CN108469870A - 一种应用于物联网中的基准电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于物联网中的基准电路,包括:一启动电路一,用于启动所述基准电路的电压自调节电路;一电压自调节电路,采用了自我调节技术,在较宽频率范围内显著提高了电路电源抑制比;一启动电路二,用于启动所述基准电路的基准产生电路,避免了传统启动电路引起的电源耦合噪声;一基准产生电路,采用自偏置电流镜结构,经过温度补偿,产生高精度的基准电压。本发明一种高电源抑制比的基准电路,不使用运算放大器,也不使用滤波电容,运用自调节技术,产生高电源抑制比的基准电压。
Description
技术领域
本发明涉及基准电压电路领域,尤其涉及一种应用于物联网中的基准电路。
背景技术
在物联网应用中,现代片上系统(SOC)设计的最新趋势是将模拟电路与嘈杂的数字电路,开关电容器和RF电路一起放置在同一管芯上,因此来自电源的噪声就不可忽视。这种噪声会显着降低整个系统的性能,特别是在高精度系统中。为了在高精度应用中产生稳定的参考电压,参考电路必须在低频和高频时都具有高电源抑制比(PSRR)。常见的方法是使用低压降稳压器(LDO)为基准电路供电。但这种方法需要一个高开环增益和宽带宽的运算放大器,这显然增加硅面积和功耗。另一种方法是使用一个高增益反馈环路,这也避免不了功率要求。
发明内容
为克服上述现有技术存在的问题,本发明的主要目的在于提供一种具有高电源抑制比的基准电路,不使用运算放大器,也不使用滤波电容,运用自调节技术,产生高电源抑制比的基准电压。为达上述及其它目的,本发明提供一种应用于物联网中的基准电路,其至少包括:
一启动电路一,用于启动所述基准电路的电压自调节电路;一电压自调节电路,采用了自我调节技术,在较宽频率范围内显著提高了电路电源抑制比;一启动电路二,用于启动所述基准电路的基准产生电路,避免了传统启动电路引起的电源耦合噪声;一基准产生电路,采用自偏置电流镜结构,经过温度补偿,产生高精度的基准电压。
本发明提出了一种应用于物联网中的基准电路,包括:
所述启动电路一由第一电容C1、第一PMOS管PM1、第一NMOS管NM1和第二NMOS管NM2构成;PM1管的源极连接电源电压VDD;PM1管的栅极与PM1管的漏极,NM1管的栅极,NM2管的漏极和电容C1的一端相连接;电容C1的另一端,NM1管的源极和NM2管的源极接地。
所述电压自调节电路由第二PMOS管PM2、第三PMOS管PM3、第四PMOS管PM4、第五PMOS管PM5、第六PMOS管PM6、第三NMOS管NM3、第四NMOS管NM4、第五NMOS管NM5、第六NMOS管NM6、第七NMOS管NM7、第八NMOS管NM8和第九NMOS管NM9构成;PM2管的源极和PM3管的源极都与电源电压VD相连接;PM2管的栅极与PM3管的栅极,PM2管的漏极,NM1管的漏极,NM3管的漏极相连接;PM3管的漏极与PM4管的源极,PM6管的源极和NM9管的漏极相连接,其节点标注为A,作为所述基准产生电路参考电压VREG的输出端;PM4管的漏极与PM5管的源极相连接;PM5管的漏极与NM5管的漏极,NM5管的栅极,NM7管的栅极和NM3管的栅极相连接;PM6管的漏极与NM9管的栅极,NM7管的漏极和NM2管的栅极相连接;NM3管的源极与NM4管的漏极相连接;NM4管的栅极与NM6管的栅极,NM6管的漏极,NM5管的源极和NM8管的栅极相连接;NM7管的源极与NM8管的漏极相连接;NM4管的源极,NM6管的源极,NM8管的源极和NM9管的源极都接地。
所述启动电路二由第七PMOS管PM7、第八PMOS管PM8、第九PMOS管PM9、第十NMOS管NM10、第十一NMOS管NM11、第十二NMOS管NM12和第十三NMOS管NM13构成;PM7管的源极连接电源电压VDD;PM8管的源极与PM3管的漏极相连接;PM8管的漏极与PM9管的源极相连接;PM8管的栅极与PM4管的栅极相连接;PM9管的栅极与PM5管的栅极和NM10管的漏极相连接;PM9管的漏极与NM12管的漏极和NM12管的栅极相连接;PM7管的栅极与PM7管的漏极,NM10管的栅极和NM11管的漏极相连接;NM12管的源极与NM13管的漏极,NM13管的栅极和NM11管的栅极相连接;NM10管的源极,NM11管的源极和NM13管的源极都接地。
所述基准产生电路由第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3、第十PMOS管PM10、第十一PMOS管PM11、第十二PMOS管PM12、第十三PMOS管PM13、第十四PMOS管PM14、第十五PMOS管PM15、第十四NMOS管NM14、第十五NMOS管NM15、第十六NMOS管NM16和第十七NMOS管NM17构成;PM10管的源极与PM3管的漏极,PM12管的源极和PM14管的源极相连接;PM10管的栅极与PM4管的栅极,PM12管的栅极,PM14管的栅极,PM11管的漏极和电阻R1的一端相连接;PM10管的漏极与PM11管的源极相连接;PM12管的漏极与PM13管的源极相连接;PM14管的漏极与PM15管的源极相连接;PM11管的栅极与PM5管的栅极,PM13管的栅极,PM15管的栅极,电阻R1的另一端和NM14管的漏极相连接;PM13管的漏极与电阻R2的一端,NM15管的栅极和NM17管的栅极相连接;电阻R2的另一端与NM16管的漏极,NM14管的栅极和NM16管的栅极相连接;NM14管的源极与NM15管的漏极相连接;NM16管的源极与NM17管的漏极相连接;NM15管的源极与三极管Q1的发射极相连接;NM17管的源极与电阻R3的一端相连接;电阻R3的另一端与三极管Q2的发射极相连接;PM15管的漏极与PM6管的栅极和电阻R4的一端相连接,其节点标注为B,作为基准电压VBG的输出端;电阻R4的另一端与三极管Q3的发射极相连接;三极管Q1的基极,Q1的集电极,Q2的基极,Q2的集电极,Q3的基极,Q3的集电极都接地。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为本发明一种应用于物联网中的基准电路图。
具体实施方式
结合图1所示,在下面的实施例中,所述应用于物联网中的基准电路,其至少包括:一启动电路一,用于启动所述基准电路的电压自调节电路;一电压自调节电路,采用了自我调节技术,在较宽频率范围内显著提高了电路电源抑制比;一启动电路二,用于启动所述基准电路的基准产生电路,避免了传统启动电路引起的电源耦合噪声;一基准产生电路,采用自偏置电流镜结构,经过温度补偿,产生高精度的基准电压。
所述启动电路一由第一电容C1、第一PMOS管PM1、第一NMOS管NM1和第二NMOS管NM2构成;当上电的瞬间,电源电压VDD是个高电压,PM1导通,所以NM1管的栅端也是个高电压,NM1管处于导通状态,从而启动电压自调节电路,其中,电容C1用于消除启动过程中可能产生的自震荡。
所述电压自调节电路由第二PMOS管PM2、第三PMOS管PM3、第四PMOS管PM4、第五PMOS管PM5、第六PMOS管PM6、第三NMOS管NM3、第四NMOS管NM4、第五NMOS管NM5、第六NMOS管NM6、第七NMOS管NM7、第八NMOS管NM8和第九NMOS管NM9构成;其中,NM7管、NM8管、NM9管和PM6管组成低阻抗分支电路,用于感知节点A处VREG电压的变化并将电流馈送到PM3管,以减小VREG的波动;NM7管和NM8管级联,进一步减小支路阻抗,以更好的隔绝电源噪声;因为上述晶体管均工作在饱和区,晶体管跨导远大于漏源电导,PM2管和PM3管都选用了长沟道晶体管,以获得更高的电源抑制比,在设计中其沟道长度取10um。
所述启动电路二由第七PMOS管PM7、第八PMOS管PM8、第九PMOS管PM9、第十NMOS管NM10、第十一NMOS管NM11、第十二NMOS管NM12和第十三NMOS管NM13构成;启动电路二用于启动基准产生电路,相较于传统启动电路,在电路设计中,启动电路二中的NM11管的W/L远大于PM7管的,也就是说PM7管工作在饱和区时,NM11工作在深三极管区,即NM11管的导通电阻远小于PM7管的导通电阻,NM10管栅极处的电压波动非常小,意味着电源噪声在耦合到基准产生电路前以被隔离,提高了基准电路的性能。
所述基准产生电路由第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3、第十PMOS管PM10、第十一PMOS管PM11、第十二PMOS管PM12、第十三PMOS管PM13、第十四PMOS管PM14、第十五PMOS管PM15、第十四NMOS管NM14、第十五NMOS管NM15、第十六NMOS管NM16和第十七NMOS管NM17构成;采用了自偏置电流镜结构,强制NM15管源极处电压和NM17管源极处电压等于Q1管的发射极-基极电压;其中M是PM12管和PM14管的W/L之比,N是Q1管和Q2管的发射极面积之比,通过调节M和N的大小和选择合适的R4/R3,可以得到温度系数为零的基准电压。
本发明提出了一种应用于物联网中的基准电路,提出了自调节技术和改进的启动电路,用较低的功率在较宽的频率范围内获得了超高的电源抑制比,与其他电路相比,不使用运算放大器,也不使用滤波电容,采用smic0.18工艺进行设计和仿真,仿真显示获得-112dB的PSRR。
虽然本发明利用具体的实施例进行说明,但是对实施例的说明并不限制本发明的范围。本领域内的熟练技术人员通过参考本发明的说明,在不背离本发明的精神和范围的情况下,容易进行各种修改或者可以对实施例进行组合,这些也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种应用于物联网中的基准电路,其特征在于,包括:
一启动电路一,用于启动所述基准电路的电压自调节电路;一电压自调节电路,采用了自我调节技术,在较宽频率范围内显著提高了电路电源抑制比;一启动电路二,用于启动所述基准电路的基准产生电路,避免了传统启动电路引起的电源耦合噪声;一基准产生电路,采用自偏置电流镜结构,经过温度补偿,产生高精度的基准电压。
2.如权利要求1所述的应用于物联网中的基准电路,其特征在于:所述启动电路一由第一电容C1、第一PMOS管PM1、第一NMOS管NM1和第二NMOS管NM2构成;PM1管的源极连接电源电压VDD;PM1管的栅极与PM1管的漏极,NM1管的栅极,NM2管的漏极和电容C1的一端相连接;电容C1的另一端,NM1管的源极和NM2管的源极接地。
3.如权利要求1所述的应用于物联网中的基准电路,其特征在于:所述电压自调节电路由第二PMOS管PM2、第三PMOS管PM3、第四PMOS管PM4、第五PMOS管PM5、第六PMOS管PM6、第三NMOS管NM3、第四NMOS管NM4、第五NMOS管NM5、第六NMOS管NM6、第七NMOS管NM7、第八NMOS管NM8和第九NMOS管NM9构成;PM2管的源极和PM3管的源极都与电源电压VDD相连接;PM2管的栅极与PM3管的栅极,PM2管的漏极,NM1管的漏极,NM3管的漏极相连接;PM3管的漏极与PM4管的源极,PM6管的源极和NM9管的漏极相连接,其节点标注为A,作为所述基准产生电路参考电压VREG的输出端;PM4管的漏极与PM5管的源极相连接;PM5管的漏极与NM5管的漏极,NM5管的栅极,NM7管的栅极和NM3管的栅极相连接;PM6管的漏极与NM9管的栅极,NM7管的漏极和NM2管的栅极相连接;NM3管的源极与NM4管的漏极相连接;NM4管的栅极与NM6管的栅极,NM6管的漏极,NM5管的源极和NM8管的栅极相连接;NM7管的源极与NM8管的漏极相连接;NM4管的源极,NM6管的源极,NM8管的源极和NM9管的源极都接地。
4.如权利要求1所述的应用于物联网中的基准电路,其特征在于:所述启动电路二由第七PMOS管PM7、第八PMOS管PM8、第九PMOS管PM9、第十NMOS管NM10、第十一NMOS管NM11、第十二NMOS管NM12和第十三NMOS管NM13构成;PM7管的源极连接电源电压VDD;PM8管的源极与PM3管的漏极相连接;PM8管的漏极与PM9管的源极相连接;PM8管的栅极与PM4管的栅极相连接;PM9管的栅极与PM5管的栅极和NM10管的漏极相连接;PM9管的漏极与NM12管的漏极和NM12管的栅极相连接;PM7管的栅极与PM7管的漏极,NM10管的栅极和NM11管的漏极相连接;NM12管的源极与NM13管的漏极,NM13管的栅极和NM11管的栅极相连接;NM10管的源极,NM11管的源极和NM13管的源极都接地。
5.如权利要求1所述的应用于物联网中的基准电路,其特征在于:所述基准产生电路由第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3、第十PMOS管PM10、第十一PMOS管PM11、第十二PMOS管PM12、第十三PMOS管PM13、第十四PMOS管PM14、第十五PMOS管PM15、第十四NMOS管NM14、第十五NMOS管NM15、第十六NMOS管NM16和第十七NMOS管NM17构成;PM10管的源极与PM3管的漏极,PM12管的源极和PM14管的源极相连接;PM10管的栅极与PM4管的栅极,PM12管的栅极,PM14管的栅极,PM11管的漏极和电阻R1的一端相连接;PM10管的漏极与PM11管的源极相连接;PM12管的漏极与PM13管的源极相连接;PM14管的漏极与PM15管的源极相连接;PM11管的栅极与PM5管的栅极,PM13管的栅极,PM15管的栅极,电阻R1的另一端和NM14管的漏极相连接;PM13管的漏极与电阻R2的一端,NM15管的栅极和NM17管的栅极相连接;电阻R2的另一端与NM16管的漏极,NM14管的栅极和NM16管的栅极相连接;NM14管的源极与NM15管的漏极相连接;NM16管的源极与NM17管的漏极相连接;NM15管的源极与三极管Q1的发射极相连接;NM17管的源极与电阻R3的一端相连接;电阻R3的另一端与三极管Q2的发射极相连接;PM15管的漏极与PM6管的栅极和电阻R4的一端相连接,其节点标注为B,作为基准电压VBG的输出端;电阻R4的另一端与三极管Q3的发射极相连接;三极管Q1的基极,Q1的集电极,Q2的基极,Q2的集电极,Q3的基极,Q3的集电极都接地。
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