CN114924604A - 一种电压基准电路、电源及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电压基准电路、电源及电子设备，属于电路领域。本发明的电压基准电路，包括电流产生模块、电阻调节模块、采样保持模块和缓冲模块；电流产生模块连接电阻调节模块，采样保持模块分别连接电流产生模块、电阻调节模块和缓冲模块；电流产生模块用于输出第一电流至电阻调节模块，电阻调节模块用于将输入的第一电流转换为第一电压，采样保持模块用于对第一电压进行采样处理以输出第二电压，缓冲模块用于对第二电压进行缓冲处理以输出基准电压。这种电压基准电路能够在采样保持模块工作在保持工作状态时，通过控制信号关断电流产生模块的工作状态，从而降低电路的整体功耗。

Description

一种电压基准电路、电源及电子设备

技术领域

本发明涉及电路领域，尤其是涉及一种电压基准电路、电源及电子设备。

背景技术

目前，电子产品中常常采用电压基准电路来提供稳定的电压，但大多数电压基准电路会产生较高的电源功耗，因此，如何提供一种电压基准电路，降低电路功耗，成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种电压基准电路，能够降低电路功耗。

本发明还提出一种具有上述电压基准电路的电源。

本发明还提出一种具有上述电源的电子设备。

根据本发明第一方面实施例的电压基准电路，包括电流产生模块、电阻调节模块、采样保持模块和缓冲模块；

所述电流产生模块连接所述电阻调节模块，所述采样保持模块分别连接所述电流产生模块、电阻调节模块和所述缓冲模块；

所述电流产生模块用于输出第一电流至所述电阻调节模块，所述电阻调节模块用于将输入的所述第一电流转换为第一电压，所述采样保持模块用于对所述第一电压进行采样处理以输出第二电压，所述缓冲模块用于对所述第二电压进行缓冲处理以输出基准电压。

根据本发明实施例的一种电压基准电路，至少具有如下有益效果：这种电压基准电路包括电流产生模块、电阻调节模块、采样保持模块和缓冲模块，其中，采样保持模块包括采样工作状态和保持工作状态，这种电压基准电路能够在采样保持模块工作在采样工作状态时，通过控制信号控制电流产生模块进入工作状态，从而产生基准电压；而在采样保持模块工作在保持工作状态时，通过控制信号关断电流产生模块的工作状态，从而降低电路的整体功耗。

根据本发明的一些实施例，所述电流产生模块包括第一输入端、第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管和第四场效应管；

所述第一场效应管的栅极连接所述第一输入端，所述第一场效应管的源极分别连接所述第二场效应管的源极、所述第三场效应管的源极、所述第四场效应管的源极和接地，所述第一场效应管的漏极连接所述第二场效应管的衬底；

所述第二场效应管的栅极连接所述第三场效应管的衬底，所述第二场效应管的源极分别连接所述第一场效应管的源极、所述第三场效应管的源极、所述第四场效应管的源极和接地，所述第二场效应管的衬底连接所述第一场效应管的漏极；

所述第三场效应管的栅极连接所述第四场效应管的栅极，所述第三场效应管的源极分别连接所述第一场效应管的源极、所述第二场效应管的源极、所述第四场效应管的源极和接地，所述第三场效应管的衬底连接所述第二场效应管的栅极；

所述第四场效应管的栅极连接所述第三场效应管的栅极，所述第四场效应管的源极分别连接所述第一场效应管的源极、所述第二场效应管的源极、所述第三场效应管的源极和接地。

根据本发明的一些实施例，所述电流产生模块还包括第二输入端、第五场效应管、第六场效应管、第七场效应管、第八场效应管、第九场效应管和第一运算放大器；

所述第五场效应管的栅极连接所述第二输入端，所述第五场效应管的源极分别连接所述第一场效应管的源极、所述第二场效应管的源极、所述第三场效应管的源极、所述第四场效应管的源极和接地，所述第五场效应管的漏极分别连接所述第六场效应管的栅极、所述第七场效应管的衬底和所述第九场效应管的栅极；

所述第六场效应管的栅极分别连接所述第五场效应管的漏极、所述第七场效应管的衬底和所述第九场效应管的栅极，所述第六场效应管的源极连接所述第二场效应管的漏极，所述第六场效应管的漏极分别连接所述第九场效应管的漏极和所述第一运算放大器的负极输入端；

所述第七场效应管的栅极连接所述第八场效应管的栅极，所述第七场效应管的源极连接所述第三场效应管的漏极，所述第七场效应管的漏极连接所述第一运算放大器的正极输入端，所述第七场效应管的衬底分别连接所述第六场效应管的栅极、所述第五场效应管的漏极和所述第九场效应管的栅极；

所述第八场效应管的栅极连接所述第七场效应管的栅极，所述第八场效应管的源极连接所述第四场效应管的漏极，所述第八场效应管的漏极连接所述电阻调节模块；

所述第九场效应管的栅极分别连接所述第五场效应管的漏极、所述第六场效应管的栅极和所述第七场效应管的衬底，所述第九场效应管的源极分别连接所述第一场效应管的漏极和所述第二场效应管的衬底，所述第九场效应管的漏极分别连接所述第六场效应管的漏极和所述第一运算放大器的负极输入端；

所述第一运算放大器的负极输入端分别连接所述第九场效应管的漏极和所述第六场效应管的漏极，所述第一运算放大器的正极输入端连接所述第七场效应管的漏极，所述第一运算放大器的输出端分别连接所述第二场效应管的栅极和所述第三场效应管的衬底。

根据本发明的一些实施例，所述电流产生模块还包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一三极管、第二三极管和第三三极管；

所述第一电阻的第一端分别连接所述第六场效应管的漏极、所述第九场效应管的漏极和所述第一运算放大器的负极输入端，所述第一电阻的第二端分别连接所述第一三极管的发射极、所述第二三极管的发射极、所述第三三极管的发射极、所述第二电阻的第一端和接地；

所述第二电阻的第一端分别连接所述第一三极管的发射极、所述第二三极管的发射极、所述第三三极管的发射极、所述第一电阻的第二端和接地，所述第二电阻的第二端分别连接所述第三电阻的第一端、所述第一运算放大器的正极输入端和所述第七场效应管的漏极；

所述第三电阻的第一端分别连接所述第二电阻的第二端、所述第一运算放大器的正极输入端和所述第七场效应管的漏极，所述第三电阻的第二端分别连接所述第三三极管的基极和集电极；

所述第一三极管的基极分别连接所述第一三极管的集电极、所述第九场效应管的栅极、所述第六场效应管的栅极和所述第五场效应管的漏极，所述第一三极管的集电极分别连接所述第一三极管的基极、所述第五场效应管的漏极、所述第六场效应管的栅极和所述第九场效应管的栅极，所述第一三极管的发射极接地；

所述第二三极管的基极分别连接所述第二三极管的集电极、所述第一电阻的第一端、所述第九场效应管的漏极、所述第一运算放大器的负极输入端和所述第六场效应管的漏极，所述第二三极管的集电极分别连接所述第一电阻的第一端、所述第九场效应管的漏极、所述第一运算放大器的负极输入端和所述第六场效应管的漏极，所述第二三极管的发射极接地；

所述第三三极管的基极分别连接所述第三三极管的集电极和所述第三电阻的第二端，所述第三三极管的集电极分别连接所述第三电阻的第二端和所述第三三极管的基极，所述第三三极管的发射极接地。

根据本发明的一些实施例，所述电阻调节模块包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一开关、第二开关和第三开关；

所述第四电阻的第一端连接所述第八场效应管的漏极，所述第四电阻的第二端分别连接所述第五电阻的第一端和所述第一开关的第一端；

所述第五电阻的第一端分别连接所述第四电阻的第二端和所述第一开关的第一端，所述第五电阻的第二端分别连接所述第六电阻的第一端、所述第一开关的第二端和所述第二开关的第一端；

所述第六电阻的第一端分别连接所述第五电阻的第二端、所述第一开关的第二端和所述第二开关的第一端，所述第六电阻的第二端分别连接所述第七电阻的第一端、所述第二开关的第二端和所述第三开关的第一端；

所述第七电阻的第一端分别连接所述第六电阻的第二端、所述第二开关的第二端和所述第三开关的第一端，所述第七电阻的第二端分别连接所述第三开关的第二端和接地；

所述第一开关的第一端分别连接所述第四电阻的第二端和所述第五电阻的第一端，所述第一开关的第二端分别连接所述第五电阻的第二端、所述第六电阻的第一端和所述第二开关的第一端；

所述第二开关的第一端分别连接所述第一开关的第二端、所述第五电阻的第二端和所述第六电阻的第一端，所述第二开关的第二端分别连接所述第六电阻的第二端、所述第七电阻的第一端和所述第三开关的第一端；

所述第三开关的第一端分别连接所述第二开关的第二端、所述第六电阻的第二端和所述第七电阻的第一端，所述第三开关的第二端分别连接所述第七电阻的第二端和接地。

根据本发明的一些实施例，所述采样保持模块包括第三输入端、第一电容、第十场效应管、第十一场效应管、第十二场效应管、第十三场效应管和第二电容；

所述第一电容的第一端连接所述第三输入端，所述第一电容的第二端分别连接所述第十场效应管的漏极和所述第十一场效应管的栅极；

所述第十场效应管的栅极分别连接所述第十一场效应管的漏极和所述第二电容的第一端，所述第十场效应管的源极接地，所述第十场效应管的漏极分别连接所述第十一场效应管的栅极和所述第一电容的第二端；

所述第十一场效应管的栅极分别连接所述第十场效应管的漏极和所述第一电容的第二端，所述第十一场效应管的源极接地，所述第十一场效应管的漏极分别连接所述第十场效应管的栅极和所述第二电容的第一端；

所述第十二场效应管的栅极分别连接所述第十三场效应管的栅极和所述第三输入端，所述第十二场效应管的源极接地，所述第十二场效应管的漏极分别连接所述第十三场效应管的漏极和所述第二电容的第二端；

所述第十三场效应管的栅极分别连接所述第十二场效应管的栅极和所述第三输入端，所述第十三场效应管的源极接地，所述第十三场效应管的漏极分别连接所述第十二场效应管的漏极和所述第二电容的第二端；

所述第二电容的第一端分别连接所述第十场效应管的栅极和所述第十一场效应管的漏极，所述第二电容的第二端分别连接所述第十二场效应管的漏极和所述第十三场效应管的漏极。

根据本发明的一些实施例，所述采样保持模块还包括第十四场效应管、第十五场效应管、第十六场效应管和第三电容；

所述第十四场效应管的栅极分别连接所述第三输入端、所述第十二场效应管的栅极、所述第十三场效应管的栅极和所述第十五场效应管的栅极，所述第十四场效应管的源极分别连接所述第十场效应管的栅极、所述第十一场效应管的漏极和所述第二电容的第一端，所述第十四场效应管的漏极分别连接所述第十五场效应管的漏极和所述第十六场效应管的栅极；

所述第十五场效应管的栅极分别连接所述第三输入端、所述第十二场效应管的栅极、所述第十三场效应管的栅极和所述第十四场效应管的栅极，所述第十五场效应管的源极分别连接所述第三电容的第一端和接地，所述第十五场效应管的漏极分别连接所述第十四场效应管的漏极和所述第十六场效应管的栅极；

所述第十六场效应管的栅极分别连接所述第十四场效应管的漏极和所述第十五场效应管的漏极，所述第十六场效应管的源极分别连接所述第四电阻的第一端和所述第八场效应管的漏极，所述第十六场效应管的漏极分别连接所述第三电容的第二端和所述缓冲模块；

所述第三电容的第一端分别连接所述第十五场效应管的源极和接地，所述第三电容的第二端分别连接所述第十六场效应管的漏极和所述缓冲模块。

根据本发明的一些实施例，所述缓冲模块包括第二运算放大器，所述第二运算放大器的正极输入端连接所述采样保持模块的输出端，所述第二运算放大器的负极输入端连接所述第二运算放大器的输出端。

根据本发明的第二方面实施例的一种电源，包括根据第一方面实施例所述的电压基准电路。

根据本发明实施例的电源，至少具有如下有益效果：这种电源采用上述的电压基准电路，这种电压基准电路包括电流产生模块、电阻调节模块、采样保持模块和缓冲模块，其中，采样保持模块包括采样工作状态和保持工作状态，这种电压基准电路能够在采样保持模块工作在采样工作状态时，通过控制信号控制电流产生模块进入工作状态，从而产生基准电压；而在采样保持模块工作在保持工作状态时，通过控制信号关断电流产生模块的工作状态，从而降低电路的整体功耗。

根据本发明的第三方面实施例的一种电子设备，包括根据第二方面实施例所述的电源。

根据本发明实施例的电子设备，至少具有如下有益效果：这种电子设备采用上述的电源，这种电源采用上述的电压基准电路，电压基准电路包括电流产生模块、电阻调节模块、采样保持模块和缓冲模块，其中，采样保持模块包括采样工作状态和保持工作状态，这种电压基准电路能够在采样保持模块工作在采样工作状态时，通过控制信号控制电流产生模块进入工作状态，从而产生基准电压；而在采样保持模块工作在保持工作状态时，通过控制信号关断电流产生模块的工作状态，从而降低电路的整体功耗。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：

图1是本发明一个实施例的电压基准电路的模块示意图；

图2是本发明另一实施例的电压基准电路的电路结构图；

图3是本发明另一实施例的电压基准电路的电路结构图；

图4是本发明另一实施例的电压基准电路的电路结构图；

图5是本发明另一实施例的电压基准电路的电路结构图；

图6是本发明另一实施例的电压基准电路的波形示意图。

附图标记：100、电流产生模块；200、电阻调节模块；300、采样保持模块；400、缓冲模块。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

第一方面，参照图1，本发明实施例的电压基准电路包括电流产生模块100、电阻调节模块200、采样保持模块300和缓冲模块400；电流产生模块100连接电阻调节模块200，采样保持模块300分别连接电流产生模块100、电阻调节模块200和缓冲模块400；电流产生模块100用于输出第一电流I_REF至电阻调节模块200，电阻调节模块200用于将输入的第一电流I_REF转换为第一电压V_REF，采样保持模块300用于对第一电压V_REF进行采样处理以输出第二电压V_S&H，缓冲模块400用于对第二电压V_S&H进行缓冲处理以输出基准电压V_OUT。在电路的工作过程中，通过控制信号EN_INV可以改变电流产生模块100的工作状态，当通过控制信号EN_INV控制电流产生模块100进入工作状态时，电流产生模块100会产生第一电流I_REF并输入至电阻调节模块200，电阻调节模块200将输入的第一电流I_REF转换为第一电压V_REF。其中，电阻调节模块200通过开关控制信号C<0:2>进行控制。然后将得到的第一电压V_REF输入采样保持模块300，其中，采样保持模块300根据时钟信号CLK的变化改变工作状态，采样保持模块300用于对第一电压V_REF进行采样并输出第二电压V_S&H。最后将第二电压V_S&H输入缓冲模块400，并通过缓冲模块400输出基准电压V_OUT。这种电压基准电路的采样保持模块300具有采样工作状态和保持工作状态，并在采样保持模块300工作在采样工作状态时，才通过控制信号EN_INV供电给电流产生模块100进入工作状态，通过这种方式能够在稳定输出基准电压的同时减少电路的整体功耗。

参照图2，在一些具体实施例中，电流产生模块100包括第一输入端、第一场效应管M1、第二场效应管M2、第三场效应管M3和第四场效应管M4；第一场效应管M1的栅极连接第一输入端，第一场效应管M1的源极分别连接第二场效应管M2的源极、第三场效应管M3的源极、第四场效应管M4的源极和接地，第一场效应管M1的漏极连接第二场效应管M2的衬底；第二场效应管M2的栅极连接第三场效应管M3的衬底，第二场效应管M2 的源极分别连接第一场效应管M1的源极、第三场效应管M3的源极、第四场效应管M4的源极和接地，第二场效应管M2的衬底连接第一场效应管M1的漏极；第三场效应管M3的栅极连接第四场效应管M4的栅极，第三场效应管M3的源极分别连接第一场效应管M1的源极、第二场效应管M2的源极、第四场效应管M4的源极和接地，第三场效应管M3的衬底连接第二场效应管M2的栅极；第四场效应管M4的栅极连接第三场效应管M3的栅极，第四场效应管M4的源极分别连接第一场效应管M1的源极、第二场效应管M2的源极、第三场效应管M3的源极和接地。具体地，在电路的工作过程中，第一输入端输入控制信号 EN_INV，当电路处于复位状态时，控制信号EN_INV为低电位，此时第一场效应管M1导通，从而第二场效应管M2的栅极电压V₁被拉高，因此第二场效应管M2、第三场效应管 M3和第四场效应管M4均处于截止状态。

参照图2，在一些具体实施例中，电流产生模块100还包括第二输入端、第五场效应管 M5、第六场效应管M6、第七场效应管M7、第八场效应管M8、第九场效应管M9和第一运算放大器U1；第五场效应管M5的栅极连接第二输入端，第五场效应管M5的源极分别连接第一场效应管M1的源极、第二场效应管M2的源极、第三场效应管M3的源极、第四场效应管M4的源极和接地，第五场效应管M5的漏极分别连接第六场效应管M6的栅极、第七场效应管M7的衬底和第九场效应管M9的栅极；第六场效应管M6的栅极分别连接第五场效应管M5的漏极、第七场效应管M7的衬底和第九场效应管M9的栅极，第六场效应管 M6的源极连接第二场效应管M2的漏极，第六场效应管M6的漏极分别连接第九场效应管 M9的漏极和第一运算放大器U1的负极输入端；第七场效应管M7的栅极连接第八场效应管 M8的栅极，第七场效应管M7的源极连接第三场效应管M3的漏极，第七场效应管M7的漏极连接第一运算放大器U1的正极输入端，第七场效应管M7的衬底分别连接第六场效应管M6的栅极、第五场效应管M5的漏极和第九场效应管M9的栅极；第八场效应管M8的栅极连接第七场效应管M7的栅极，第八场效应管M8的源极连接第四场效应管M4的漏极，第八场效应管M8的漏极连接电阻调节模块200；第九场效应管M9的栅极分别连接第五场效应管M5的漏极、第六场效应管M6的栅极和第七场效应管M7的衬底，第九场效应管 M9的源极分别连接第一场效应管M1的漏极和第二场效应管M2的衬底，第九场效应管M9 的漏极分别连接第六场效应管M6的漏极和第一运算放大器U1的负极输入端；第一运算放大器U1的负极输入端分别连接第九场效应管M9的漏极和第六场效应管M6的漏极，第一运算放大器U1的正极输入端连接第七场效应管M7的漏极，第一运算放大器U1的输出端分别连接第二场效应管M2的栅极和第三场效应管M3的衬底。在电路的工作过程中，将控制信号EN_INV输入反相器得到相反的控制信号EN，并在第二输入端输入控制信号EN。当电流产生模块100处于复位状态时，控制信号EN为高电位，第五场效应管M5处于截止状态，此时第六场效应管M6的栅极电压V₂为低电位，使得第六场效应管M6、第七场效应管M7和第八场效应管M8处于导通状态，但因为第二场效应管M2、第三场效应管M3和第四场效应管M4处于截止状态，所以电路中没有导通电流。当电流产生模块100处于激活状态时，控制信号EN_INV为高电位，控制信号EN为低电位，此时第五场效应管M5处于导通状态，第六场效应管M6的栅极电压V₂被提升到特定的偏置电压，同时，第九场效应管M9处于导通状态，使得第一运算放大器U1的负极输入端的输入电压V_A升高，由于运算放大器的特性，第一运算放大器U1的正极输入端的输入电压V_B也被升高，并使得第二场效应管M2的栅极电压V₂下降，因此第二场效应管M2、第三场效应管M3和第四场效应管 M4导通，而在第二场效应管M2导通时第六场效应管M6的源极电压大于预设的栅极电压 V₂，故第六场效应管M6、第七场效应管M7和第八场效应管M8也处于导通状态，则电流产生模块100产生第一电流I_REF。

参照图2，在一些具体实施例中，电流产生模块100还包括第一电阻R₁、第二电阻R₂、第三电阻R₃、第一三极管Q1、第二三极管Q2和第三三极管Q3；第一电阻R₁的第一端分别连接第六场效应管M6的漏极、第九场效应管M9的漏极和第一运算放大器U1的负极输入端，第一电阻R₁的第二端分别连接第一三极管Q1的发射极、第二三极管Q2的发射极、第三三极管Q3的发射极、第二电阻R₂的第一端和接地；第二电阻R₂的第一端分别连接第一三极管Q1的发射极、第二三极管Q2的发射极、第三三极管Q3的发射极、第一电阻R₁的第二端和接地，第二电阻R₂的第二端分别连接第三电阻R₃的第一端、第一运算放大器 U1的正极输入端和第七场效应管M7的漏极；第三电阻R₃的第一端分别连接第二电阻R₂的第二端、第一运算放大器U1的正极输入端和第七场效应管M7的漏极，第三电阻R₃的第二端分别连接第三三极管Q3的基极和集电极；第一三极管Q1的基极分别连接第一三极管 Q1的集电极、第九场效应管M9的栅极、第六场效应管M6的栅极和第五场效应管M5的漏极，第一三极管Q1的集电极分别连接第一三极管Q1的基极、第五场效应管M5的漏极、第六场效应管M6的栅极和第九场效应管M9的栅极，第一三极管Q1的发射极接地；第二三极管Q2的基极分别连接第二三极管Q2的集电极、第一电阻R₁的第一端、第九场效应管 M9的漏极、第一运算放大器U1的负极输入端和第六场效应管M6的漏极，第二三极管Q2 的集电极分别连接第一电阻R₁的第一端、第九场效应管M9的漏极、第一运算放大器U1的负极输入端和第六场效应管M6的漏极，第二三极管Q2的发射极接地；第三三极管Q3的基极分别连接第三三极管Q3的集电极和第三电阻R₃的第二端，第三三极管Q3的集电极分别连接第三电阻R₃的第二端和第三三极管Q3的基极，第三三极管Q3的发射极接地。在电路的工作过程中，第一三极管Q1、第二三极管Q2和第三三极管Q3均为双极性晶体管，需要说明的是，使用双极性晶体管能够提高电路的抗噪声性能，从而降低基准电压V_OUT的噪声。具体地，第三三极管Q3的面积是第二三极管Q2的N倍，第二三极管Q2和第三三极管Q3的基极-发射极的电压差ΔV_BE可用以下公式进行表示：

ΔV_BE＝V_t×lnN； (1)

其中，k表示玻尔兹曼常数，q表示电子的电量，T表示当前所处的温度，从公式(1)和(2)可知第二三极管Q2和第三三极管Q3之间的基极-发射极的电压差ΔV_BE与温度T呈正相关关系。同时，在第一运算放大器U1的作用下，第一运算放大器U1的负极输入端的电压V_A与正极输入端的电压V_B相同，又因为第一电阻R₁和第三电阻R₃的阻值相同，因此在第二场效应管M2、第三场效应管M3和第四场效应管M4组成的电流镜的作用下，流过第二场效应管M2、第三场效应管M3和第四场效应管M4的电流相同，电流的大小可用以下公式进行表示：

其中，I₁表示流过第二场效应管M2的电流，I₂表示流过第三场效应管M3的电流，I_REF表示流过第四场效应管M4的电流(即第一电流)，V_BE1表示第一三极管Q1的基极-发射极的电压。第一电流I_REF流入电阻调节模块200后转换为第一电压V_REF，第一电压V_REF的大小可用以下公式进行表示：

其中，R₀表示电阻调节模块200的输入电阻值。对于三极管的基极-发射极的电压V_BE，可用以下公式进行表示：

其中，V_g0表示固定的带隙电压，T_r表示参考温度，V_BE(T_r)表示在给定的参考温度的基极-发射极的电压，η表示基极-发射极的电压曲线特性的相关常数，I_c(T)表示在温度T下的三极管的集电极电流，I_c(T_r)表示在参考温度T_r下的三极管的集电极电流，则从公式(5)可得V_BE在整体上是与温度T呈负相关关系。

则对于第一电压V_REF，公式(4)的前一项(即

)包含了第二三极管Q2和第三三极管Q3的基极-发射极之间的电压差ΔV_BE，其与温度呈正相关的关系，而公式(4)的后一项(即

)包含了第一三极管Q1的基极-发射极电压V_BE1，其与温度呈负相关的关系。通过结合一个与温度成正相关的电压特征量和一个与温度成负相关的电压特征量，从而能够得到一个与温度相关性很低的基准电压，进一步地，通过设置第一电阻R₁，第二电阻R₂和电阻调节模块200的电阻R₀的阻值，就可以产生与温度相关性很低的第一电压V_REF。

参照图3，在一些具体实施例中，电阻调节模块200包括第四电阻R₄、第五电阻R₅、第六电阻R₆、第七电阻R₇、第一开关C<0>、第二开关C<1>和第三开关C<2>；第四电阻R₄的第一端连接第八场效应管M8的漏极，第四电阻R₄的第二端分别连接第五电阻R₅的第一端和第一开关C<0>的第一端；第五电阻R₅的第一端分别连接第四电阻R₄的第二端和第一开关C<0>的第一端，第五电阻R₅的第二端分别连接第六电阻R₆的第一端、第一开关C<0>的第二端和第二开关C<1>的第一端；第六电阻R₆的第一端分别连接第五电阻R₅的第二端、第一开关C<0>的第二端和第二开关C<1>的第一端，第六电阻R₆的第二端分别连接第七电阻 R₇的第一端、第二开关C<1>的第二端和第三开关C<2>的第一端；第七电阻R₇的第一端分别连接第六电阻R₆的第二端、第二开关C<1>的第二端和第三开关C<2>的第一端，第七电阻 R₇的第二端分别连接第三开关C<2>的第二端和接地；第一开关C<0>的第一端分别连接第四电阻R₄的第二端和第五电阻R₅的第一端，第一开关C<0>的第二端分别连接第五电阻R₅的第二端、第六电阻R₆的第一端和第二开关C<1>的第一端；第二开关C<1>的第一端分别连接第一开关C<0>的第二端、第五电阻R₅的第二端和第六电阻R₆的第一端，第二开关C<1>的第二端分别连接第六电阻R₆的第二端、第七电阻R₇的第一端和第三开关C<2>的第一端；第三开关C<2>的第一端分别连接第二开关C<1>的第二端、第六电阻R₆的第二端和第七电阻 R₇的第一端，第三开关C<2>的第二端分别连接第七电阻R₇的第二端和接地。在电路的工作过程中，需要对电阻调节模块200的输入电阻进行调节。电阻调节模块200包括第四电阻 R₄、第五电阻R₅、第六电阻R₆和第七电阻R₇，进一步地，第四电阻R₄是用于粗调的大电阻，第五电阻R₅、第六电阻R₆和第七电阻R₇是用于微调的小电阻，并且第五电阻R₅的阻值是第六电阻R₆的两倍，第五电阻R₅的阻值是第七电阻R₇的四倍。另外，第一电流I_REF始终流过第四电阻R₄，根据接入电阻的需求，可以通过控制第一开关C<0>，第二开关C<1> 和第三开关C<2>来调整第一电流I_REF流过第五电阻R₅、第六电阻R₆和第七电阻R₇的情况，从而调节电阻调节模块200的输入电阻。

参照图4，在一些具体实施例中，采样保持模块300包括第三输入端、第一电容C1、第十场效应管M10、第十一场效应管M11、第十二场效应管M12、第十三场效应管M13和第二电容C2；第一电容C1的第一端连接第三输入端，第一电容C1的第二端分别连接第十场效应管M10的漏极和第十一场效应管M11的栅极；第十场效应管M10的栅极分别连接第十一场效应管M11的漏极和第二电容C2的第一端，第十场效应管M10的源极接地，第十场效应管M10的漏极分别连接第十一场效应管M11的栅极和第一电容C1的第二端；第十一场效应管M11的栅极分别连接第十场效应管M10的漏极和第一电容C1的第二端，第十一场效应管M11的源极接地，第十一场效应管M11的漏极分别连接第十场效应管M10的栅极和第二电容C2的第一端；第十二场效应管M12的栅极分别连接第十三场效应管M13的栅极和第三输入端，第十二场效应管M12的源极接地，第十二场效应管M12的漏极分别连接第十三场效应管M13的漏极和第二电容C2的第二端；第十三场效应管M13的栅极分别连接第十二场效应管M12的栅极和第三输入端，第十三场效应管M13的源极接地，第十三场效应管M13的漏极分别连接第十二场效应管M12的漏极和第二电容C2的第二端；第二电容C2的第一端分别连接第十场效应管M10的栅极和第十一场效应管M11的漏极，第二电容C2的第二端分别连接第十二场效应管M12的漏极和第十三场效应管M13的漏极。在电路的工作过程中，当采样保持电路为初始化状态时，电路中的所有节点为0电位，第三输入端输入时钟信号CLK，当时钟信号CLK在上升沿时，即时钟信号CLK从0跳变至电源电压时，第一电容C1上端的电压会随着时钟信号CLK跳变到电源电压，则第十一场效应管M11 的栅极电压V_C上升至电源电压，而第十场效应管M10的栅极电压V_D为0，则第十一场效应管M11的栅极-源极电压为电源电压，从而使得第十一场效应管M11导通，在第十一场效应管M11的导通作用下，第十场效应管M10的栅极电压V_D被充电至电源电压。同理，当第十场效应管M10导通，则第十一场效应管M11的栅极电压V_C被充电至电源电压。需要说明的是，在某一具体实施例中，电源电压为1.5V。

参照图4，在一些具体实施例中，采样保持模块300还包括第十四场效应管M14、第十五场效应管M15、第十六场效应管M16和第三电容C3；第十四场效应管M14的栅极分别连接第三输入端、第十二场效应管M12的栅极、第十三场效应管M13的栅极和第十五场效应管M15的栅极，第十四场效应管M14的源极分别连接第十场效应管M10的栅极、第十一场效应管M11的漏极和第二电容C2的第一端，第十四场效应管M14的漏极分别连接第十五场效应管M15的漏极和第十六场效应管M16的栅极；第十五场效应管M15的栅极分别连接第三输入端、第十二场效应管M12的栅极、第十三场效应管M13的栅极和第十四场效应管M14的栅极，第十五场效应管M15的源极分别连接第三电容C3的第一端和接地，第十五场效应管M15的漏极分别连接第十四场效应管M14的漏极和第十六场效应管M16的栅极；第十六场效应管M16的栅极分别连接第十四场效应管M14的漏极和第十五场效应管 M15的漏极，第十六场效应管M16的源极分别连接第四电阻R₄的第一端和第八场效应管 M8的漏极，第十六场效应管M16的漏极分别连接第三电容C3的第二端和缓冲模块400；第三电容C3的第一端分别连接第十五场效应管M15的源极和接地，第三电容C3的第二端分别连接第十六场效应管M16的漏极和缓冲模块400。在电路的工作过程中，当采样保持电路进入保持工作状态，节点电压V_E为电源电压，此时第十四场效应管M14处于截止状态，第十五场效应管M15处于导通状态，故第十六场效应管M16的栅极电压V_G被下拉到0，从而使得第十六场效应管M16截止，且输出信号V_S&H为第三电容C3上端的电压。另外，在该工作状态下的第二电容C2的下端电压V_F的电位为0，而上端电压为电源电压，因此第二电容C2的上下两极板之间的电势差为电源电压。当采样保持电路开始对第一电压V_REF采样时，时钟信号CLK在下降沿，时钟信号CLK从电源电压跳变至0，此时第一电容C1的上端电压会随着时钟信号CLK跳变至0，而第二电容C2的下端电压V_F会跳变至电源电压，由于在采样开始前，第二电容C2上下极板的电势差为电源电压，因此第十场效应管M10的栅极电压V_D会从电源电压跳变至接近两倍的电源电压，从而使得第十场效应管M10导通，第十场效应管M10导通使得第十一场效应管M11的栅极电压重新充电至电源电压，因此第十一场效应管M11的栅极电压V_C不会因为时钟信号CLK跳变至0而降至0电位，而是稳定在电源电压的电位。此时第十场效应管M10的栅极电压V_D接近两倍电源电压，处于导通状态，而第十一场效应管M11的栅极-源极电压为0V，处于截止状态。而第十四场效应管 M14的栅极电压为0，源极电压为两倍电源电压，则第十四场效应管M14的源极-栅极电压为3V，第十四场效应管M14处于导通状态，并将第十六场效应管M16的栅极电压拉升至 3V，使得第十六场效应管M16处于导通状态，而第十五场效应管M15的栅极电压为0V，处于截止状态。则当电路进入采样工作状态，时钟信号CLK为0电位，此时第十一场效应管M11的栅极电压V_C为电源电压，第十场效应管M10的栅极电压V_D为接近两倍的电源电压，节点V_F的电压为1.5V，第十六场效应管M16的栅极电压接近两倍的电源电压，此时第十六场效应管M16导通，并对第一电压V_REF进行采样。当电路从采样工作状态切换到保持工作状态时，时钟信号从0跳变至电源电压，此时第十一场效应管M11的栅极电压V_C会从电源电压跳变至接近两倍的电源电压，第十场效应管M10的栅极电压V_D从接近两倍的电源电压跳变至接近电源电压，且第十场效应管M10在较短的时间内会因第十一场效应管M11 的导通而充电至电源电压，并在第二电容C2的上下极板间产生等于电源电压的电势差，第十六场效应管M16处于截止状态。通过重复上述采样与保持过程，即可以通过采样保持电路周期性地对第一电压V_REF进行采样与输出。

参照图5，在一些具体实施例中，缓冲模块400包括第二运算放大器U2，第二运算放大器U2的正极输入端连接采样保持模块300的输出端，第二运算放大器U2的负极输入端连接第二运算放大器U2的输出端。在电路的工作过程中，第二运算放大器U2能够为采样保持电路的输出信号V_S&H进行缓冲，从而提高基准电压V_OUT的稳定性。

在一些具体实施例中，时钟信号CLK控制了采样保持电路，控制信号EN_INV控制了电流产生模块100的通断。当时钟信号CLK为低电位时，控制信号EN_INV为高电位，此时，电路产生第一电压V_REF，同时控制信号EN_INV控制采样保持电路进入采样状态。当时钟信号CLK为高电位时，控制信号EN_INV为低电位，此时，电流产生模块100处于关断状态，且控制信号EN_INV控制采样保持电路进入保持状态，从而向外提供稳定的电压。如图6所示，在一个周期内，电流产生模块100通电的时间很短，采样保持电路大多工作在保持状态，有效降低了电路中的功耗。另外，还可通过调整控制信号EN_INV的占空比来控制电路的整体功耗。在图6中，在经过几次时钟周期以后，基准电压V_OUT稳定在1.2V。

第二方面，本发明实施例还提供一种电源，包括第一方面的电压基准电路。

这种电源采用上述实施例的电压基准电路，这种电压基准电路包括电流产生模块100、电阻调节模块200、采样保持模块300和缓冲模块400，其中，采样保持模块300包括采样工作状态和保持工作状态，这种电压基准电路能够在采样保持模块300工作在保持工作状态时，通过控制信号控制电流产生模块100进入工作状态，而在采样保持模块300工作在保持工作状态时，通过控制信号关断电流产生模块100的工作状态，从而减少电路的整体功耗。

第三方面，本发明实施例还提供一种电子设备，包括第二方面的电源。

这种电子设备采用上述电源，这种电源包括上述实施例的电压基准电路，这种电压基准电路包括电流产生模块100、电阻调节模块200、采样保持模块300和缓冲模块400，其中，采样保持模块300包括采样工作状态和保持工作状态，这种电压基准电路能够在采样保持模块300工作在保持工作状态时，通过控制信号控制电流产生模块100进入工作状态，而在采样保持模块300工作在保持工作状态时，通过控制信号关断电流产生模块100的工作状态，从而减少电路的整体功耗。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.一种电压基准电路，其特征在于，包括电流产生模块、电阻调节模块、采样保持模块和缓冲模块；

所述电流产生模块连接所述电阻调节模块，所述采样保持模块分别连接所述电流产生模块、电阻调节模块和所述缓冲模块；

所述电流产生模块用于输出第一电流至所述电阻调节模块，所述电阻调节模块用于将输入的所述第一电流转换为第一电压，所述采样保持模块用于对所述第一电压进行采样处理以输出第二电压，所述缓冲模块用于对所述第二电压进行缓冲处理以输出基准电压。

2.根据权利要求1所述的电压基准电路，其特征在于，所述电流产生模块包括第一输入端、第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管和第四场效应管；

所述第一场效应管的栅极连接所述第一输入端，所述第一场效应管的源极分别连接所述第二场效应管的源极、所述第三场效应管的源极、所述第四场效应管的源极和接地，所述第一场效应管的漏极连接所述第二场效应管的衬底；

所述第二场效应管的栅极连接所述第三场效应管的衬底，所述第二场效应管的源极分别连接所述第一场效应管的源极、所述第三场效应管的源极、所述第四场效应管的源极和接地，所述第二场效应管的衬底连接所述第一场效应管的漏极；

所述第三场效应管的栅极连接所述第四场效应管的栅极，所述第三场效应管的源极分别连接所述第一场效应管的源极、所述第二场效应管的源极、所述第四场效应管的源极和接地，所述第三场效应管的衬底连接所述第二场效应管的栅极；

所述第四场效应管的栅极连接所述第三场效应管的栅极，所述第四场效应管的源极分别连接所述第一场效应管的源极、所述第二场效应管的源极、所述第三场效应管的源极和接地。

3.根据权利要求2所述的电压基准电路，其特征在于，所述电流产生模块还包括第二输入端、第五场效应管、第六场效应管、第七场效应管、第八场效应管、第九场效应管和第一运算放大器；

所述第五场效应管的栅极连接所述第二输入端，所述第五场效应管的源极分别连接所述第一场效应管的源极、所述第二场效应管的源极、所述第三场效应管的源极、所述第四场效应管的源极和接地，所述第五场效应管的漏极分别连接所述第六场效应管的栅极、所述第七场效应管的衬底和所述第九场效应管的栅极；

所述第六场效应管的栅极分别连接所述第五场效应管的漏极、所述第七场效应管的衬底和所述第九场效应管的栅极，所述第六场效应管的源极连接所述第二场效应管的漏极，所述第六场效应管的漏极分别连接所述第九场效应管的漏极和所述第一运算放大器的负极输入端；

所述第七场效应管的栅极连接所述第八场效应管的栅极，所述第七场效应管的源极连接所述第三场效应管的漏极，所述第七场效应管的漏极连接所述第一运算放大器的正极输入端，所述第七场效应管的衬底分别连接所述第六场效应管的栅极、所述第五场效应管的漏极和所述第九场效应管的栅极；

所述第八场效应管的栅极连接所述第七场效应管的栅极，所述第八场效应管的源极连接所述第四场效应管的漏极，所述第八场效应管的漏极连接所述电阻调节模块；

所述第九场效应管的栅极分别连接所述第五场效应管的漏极、所述第六场效应管的栅极和所述第七场效应管的衬底，所述第九场效应管的源极分别连接所述第一场效应管的漏极和所述第二场效应管的衬底，所述第九场效应管的漏极分别连接所述第六场效应管的漏极和所述第一运算放大器的负极输入端；

所述第一运算放大器的负极输入端分别连接所述第九场效应管的漏极和所述第六场效应管的漏极，所述第一运算放大器的正极输入端连接所述第七场效应管的漏极，所述第一运算放大器的输出端分别连接所述第二场效应管的栅极和所述第三场效应管的衬底。

4.根据权利要求3所述的电压基准电路，其特征在于，所述电流产生模块还包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一三极管、第二三极管和第三三极管；

所述第一电阻的第一端分别连接所述第六场效应管的漏极、所述第九场效应管的漏极和所述第一运算放大器的负极输入端，所述第一电阻的第二端分别连接所述第一三极管的发射极、所述第二三极管的发射极、所述第三三极管的发射极、所述第二电阻的第一端和接地；

所述第二电阻的第一端分别连接所述第一三极管的发射极、所述第二三极管的发射极、所述第三三极管的发射极、所述第一电阻的第二端和接地，所述第二电阻的第二端分别连接所述第三电阻的第一端、所述第一运算放大器的正极输入端和所述第七场效应管的漏极；

所述第三电阻的第一端分别连接所述第二电阻的第二端、所述第一运算放大器的正极输入端和所述第七场效应管的漏极，所述第三电阻的第二端分别连接所述第三三极管的基极和集电极；

所述第一三极管的基极分别连接所述第一三极管的集电极、所述第九场效应管的栅极、所述第六场效应管的栅极和所述第五场效应管的漏极，所述第一三极管的集电极分别连接所述第一三极管的基极、所述第五场效应管的漏极、所述第六场效应管的栅极和所述第九场效应管的栅极，所述第一三极管的发射极接地；

所述第二三极管的基极分别连接所述第二三极管的集电极、所述第一电阻的第一端、所述第九场效应管的漏极、所述第一运算放大器的负极输入端和所述第六场效应管的漏极，所述第二三极管的集电极分别连接所述第一电阻的第一端、所述第九场效应管的漏极、所述第一运算放大器的负极输入端和所述第六场效应管的漏极，所述第二三极管的发射极接地；

所述第三三极管的基极分别连接所述第三三极管的集电极和所述第三电阻的第二端，所述第三三极管的集电极分别连接所述第三电阻的第二端和所述第三三极管的基极，所述第三三极管的发射极接地。

5.根据权利要求4所述的电压基准电路，其特征在于，所述电阻调节模块包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一开关、第二开关和第三开关；

所述第四电阻的第一端连接所述第八场效应管的漏极，所述第四电阻的第二端分别连接所述第五电阻的第一端和所述第一开关的第一端；

所述第五电阻的第一端分别连接所述第四电阻的第二端和所述第一开关的第一端，所述第五电阻的第二端分别连接所述第六电阻的第一端、所述第一开关的第二端和所述第二开关的第一端；

所述第六电阻的第一端分别连接所述第五电阻的第二端、所述第一开关的第二端和所述第二开关的第一端，所述第六电阻的第二端分别连接所述第七电阻的第一端、所述第二开关的第二端和所述第三开关的第一端；

所述第七电阻的第一端分别连接所述第六电阻的第二端、所述第二开关的第二端和所述第三开关的第一端，所述第七电阻的第二端分别连接所述第三开关的第二端和接地；

所述第一开关的第一端分别连接所述第四电阻的第二端和所述第五电阻的第一端，所述第一开关的第二端分别连接所述第五电阻的第二端、所述第六电阻的第一端和所述第二开关的第一端；

所述第二开关的第一端分别连接所述第一开关的第二端、所述第五电阻的第二端和所述第六电阻的第一端，所述第二开关的第二端分别连接所述第六电阻的第二端、所述第七电阻的第一端和所述第三开关的第一端；

所述第三开关的第一端分别连接所述第二开关的第二端、所述第六电阻的第二端和所述第七电阻的第一端，所述第三开关的第二端分别连接所述第七电阻的第二端和接地。

6.根据权利要求5所述的电压基准电路，其特征在于，所述采样保持模块包括第三输入端、第一电容、第十场效应管、第十一场效应管、第十二场效应管、第十三场效应管和第二电容；

所述第一电容的第一端连接所述第三输入端，所述第一电容的第二端分别连接所述第十场效应管的漏极和所述第十一场效应管的栅极；

所述第十场效应管的栅极分别连接所述第十一场效应管的漏极和所述第二电容的第一端，所述第十场效应管的源极接地，所述第十场效应管的漏极分别连接所述第十一场效应管的栅极和所述第一电容的第二端；

所述第十一场效应管的栅极分别连接所述第十场效应管的漏极和所述第一电容的第二端，所述第十一场效应管的源极接地，所述第十一场效应管的漏极分别连接所述第十场效应管的栅极和所述第二电容的第一端；

所述第十二场效应管的栅极分别连接所述第十三场效应管的栅极和所述第三输入端，所述第十二场效应管的源极接地，所述第十二场效应管的漏极分别连接所述第十三场效应管的漏极和所述第二电容的第二端；

所述第十三场效应管的栅极分别连接所述第十二场效应管的栅极和所述第三输入端，所述第十三场效应管的源极接地，所述第十三场效应管的漏极分别连接所述第十二场效应管的漏极和所述第二电容的第二端；

所述第二电容的第一端分别连接所述第十场效应管的栅极和所述第十一场效应管的漏极，所述第二电容的第二端分别连接所述第十二场效应管的漏极和所述第十三场效应管的漏极。

7.根据权利要求6所述的电压基准电路，其特征在于，所述采样保持模块还包括第十四场效应管、第十五场效应管、第十六场效应管和第三电容；

所述第十四场效应管的栅极分别连接所述第三输入端、所述第十二场效应管的栅极、所述第十三场效应管的栅极和所述第十五场效应管的栅极，所述第十四场效应管的源极分别连接所述第十场效应管的栅极、所述第十一场效应管的漏极和所述第二电容的第一端，所述第十四场效应管的漏极分别连接所述第十五场效应管的漏极和所述第十六场效应管的栅极；

所述第十五场效应管的栅极分别连接所述第三输入端、所述第十二场效应管的栅极、所述第十三场效应管的栅极和所述第十四场效应管的栅极，所述第十五场效应管的源极分别连接所述第三电容的第一端和接地，所述第十五场效应管的漏极分别连接所述第十四场效应管的漏极和所述第十六场效应管的栅极；

所述第十六场效应管的栅极分别连接所述第十四场效应管的漏极和所述第十五场效应管的漏极，所述第十六场效应管的源极分别连接所述第四电阻的第一端和所述第八场效应管的漏极，所述第十六场效应管的漏极分别连接所述第三电容的第二端和所述缓冲模块；

所述第三电容的第一端分别连接所述第十五场效应管的源极和接地，所述第三电容的第二端分别连接所述第十六场效应管的漏极和所述缓冲模块。

8.根据权利要求7所述的电压基准电路，其特征在于，所述缓冲模块包括第二运算放大器，所述第二运算放大器的正极输入端连接所述采样保持模块的输出端，所述第二运算放大器的负极输入端连接所述第二运算放大器的输出端。

9.一种电源，其特征在于，所述电源包括如权利要求1至8任一项所述的电压基准电路。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求9所述的电源。

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