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基准电压的电源

信息来源(yuan)：本(ben)站　日期：2017-05-08　

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因(yin)为(wei)(wei)NMOS耗尽(jin)管的(de)阈值电压为(wei)(wei)负值，并且具有负温(wen)度系数(shu)，因(yin)此由式(1)可知，耗尽(jin)管电流随(sui)温(wen)度上升(sheng)而(er)变大。同(tong)时将该输出(chu)接到(dao)基(ji)准电源(yuan)第二级电路中M2管的(de)栅(zha)极，减(jian)弱了该点(dian)随(sui)电源(yuan)电压的(de)变化，从而(er)有效地进步了基(ji)准输出(chu)真(zhen)个(ge)电源(yuan)按(an)捺特性。

(1)温度(du)系数。该电流(liu)就是通过增强管M6的电流(liu)。

。为了(le)获得较好的(de)电源按(an)捺特性，可以(yi)将(jiang)图1的(de)基准单(dan)元进行级联(lian)排列，如图2所示(shi)。

(1)可(ke)以(yi)产生较低基准电(dian)压(ya)。

在此分析先容了一种低功耗基准电压源电路的设计方案，该电路的最大功耗小于1μW，温度系数为21ppm／℃；同时因为电路结果较简朴，易于集成，已经用于电池充电保护芯片。

(2)基准(zhun)电压的电源按捺(na)比。从(cong)可以(yi)看到基准(zhun)电压从(cong)-40℃的0．96332V变化到30℃时的0．96235V，因此该(gai)基准(zhun)的温度系数为(ppm／℃)：

该电路(lu)采(cai)用CSMC公司0．6／μm的工艺，仿(fang)真使用49级模型，得到以下结果：

M1，M2，M4为(wei)耗尽管(guan)，M5，M6为(wei)增强管(guan)。

M4管栅源极相连充当恒流源，因为该管长度设置得较大，因而对应的等效电阻很大，流过的静态电流很小，一般只有几百纳安。仿真是在输入电压4．0V，温度为-40～+100℃的前提下进行的。对于增强型MOS管，阈值电压随温度的升高而下降；对于耗尽型MOS管，阈(yu)值电(dian)(dian)压(ya)为(wei)负(fu)，其阈(yu)值电(dian)(dian)压(ya)的(de)(de)(de)温度(du)系数(shu)与增(zeng)强型(xing)相反。利用增(zeng)强型(xing)MOS管阈(yu)值电(dian)(dian)压(ya)的(de)(de)(de)负(fu)温度(du)系数(shu)和(he)耗尽管阈(yu)值电(dian)(dian)压(ya)的(de)(de)(de)正温度(du)系数(shu)产生一(yi)个精度(du)很高(gao)的(de)(de)(de)基(ji)准电(dian)(dian)压(ya)。与一(yi)般(ban)的(de)(de)(de)1．2V基(ji)准电(dian)(dian)压(ya)比拟(ni)，电(dian)(dian)路结构可以产生更低(di)的(de)(de)(de)基(ji)准电(dian)(dian)压(ya)。其中，M1和(he)M5为(wei)第一(yi)级电(dian)(dian)路，M2，M4，M6为(wei)二(er)级电(dian)(dian)路，一(yi)级与二(er)级电(dian)(dian)路间(jian)的(de)(de)(de)联(lian)系关系不(bu)大(da)。通过设(she)计M1和(he)M5管的(de)(de)(de)宽长比可以获(huo)得(de)一(yi)个比基(ji)准更小(xiao)的(de)(de)(de)偏置电(dian)(dian)压(ya)。

改(gai)进电(dian)路结构及原理

(3)无需额外的(de)启动电(dian)(dian)路(lu)。而M4管(guan)的(de)栅(zha)极(ji)电(dian)(dian)压始终为0，并(bing)且M6管(guan)属于(yu)二极(ji)管(guan)连接，因此(ci)系统上(shang)电(dian)(dian)后，必(bi)定有从电(dian)(dian)源到地的(de)直畅通流畅路(lu)，所以不需要额外的(de)启动电(dian)(dian)路(lu)匡(kuang)助系统挣脱静态电(dian)(dian)流为0的(de)简并(bing)状态。基(ji)准电(dian)(dian)压的(de)线(xian)性调整率特性曲线(xian)。

图1所示基准电压源(yuan)具(ju)有静(jing)态电流小(xiao)，无需额外启动电路等(deng)长处，但(dan)其电源(yuan)按(an)捺(na)比特性不是(shi)很(hen)好。其中(zhong)，M4为(wei)耗尽管，M6为(wei)增(zeng)强管。

这种结(jie)构(gou)的(de)基准电(dian)压源具有以(yi)下长处：

因为增强管M6的阈值电压具有负温度系数，而通过该管的电流具有正温度系数，因此通过公道设置M4，M6的宽长比就能在室温下获得比较恒定的基准电压。在MOS管测试耗尽型晶体管为常通型晶体管，只有当栅极所加电压超过其阈值电压时，mOS管子(zi)才会关(guan)断(duan)。在25℃时，基(ji)准电压从(cong)输入电压2．5V对应(ying)的1．027

952 V变化到输入(ru)电压5．5 V对应的1．027 982

V，其(qi)线性调整(zheng)率为(wei)：

从可以看到(dao)，假(jia)如没有(you)增加M2，低频时(shi)(shi)的PSRR只有(you)-90dB，高频时(shi)(shi)则大约为-75dB，电源按捺比的特性不是很好；假(jia)如增加了M2管，低频时(shi)(shi)的PSRR为-120dB，高频时(shi)(shi)也能控(kong)制在-90

dB内(nei)，电源(yuan)按捺比得到了(le)极大(da)的(de)进(jin)步。可以(yi)看(kan)到，基(ji)准电压的(de)线(xian)性调整率随温度的(de)上升而减小。从图1中可以(yi)看(kan)出，M4栅(zha)源(yuan)极相连后，流(liu)过该(gai)管的(de)电流(liu)为：

基准电(dian)压源的结(jie)构与工(gong)作原理

一般基于自偏置的基准电路，因为MOS管工作在(zai)饱和区，其工作电(dian)(dian)流一(yi)般在(zai)微安级，固然可以合用(yong)于大(da)部门消费(fei)类电(dian)(dian)子芯片(pian)的应用(yong)，但对于一(yi)些特殊(shu)应用(yong)，如充电(dian)(dian)电(dian)(dian)池保护芯片(pian)，则(ze)无法达到其设(she)计要求。

(3)基(ji)准(zhun)电压的(de)线性调整率。基(ji)准(zhun)电压的(de)电源按捺(na)好比所示。

(2)电路具有极小的静态电流。为了减小电路的静态电流，这里的基准与偏置电路采用增强管与耗尽管相结合的方式。于是降低基准电路的电流则成为芯片低功耗设计的枢纽。特别是当所选择工艺的NMOS管阈值较小，并且耗尽管的宽长比较小时，基准电压只有零点几伏，在低压供电的电源驱动芯片中，具(ju)有(you)较大的(de)上风。

为基准电压源的等效结构图。