路，其中，
在启动状态时，所述自偏置电路根据外部的启动电流信号产生第一电流信号；所述电压产生电路接收所述第一电流信号，并据以拉升所述基准电压信号；
当所述基准电压信号上升至一预定值时，所述电压产生电路产生第二电流信号以根据所述第二电流信号控制所述启动电流信号关断，并控制所述自偏置电路输出一偏置电流，其中所述偏置电流与所述启动电流信号无关，且与所述第二电流信号成比例。
2.根据权利要求1所述的基准电压源，其特征在于，在所述启动状态结束后，所述基准电压信号具有零温度特性。
3.根据权利要求1所述的基准电压源，其特征在于，所述自偏置电路根据所述第二电流信号产生第三电流信号。
4.根据权利要求3所述的基准电压源，其特征在于，所述基准电压源还包括一启动电路，所述启动电路接收所述启动电流信号，并与所述自偏置电路连接以接收所述第三电流信号，所述启动电路根据所述启动电流信号和所述第三电流信号控制所述启动状态。
5.根据权利要求1所述的基准电压源，其特征在于，所述自偏置电路接收输入电源信号并将其转换为一预偏置电压，所述预偏置电压作为电压产生电路的供电电压。
6.根据权利要求5所述的基准电压源，其特征在于，所述自偏置电路包括第一镜像支路，第二镜像支路和一电流源，用以产生所述第一电流信号或所述偏置电流；
所述第一镜像支路和所述第二镜像支路连接，用以得到与流过所述第二镜像支路成比例的电流；所述电流源和所述第一镜像支路连接，用以得到与流过所述第一镜像支路成比例的所述第一电流信号或所述偏置电流。
7.根据权利要求6所述的基准电压源，其特征在于，
所述第一镜像支路包括依次串联连接的第四P型晶体管、第五P型晶体管、第五N型晶体管和第三N型晶体管；
所述第二镜像支路包括串联连接的第八P型晶体管和第四N型晶体管，所述第四N型晶体管和所述第三N型晶体管构成电流镜结构；其中所述第八P型晶体管的栅极连接到所述电压产生电路；
所述电流源包括串联连接的第六P型晶体管和第七P型晶体管；所述第六P型晶体管、第七P型晶体管分别和所述第四N型晶体管、所述第五N型晶体管构成电流镜结构；
所述第六P型晶体管和所述第四P型晶体管的源极共同接收所述输入电源信号；所述第五N型晶体管、所述第八P型晶体管和所述第七P型晶体管的公共连接端作为所述自偏置电路的输出端以输出所述预偏置电压作为所述电压产生电路的供电电压。
8.根据权利要求7所述的基准电压源，其特征在于，所述第五N型晶体管，第五P型晶体管和第七P型晶体管均为高压晶体管。
9.根据权利要求1所述的基准电压源，其特征在于，所述电压产生电路包括基准电路，控制电路和输出电路，
在所述启动状态时，所述输出电路根据所述第一电流信号拉升所述基准电压信号；当所述基准电压信号上升至一预定值时，所述控制电路工作，并且
所述基准电路、所述输出电路和所述控制电路形成负反馈回路，使得所述电压产生电路输出的所述基准电压信号为恒定值。
10.根据权利要求9所述的基准电压源，其特征在于，所述输出电路包括串联连接的第九P型晶体管和第三电阻；
所述第九P型晶体管的源极连接至所述自偏置电路的输出端，栅极和漏极共同连接至所述第三电阻的一端并作为所述基准电压信号的输出端；
所述第三电阻的另一端连接至地；
在所述启动状态时，所述第一电流信号流经所述第九P型晶体管，并通过在所述第三电阻上产生压降以拉升所述基准电压信号。
11.根据权利要求9所述的基准电压源，其特征在于，所述控制电路包括串联连接的第三P型晶体管和第六N型晶体管；
所述第三P型晶体管的源极连接至所述自偏置电路的输出端,栅极连接至所述基准电路，漏极与所述第六N型晶体管的漏极共同连接；
所述第六N型晶体管的栅极接收所述基准电压信号，源极连接至地；
当所述基准电压信号上升至一预定值时，所述第六N型晶体管导通，使所述控制电路工作。
12.根据权利要求11所述的基准电压源，其特征在于，所述预定值为所述第六N型晶体管的阈值电压。
13.一种基准电流源，其特征在于，包括权利要求1-12中所述的任一基准电压源，还包括电流产生电路，其根据所述基准电压源输出的所述基准电压信号输出基准电流信号。
14.根据权利要求13所述的基准电流源，其特征在于，所述基准电流信号具有零温度特性。
15.根据权利要求13所述的基准电流源，其特征在于，所述基准电压源根据所述基准电压信号产生输出电流信号，同时产生第二电流信号；
所述电流产生电路包括并联连接的第十P型晶体管和第十一P型晶体管，构成电流镜结构的第七N型晶体管和第八N型晶体管；
所述第十P型晶体管和第十一P型晶体管的源极共同连接到所述自偏置电路的输出端，栅极连接到所述电压产生电路，用以分别接收所述输出电流信号和所述第二电流信号，漏极共同连接到所述第七N型晶体管的漏极，用以对所述输出电流信号和所述第二电流信号进行和运算；
所述第八N型晶体管的漏极作为所述电流产生电路的输出端以输出所述基准电流信号。
16.根据权利要求13所述的基准电流源，其特征在于，所述电流生成电路包括，
放大器，其同相输入端接收所述基准电压信号，反相输入端通过串联连接的第五电阻和第六电阻的连接至地；镜像电路，连接到所述放大器的输出端和反相输入端；所述放大器根据所述基准电压信号控制所述镜像电路输出所述基准电流信号。
17.根据权利要求16所述的基准电流源，其特征在于，所述第五电阻和所述第六电阻具有相反的温度特性。
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