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专利号: 2022100267568
申请人: 山东师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种带隙基准电压源电路,其特征在于,包括:依次连接的启动电路、偏置电流源电路、低阈值源跟随电路、带隙基准核心电路、曲率补偿电路和基准电压输出电路;

所述启动电路,用于上电后启动基准电压源;

所述偏置电流源电路,用于通过工作在亚阈值区的场效应晶体管的栅源电压差控制工作在线性区的场效应晶体管的电阻,并根据工作在线性区的场效应晶体管的漏源电压和电阻得到偏置电流;

所述低阈值源跟随电路,用于接收偏置电流,以通过控制带隙基准核心电路中运算放大器的输出阻抗控制环路增益;

所述带隙基准核心电路,用于接收偏置电流,并根据双极型晶体管在负温度系数的基极‑发射极电压和正温度系数的基极‑发射极电压,得到基准电压;

所述曲率补偿电路,用于产生与温度系数呈反比的补偿电流,根据补偿电流对基准电压进行曲率补偿;

所述基准电压输出电路,用于输出补偿后的基准电压。

2.如权利要求1所述的一种带隙基准电压源电路,其特征在于,所述启动电路包括:第一场效应晶体管M1、第十七场效应晶体管M17、第二十二场效应晶体管M22和第二十四场效应晶体管M24;第一场效应晶体管M1的源极连接电源,第一场效应晶体管M1的漏极连接第十七场效应晶体管M17的源极,第十七场效应晶体管M17的漏极连接第二十四场效应晶体管M24的漏极,第二十四场效应晶体管M24的源极接地,第二十四场效应晶体管M24的栅极连接基准输出电压,第十七场效应晶体管M17的漏极连接第十七场效应晶体管M17的栅极,且连接第二十二场效应晶体管M22的栅极。

3.如权利要求2所述的一种带隙基准电压源电路,其特征在于,处于零电流状态时,第二十二场效应晶体管M22的栅极处于高电位,第二十二场效应晶体管M22导通,并产生电流以启动电流镜,输出电压使得第二十四场效应晶体管M24导通,第二十二场效应晶体管M22截止,实现基准电压源的启动。

4.如权利要求1所述的一种带隙基准电压源电路,其特征在于,所述偏置电流源电路包括:第二场效应晶体管M2、第三场效应晶体管M3、第七场效应晶体管M7、第八场效应晶体管M8、第二十场效应晶体管M20、第二十一场效应晶体管M21、第二十三场效应晶体管M23、第二十五场效应晶体管M25、第二十六场效应晶体管M26和第二十八场效应晶体管M28;

第二场效应晶体管M2和第三场效应晶体管M3的源极连接电源,第二场效应晶体管M2的栅极连接第三场效应晶体管M3的栅极、漏极和第八场效应晶体管M8的源极,第二场效应晶体管M2的漏极连接第七场效应晶体管M7的源极,第七场效应晶体管M7的栅极连接第八场效应晶体管M8的栅极、漏极和第二十一场效应晶体管M21的漏极,第七场效应晶体管M7的漏极连接第二十场效应晶体管M20的漏极、栅极和第二十一场效应晶体管M21的栅极,第二十一场效应晶体管M21的源极连接第二十六场效应晶体管M26的漏极,第二十场效应晶体管M20的源极连接第二十三场效应晶体管M23的栅极、漏极和第二十五场效应晶体管M25的栅极,第二十三场效应晶体管M23的源极连接第二十五场效应晶体管M25的漏极和第二十八场效应晶体管M28的栅极,第二十五场效应晶体管M25的源极连接第二十六场效应晶体管M26的栅极和第二十八场效应晶体管M28的漏极,第二十六场效应晶体管M26的源极接地,第二十八场效应晶体管M28的源极接地。

5.如权利要求4所述的一种带隙基准电压源电路,其特征在于,所述偏置电流源电路中采用电流镜,将偏置电流经电流镜镜像至带隙基准核心电路中;

或,第二十三场效应晶体管M23工作在饱和区,采用第二十三场效应晶体管M23与第二十五场效应晶体管M25栅极相连到第二十三场效应晶体管M23漏极的方式,保证第二十五场效应晶体管M25工作在线性区,并作为恒定电阻,由第二十五场效应晶体管M25管的漏源电压和电阻产生偏置电流。

6.如权利要求1所述的一种带隙基准电压源电路,其特征在于,所述低阈值源跟随电路包括运算放大器,运算放大器包括:第四场效应晶体管M4、第五场效应晶体管M5、第九场效应晶体管M9、第十场效应晶体管M10、第十八场效应晶体管M18、第十九场效应晶体管M19、第二十七场效应晶体管M27、第一电阻R1和第一电容C1;

第四场效应晶体管M4、第五场效应晶体管M5的源极连接电源,第四场效应晶体管M4的栅极连接第五场效应晶体管M5的栅极,第四场效应晶体管M4的漏极连接第九场效应晶体管M9的源极,第五场效应晶体管M5的漏极连接第十场效应晶体管M10的源极,第九场效应晶体管M9的栅极连接第十场效应晶体管M10的栅极,第九场效应晶体管M9的漏极连接第十八场效应晶体管M18的漏极,第十场效应晶体管M10的漏极连接第十九场效应晶体管M19的漏极、第一电阻R1和第一电容C1,第十八场效应晶体管M18的源极连接第十九场效应晶体管M19的源极和第二十七场效应晶体管M27的漏极,第二十七场效应晶体管M27的栅极连接偏置电流源电路中的第二十六场效应晶体管M26的栅极,第二十七场效应晶体管M27的源极接地。

7.如权利要求6所述的一种带隙基准电压源电路,其特征在于,所述低阈值源跟随电路还包括:第六场效应晶体管M6、第十一场效应晶体管M11、第十二场效应晶体管M12和第二电阻R2;第六场效应晶体管M6的源极连接第二电阻R2和电源,第六场效应晶体管M6的漏极连接第十一场效应晶体管M11的源极,第十一场效应晶体管M11的栅极连接第十场效应晶体管M10的漏极,第十一场效应晶体管M11的漏极连接第十二场效应晶体管M12的栅极,第十二场效应晶体管M12的源极和漏极连接电源;

或,所述曲率补偿电路包括:第十三场效应晶体管M13、第十四场效应晶体管M14、第十五场效应晶体管M15和第三双极型晶体管Q3;

第十三场效应晶体管M13、第十四场效应晶体管M14和第十五场效应晶体管M15的源极经第一电阻R1和第一电容C1连接电源,第十三场效应晶体管M13的栅极连接第十四场效应晶体管M14和第十五场效应晶体管M15的栅极,第十三场效应晶体管M13的漏极连接第十九场效应晶体管M19的栅极,第十四场效应晶体管M14的漏极连接第十八场效应晶体管M18的栅极,第十五场效应晶体管M15的漏极连接第三双极型晶体管Q3的发射极,第三双极型晶体管Q3的基极和集电极接地。

8.如权利要求1所述的一种带隙基准电压源电路,其特征在于,所述带隙基准核心电路包括:第一双极型晶体管Q1、第二双极型晶体管Q2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9和运算放大器AMP;

第三电阻R3连接第八电阻R8,第八电阻R8接地,第四电阻R4连接第一双极型晶体管Q1的发射极,第一双极型晶体管Q1的集电极连接第七电阻R7和第九电阻R9,第五电阻R5连接第二双极型晶体管Q2的发射极,第二双极型晶体管Q2的集电极连接第七电阻R7,第一双极型晶体管Q1的基极连接第六电阻R6,第六电阻R6连接第二双极型晶体管Q2的基极,运算放大器AMP的同相端连接第四电阻R4和第一双极型晶体管Q1的发射极,运算放大器AMP的反相端连接第五电阻R5和第二双极型晶体管Q2的发射极,运算放大器AMP输出端连接M6的栅极。

9.如权利要求8所述的一种带隙基准电压源电路,其特征在于,根据运算放大器AMP的电压钳位作用使得AMP同相端的电压和反相端的电压相同,带隙基准核心电路产生的电压通过电阻升压网络得到基准电压;

或,所述补偿电流通过曲率补偿电路中的第十三场效应晶体管M13、第十四场效应晶体管M14、第十五场效应晶体管M15的电流镜分别注入到带隙基准核心电路中运算放大器AMP的同相端和反相端,以对正温度系数电流进行补偿。

10.一种带隙基准电压源,其特征在于,包括:权利要求1‑9任一项所述的带隙基准电压源电路。