CN108594923A - 一种物联网中的小面积基准电路 - 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
    • G05F1/565—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 sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor
    • G05F1/567—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 sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor for temperature compensation

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Abstract

本发明公开了一种应用于物联网中的小面积基准电路，包括：一启动电路，用于完成所述基准电路的启动，避免不希望的零电流状态；一电源独立偏置电路，用于产生一个正温度系数电流基准；一核心基准电路，偏置在亚阈值区域，产生核心的基准电流和基准电压，产生基准电压的精度非常高。本发明一种小面积基准电路，所有的MOS管均采用增强型MOS管，对温度变化不敏感，功耗非常低，并且由于MOSFET的亚阈值状态而具有对电源和工艺变化的高耐受性。

Description

一种物联网中的小面积基准电路
技术领域
本发明涉及基准电压电路领域，尤其涉及一种物联网中的小面积基准电路。
背景技术
在物联网和大多数无线通讯的应用中，相关接收电路或者发射电路等都是需要低功耗的，因此能产生低功耗的基准电路对整个应用来讲是非常关键和非常必要的。基准电路作为模拟电路的重要部分，一般需要在一个较宽的温度范围内正常工作，因此不仅要求功耗低，还需要性能稳定，有较好的温度特性。传统的方式可以采用带隙基准电路进行设计，但是其功耗相对较大，而且需要用到电阻和三极管，导致芯片面积较大。
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应用于物联网中的小面积基准电路，所有的MOS管均采用增强型MOS管，集成温度传感器的参考电压，对温度变化不敏感，功耗非常低，并且由于MOSFET的亚阈值状态而具有对电源和工艺变化的高耐受性，适用于物联网和低成本的SoC应用。
为达上述及其它目的，本发明提供一种物联网中的小面积基准电路，其至少包括：
一启动电路，用于完成所述基准电路的启动，避免不希望的零电流状态；一电源独立偏置电路，用于产生一个正温度系数电流基准；一核心基准电路，偏置在亚阈值区域，产生核心的基准电流和基准电压，产生基准电压的精度非常高。
本发明提出了一种物联网中的小面积基准电路，包括：
所述启动电路由第一电容C1、第一增强型PMOS管PM1构成；电容C1的一端和PM1管的衬底都与电源电压VDD相连接；电容C1的另一端与PM1管的源极相连接。
所述电源独立偏置电路由第一电阻R1、第二电容C2、第二增强型PMOS管PM2、第三增强型PMOS管PM3、第四增强型PMOS管PM4、第五增强型PMOS管PM5、第一增强型NMOS管NM1、第二增强型NMOS管NM2、第三增强型NMOS管NM3和第四增强型NMOS管NM4构成；PM2管的源极和PM3管的源极与电源电压VDD相连接；PM2管的衬底与PM3管的衬底相连接并连接至VDD；PM2管的漏极与PM3管的源极相连接；PM4管的衬底与PM5管的衬底相连接并连接至VDD；PM4管的漏极与PM5管的源极相连接；PM2管的栅极与PM3管的栅极、PM4管的栅极、PM5管的栅极、PM5管的漏极、电容C2的一端、NM3管的漏级和PM1管的栅极相连接；PM3管的漏级与电阻R1的一端、NM1管的栅极、NM2管的栅极、NM3管的栅极和NM4管的栅极相连接；电阻R1的另一端与PM1管的漏极和NM1管的漏极相连接；NM1管的源极与NM2管的漏极相连接；NM3管的源极与NM4管的漏极相连接；电容C2的另一端、NM1管的衬底、NM2管的衬底、NM2管的源极、NM3管的衬底、NM4管的衬底和NM4管的源极都接地。
所述核心基准电路由第二电阻R2、第三电阻R3、第六增强型PMOS管PM6、第七增强型PMOS管PM7、第五增强型NMOS管NM5和第六增强型NMOS管NM6构成；PM6管的源极、PM6管的衬底和PM7管的衬底都与电源电压VDD相连接；PM6管的栅极与PM7管的栅极和PM1管的栅极相连接；PM6管的漏极与PM7管的源极相连接；PM7管的漏极与电阻R2的一端、NM5管的栅极和NM5管的漏极相连接；电阻R2的另一端与电阻R3的一端和NM6管的栅极相连接；NM5管的源极与NM6管的漏极相连接，其节点作为基准的输出端VREF；NM5管的衬底、NM6管的衬底、NM6管的源极和电阻R3的另一端都接地。
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为本发明一种物联网中的小面积基准电路图。
具体实施方式
结合图1所示，在下面的实施例中，所述小面积基准电路 ，包括：一启动电路，用于完成所述基准电路的启动，避免不希望的零电流状态；一电源独立偏置电路，用于产生一个正温度系数电流基准；一核心基准电路，偏置在亚阈值区域，产生核心的基准电流和基准电压，产生基准电压的精度非常高。
所述启动电路由第一电容C1、第一增强型PMOS管PM1构成；电容C1的一端与电源电压VDD连接，当上电的瞬间，电源电压VDD是个高电压，电容C1两端电压不会突变，PM1管导通，拉低PM1管栅极电压，导通与之相连的PM2管、PM3管、PM4管、PM5管、PM6管和PM7管；当整个电路稳定工作并输出稳定的基准电压时，PM1管截止，从而就完成了整个电路的启动。
所述电源独立偏置电路由第一电阻R1、第二电容C2、第二增强型PMOS管PM2、第三增强型PMOS管PM3、第四增强型PMOS管PM4、第五增强型PMOS管PM5、第一增强型NMOS管NM1、第二增强型NMOS管NM2、第三增强型NMOS管NM3和第四增强型NMOS管NM4构成；该电路采用共源共栅结构，进一步增加其隔离度和稳定性，两个支路的电流互相镜像复制，其电流值的大小由电阻R1决定和调节，电容C2可以进一步增加稳定性，防止电路在启动过程中产生震荡。
所述核心基准电路由第二电阻R2、第三电阻R3、第六增强型PMOS管PM6、第七增强型PMOS管PM7、第五增强型NMOS管NM5和第六增强型NMOS管NM6构成；核心基准电压基于NM5管和NM6管的栅源电压的加权差，都偏置在亚阈值区域，其偏置电流有PM6管和PM7管晶体管对提供；通过调整NM5管和NM6管的纵横比可以获得VREF的低漂移温度系数。
本发明提出了一种物联网中的小面积基准电路，所有的MOS管均采用增强型MOS管，对温度变化不敏感，功耗非常低，并且由于MOSFET的亚阈值状态而具有对电源和工艺变化的高耐受性。采用smic 0.18um技术设计和仿真，在-40℃至100℃的温度范围内仅仅具有5.8mv的电压变化，消耗电流仅仅为2.2uA，属于低功耗应用，室温输出电压为350mV。
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 (4)

1.一种物联网中的小面积基准电路，其特征在于，包括：
一启动电路，用于完成所述基准电路的启动，避免不希望的零电流状态；一电源独立偏置电路，用于产生一个正温度系数电流基准；一核心基准电路，偏置在亚阈值区域，产生核心的基准电流和基准电压，产生基准电压的精度非常高。
2.如权利要求1所述的一种物联网中的小面积基准电路，其特征在于：所述启动电路由第一电容C1、第一增强型PMOS管PM1构成；电容C1的一端和PM1管的衬底都与电源电压VDD相连接；电容C1的另一端与PM1管的源极相连接。
3.如权利要求1所述的一种物联网中的小面积基准电路，其特征在于：所述电源独立偏置电路由第一电阻R1、第二电容C2、第二增强型PMOS管PM2、第三增强型PMOS管PM3、第四增强型PMOS管PM4、第五增强型PMOS管PM5、第一增强型NMOS管NM1、第二增强型NMOS管NM2、第三增强型NMOS管NM3和第四增强型NMOS管NM4构成；PM2管的源极和PM3管的源极与电源电压VDD相连接；PM2管的衬底与PM3管的衬底相连接并连接至VDD；PM2管的漏极与PM3管的源极相连接；PM4管的衬底与PM5管的衬底相连接并连接至VDD；PM4管的漏极与PM5管的源极相连接；PM2管的栅极与PM3管的栅极、PM4管的栅极、PM5管的栅极、PM5管的漏极、电容C2的一端、NM3管的漏级和PM1管的栅极相连接；PM3管的漏级与电阻R1的一端、NM1管的栅极、NM2管的栅极、NM3管的栅极和NM4管的栅极相连接；电阻R1的另一端与PM1管的漏极和NM1管的漏极相连接；NM1管的源极与NM2管的漏极相连接；NM3管的源极与NM4管的漏极相连接；电容C2的另一端、NM1管的衬底、NM2管的衬底、NM2管的源极、NM3管的衬底、NM4管的衬底和NM4管的源极都接地。
4.如权利要求1所述的一种物联网中的小面积基准电路，其特征在于：所述核心基准电路由第二电阻R2、第三电阻R3、第六增强型PMOS管PM6、第七增强型PMOS管PM7、第五增强型NMOS管NM5和第六增强型NMOS管NM6构成；PM6管的源极、PM6管的衬底和PM7管的衬底都与电源电压VDD相连接；PM6管的栅极与PM7管的栅极和PM1管的栅极相连接；PM6管的漏极与PM7管的源极相连接；PM7管的漏极与电阻R2的一端、NM5管的栅极和NM5管的漏极相连接；电阻R2的另一端与电阻R3的一端和NM6管的栅极相连接；NM5管的源极与NM6管的漏极相连接，其节点作为基准的输出端VREF；NM5管的衬底、NM6管的衬底、NM6管的源极和电阻R3的另一端都接地。
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