CN111665897B - 负温度系数的稳压源电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种负温度系数的稳压源电路，包括：包含第一误差放大器、第一NMOS晶体管及第一电阻的第一线性电流源单元，包含第二误差放大器、第二NMOS晶体管、第二电阻及第一PNP三极管的第二线性电流源单元，第一镜像单元、第二镜像单元、第三电阻以及第二PNP三极管，其中，第一线性电流源将输入的基准电压转换为第一直流电流，第二线性电流源将第一PNP管的基极‑射极电压转换为带有负温度系数第二直流电流，第一直流电流和第二直流电流分别经第一镜像单元、第二镜像单元作电流镜像，通过第三电阻和第二PNP三级管后共同得到稳定的带有负温度系数的输出电压。本发明能够得到一种可自由调节温度系数的具有负温度系数的稳压源电路。
Description
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种负温度系数的稳压源电路。
背景技术
随着集成电路的规模化和高度集成化，不同应用场合下对电源电压的需求也不相同。例如，在MRAM写操作时，供电及偏置电压基准的电压需要一种具有负温度系数的稳定电压。
但是，现有技术中的具有负温度系数的电源电路，温度系数一般是固定不变的，无法根据需要灵活调节。
因此，有必要提供一种新的负温度系数的稳压源电路来解决上述问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种负温度系数的稳压源电路，能够自由调节稳压源电路的温度系数。
本发明提供一种负温度系数的稳压源电路，包括：
第一线性电流源单元，所述第一线性电流源单元包括第一误差放大器、第一NMOS晶体管及第一电阻，所述第一误差放大器的正电源端输入供电电压，所述第一误差放大器的负电源端接地，所述第一误差放大器的同向输入端输入基准电压，所述第一误差放大器的输出端连接至所述第一NMOS晶体管的栅极，所述第一NMOS晶体管的源极连接至所述第一电阻的一端以及所述第一误差放大器的反向输入端，所述第一电阻的另一端接地；
第二线性电流源单元，所述第二线性电流源单元包括第二误差放大器、第二NMOS晶体管、第二电阻及第一PNP三极管，所述第二误差放大器的正电源端输入供电电压，所述第二误差放大器的负电源端接地，所述第二误差放大器的输出端连接至所述第二NMOS晶体管的栅极，所述第二误差放大器的同向输入端连接至所述第一PNP三极管的发射极，所述第一PNP三极管的基极和集电极接地，所述第二NMOS晶体管的源极连接至所述第二电阻的一端以及所述第二误差放大器的反向输入端，所述第二电阻的另一端接地；
第一镜像单元，与所述第一NMOS晶体管的漏极连接，用于对所述第一线性电流源单元的电流作镜像，得到第一镜像电流；
第二镜像单元，与所述第二NMOS晶体管的漏极连接，用于对所述第二线性电流源单元的电流作镜像，得到第二镜像电流；
第三电阻，所述第三电阻的一端同时与所述第一镜像单元的输出端和所述第二镜像单元的输出端连接，流过所述第一镜像电流和所述镜像电流的叠加电流，将所述第三电阻的这一端作为输出电压端；
第二PNP三极管，所述第二PNP三极管的发射极连接至所述第三电阻的另一端，所述第二PNP三极管的基极和集电极接地。
可选地，所述第一电阻、所述第二电阻及所述第三电阻为同类型电阻，且构成比例电阻。
可选地，所述第一镜像单元包括第一PMOS晶体管及第二PMOS晶体管，所述第一PMOS晶体管的源极和所述第二PMOS晶体管的源极分别输入供电电压，所述第一PMOS晶体管的漏极连接至所述第一PMOS晶体管的栅极以及所述第二PMOS晶体管的栅极，所述第一PMOS晶体管的漏极还连接至所述第一NMOS晶体管的漏极；
所述第二镜像单元包括第三PMOS晶体管及第四PMOS晶体管，所述第三PMOS晶体管的源极和所述第四PMOS晶体管的源极分别输入供电电压，所述第三PMOS晶体管的漏极连接至所述第三PMOS晶体管的栅极以及所述第四PMOS晶体管的栅极，所述第三PMOS晶体管的漏极连接至所述第二NMOS晶体管的漏极。
可选地，所述第一镜像单元的电流比为1：n1。
可选地，所述第二镜像单元的电流比为1：n2。
可选地，还包括：第五PMOS晶体管、第六PMOS晶体管、第三PNP三极管以及输出检测单元，其中，
所述第一PMOS晶体管和所述第五PMOS晶体管构成第三镜像单元，用于对所述第一线性电流源单元的电流作镜像，得到第三镜像电流，所述第五PMOS晶体管的源极输入供电电压，所述第五PMOS晶体管的栅极连接至所述第一PMOS晶体管的漏极，
所述第三PMOS晶体管和所述第六PMOS晶体管构成第四镜像单元，用于对所述第二线性电流源单元的电流作镜像，得到第四镜像电流，所述第六PMOS晶体管的源极输入供电电压，所述第六PMOS晶体管的栅极连接至所述第三PMOS晶体管的漏极，
所述第三PNP三极管的发射极同时连接至所述第五PMOS晶体管的漏极和所述第六PMOS晶体管的漏极，所述第三PNP三极管的基极和集电极接地，
所述输出检测单元的第一输入端连接至所述第三PNP三极管的发射极，所述输出检测单元的第二输入端连接至电路输出端，所述输出检测单元输出一指示电平信号。
可选地，所述第三镜像单元的电流比为1：n1。
可选地，所述第四镜像单元的电流比为1：n2。
本发明提供的负温度系数的稳压源电路，加入两个线性电流源单元，基于电流镜像得到输出电流，并进一步转化为稳定电压，能够适用于需要负温度系数基准和模块供电的应用场合，并且可灵活调节输出电压的基准电位和温度斜率，同时兼容了电压检测指示功能。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的负温度系数的稳压源电路的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种负温度系数的稳压源电路，如图1所示，该稳压源电路包括：第一线性电流源单元101、第二线性电流源单元102、第一镜像单元103、第二镜像单元104、电阻R3以及PNP三极管Q2，其中，
第一线性电流源单元101包括第一误差放大器AMP1、第一NMOS晶体管NM1及第一电阻R1，第一误差放大器AMP1的正电源端输入供电电压VDD，第一误差放大器AMP1的负电源端接地，第一误差放大器AMP1的同向输入端输入基准电压Vref，第一误差放大器AMP1的输出端连接至第一NMOS晶体管NM1的栅极，第一NMOS晶体管NM1的源极连接至第一电阻R1的一端以及第一误差放大器AMP1的反向输入端，第一电阻R1的另一端接地；
第二线性电流源单元102包括第二误差放大器AMP2、第二NMOS晶体管NM2、第二电阻R2及第一PNP三极管Q1，第二误差放大器AMP2的正电源端输入供电电压VDD，第二误差放大器AMP2的负电源端接地，第二误差放大器AMP2的输出端连接至第二NMOS晶体管NM2的栅极，第二误差放大器AMP2的同向输入端连接至第一PNP三极管Q1的发射极，第一PNP三极管Q1的基极和集电极接地，第二NMOS晶体管NM2的源极连接至第二电阻R2的一端以及第二误差放大器AMP2的反向输入端，第二电阻R2的另一端接地；
第一镜像单元103，用于对第一线性电流源单元101的电流作镜像，得到第一镜像电流，具体包括第一PMOS晶体管PM1及第二PMOS晶体管PM2，第一PMOS晶体管PM1的源极和第二PMOS晶体管PM2的源极分别输入供电电压VDD，第一PMOS晶体管PM1的漏极连接至第一PMOS晶体管PM1的栅极以及第二PMOS晶体管PM2的栅极，第一PMOS晶体管PM1的漏极连接至第一NMOS晶体管NM1的漏极；
第二镜像单元104，用于对第二线性电流源单元102的电流作镜像，得到第二镜像电流，具体包括第三PMOS晶体管PM3及第四PMOS晶体管PM4，第三PMOS晶体管PM3的源极和第四PMOS晶体管PM4的源极分别输入供电电压VDD，第三PMOS晶体管PM3的漏极连接至第三PMOS晶体管PM3的栅极以及第四PMOS晶体管PM4的栅极，第三PMOS晶体管PM3的漏极连接至第二NMOS晶体管NM2的漏极；
第二PMOS晶体管PM2的漏极作为第一镜像单元103的一个输出端，第四PMOS晶体管PM4的漏极作为第二镜像单元104的一个输出端，第三电阻R3的一端同时与第二PMOS晶体管PM2的漏极和第四PMOS晶体管PM4的漏极连接，将电阻R3的这一端作为输出电压端，用来输出电压Vout；
第二PNP三极管Q2的发射极连接至第三电阻R3的另一端，第二PNP三极管Q2的基极和集电极接地。
分析上面的电路可知，第一线性电流源用于将输入的基准电压Vref转换为第一直流电流，记为I1,
第二线性电流源用于将输入的具有负温度系数的电压(Q1基极和发射极之间的电压Vbe1)转换为具有负温度系数的第二直流电流，记为I2，
第一PMOS晶体管PM1和第二PMOS晶体管PM2构成电流镜，假定电流比为1：n1，PM2的漏极输出电流记为I1'，I1'＝n1I1。
第三PMOS晶体管PM3和第四PMOS晶体管PM4构成电流镜，假定电流比为1：n2，PM4的漏极输出电流记为I2'，I2'＝n2I2。
最终，得到输出电压Vout的表达式为：
进一步地，第一电阻R1、第二电阻R2及第三电阻R3为同类型电阻，且构成比例电阻。当构成比例电阻时，其比例项对输出电压的温度系数影响小。
本实施例提供的负温度系数的稳压源电路，加入两个线性电流源单元，基于电流镜像得到输出电流，并进一步转化为稳定电压，能够适用于需要负温度系数基准和模块供电的应用场合，并且可灵活调节输出电压的基准电位和温度斜率。
如图1所示，作为一种实施方式，本实施例提供的稳压源电路，还包括：第五PMOS晶体管PM5、第六PMOS晶体管PM6、第三PNP三极管Q3以及输出检测单元105，其中，
第五PMOS晶体管PM5的源极输入供电电压VDD，第五PMOS晶体管PM5的栅极连接至第一PMOS晶体管PM1的漏极，第六PMOS晶体管PM6的源极输入供电电压VDD，第六PMOS晶体管PM6的栅极连接至第三PMOS晶体管PM3的漏极，第五PMOS晶体管PM5的漏极和第六PMOS晶体管PM6的漏极共同连接至第三PNP三极管Q3的发射极，第三PNP三极管Q3的基极和集电极接地，输出检测单元的第一输入端连接至第三PNP三极管Q3的发射极，输出检测单元的第二输入端连接至电路输出端，输出检测单元通过Q3提供一个与输出电压Vout温度变化趋势相同的基准电压，在输出电压Vout达到要求值的95％时，输出检测单元输出一个表示电路正常工作的指示电平信号，对于稳压源的工作状态具有提示作用。
其中，第一PMOS晶体管PM1和第五PMOS晶体管PM5构成1：n1的电流镜，可以将第五PMOS晶体管PM5看作第一镜像单元103的一部分。第三PMOS晶体管PM3和第六PMOS晶体管PM6构成1：n2的电流镜，可以将第六PMOS晶体管PM6看作第二镜像单元104的一部分。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种负温度系数的稳压源电路，其特征在于，包括：
第一线性电流源单元，所述第一线性电流源单元包括第一误差放大器、第一NMOS晶体管及第一电阻，所述第一误差放大器的正电源端输入供电电压，所述第一误差放大器的负电源端接地，所述第一误差放大器的同向输入端输入基准电压，所述第一误差放大器的输出端连接至所述第一NMOS晶体管的栅极，所述第一NMOS晶体管的源极连接至所述第一电阻的一端以及所述第一误差放大器的反向输入端，所述第一电阻的另一端接地，所述第一线性电流源单元用于将所述基准电压转换为第一直流电流；
第二线性电流源单元，所述第二线性电流源单元包括第二误差放大器、第二NMOS晶体管、第二电阻及第一PNP三极管，所述第二误差放大器的正电源端输入供电电压，所述第二误差放大器的负电源端接地，所述第二误差放大器的输出端连接至所述第二NMOS晶体管的栅极，所述第二误差放大器的同向输入端连接至所述第一PNP三极管的发射极，所述第一PNP三极管的基极和集电极接地，所述第二NMOS晶体管的源极连接至所述第二电阻的一端以及所述第二误差放大器的反向输入端，所述第二电阻的另一端接地，所述第二线性电流源单元用于将所述第一PNP三极管产生的具有负温度系数的基极-射极电压转换为具有负温度系数的第二直流电流；
第一镜像单元，与所述第一NMOS晶体管的漏极连接，用于对所述第一线性电流源单元输出的第一直流电流作镜像，得到第一镜像电流；
第二镜像单元，与所述第二NMOS晶体管的漏极连接，用于对所述第二线性电流源单元输出的第二直流电流作镜像，得到第二镜像电流；
第三电阻，所述第三电阻的一端同时与所述第一镜像单元的输出端和所述第二镜像单元的输出端连接，流过所述第一镜像电流和所述第二镜像电流的叠加电流，以形成具有负温度系统的输出电压，将所述第三电阻的这一端作为输出电压端；
第二PNP三极管，所述第二PNP三极管的发射极连接至所述第三电阻的另一端，所述第二PNP三极管的基极和集电极接地。
2.根据权利要求1所述的负温度系数的稳压源电路，其特征在于，所述第一电阻、所述第二电阻及所述第三电阻为同类型电阻，且构成比例电阻。
3.根据权利要求1所述的负温度系数的稳压源电路，其特征在于，所述第一镜像单元包括第一PMOS晶体管及第二PMOS晶体管，所述第一PMOS晶体管的源极和所述第二PMOS晶体管的源极分别输入供电电压，所述第一PMOS晶体管的漏极连接至所述第一PMOS晶体管的栅极以及所述第二PMOS晶体管的栅极，所述第一PMOS晶体管的漏极还连接至所述第一NMOS晶体管的漏极；
所述第二镜像单元包括第三PMOS晶体管及第四PMOS晶体管，所述第三PMOS晶体管的源极和所述第四PMOS晶体管的源极分别输入供电电压，所述第三PMOS晶体管的漏极连接至所述第三PMOS晶体管的栅极以及所述第四PMOS晶体管的栅极，所述第三PMOS晶体管的漏极连接至所述第二NMOS晶体管的漏极。
4.根据权利要求3所述的负温度系数的稳压源电路，其特征在于，所述第一镜像单元的电流比为1：n1。
5.根据权利要求3所述的负温度系数的稳压源电路，其特征在于，所述第二镜像单元的电流比为1：n2。
6.根据权利要求3所述的负温度系数的稳压源电路，其特征在于，还包括：第五PMOS晶体管、第六PMOS晶体管、第三PNP三极管以及输出检测单元，其中，
所述第一PMOS晶体管和所述第五PMOS晶体管构成第三镜像单元，用于对所述第一线性电流源单元的电流作镜像，得到第三镜像电流，所述第五PMOS晶体管的源极输入供电电压，所述第五PMOS晶体管的栅极连接至所述第一PMOS晶体管的漏极，
所述第三PMOS晶体管和所述第六PMOS晶体管构成第四镜像单元，用于对所述第二线性电流源单元的电流作镜像，得到第四镜像电流，所述第六PMOS晶体管的源极输入供电电压，所述第六PMOS晶体管的栅极连接至所述第三PMOS晶体管的漏极，
所述第三PNP三极管的发射极同时连接至所述第五PMOS晶体管的漏极和所述第六PMOS晶体管的漏极，所述第三PNP三极管的基极和集电极接地，
所述输出检测单元的第一输入端连接至所述第三PNP三极管的发射极，所述输出检测单元的第二输入端连接至电路输出端，所述输出检测单元输出一指示电平信号。
7.根据权利要求6所述的负温度系数的稳压源电路，其特征在于，所述第三镜像单元的电流比为1：n1。
8.根据权利要求6所述的负温度系数的稳压源电路，其特征在于，所述第四镜像单元的电流比为1：n2。
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