CN116520926B - 低功耗的带隙基准电路、芯片及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种低功耗的带隙基准电路、芯片及电子设备，其中，本发明技术方案为由第一电源以及均与所述第一电源连接的带隙基准核心模块、PN结支路、上拉模块、自偏置电流模块、电流注入模块和启动判断模块组成的低功耗的带隙基准电路；通过启动判断模块在第一电源上电时，对公共节点的带隙基准电压是否低于带隙基准参考电压的判断，输出对应控制信号，指示各模块的工作状态。本发明技术方案可使所述的低功耗的带隙基准电路在不增加额外的电流的情况下，减小工艺\电压\温度对启动电路正常工作的影响，产生适用于电压模和电流模的带隙基准电压，能够适应电源电压的快速上电和缓慢上电。

Description

低功耗的带隙基准电路、芯片及电子设备

技术领域

本发明涉及集成电路技术的技术领域，尤其涉及一种低功耗的带隙基准电路、芯片及电子设备。

背景技术

在各种电子设备中，带隙基准电路是模拟电路中必不可少的单元模块，它为其他电路提供不随温度和电源电压变化的基准电压，或由基准电压转变得到的基准电流。目前常用的带隙基准电路有电压模和电流模两种实现形式，这两种实现形式的带隙基准电路都有概率存在启动问题，即都存在有多个工作状态，或称为多个简并点的问题。

现有的启动电路一般有2种方案：第一种是使用通用启动电路打破整体电路零电流的状态，即从带隙基准电路偏置一路电流与一个期望参考电流(该期望电流大小一般与正常工作时的带隙基准电流相同)，根据结果决定是否启动下拉晶体管，打破当前工作状态；第二种是使用通用启动电路(第一启动电路)打破整体电路零电流的状态，然后把带隙产生的基准电压或其分压与期望电压比较或者把带隙基准的三极管处电压与一个期望电压比较，根据结果决定是否上拉三极管的集电极电压。前者增加了一路用于比较的参考电流，功耗增加；下拉晶体管若下拉栅极太快，电流迅速增加，此时运算放大器尚未建立，也有可能启动失败。后者电路会新增电压比较器，并且要求此比较器的转折电平要与正常工作时的比较点电压相等，会增加生产时的器件面积和成本，并且在不同的PVT(工艺\电压\温度)下转折点电压偏差较大，在某些极端情况下甚至导致启动电路失效。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种低功耗的带隙基准电路，旨在在不增加额外的电流的情况下，减小工艺\电压\温度对启动电路正常工作的影响，产生适用于电压模和电流模的带隙基准电压，能够适应电源电压的快速上电和缓慢上电。

为实现上述目的，本发明提出了一种低功耗的带隙基准电路，所述低功耗的带隙基准电路包括第一电源以及均与所述第一电源连接的带隙基准核心模块、PN结支路、上拉模块、自偏置电流模块、电流注入模块和启动判断模块；

所述PN结支路的电压输出端与所述带隙基准核心模块的负向运放输入端相连；

所述上拉模块的电压输出端、所述自偏置电流模块的电压输出端、所述启动判断模块的电压输入端相互连接于一公共节点；

所述自偏置电流模块的偏置电流端与所述电流注入模块的偏置电流端、所述带隙基准核心模块的运放输出端相连；

所述电流注入模块的电压输出端与所述带隙基准核心模块的正向运放输入端相连；

所述启动判断模块的指令信号端与所述PN结支路的指令输入端、所述上拉模块的第一指令输入端和第二指令输入端、所述自偏置电流模块的指令输入端、所述电流注入模块的指令输入端相连；

所述启动判断模块，用于在第一电源上电，且所述公共节点的带隙基准电压低于带隙基准参考电压时，指令信号端输出第一控制信号，在所述公共节点的带隙基准电压不低于带隙基准参考电压时，指令信号端输出第二控制信号；

所述PN结支路用于在接收到第一控制信号时，模拟所述带隙基准核心模块正常工作时的第一电压，并输出第一电压至所述带隙基准核心模块的负向运放输入端；

所述上拉模块，用于在接收到第一控制信号时，上拉所述公共节点的带隙基准电压，直至不低于带隙基准参考电压；

所述自偏置电流模块，用于在接收到第一控制信号时，对所述第一电源输出的电源信号进行电流偏置并输出；

所述电流注入模块，用于在接收到第一控制信号时，将所述自偏置电流模块输出的电流进行镜像复制，并输出与所述自偏置电流模块输出的电流对应的第二电压至所述带隙基准核心模块的正向运放输入端；

所述带隙基准核心模块，用于根据所述第一电压和所述第二电压进行工作；

在接收到第二控制信号时，所述PN结支路、所述上拉模块、所述自偏置电流模块、所述电流注入模块停止工作。

可选地，所述PN结支路包括第四电阻、第十开关器件、第十三开关器件、第十四开关器件；所述第十三开关器件的栅极与所述第十四开关器件的栅极相连，并为所述PN结支路的指令输入端，所述第十三开关器件的源极与所述第四电阻的第二端相连，所述第十三开关器件的漏极、所述第十四开关器件的源极相连和所述第十开关器件的发射极相连；所述第十四开关器件的漏极为所述PN结支路的电压输出端；所述第十开关器件的基极和所述第十开关器件的集电极与地端相连；所述第四电阻的第一端与第一电源相连。

可选地，所述带隙基准核心模块包括运算放大器、第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件、第四开关器件、第八开关器件、第九开关器件、第十八开关器件、第一电阻、第二电阻；所述第一开关器件的栅极、所述第二开关器件的栅极、所述第四开关器件的栅极、所述第十八开关器件的栅极与所述运算放大器的运放输出端相连，并为所述带隙基准核心模块的运放输出端；所述第一开关器件的源极、所述第二开关器件的源极、所述第四开关器件的源极、所述第十八开关器件的源极与所述第一电源相连；所述第十八开关器件的漏极与所述运算放大器的供电端相连；所述第一开关器件的漏极与所述第三开关器件的发射极相连，并为所述带隙基准核心模块的负向运放输入端；所述第二开关器件的漏极与所述第一电阻的第一端相连，并为所述带隙基准核心模块的正向运放输入端；所述第四开关器件的漏极与所述第二电阻的第一端相连；所述第三开关器件的基极与所述第三开关器件的集电极相连；所述第八开关器件的基极与所述第八开关器件的集电极相连，所述第八开关器件的发射极与所述第一电阻的第二端相连；所述第九开关器件的基极与所述第九开关器件的集电极相连，所述第九开关器件的发射极与所述第二电阻的第二端相连，并为所述带隙基准核心模块的带隙基准电压端；所述第八开关器件的集电极、所述第九开关器件的集电极、所述第三开关器件的集电极共地。

可选地，所述上拉模块包括第十一开关器件、第十二开关器件，所述第十一开关器件的栅极为所述上拉模块的第一指令输入端，所述第十一开关器件的源极与所述第一电源相连，所述第十一开关器件的漏极与所述第十二开关器件的源极相连；所述第十二开关器件的栅极为所述上拉模块的第二指令输入端，所述第十二开关器件的漏极为所述上拉模块的电压输出端。

可选地，所述自偏置电流模块包括第五开关器件、第六开关器件、第十五开关器件、第十六开关器件、第十七开关器件、第三电阻；所述第五开关器件的栅极为所述自偏置电流模块的偏置电流端，并与所述第五开关器件的漏极、所述第六开关器件的栅极相连，所述第五开关器件的源极、所述第六开关器件的源极与所述第一电源相连，所述第五开关器件的漏极与第十五开关器件的漏极相连；所述第六开关器件的漏极与所述第十六开关器件的源极相连；所述第十五开关器件的栅极为所述自偏置电流模块的电压输出端，所述第十五开关器件的源极与第三电阻的第一端相连；所述第十六开关器件的栅极为所述自偏置电流模块的指令输入端，所述第十六开关器件的漏极与所述第十七开关器件的栅极、所述第十七开关器件的漏极相连，并为所述自偏置电流模块的第一连接端；所述第十七开关器件的源极、所述第三电阻第二端共地。

可选地，所述电流注入模块包括第二十一开关器件、第十九开关器件；所述第二十一开关器件的栅极为所述电流注入模块的偏置电流端，所述第二十一开关器件的源极与第一电源相连，所述第二十一开关器件的漏极与所述第十九开关器件的源极相连；所述第十九开关器件的栅极为所述电流注入模块的指令输入端，所述第十九开关器件的漏极为所述电流注入模块的电压输出端。

可选地，所述启动判断模块包括第二十开关器件、第七开关器件、第二十二开关器件、第二十三开关器件、第五电阻、反相器；所述第七开关器件的栅极与所述第二十开关器件的漏极、第五电阻的第一端相连，所述第七开关器件的源极与所述第一电源相连；所述第二十开关器件的栅极为所述启动判断模块的电压输入端，所述第二十开关器件的源极与所述第五电阻的第二端相连，所述第二十开关器件的漏极与所述第二十二开关器件的漏极相连；所述第二十二开关器件的栅极与所述第一电源相连，所述第二十二开关器件的源极与所述第二十三开关器件的漏极、所述反相器的输入端相连；所述第二十三开关器件的栅极为所述启动判断模块的第一连接端；所述反相器的输出端为所述启动判断模块的指令信号端；所述第二十三开关器件的源极与地端相连。

本发明还提出一种芯片，所述芯片包括：如上所述的低功耗的带隙基准电路。

本发明还提出一种电子设备，所述电子设备包括：如上所述的低功耗的带隙基准电路；或如上所述的芯片。

本发明技术方案为由第一电源以及均与所述第一电源连接的带隙基准核心模块、PN结支路、上拉模块、自偏置电流模块、电流注入模块和启动判断模块组成的低功耗的带隙基准电路；通过启动判断模块在第一电源上电时，对公共节点的带隙基准电压是否低于带隙基准参考电压的判断，输出对应控制信号，指示各模块的工作状态，从而使所述公共节点的带隙基准电压稳定在带隙基准参考电压的范围内，并在所述公共节点的带隙基准电压稳定后，使所述的低功耗的带隙基准电路停止工作。此方案使所述的低功耗的带隙基准电路在不增加额外的电流的情况下，减小工艺\电压\温度对启动电路正常工作的影响，产生适用于电压模和电流模的带隙基准电压，能够适应电源电压的快速上电和缓慢上电。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明低功耗的带隙基准电路一实施例的电路结构框图示意图；

图2为本发明低功耗的带隙基准电路一实施例的电路结构示意图；

图3为现有技术中带隙基准启动电路的电路结构框图示意图；

图4为现有技术中带隙基准启动电路的电路结构示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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的一部分实施例，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作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。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出了一种低功耗的带隙基准电路，用于在不增加额外的电流的情况下，避免工艺\电压\温度对启动电路正常工作的影响，产生适用于电压模和电流模的带隙基准电压，能够适应电源电压的快速上电和缓慢上电。

参考图1，在一实施例中，本发明提出的低功耗的带隙基准电路包括第一电源70以及均与所述第一电源70连接的带隙基准核心模块20、PN结支路10、上拉模块30、自偏置电流模块40、电流注入模块50和启动判断模块60；

所述PN结支路10的电压输出端与所述带隙基准核心模块20的负向运放输入端相连；

所述上拉模块30的电压输出端、所述自偏置电流模块40的电压输出端、所述启动判断模块60的电压输入端相互连接于一公共节点vbg；

所述自偏置电流模块40的偏置电流端与所述电流注入模块50的偏置电流端、所述带隙基准核心模块20的运放输出端相连；

所述电流注入模块50的电压输出端与所述带隙基准核心模块20的正向运放输入端相连；

所述启动判断模块60的指令信号端vbgok与所述PN结支路10的指令输入端、所述上拉模块30的第一指令输入端和第二指令输入端、所述自偏置电流模块40的指令输入端、所述电流注入模块50的指令输入端相连；

所述启动判断模块60，用于在第一电源70上电，且所述公共节点vbg的带隙基准电压低于带隙基准参考电压时，指令信号端vbgok输出第一控制信号，在所述公共节点vbg的带隙基准电压不低于带隙基准参考电压时，指令信号端vbgok输出第二控制信号；

所述PN结支路10用于在接收到第一控制信号时，模拟所述带隙基准核心模块20正常工作时的第一电压，并输出第一电压至所述带隙基准核心模块20的负向运放输入端；

所述上拉模块30，用于在接收到第一控制信号时，上拉所述公共节点vbg的带隙基准电压，直至不低于带隙基准参考电压；

所述自偏置电流模块40，用于在接收到第一控制信号时，对所述第一电源70输出的电源信号进行电流偏置并输出；

所述电流注入模块50，用于在接收到第一控制信号时，将所述自偏置电流模块40输出的电流进行镜像复制，并输出与所述自偏置电流模块输出的电流对应的第二电压至所述带隙基准核心模块20的正向运放输入端；

所述带隙基准核心模块20，用于根据所述第一电压和所述第二电压进行工作；

在接收到第二控制信号时，所述PN结支路10、所述上拉模块30、所述自偏置电流模块40、所述电流注入模块50停止工作。

在本实施例中，所述带隙基准核心模块20为常见的带隙基准源工作电路，此为现有技术，此处不再赘述。

在本实施例中，所述第一电源70为常见的供电电源，可以实现缓慢上电或者微秒级的快速上电，此为现有技术，此处不再赘述。

在本实施例中，所述PN结支路10本质上是一个PN结，其正向电压一般为0.7V(一个PN结压降)，在接收到第一控制信号时，强制所述带隙基准核心模块20的负向运放输入端电压为一个PN结压降，从而打破三极管未导通导致的亚稳态；其中PN结连接的电阻可调节，调节电阻可使所述PN结支路电流与所述带隙基准核心模块的支路电流相等，可有效消除第三开关器件Q1和第八开关器件Q2形成的PN结电压误差。

在本实施例中，所述上拉模块30在接收到第一控制信号时，通过控制对应开关管的导通或关断，将带隙基准电压的公共节点vbg的电压上拉，直至得到一个固定的参考电压。

在本实施例中，所述自偏置电流模块40具有电源镜结构，在接收到第一控制信号时，对所述第一电源70输出的电源信号进行电流偏置并输出；所述自偏置电流模块40也可以是一个压控电流源模块，其控制电压为所述带隙基准电压的公共节点vbg的电压。

在本实施例中，所述电流注入模块50将所述自偏置电流模块40输出的电流进行镜像复制，注入到所述带隙基准核心模块20的正向运放输入端，打破三极管零电流的简并点。

在本实施例中，所述启动判断模块60在所述第一电源70上电阶段，且所述公共节点vbg的带隙基准电压低于带隙基准参考电压时，通过比较第一电源70的电压与带隙基准电压的公共节点vbg电压之差与一参考电压，参考电压的数值可通过开关管与电阻的连接组合调节，判断并输出高低电平信号。

在本实施例中，所述的启动控制模块利用第一电源70的电压与带隙基准电压的公共节点vbg电压之差判断所述低功耗的带隙基准电路是否需要工作，并输出信号给其它工作模块，使整体电路能输出一个固定的带隙基准电压，没有引入额外的电流，减少了功耗。在不增加额外的电流的情况下，避免工艺\电压\温度对启动电路正常工作的影响，产生适用于电压模和电流模的带隙基准电压，能够适应电源电压的快速上电和缓慢上电。

参考图2，所述启动判断模块60包括第二十开关器件PM10、第七开关器件PM6、第二十二开关器件NM11、第二十三开关器件NM3、第五电阻R5、反相器INV1；所述第七开关器件PM6的栅极与所述第二十开关器件PM10的漏极、第五电阻R5的第一端，所述第七开关器件PM10的源极与所述第一电源70；所述第二十开关器件PM11的栅极为所述启动判断模块60的电压输入端，所述第二十开关器件PM11的源极与所述第五电阻R5的第二端相连，所述第二十开关器件PM11的漏极与所述第二十二开关器件PM11的漏极相连；所述第二十二开关器件NM11的栅极与所述第一电源70相连，所述第二十二开关器件NM11的源极与所述第二十三开关器件NM3的栅极、所述第二十三开关器件NM3的漏极、所述反相器INV1的输入端相连；所述反相器INV1的输出端为所述启动判断模块60的指令信号端vbgok；所述第二十三开关器件NM3的源极与地端相连。

在本实施例中，需要说明的是，在第一电源70上电阶段或第一电源70上电完成时，带隙基准未能正常工作时，带隙基准电压的公共节点vbg初始电压较低，第一电源70的电压与带隙基准电压的公共节点vbg电压之差大于第二十开关器件PM10源漏极之间的电压、栅极阈值电压与第四电阻R4两端的电压之和，第二十开关器件PM10、第二十一开关器件PM11、第二十二开关器件NM12导通，指令信号端vbgok输出第一控制信号；设定值，第一电源70的电压与带隙基准电压的公共节点vbg电压之差不再大于第七开关器件PM6源漏极之间的电压、栅极阈值电压与第四电阻R4两端的电压之和，第二十开关器件PM10、第二十一开关器件PM11、第二十二开关器件NM12截止，指令信号端vbgok输出第二控制信号，在本实施例中，反相器INV1为一个非门运算器，第二控制信号为高电平。

参考图2，所述PN结支路10包括第四电阻R4、第十开关器件Q4、第十三开关器件PM7、第十四开关器件PM8；所述第十三开关器件PM1的栅极与所述第十四开关器件PM2的栅极相连，并为所述PN结支路10的指令输入端，所述第十三开关器件PM1的源极与所述第四电阻R4的第二端相连，所述第十三开关器件PM1的漏极、所述第十四开关器件的源极相连和所述第十开关器件的发射极相连；第十四开关器件PM2的漏极为所述PN结支路10的电压输出端；所述第十开关器件的基极和所述第十开关器件的集电极与地端相连；所述第四电阻R4的第一端与第一电源70相连。

在本实施例中，需要说明的是，当接收到所述第一控制信号，所述PN结支路10模块导通，第十三开关器件PM7、第十四开关器件PM8导通，强制所述带隙基准核心模块20的负向运放输入端电压为一个PN结压降，从而打破三极管未导通导致的亚稳态。

参考图2，所述带隙基准核心模块20包括运算放大器、第一开关器件PM1、第二开关器件PM2、第三开关器件Q1、第四开关器件PM3、第八开关器件Q2、第九开关器件Q3、第十八开关器件PM9、第一电阻R1、第三电阻R2；所述第一开关器件PM1的栅极、所述第二开关器件PM2的栅极、所述第四开关器件PM3的栅极、所述第十八开关器件PM9的栅极与所述运算放大器的运放输出端相连，并为所述带隙基准核心模块的运放输出端；所述第一开关器件PM1的源极、所述第二开关器件PM2的源极、所述第四开关器件PM3的源极、所述第十八开关器件PM9的源极与所述第一电源相连；所述第十八开关器件PM9的漏极与所述运算放大器的供电端相连；所述第一开关器件PM1的漏极与所述第三开关器件Q1的发射极相连，并为所述带隙基准核心模块的负向运放输入端；所述第二开关器件PM2的漏极与所述第一电阻R1的第一端相连，并为所述带隙基准核心模块的正向运放输入端；所述第四开关器件PM3的漏极与所述第二电阻R2的第一端相连；所述第三开关器件Q1的基极与所述第三开关器件Q1的集电极相连；所述第八开关器件Q2的基极与所述第八开关器件Q2的集电极相连，所述第八开关器件Q2的发射极与所述第一电阻R1的第二端相连；所述第九开关器件Q3的基极与所述第九开关器件Q3的集电极相连，所述第九开关器件Q3的发射极与所述第二电阻R2的第二端相连，并为所述带隙基准核心模块的带隙基准电压端；所述第八开关器件Q2的集电极、所述第九开关器件Q3的集电极、所述第三开关器件Q1的集电极共地。

在本实施例中，需要说明的是，带隙基准核心模块20的运算放大器正常工作时，所述带隙基准核心模块20的负向运放输入端电压和所述带隙基准核心模块20的正向运放输入端电压相等。

参考图2，所述上拉模块30包括第十一开关器件PMst1、第十二开关器件PMsw1，所述第十一开关器件PMst1的栅极为所述上拉模块30的第一指令输入端，所述第十一开关器件PMst1的源极与所述第一电源70相连，所述第十一开关器件PMst1的漏极与所述第十二开关器件PMsw1的源极相连；所述第十二开关器件PMsw1的栅极为所述上拉模块30的第二指令输入端，所述第十二开关器件PMsw1的漏极为所述上拉模块30的电压输出端。

在本实施例中，需要说明的是，当接收到所述第一控制信号，所述上拉模块30的第十一开关器件PMst1、第十二开关器件PMsw1导通，将带隙基准电压的公共节点vbg的电压上拉。

参考图2，所述自偏置电流模块40包括第五开关器件PM4、第六开关器件PM5、第十五开关器件NM1、第十六开关器件PMsw2、第十七开关器件NM2、第三电阻R3；所述第五开关器件PM4的栅极为所述自偏置电流模块40的偏置电流端，并与所述第五开关器件PM4的漏极、所述第六开关器件PM5的栅极相连，所述第五开关器件PM4的源极、所述第六开关器件PM5的源极与第一电源70相连，所述第五开关器件PM4的漏极与第十五开关器件NM1的漏极相连；所述第六开关器件PM5的漏极与所述第十六开关器件PMsw2的源极相连；所述第十五开关器件NM1的栅极为所述自偏置电流模块40的电压输出端，所述第十五开关器件NM1的源极与第三电阻R3的第一端相连；所述第十六开关器件PMsw2的栅极为所述自偏置电流模块40的指令输入端，所述第十六开关器件PMsw2的漏极与所述第十七开关器件NM2的栅极、所述第十七开关器件NM2的漏极相连；所述第十七开关器件NM2的源极、所述第三电阻R3第二端共地。

在本实施例中，需要说明的是，当接收到所述第一控制信号，带隙基准电压的公共节点vbg的电压被上拉，同时所述自偏置电流模块40产生对应偏置电流。值得注意的是，第三电阻R3可以是一个由正温度系数和负温度系数串并联组成的电阻，也可以是一个可控电阻\带Trim的电阻模块。

参考图2，所述电流注入模块50包括第二十一开关器件PM12、第十九开关器件PMsw3；所述第二十一开关器件PM12的栅极为所述电流注入模块50的偏置电流端，所述第二十一开关器件PM12的源极与第一电源70相连，所述第二十一开关器件PM12的漏极与所述第十九开关器件PMsw3的源极相连；所述第十九开关器件PMsw3的栅极为所述电流注入模块50的指令输入端，所述第十九开关器件PMsw3的漏极为所述电流注入模块50的电压输出端。

在本实施例中，需要说明的是，当接收到所述第一控制信号，所述电流注入模块50将所述自偏置电流模块40产生的对应偏置电流经过电流镜镜像后，注入到所述带隙基准核心模块20的正向运放输入端，打破三极管零电流的简并点。

在本实施例中，需要说明的是，当接收到所述第二控制信号，所述PN结支路10、所述上拉模块30、所述电流注入模块50停止工作，带隙基准电压的公共节点vbg的电压受环路自动调控，不消耗额外的电流；所述启动判断模块60上拉电流减小，功耗损失减小或不存在电流。

参考图3，此现有方案使用通用启动电路打破整体电路零电流的状态，然后从带隙基准电路偏置一路电流与一个期望参考电流(该期望电流大小一般与正常工作时的带隙基准电流相同)，根据结果决定是否启动下拉晶体管，加大支路电流，打破当前工作状态。

相比此方案存在的增加了一路用于比较的参考电流使功耗增加的问题，本发明所述的启动控制模块利用第一电源70的电压与带隙基准电压的公共节点vbg电压之差判断所述低功耗的带隙基准电路是否需要工作，没有引入额外的电流，减少了功耗；相比此方案存在的下拉晶体管若下拉栅极太快，电流迅速增加，此时运算放大器尚未建立，也有可能启动失败的问题，本发明所述的PN结支路10会强制所述带隙基准核心模块20的负向运放输入端电压为一个PN结压降使运算放大器正常建立工作。

参考图4，此现有方案使用通用启动电路打破整体电路零电流的状态，然后把带隙产生的基准电压与期望电压比较，或者把带隙基准的三极管处电压与一个期望电压比较，根据结果决定是否上拉三极管的集电极电压。

相比此方案存在的新增电压比较器，并且要求此比较器的转折电平要与正常工作时的比较点电压相等，会增加生产时的器件面积和成本，并且在不同的PVT(工艺\电压\温度)下转折点电压偏差较大，在某些极端情况下甚至导致启动电路失效的问题，本发明降低了一条支路电流，同时降低了生产时的器件面积和成本，且所述启动判断模块60不存在转折电压，工作与否取决于第一电源70的电压与带隙基准电压的公共节点vbg电压之差，受到的PVT(工艺\电压\温度)的影响远没有电压比较器大。

因此，此发明解决了现有技术的问题，在不增加额外的电流的情况下，避免工艺\电压\温度对启动电路正常工作的影响，产生适用于电压模和电流模的带隙基准电压，能够适应电源电压的快速上电和缓慢上电。

本发明还提出一种芯片，该芯片包括：如上所述的低功耗的带隙基准电路。该低功耗的带隙基准电路参照上述实施例，由于本芯片采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

本发明还提出一种电子设备，该电子设备包括：如上所述的低功耗的带隙基准电路；或如上所述的芯片。该低功耗的带隙基准电路与芯片参照上述实施例，由于本电子设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种低功耗的带隙基准电路，其特征在于，所述低功耗的带隙基准电路包括第一电源以及均与所述第一电源连接的带隙基准核心模块、PN结支路、上拉模块、自偏置电流模块、电流注入模块和启动判断模块；

所述PN结支路的电压输出端与所述带隙基准核心模块的负向运放输入端相连；

所述上拉模块的电压输出端、所述自偏置电流模块的电压输出端、所述启动判断模块的电压输入端、所述带隙基准核心模块的带隙基准电压端相互连接于一公共节点；

所述自偏置电流模块的偏置电流端与所述电流注入模块的偏置电流端、所述带隙基准核心模块的运放输出端相连；

所述电流注入模块的电压输出端与所述带隙基准核心模块的正向运放输入端相连；

所述启动判断模块的指令信号端与所述PN结支路的指令输入端、所述上拉模块的第一指令输入端和第二指令输入端、所述自偏置电流模块的指令输入端、所述电流注入模块的指令输入端相连；

所述启动判断模块，用于在第一电源上电，且所述公共节点的带隙基准电压低于带隙基准参考电压时，指令信号端输出第一控制信号，在所述公共节点的带隙基准电压不低于带隙基准参考电压时，指令信号端输出第二控制信号；

所述PN结支路用于在接收到第一控制信号时，模拟所述带隙基准核心模块正常工作时的第一电压，并输出第一电压至所述带隙基准核心模块的负向运放输入端；

所述上拉模块，用于在接收到第一控制信号时，上拉所述公共节点的带隙基准电压，直至不低于带隙基准参考电压；

所述自偏置电流模块，用于在接收到第一控制信号时，对所述第一电源输出的电源信号进行电流偏置并输出；

所述电流注入模块，用于在接收到第一控制信号时，将所述自偏置电流模块输出的电流进行镜像复制，并输出与所述自偏置电流模块输出的电流对应的第二电压至所述带隙基准核心模块的正向运放输入端；

所述带隙基准核心模块，用于根据所述第一电压和所述第二电压进行工作；

在接收到第二控制信号时，所述PN结支路、所述上拉模块、所述自偏置电流模块、所述电流注入模块停止工作；

所述PN结支路包括第四电阻、第十开关器件、第十三开关器件、第十四开关器件；所述第十三开关器件的栅极与所述第十四开关器件的栅极相连，并为所述PN结支路的指令输入端，所述第十三开关器件的源极与所述第四电阻的第二端相连，所述第十三开关器件的漏极、所述第十四开关器件的源极相连和所述第十开关器件的发射极相连；所述第十四开关器件的漏极为所述PN结支路的电压输出端；所述第十开关器件的基极和所述第十开关器件的集电极与地端相连；所述第四电阻的第一端与第一电源相连；

所述带隙基准核心模块包括运算放大器、第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件、第四开关器件、第八开关器件、第九开关器件、第十八开关器件、第一电阻、第二电阻；所述第一开关器件的栅极、所述第二开关器件的栅极、所述第四开关器件的栅极、所述第十八开关器件的栅极与所述运算放大器的运放输出端相连，并为所述带隙基准核心模块的运放输出端；所述第一开关器件的源极、所述第二开关器件的源极、所述第四开关器件的源极、所述第十八开关器件的源极与所述第一电源相连；所述第十八开关器件的漏极与所述运算放大器的供电端相连；所述第一开关器件的漏极与所述第三开关器件的发射极相连，并为所述带隙基准核心模块的负向运放输入端；所述第二开关器件的漏极与所述第一电阻的第一端相连，并为所述带隙基准核心模块的正向运放输入端；所述第四开关器件的漏极与所述第二电阻的第一端相连；所述第三开关器件的基极与所述第三开关器件的集电极相连；所述第八开关器件的基极与所述第八开关器件的集电极相连，所述第八开关器件的发射极与所述第一电阻的第二端相连；所述第九开关器件的基极与所述第九开关器件的集电极相连，所述第九开关器件的发射极与所述第二电阻的第二端相连，并为所述带隙基准核心模块的带隙基准电压端；所述第八开关器件的集电极、所述第九开关器件的集电极、所述第三开关器件的集电极共地；

所述启动判断模块包括第二十开关器件、第七开关器件、第二十二开关器件、第二十三开关器件、第五电阻、反相器；所述第七开关器件的栅极与所述第二十开关器件的漏极、第五电阻的第一端相连，所述第七开关器件的源极与所述第一电源相连；所述第二十开关器件的栅极为所述启动判断模块的电压输入端，所述第二十开关器件的源极与所述第五电阻的第二端相连，所述第二十开关器件的漏极与所述第二十二开关器件的漏极相连；所述第二十二开关器件的栅极与所述第一电源相连，所述第二十二开关器件的源极与所述第二十三开关器件的漏极、所述反相器的输入端相连；所述第二十三开关器件的栅极为所述启动判断模块的第一连接端；所述反相器的输出端为所述启动判断模块的指令信号端；所述第二十三开关器件的源极与地端相连。

2.如权利要求1所述的低功耗的带隙基准电路，其特征在于，所述上拉模块包括第十一开关器件、第十二开关器件，所述第十一开关器件的栅极为所述上拉模块的第一指令输入端，所述第十一开关器件的源极与所述第一电源相连，所述第十一开关器件的漏极与所述第十二开关器件的源极相连；所述第十二开关器件的栅极为所述上拉模块的第二指令输入端，所述第十二开关器件的漏极为所述上拉模块的电压输出端。

3.如权利要求1所述的低功耗的带隙基准电路，其特征在于，所述自偏置电流模块包括第五开关器件、第六开关器件、第十五开关器件、第十六开关器件、第十七开关器件、第三电阻；所述第五开关器件的栅极为所述自偏置电流模块的偏置电流端，并与所述第五开关器件的漏极、所述第六开关器件的栅极相连，所述第五开关器件的源极、所述第六开关器件的源极与所述第一电源相连，所述第五开关器件的漏极与第十五开关器件的漏极相连；所述第六开关器件的漏极与所述第十六开关器件的源极相连；所述第十五开关器件的栅极为所述自偏置电流模块的电压输出端，所述第十五开关器件的源极与第三电阻的第一端相连；所述第十六开关器件的栅极为所述自偏置电流模块的指令输入端，所述第十六开关器件的漏极与所述第十七开关器件的栅极、所述第十七开关器件的漏极相连，并为所述自偏置电流模块的第一连接端；所述第十七开关器件的源极、所述第三电阻第二端共地。

4.如权利要求1所述的低功耗的带隙基准电路，其特征在于，所述电流注入模块包括第二十一开关器件、第十九开关器件；所述第二十一开关器件的栅极为所述电流注入模块的偏置电流端，所述第二十一开关器件的源极与第一电源相连，所述第二十一开关器件的漏极与所述第十九开关器件的源极相连；所述第十九开关器件的栅极为所述电流注入模块的指令输入端，所述第十九开关器件的漏极为所述电流注入模块的电压输出端。

5.一种芯片，其特征在于，包括：如权利要求1-4任一项所述的低功耗的带隙基准电路。

6.一种电子设备，其特征在于，包括：如权利要求1-4任一项所述的低功耗的带隙基准电路或如权利要求5所述的芯片。