專利名稱：具有開(kāi)關(guān)控制特性的電壓基準(zhǔn)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源管理集成電路，特別涉及一種具有開(kāi)關(guān)控制特性的電壓基準(zhǔn)電路。
背景技術(shù)：
電源管理集成電路中最經(jīng)典的電壓基準(zhǔn)電路就是帶隙電壓基準(zhǔn)源。帶隙基準(zhǔn)電壓 源的原理是利用雙極型晶體管(BJT)的基極發(fā)射極電壓Vbe負(fù)溫度系數(shù)和等效熱電壓Vt正 溫度系數(shù)的相互抵消實(shí)現(xiàn)零溫漂電壓基準(zhǔn)。傳統(tǒng)的帶隙電壓基準(zhǔn)源Vbg = VBE+kVT，由二部 分組成，Vbe是負(fù)溫度系數(shù)約為_(kāi)2mV/°C，而Vt是正溫度系數(shù)約0. 086mV/°C，Vbe約0. 7V，加 上k倍(k為大于1的自然數(shù))的等效熱電壓VT，Vt又與比例BJT管的基極與發(fā)射極電壓差Δ Vbe相關(guān)，故輸出電壓基準(zhǔn)也可表達(dá)為Vbg = VBE+kl Δ Vbe (kl為大于1的自然數(shù)) 組成，其值約1. 2V，它是一種穩(wěn)定可靠的不隨溫度變化的電壓基準(zhǔn)。在實(shí)際電路設(shè)計(jì)中常把 帶隙電壓基準(zhǔn)再通過(guò)電阻網(wǎng)絡(luò)分壓或倍壓得到各種不同的電壓基準(zhǔn)。雙極型晶體管和金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)管兼容(BiCMOS)工藝下通常實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的零溫 度系數(shù)帶隙電壓基準(zhǔn)電路如圖1所示，它是由同類型比例雙極型晶體管(BJT)電路30、PM0S 比例電流鏡31、運(yùn)算放大器5和輸出部分第二電阻R2、第八BJT管T8等組成。PMOS比例電 流鏡31由P溝道金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)管(PMOS)第一 MOS管Tl、第二 MOS管T2、第三MOS管 T3組成，其中第一 MOS管Tl、第二 MOS管T2與第三MOS管T3的寬長(zhǎng)比例為1 1 K，K 是常數(shù)，它們的源極(S)都接電壓源Vdd，它們的柵極(G)都連在一起接運(yùn)算放大器5輸出 端，第一 MOS管Tl管的漏極通過(guò)第六BJT管T6的PN結(jié)接地，第二 MOS管T2管的漏極連接 第一電阻Rl到第七BJT管T7的PN結(jié)正極，第七BJT管T7的PN結(jié)負(fù)極接地，第三MOS管 T3管的漏極連接電壓基準(zhǔn)Vref輸出端和第二電阻R2的一端，第二電阻R2另一端通過(guò)第 八BJT管T8的PN結(jié)接地。運(yùn)算放大器5負(fù)輸入端連接第一 MOS管Tl的漏極和第六BJT 管T6的PN結(jié)正極，正輸入端連接第二 MOS管T2的漏極。同類型比例BJT管電路20由第 六BJT管T6、第七BJT管T7和第一電阻Rl組成，其中有效發(fā)射區(qū)面積第七BJT管T7是第 六BJT管T6的N倍(N> 1)，第六BJT管T6、第七BJT管T7都連接成PN結(jié)構(gòu)。輸出部分 的第八BJT管T8也連接成PN結(jié)構(gòu)。該零溫度系數(shù)能隙電壓基準(zhǔn)電路，通過(guò)PMOS比例電流 鏡31實(shí)現(xiàn)流過(guò)相同類型比例第六BJT管T6、第七BJT管T7的二路電流相等，即Il = 12， 利用運(yùn)算放大器5、PM0S比例電流鏡31結(jié)合同類型比例雙極型晶體管第六BJT管T6、第七 BJT管T7的基極與發(fā)射極電壓差Δ Vbe在第一電阻Rl上產(chǎn)生與溫度成正比例系數(shù)的恒定電
流Π = Iptat = —f = ΒΕ6 ρι BE7，Vbe6為第六BJT管T6的基極與發(fā)射極電壓、Vbe7為第七 KiKl
BJT管T7的基極與發(fā)射極電壓，該正溫度特性電流通過(guò)PMOS比例電流鏡31相應(yīng)的比例K 在第二電阻R2上產(chǎn)生相應(yīng)的正溫度系數(shù)電壓V2 = K*Iptat*R2，而輸出電壓基準(zhǔn)Vref是正 溫度系數(shù)電流在電阻R2上產(chǎn)生的電壓與雙極晶體管第八BJT管T8基極與發(fā)射極電壓Vbe8 之和，即Vref = KIptat*R2+VBE8，雙極晶體管第八BJT管T8上基極與發(fā)射極電壓Vbe8是負(fù)溫度系數(shù)電壓，當(dāng)二者按一定比例疊加時(shí)正好可相互抵消，所以能產(chǎn)生近似為零溫度系數(shù) 的電壓基準(zhǔn)Vref = K*Iptat*R2+VBE8，當(dāng)工藝一定，晶體管、電阻匹配，此輸出電壓基準(zhǔn)Vref 正好接近半導(dǎo)體的帶隙電壓Vbg約1. 2伏。帶隙電壓基準(zhǔn)電路工作時(shí)穩(wěn)定，但在初始狀態(tài)，若沒(méi)有啟動(dòng)電路電壓基準(zhǔn)電路可 能就不能啟動(dòng)，其電路內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的電壓需通過(guò)啟動(dòng)電路來(lái)調(diào)節(jié)到預(yù)定值，所以用啟動(dòng)電路 來(lái)建立帶隙電壓基準(zhǔn)電路的工作點(diǎn)是必不可少的。一般啟動(dòng)電路又分為常開(kāi)型和關(guān)閉型二 種，常開(kāi)型就是當(dāng)電壓基準(zhǔn)電路正常工作后啟動(dòng)電路部分也還在工作的，關(guān)閉型是當(dāng)電壓 基準(zhǔn)電路正常工作后啟動(dòng)電路部分就關(guān)閉，隨著綠色能源的發(fā)展，關(guān)閉型啟動(dòng)電路因其能 更好地降低功耗越來(lái)越多的被使用。傳統(tǒng)帶隙基準(zhǔn)電壓源，在啟動(dòng)后就一直工作輸出電壓基準(zhǔn)Vref，作為其它電路的 輸出電壓基準(zhǔn)一直存在，所以不利于降低整個(gè)系統(tǒng)功耗。特別是多電源系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)某時(shí)不 需要某個(gè)電壓基準(zhǔn)時(shí)，該電壓基準(zhǔn)一直存在會(huì)帶來(lái)不必要的功耗，浪費(fèi)能源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種具有開(kāi)關(guān)控制特性的電壓基準(zhǔn)電路，能通過(guò) 同一外部使能信號(hào)實(shí)現(xiàn)線性模擬電壓基準(zhǔn)電路的啟動(dòng)控制和輸出控制，當(dāng)使能可編程時(shí)可 實(shí)現(xiàn)電壓基準(zhǔn)電路的可編程控制，提高電壓基準(zhǔn)電路的使用效率降低功耗。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的具有開(kāi)關(guān)控制特性的電壓基準(zhǔn)電路，包括正溫度 系數(shù)電流源電路、第二電阻、雙極型晶體管第八BJT管的PN結(jié)，其特征在于，還包括啟動(dòng)控 制電路、啟動(dòng)控制開(kāi)關(guān)、電壓基準(zhǔn)輸出控制開(kāi)關(guān)；所述電壓基準(zhǔn)輸出控制開(kāi)關(guān)的一端接正溫 度系數(shù)電流源電路輸出端，另一端經(jīng)第二電阻、雙極型晶體管第ABJT管的PN結(jié)串接到地， 并作為電壓基準(zhǔn)輸出端，電壓基準(zhǔn)輸出控制開(kāi)關(guān)由外部使能信號(hào)控制通斷，以控制電壓基 準(zhǔn)電路是否輸出電壓基準(zhǔn)；所述啟動(dòng)控制開(kāi)關(guān)接于正溫度系數(shù)電流源電路的啟動(dòng)控制端同 一啟動(dòng)電壓之間，啟動(dòng)控制電路根據(jù)外部使能信號(hào)及電壓基準(zhǔn)輸出端輸出的電壓控制啟動(dòng) 控制開(kāi)關(guān)的通斷，其中電壓基準(zhǔn)輸出端控制優(yōu)先，在電壓基準(zhǔn)電路起始狀態(tài)接通啟動(dòng)電壓， 在電壓基準(zhǔn)產(chǎn)生后關(guān)斷啟動(dòng)電壓，以進(jìn)行電壓基準(zhǔn)電路的啟動(dòng)控制。所述正溫度系數(shù)電流源電路包括PMOS比例電流鏡、運(yùn)算放大器、同類型比例BJT 管電路，同類型比例BJT管電路包括第六BJT管、第七BJT管和第一電阻，其中有效發(fā)射區(qū) 面積第七BJT管是第六BJT管的N倍，N > 1，第六BJT管、第七BJT管都將基極和集電極短 接形成PN結(jié)構(gòu)，PMOS比例電流鏡包括PMOS第一 MOS管、PMOS第二 MOS管、PMOS第三MOS 管，其中第一 MOS管、第二 MOS管與第三MOS管的寬長(zhǎng)比例為1 1 K，K是常數(shù)，它們的 源極都接電壓源，它們的柵極都連在一起接所述運(yùn)算放大器輸出端，第一 MOS管的漏極通 過(guò)第六BJT管的PN結(jié)接地，第二 MOS管的漏極連接第一電阻到第七BJT管的PN結(jié)正極，第 七BJT管的PN結(jié)負(fù)極接地，運(yùn)算放大器負(fù)輸入端連接第一 MOS管的漏極和第六BJT管的PN 結(jié)正極，正輸入端連接第二MOS管的漏極，第三MOS管的漏極作為正溫度系數(shù)電流源電路輸 出端；所述電壓基準(zhǔn)輸出控制開(kāi)關(guān)為一 NMOS第四NMOS管，第四NMOS管漏極接正溫度系數(shù) 電流源電路輸出端，源極經(jīng)第二電阻、雙極型晶體管第八BJT管的PN結(jié)串接到地，并作為電 壓基準(zhǔn)輸出端，柵極用于接外部使能信號(hào)；所述啟動(dòng)控制開(kāi)關(guān)為一 NMOS第十一 NMOS管，所 述啟動(dòng)控制電路包括NMOS第九NMOS管、NMOS第十二 NMOS管以及PMOS第十PMOS管、PMOS第十三PMOS管，第十三PMOS管的源極接電壓源，柵極接地，漏極接第十二 NMOS管的漏極和 第十PMOS管的柵極，第十PMOS管的源極接電壓源，漏極連接第九NMOS管的漏極和第十一 NMOS管的柵極，第十一 NMOS管的漏極接所述第一 MOS管、第二 MOS管及第三MOS管的柵極， 源極接地，第九NMOS管的柵極接電壓基準(zhǔn)輸出端，源極接地，第十二 NMOS管的源極接地，柵 極用于接外部使能信號(hào)，所述第九NMOS管的寬長(zhǎng)比大于第十PMOS管的寬長(zhǎng)比。本發(fā)明的具有開(kāi)關(guān)控制特性的電壓基準(zhǔn)電路，在已有的傳統(tǒng)常用線性模擬帶隙基 準(zhǔn)電路結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上利用金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(M0S管)增加二個(gè)開(kāi)關(guān)，利用相關(guān)控制 電路及MOS管的開(kāi)關(guān)特性，通過(guò)外部使能信號(hào)(Enable)實(shí)現(xiàn)線性模擬電壓基準(zhǔn)電路的啟動(dòng) 控制和輸出控制，當(dāng)外部使能信號(hào)為高電平時(shí)，帶隙電壓基準(zhǔn)電路啟動(dòng)并正常輸出，當(dāng)外部 使能信號(hào)為低電平時(shí)，帶隙電壓基準(zhǔn)電路關(guān)斷輸出，一方面解決了電壓基準(zhǔn)電路的啟動(dòng)問(wèn) 題，另一方面使輸出電壓基準(zhǔn)可以控制，能由一個(gè)控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)電壓基準(zhǔn)輸出的工作和關(guān) 斷并同時(shí)兼顧啟動(dòng)回路的開(kāi)啟和關(guān)斷，可作為內(nèi)嵌式模塊調(diào)用，當(dāng)使能信號(hào)為脈沖開(kāi)關(guān)時(shí)， 實(shí)現(xiàn)脈沖開(kāi)關(guān)式的電壓基準(zhǔn)輸出，只要把外部使能信號(hào)與可編程微處理器(MCU)相連，就 可形成可編程電壓基準(zhǔn)輸出電路，能提高電壓基準(zhǔn)電路的使用效率，降低功耗。本發(fā)明的具 有開(kāi)關(guān)控制特性的電壓基準(zhǔn)電路適合在各種雙極型晶體管和金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)管兼容的 工藝下制造。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。圖1是典型的零溫度系數(shù)帶隙電壓基準(zhǔn)電路；圖2是本發(fā)明的具有開(kāi)關(guān)控制特性的電壓基準(zhǔn)電路原理圖；圖3是本發(fā)明的具有開(kāi)關(guān)控制特性的電壓基準(zhǔn)電路一實(shí)施方式電路圖；圖4是本發(fā)明的具有開(kāi)關(guān)控制特性的電壓基準(zhǔn)電路一實(shí)施例電路圖；圖5是本發(fā)明的具有開(kāi)關(guān)控制特性的電壓基準(zhǔn)電路另一實(shí)施例電路圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的具有開(kāi)關(guān)控制特性的電壓基準(zhǔn)電路原理圖如圖2所示，包括正溫度系數(shù) 電流源電路、第二電阻R2、雙極型晶體管第八BJT管T8的PN結(jié)、啟動(dòng)控制電路34、啟動(dòng)控制 開(kāi)關(guān)33、電壓基準(zhǔn)輸出控制開(kāi)關(guān)32，正溫度系數(shù)電流源電路接電壓基準(zhǔn)輸出控制開(kāi)關(guān)32的 一端，電壓基準(zhǔn)輸出控制開(kāi)關(guān)32的另一端經(jīng)第二電阻R2、雙極型晶體管第八BJT管Τ8&ΡΝ 結(jié)串接到地，并作為電壓基準(zhǔn)輸出端，電壓基準(zhǔn)輸出控制開(kāi)關(guān)32由外部使能信號(hào)(enable) 控制通斷，以控制電壓基準(zhǔn)電路是否輸出電壓基準(zhǔn)，所述啟動(dòng)控制開(kāi)關(guān)33接于電壓基準(zhǔn)電 路的啟動(dòng)控制端同一啟動(dòng)電壓之間，啟動(dòng)控制電路34根據(jù)外部使能信號(hào)(enable)及電壓 基準(zhǔn)輸出端的電壓控制啟動(dòng)控制開(kāi)關(guān)33的通斷，其中電壓基準(zhǔn)輸出端控制優(yōu)先，在電壓基 準(zhǔn)電路起始狀態(tài)接通啟動(dòng)電壓，在電壓基準(zhǔn)產(chǎn)生后關(guān)斷啟動(dòng)電壓，以進(jìn)行電壓基準(zhǔn)電路的 啟動(dòng)控制。一實(shí)施方式如圖3所示，具有開(kāi)關(guān)控制特性的電壓基準(zhǔn)電路，包括PMOS比例電流 鏡31、運(yùn)算放大器5、同類型比例BJT管電路、第二電阻R2、第八BJT管T8，以及NMOS第四 匪OS 管 T4、NM0S 第九匪OS 管 T9、NM0S 第^^一 匪OS 管 Tl 1、NMOS 第十二 匪OS 管 T12、PM0S第十PMOS管T10、PMOS第十三PMOS管T13 ；同類型比例BJT管電路包括第六BJT管T6、第 七BJT管T7和第一電阻Rl，其中有效發(fā)射區(qū)面積第七BJT管T7是第六BJT管T6的N倍(N > 1)，第六BJT管T6、第七BJT管T7都將基極和集電極短接形成PN結(jié)構(gòu)，PMOS比例電流鏡 31包括PMOS (P溝道金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)管)第一 MOS管T1、PM0S第二 MOS管T2、PM0S第三 MOS管T3，其中第一 MOS管Tl、第二 MOS管T2、第三MOS管T3的寬長(zhǎng)比例為1 1 K，K 是常數(shù)，它們的源極(S)都接電壓源Vdd，它們的柵極(G)都連在一起接運(yùn)算放大器5輸出 端，第一 MOS管Tl的漏極通過(guò)第六BJT管T6的PN結(jié)接地，第二 MOS管T2的漏極連接第一 電阻Rl到第七BJT管T7的PN結(jié)正極，第七BJT管T7的PN結(jié)負(fù)極接地，運(yùn)算放大器5負(fù) 輸入端連接第一 MOS管Tl的漏極和第六BJT管T6的PN結(jié)正極，正輸入端連接第二 MOS管 T2的漏極；第三MOS管T3的漏極作為正溫度系數(shù)電流源電路輸出端，連接作為電壓基準(zhǔn)輸 出控制開(kāi)關(guān)的第四NMOS管T4的漏極，第四NMOS管T4的源極經(jīng)第二電阻R2、雙極型晶體管 第八BJT管T8的PN結(jié)串接到地，并作為電壓基準(zhǔn)輸出端Vref，第四NMOS管T4的柵極用于 接外部使能信號(hào)；啟動(dòng)控制電路包括NMOS第九NMOS管T9、NMOS第十二 NMOS管T12以及 PMOS第十PMOS管T10、PM0S第十三PMOS管T13，第十三PMOS管T13的源極接電壓源Vdd， 柵極接地，漏極連接第十二 NMOS管T12的漏極和第十PMOS管TlO的柵極，第十PMOS管TlO 的源極接電壓源Vdd，漏極連接第九NMOS管T9的漏極和作為啟動(dòng)控制開(kāi)關(guān)的NMOS第十一 NMOS管Tll的柵極，第i^一 NMOS管Tll的漏極接PMOS比例電流鏡中各PMOS管的柵極，源 極接地，第九NMOS管T9的柵極接電壓基準(zhǔn)輸出端Vref，源極接地，第十二 NMOS管T12的源 極接地，柵極用于接外部使能信號(hào)，所述第九NMOS管的寬長(zhǎng)比大于第十PMOS管的寬長(zhǎng)比。電路工作過(guò)程原理如下當(dāng)具有開(kāi)關(guān)控制特性的電壓基準(zhǔn)電路加電源開(kāi)始工作時(shí)，啟動(dòng)控制電路中的第 十三PMOS管T13導(dǎo)通，當(dāng)外部使能信號(hào)為低電平，則第四NMOS管T4、第十二 NMOS管T12截 止，電壓基準(zhǔn)輸出端無(wú)輸出電壓；當(dāng)外部使能信號(hào)為高電平，則第四NMOS管T4、第十二NMOS 管T12導(dǎo)通，第十PMOS管TlO柵極變?yōu)榈碗娖?，第十PMOS管TlO導(dǎo)通，第十PMOS管TlO漏 極及第i^一 NMOS管Tll柵極變?yōu)楦唠娖?，第i^一 NMOS管Tll導(dǎo)通，使PMOS比例電流鏡中 各PMOS管的柵極電壓變低到啟動(dòng)電壓，給電壓基準(zhǔn)電路提供啟動(dòng)電流，啟動(dòng)瞬間電壓基準(zhǔn) 輸出端的輸出為零伏，第九NMOS管T9截止，當(dāng)電壓基準(zhǔn)輸出端的輸出大于第九NMOS管T9 的開(kāi)啟電壓Vt，第九NMOS管T9導(dǎo)通，使第i^一 NMOS管Tll柵極變?yōu)榈碗娖?，使第i^一 NMOS 管Tll關(guān)斷，由于所述第九NMOS管的寬長(zhǎng)比大于第十PMOS管的寬長(zhǎng)比，第九NMOS管導(dǎo)通 能力強(qiáng)于第十PMOS管，在第九NMOS管和第十PMOS管都導(dǎo)通時(shí)，第i^一 NMOS管Tll柵極 電壓主要受第九NMOS管影響，即作為啟動(dòng)控制開(kāi)關(guān)的第十一 NMOS管的通斷是電壓基準(zhǔn)輸 出端控制優(yōu)先于外部使能信號(hào)控制，當(dāng)電壓基準(zhǔn)輸出端輸出大于第九NMOS管T9的開(kāi)啟電 壓Vt的正常電壓后，無(wú)論外部使能信號(hào)狀態(tài)如何，作為啟動(dòng)控制開(kāi)關(guān)的第十一NMOS管都關(guān) 斷，所以啟動(dòng)電路在電壓基準(zhǔn)輸出端輸出正常電壓后關(guān)斷，而第四NMOS管T4在外部使能信 號(hào)為高電平時(shí)保證電壓基準(zhǔn)電路的電壓基準(zhǔn)輸出通路正常。一實(shí)施例如圖4所示，該具有開(kāi)關(guān)控制特性的電壓基準(zhǔn)電路區(qū)別于圖3之處在于， 增加了一個(gè)偏置電阻第四電阻R4，并且細(xì)化了運(yùn)算放大器，運(yùn)算放大器5包括NMOS第十六 NMOS管T16、NM0S第十七NMOS管T17和PNP第十四PNP管T14、PNP第十五PNP管T15及第 三電阻R3，第十六NMOS管T16、第十七NMOS管T17組成差分放大結(jié)構(gòu)，第十四PNP管T14、第十五PNP管T15作為有源負(fù)載，第十四PNP管T14、第十五PNP管T15共基極，它們的發(fā)射 極連接電壓源Vdd，第十四PNP管T14的基極和集電極短接到第十六NMOS管T16的漏極，第 十五PNP管T15管的集電極連接到第十七NMOS管T17的漏極形成運(yùn)算放大器5的輸出端， 第十六NMOS管T16、第十七NMOS管T17的源極連在一起，并通過(guò)偏置電阻第三電阻R3連接 到地，第十六NMOS管T16的柵極作為運(yùn)算放大器5的正輸入端，第十七NMOS管T17的柵極 作為運(yùn)算放大器5的負(fù)輸入端；同類型比例BJT管電路包括第六BJT管T6、第七BJT管T7 和第一電阻Rl，其中有效發(fā)射區(qū)面積第七BJT管T7是第六BJT管T6的N倍(N > 1)，第六 BJT管T6、第七BJT管T7是PNP型，PMOS第一 MOS管Tl的漏極接第六BJT管T6的發(fā)射極， 第一電阻Rl串接于PMOS第二 MOS管T2的漏極與第七BJT管T7的發(fā)射極之間，第六BJT 管T6及第七BJT管T7的基極和集電極短接于第四電阻R4 —端，第四電阻R4另一端接地； 第八BJT管T8為PNP型，第二電阻R2串接于第四NMOS管T4源極和第八BJT管T8的發(fā)射 極之間，第八BJT管T8的基極集電極短接地。另一實(shí)施例如圖5所示，該具有開(kāi)關(guān)控制特性的電壓基準(zhǔn)電路區(qū)別于圖3之處在 于，增加了一個(gè)偏置電阻第四電阻R4，并且細(xì)化了運(yùn)算放大器，運(yùn)算放大器5包括NMOS第 十六NMOS管T16、NMOS第十七NMOS管T17和PMOS第十四PMOS管T14、PMOS第十五PMOS 管T15及第三電阻R3，第十六NMOS管T16、第十七NMOS管T17組成差分放大結(jié)構(gòu)，第十四 PMOS管T14、第十五PMOS管T15作為有源負(fù)載，第十四PMOS管T14、第十五PMOS管T15共 柵極，它們的源極連接電壓源Vdd，第十四PMOS管T14的柵極和漏極短接到第十六NMOS管 T16的漏極，第十五PMOS管T15管的漏極連接到第十七NMOS管T17的漏極形成運(yùn)算放大器 5的輸出端，第十六NMOS管T16、第十七NMOS管T17的源極連在一起，并通過(guò)偏置電阻第三 電阻R3連接到地，第十六NMOS管T16的柵極作為運(yùn)算放大器5的正輸入端，第十七NMOS 管T17的柵極作為運(yùn)算放大器5的負(fù)輸入端；同類型比例BJT管電路包括第六BJT管T6、 第七BJT管T7和第一電阻Rl，其中有效發(fā)射區(qū)面積第七BJT管T7是第六BJT管T6的N倍 (N > 1)，第六BJT管T6、第七BJT管T7是NPN型，PMOS第一 MOS管Tl的漏極接第六BJT 管T6的基極和集電極，第一電阻Rl串接于PMOS第二 MOS管T2的漏極與第七BJT管T7的 基極和集電極之間，第六BJT管T6及第七BJT管T7的發(fā)射極短接于第四電阻R4 —端，第 四電阻R4另一端接地；第八BJT管T8為NPN型，第二電阻R2串接于第四NMOS管T4源極 和第八BJT管T8的基極和集電極之間，第八BJT管T8的發(fā)射極短接地。本發(fā)明的具有開(kāi)關(guān)控制特性的電壓基準(zhǔn)電路，在已有的傳統(tǒng)常用線性模擬帶隙基 準(zhǔn)電路結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上利用金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(M0S管)增加二個(gè)開(kāi)關(guān)，利用相關(guān)控制 電路及MOS管的開(kāi)關(guān)特性，通過(guò)外部使能信號(hào)(Enable)實(shí)現(xiàn)線性模擬電壓基準(zhǔn)電路的啟動(dòng) 控制和輸出控制，當(dāng)外部使能信號(hào)為高電平時(shí)，帶隙電壓基準(zhǔn)電路啟動(dòng)并正常輸出，當(dāng)外部 使能信號(hào)為低電平時(shí)，帶隙電壓基準(zhǔn)電路關(guān)斷輸出，一方面解決了電壓基準(zhǔn)電路的啟動(dòng)問(wèn) 題，另一方面使輸出電壓基準(zhǔn)可以控制，能由一個(gè)控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)電壓基準(zhǔn)輸出的工作和關(guān) 斷并同時(shí)兼顧啟動(dòng)回路的開(kāi)啟和關(guān)斷，可作為內(nèi)嵌式模塊調(diào)用，當(dāng)使能信號(hào)為脈沖開(kāi)關(guān)時(shí)， 實(shí)現(xiàn)脈沖開(kāi)關(guān)式的電壓基準(zhǔn)輸出，只要把外部使能信號(hào)與可編程微處理器(MCU)相連，就 可形成可編程電壓基準(zhǔn)輸出電路，能提高電壓基準(zhǔn)電路的使用效率，降低功耗。本發(fā)明的具 有開(kāi)關(guān)控制特性的電壓基準(zhǔn)電路適合在各種雙極型晶體管和金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)管兼容的 工藝下制造。
權(quán)利要求
1.一種具有開(kāi)關(guān)控制特性的電壓基準(zhǔn)電路，包括正溫度系數(shù)電流源電路、第二電阻、雙 極型晶體管第八BJT管的PN結(jié)，其特征在于，還包括啟動(dòng)控制電路、啟動(dòng)控制開(kāi)關(guān)、電壓基 準(zhǔn)輸出控制開(kāi)關(guān)；所述電壓基準(zhǔn)輸出控制開(kāi)關(guān)的一端接正溫度系數(shù)電流源電路輸出端，另 一端經(jīng)第二電阻、雙極型晶體管第八BJT管的PN結(jié)串接到地，并作為電壓基準(zhǔn)輸出端，電壓 基準(zhǔn)輸出控制開(kāi)關(guān)由外部使能信號(hào)控制通斷，以控制電壓基準(zhǔn)電路是否輸出電壓基準(zhǔn)；所 述啟動(dòng)控制開(kāi)關(guān)接于正溫度系數(shù)電流源電路的啟動(dòng)控制端同一啟動(dòng)電壓之間，啟動(dòng)控制電 路根據(jù)外部使能信號(hào)及電壓基準(zhǔn)輸出端輸出的電壓控制啟動(dòng)控制開(kāi)關(guān)的通斷，其中電壓基 準(zhǔn)輸出端控制優(yōu)先，在電壓基準(zhǔn)電路起始狀態(tài)接通啟動(dòng)電壓，在電壓基準(zhǔn)產(chǎn)生后關(guān)斷啟動(dòng) 電壓，以進(jìn)行電壓基準(zhǔn)電路的啟動(dòng)控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有開(kāi)關(guān)控制特性的電壓基準(zhǔn)電路，其特征在于，所述正溫 度系數(shù)電流源電路包括PMOS比例電流鏡、運(yùn)算放大器、同類型比例BJT管電路，同類型比例 BJT管電路包括第六BJT管、第七BJT管和第一電阻，其中有效發(fā)射區(qū)面積第七BJT管是第 六BJT管的N倍，N > 1，第六BJT管、第七BJT管都將基極和集電極短接形成PN結(jié)構(gòu)，PMOS 比例電流鏡包括PMOS第一 MOS管、PMOS第二 MOS管、PMOS第三MOS管，其中第一 MOS管、 第二 MOS管與第三MOS管的寬長(zhǎng)比例為1 1 K，K是常數(shù)，它們的源極都接電壓源，它們 的柵極都連在一起接所述運(yùn)算放大器輸出端，第一 MOS管的漏極通過(guò)第六BJT管的PN結(jié)接 地，第二 MOS管的漏極連接第一電阻到第七BJT管的PN結(jié)正極，第七BJT管的PN結(jié)負(fù)極接 地，運(yùn)算放大器負(fù)輸入端連接第一 MOS管的漏極和第六BJT管的PN結(jié)正極，正輸入端連接 第二 MOS管的漏極，第三MOS管的漏極作為正溫度系數(shù)電流源電路輸出端；所述電壓基準(zhǔn) 輸出控制開(kāi)關(guān)為一 NMOS第四NMOS管，第四NMOS管漏極接正溫度系數(shù)電流源電路輸出端， 源極經(jīng)第二電阻、雙極型晶體管第ABJT管的PN結(jié)串接到地，并作為電壓基準(zhǔn)輸出端，柵極 用于接外部使能信號(hào)；所述啟動(dòng)控制開(kāi)關(guān)為一 NMOS第十一 NMOS管，所述啟動(dòng)控制電路包 括匪OS第九匪OS管、匪OS第十二 NMOS管以及PMOS第十PMOS管、PMOS第十三PMOS管， 第十三PMOS管的源極接電壓源，柵極接地，漏極接第十二 NMOS管的漏極和第十PMOS管的 柵極，第十PMOS管的源極接電壓源，漏極連接第九NMOS管的漏極和第十一 NMOS管的柵極， 第十一 NMOS管的漏極接所述第一 MOS管、第二 MOS管及第三MOS管的柵極，源極接地，第九 NMOS管的柵極接電壓基準(zhǔn)輸出端，源極接地，第十二 NMOS管的源極接地，柵極用于接外部 使能信號(hào)，所述第九NMOS管的寬長(zhǎng)比大于第十PMOS管的寬長(zhǎng)比。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有開(kāi)關(guān)控制特性的電壓基準(zhǔn)電路，其特征在于，所述正溫 度系數(shù)電流源電路還包括一個(gè)偏置電阻第四電阻，所述同類型比例BJT管電路中的第六 BJT管、第七BJT管為PNP型，第一MOS管的漏極接第六BJT管的發(fā)射極，第一電阻串接于第 二 MOS管的漏極與第七BJT管的發(fā)射極之間，第六BJT管及第七BJT管的基極和集電極短 接于所述第四電阻一端，第四電阻另一端接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有開(kāi)關(guān)控制特性的電壓基準(zhǔn)電路，其特征在于，所述正溫 度系數(shù)電流源電路還包括一個(gè)偏置電阻第四電阻，所述同類型比例BJT管電路中的第六 BJT管、第七BJT管為NPN型，第一 MOS管的漏極接第六BJT管的基極和集電極，第一電阻串 接于第二 MOS管的漏極與第七BJT管的基極和集電極之間，第六BJT管及第七BJT管的發(fā) 射極短接于所述第四電阻一端，第四電阻另一端接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有開(kāi)關(guān)控制特性的電壓基準(zhǔn)電路，其特征在于，所述運(yùn)算放大器包括匪OS第十六匪OS管、NMOS第十七匪OS管和PNP第十四PNP管、PNP第十五PNP 管及第三電阻，第十四PNP管、第十五PNP管共基極，它們的發(fā)射極連接電壓源，第十四PNP 管的基極和集電極短接到第十六NMOS管的漏極，第十五PNP管的集電極連接到第十七NMOS 管的漏極形成運(yùn)算放大器的輸出端，第十六NMOS管、第十七NMOS管的源極連在一起并通 過(guò)偏置電阻第三電阻連接到地，第十六NMOS管的柵極作為運(yùn)算放大器的正輸入端，第十七 NMOS管的柵極作為運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有開(kāi)關(guān)控制特性的電壓基準(zhǔn)電路，其特征在于，所述運(yùn)算 放大器包括匪OS第十六匪OS管、NMOS第十七NMOS管和PMOS第十四PMOS管、PMOS第十五 PMOS管及第三電阻，第十四PMOS管、第十五PMOS管共柵極，它們的源極連接電壓源，第十四 PMOS管的柵極和漏極短接到第十六NMOS管的漏極，第十五PMOS管的漏極連接到第十七 NMOS管的漏極形成運(yùn)算放大器的輸出端，第十六NMOS管、第十七NMOS的源極連在一起， 并通過(guò)偏置電阻第三電阻連接到地，第十六NMOS管的柵極作為運(yùn)算放大器的正輸入端，第 十七NMOS管的柵極作為運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有開(kāi)關(guān)控制特性的電壓基準(zhǔn)電路，其特征在于，第八BJT管 為PNP型或NPN型，基極集電極短接形成PN結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有開(kāi)關(guān)控制特性的電壓基準(zhǔn)電路，電壓基準(zhǔn)輸出控制開(kāi)關(guān)的一端接一正溫度系數(shù)電流源電路輸出端，另一端經(jīng)一電阻、一PN結(jié)串接到地并作為電壓基準(zhǔn)輸出端，由外部使能信號(hào)控制通斷；啟動(dòng)控制開(kāi)關(guān)接于正溫度系數(shù)電流源電路的啟動(dòng)控制端同一啟動(dòng)電壓之間，啟動(dòng)控制電路根據(jù)外部使能信號(hào)及電壓基準(zhǔn)輸出端輸出的電壓控制啟動(dòng)控制開(kāi)關(guān)的通斷，其中電壓基準(zhǔn)輸出端控制優(yōu)先，在電壓基準(zhǔn)電路起始狀態(tài)接通啟動(dòng)電壓，在電壓基準(zhǔn)產(chǎn)生后關(guān)斷啟動(dòng)電壓。本發(fā)明能通過(guò)同一外部使能信號(hào)實(shí)現(xiàn)線性模擬電壓基準(zhǔn)電路的啟動(dòng)控制和輸出控制，當(dāng)使能可編程時(shí)可實(shí)現(xiàn)電壓基準(zhǔn)電路的可編程控制，提高電壓基準(zhǔn)電路的使用效率降低功耗。
文檔編號(hào)G05F3/30GK102073333SQ20091020185
公開(kāi)日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2009年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月24日
發(fā)明者崔文兵 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司