本發(fā)明涉及基準(zhǔn)電壓源電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，尤其涉及的是，一種差分輸出式基準(zhǔn)電壓源電路的設(shè)計(jì)。
背景技術(shù)：
基準(zhǔn)電壓源電路能夠輸出一個(gè)不受時(shí)間及溫度變化影響的恒定參考電壓，是各種電路系統(tǒng)的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，變換器反饋電路，線性調(diào)整器電路等。但是，電路系統(tǒng)中的信號(hào)波動(dòng)，電源及其它電路模塊產(chǎn)生的噪聲，對(duì)基準(zhǔn)電壓源電路的穩(wěn)定性及精準(zhǔn)性的影響依然很大。傳統(tǒng)基準(zhǔn)電壓源電路在系統(tǒng)噪聲的影響下，其穩(wěn)定性及精準(zhǔn)性明顯下降。基于以上問題，本發(fā)明提出了一種抗系統(tǒng)噪聲干擾能力強(qiáng)，精準(zhǔn)度高的差分輸出式基準(zhǔn)電壓源電路。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種差分輸出式基準(zhǔn)電壓源電路。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種差分輸出式基準(zhǔn)電壓源電路包括啟動(dòng)電路，帶隙基準(zhǔn)核電路，全差分運(yùn)算放大器，差分輸入多路輸出跨導(dǎo)。啟動(dòng)電路為差分輸出式基準(zhǔn)電壓源電路提供啟動(dòng)電流。帶隙基準(zhǔn)核電路主要用于確定電路系統(tǒng)輸出的基準(zhǔn)電壓的數(shù)值。全差分運(yùn)算放大器在電路系統(tǒng)輸出端起緩沖器作用，并實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)電壓的差分式輸出。差分輸入多路輸出跨導(dǎo)將輸出基準(zhǔn)電壓加權(quán)后轉(zhuǎn)換為電流輸出，并偏置帶隙基準(zhǔn)核電路。
一種差分輸出式基準(zhǔn)電壓源電路中，啟動(dòng)電路為差分輸出式基準(zhǔn)電壓源電路提供啟動(dòng)電流，其主要包括1至10號(hào)mos管，7號(hào)電阻。1號(hào)mos管的漏極連接7號(hào)電阻的下端，1號(hào)mos管的柵極連接1號(hào)mos管的柵極，1號(hào)mos管的源極接地。2號(hào)mos管的漏極連接3號(hào)mos管的漏極，2號(hào)mos管的柵極連接1號(hào)mos管的漏極，2號(hào)mos管的源極接地。3號(hào)mos管的源極接1.5v電源，3號(hào)mos管的柵極連接3號(hào)mos管的漏極。4號(hào)mos管的源極連接3號(hào)mos管的源極，4號(hào)mos管的柵極連接3號(hào)mos管的柵極，4號(hào)mos管的漏極連接7號(hào)mos管的源極。5號(hào)mos管的源極連接4號(hào)mos管的源極，5號(hào)mos管的柵極連接4號(hào)mos管的柵極，5號(hào)mos管的漏極連接8號(hào)mos管的源極。6號(hào)mos管的源極連接5號(hào)mos管的源極，6號(hào)mos管的柵極連接5號(hào)mos管的柵極，6號(hào)mos管的漏極連接9號(hào)mos管的柵極。7號(hào)mos管的柵極連接8號(hào)mos管的柵極，7號(hào)mos管的漏極連接全差分運(yùn)算放大器的共模輸入端。8號(hào)mos管的柵極連接差分輸入多路輸出跨導(dǎo)的1號(hào)輸出端，8號(hào)mos管的漏極連接差分輸入多路輸出跨導(dǎo)的3號(hào)輸出端。9號(hào)mos管的漏極連接9號(hào)mos管的柵極，9號(hào)mos管的柵極連接10號(hào)mos管的柵極，9號(hào)mos管的漏極接地。10號(hào)mos管的漏極連接8號(hào)mos管的柵極，10號(hào)mos管的源極接地。
一種差分輸出式基準(zhǔn)電壓源電路中，帶隙基準(zhǔn)核電路主要用于確定電路系統(tǒng)輸出的基準(zhǔn)電壓的數(shù)值，其主要包括1至5號(hào)電阻，1號(hào)晶體管，2號(hào)晶體管。1號(hào)電阻的上端連接2號(hào)電阻的上端，1號(hào)電阻的下端連接1號(hào)晶體管的發(fā)射極。2號(hào)電阻的上端連接差分輸入多路輸出跨導(dǎo)的1號(hào)輸出端，2號(hào)電阻的下端連接3號(hào)電阻的上端。3號(hào)電阻的上端連接全差分運(yùn)算放大器的反相輸入端，3號(hào)電阻的下端接地。4號(hào)電阻上端連接差分輸入多路輸出跨導(dǎo)的3號(hào)輸出端，4號(hào)電阻的下端5號(hào)電阻的上端。5號(hào)電阻的上端連接全差分運(yùn)算放大器的同相輸入端，5號(hào)電阻的下端接地。1號(hào)晶體管的基極接地，1號(hào)晶體管的集電極接地。2號(hào)晶體管的發(fā)射極連接4號(hào)電阻的上端，2號(hào)晶體管的基極接地，2號(hào)晶體管的集電極接地。
一種差分輸出式基準(zhǔn)電壓源電路中，全差分運(yùn)算放大器在電路系統(tǒng)輸出端起緩沖器作用，并實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)電壓的差分式輸出，其包括5個(gè)端口，分別為同相輸入端，反相輸入端，共模輸入端，同相輸出端，反向輸出端。同相輸入端連接在2號(hào)電阻與3號(hào)電阻之間。反相輸入端連接在4號(hào)電阻與5號(hào)電阻之間。共模輸入端連接差分輸入多路輸出跨導(dǎo)的2號(hào)輸出端，并連接6號(hào)電阻的上端。同相輸出端連接差分輸入多路輸出跨導(dǎo)的同相輸入端，并輸出同相差分基準(zhǔn)電壓。反向輸出端連接差分輸入多路輸出跨導(dǎo)的反相輸入端，并輸出反相差分基準(zhǔn)電壓。
一種差分輸出式基準(zhǔn)電壓源電路中，差分輸入多路輸出跨導(dǎo)將輸出基準(zhǔn)電壓加權(quán)后轉(zhuǎn)換為電流輸出，并偏置帶隙基準(zhǔn)核電路，其包括5個(gè)端口，分別為同相輸入端，反相輸入端，1號(hào)輸出端，2號(hào)輸出端，3號(hào)輸出端。同相輸入端連接全差分運(yùn)算放大器的同相輸出端。反相輸入端連接全差分運(yùn)算放大器的反相輸出端。1號(hào)輸出端連接2號(hào)電阻的上端。2號(hào)輸出端連接6號(hào)電阻的上端。3號(hào)輸出端連接4號(hào)電阻的上端。
一種差分輸出式基準(zhǔn)電壓源電路輸出的基準(zhǔn)電壓為電路輸出的同相差分基準(zhǔn)電壓與反相差分基準(zhǔn)電壓的差值，其表達(dá)式為：
其中，vdr為基準(zhǔn)電壓值，vop為同相差分基準(zhǔn)電壓值，voe為反相差分基準(zhǔn)電壓，gm為差分輸入多路輸出跨導(dǎo)的權(quán)值，vbe1為負(fù)溫度系數(shù)電壓值，△vbe為正溫度系數(shù)電壓值，r1為1號(hào)電阻的阻值，r2為2號(hào)電阻的阻值，r3為3號(hào)電阻的阻值，r4為4號(hào)電阻的阻值，r5為5號(hào)電阻的阻值。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了基準(zhǔn)電壓源電路的差分輸出，具有較強(qiáng)的抗系統(tǒng)噪聲干擾能力。在電源及其它電路模塊的噪聲干擾環(huán)境下，一種差分輸出式基準(zhǔn)電壓源電路工作性能穩(wěn)定，無(wú)信號(hào)波動(dòng)，精確度高，線性調(diào)整率及負(fù)載調(diào)整率良好。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
為了便于理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。本說(shuō)明書及其附圖中給出了本發(fā)明的較佳的實(shí)施例，但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，并不限于本說(shuō)明書所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對(duì)本發(fā)明的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。
需要說(shuō)明的是，當(dāng)某一元件固定于另一個(gè)元件，包括將該元件直接固定于該另一個(gè)元件，或者將該元件通過(guò)至少一個(gè)居中的其它元件固定于該另一個(gè)元件。當(dāng)一個(gè)元件連接另一個(gè)元件，包括將該元件直接連接到該另一個(gè)元件，或者將該元件通過(guò)至少一個(gè)居中的其它元件連接到該另一個(gè)元件。
如圖1所示，本發(fā)明包括四個(gè)部分，其分別為啟動(dòng)電路，帶隙基準(zhǔn)核電路，全差分運(yùn)算放大器a1，差分輸入多路輸出跨導(dǎo)g1。啟動(dòng)電路為差分輸出式基準(zhǔn)電壓源電路提供啟動(dòng)電流。帶隙基準(zhǔn)核電路主要用于確定電路系統(tǒng)輸出的基準(zhǔn)電壓的數(shù)值。全差分運(yùn)算放大器a1在電路系統(tǒng)輸出端起緩沖器作用，并實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)電壓的差分式輸出。差分輸入多路輸出跨導(dǎo)g1將輸出基準(zhǔn)電壓加權(quán)后轉(zhuǎn)換為電流輸出，并偏置帶隙基準(zhǔn)核電路。
如圖1所示，啟動(dòng)電路主要包括mos管m1、mos管m2、mos管m3、mos管m4、mos管m5、mos管m6、mos管m7、mos管m8、mos管m9、mos管m10、電阻r7。mos管m1的漏極連接電阻r7的下端，mos管m1的柵極連接mos管m1的柵極，mos管m1的源極接地。mos管m2的漏極連接mos管m3的漏極，mos管m2的柵極連接mos管m1的漏極，mos管m2的源極接地。mos管m3的源極接1.5v電源vdd，mos管m3的柵極連接mos管m3的漏極。mos管m4的源極連接mos管m3的源極，mos管m4的柵極連接mos管m3的柵極，mos管m4的漏極連接mos管m7的源極。mos管m5的源極連接mos管m4的源極，mos管m5的柵極連接mos管m4的柵極，mos管m5的漏極連接mos管m8的源極。mos管m6的源極連接mos管m5的源極，mos管m6的柵極連接mos管m5的柵極，mos管m6的漏極連接mos管m9的柵極。mos管m7的柵極連接mos管m8的柵極，mos管m7的漏極連接全差分運(yùn)算放大器a1的共模輸入端cmi。mos管m8的柵極連接差分輸入多路輸出跨導(dǎo)g1的輸出端io1，mos管m8的漏極連接差分輸入多路輸出跨導(dǎo)g1的輸出端io3。mos管m9的漏極連接mos管m9的柵極，mos管m9的柵極連接mos管m10的柵極，mos管m9的漏極接地。mos管m10的漏極連接mos管m8的柵極，mos管m10的源極接地。
如圖1所示，帶隙基準(zhǔn)核電路主要包括電阻r1，電阻r2，電阻r3，電阻r4，電阻r5，晶體管q1，晶體管q2。電阻r1的上端連接電阻r2的上端，電阻r1的下端連接晶體管q1的發(fā)射極。電阻r2的上端連接差分輸入多路輸出跨導(dǎo)g1的輸出端io1，電阻r2的下端連接電阻r3的上端。電阻r3的上端連接全差分運(yùn)算放大器a1的反相輸入端ni，電阻r3的下端接地。電阻r4上端連接差分輸入多路輸出跨導(dǎo)g1的輸出端io3，電阻r4的下端電阻r5的上端。電阻r5的上端連接全差分運(yùn)算放大器a1的同相輸入端pi，電阻r5的下端接地。晶體管q1的基極接地，晶體管q1的集電極接地。晶體管q2的發(fā)射極連接電阻r4的上端，晶體管q2的基極接地，晶體管q2的集電極接地。
如圖1所示，全差分運(yùn)算放大器a1包括5個(gè)端口，分別為同相輸入端pi，反相輸入端ni，共模輸入端cmi，同相輸出端po，反向輸出端no。同相輸入端pi連接在電阻r2與電阻r3之間。反相輸入端ni連接在電阻r4與電阻r5之間。共模輸入端cmi連接差分輸入多路輸出跨導(dǎo)g1的輸出端io2，并連接電阻r6的上端。同相輸出端po連接差分輸入多路輸出跨導(dǎo)g1的同相輸入端gp，并輸出同相差分基準(zhǔn)電壓vop。反向輸出端no連接差分輸入多路輸出跨導(dǎo)g1的反相輸入端gn，并輸出反相差分基準(zhǔn)電壓voe。
如圖1所示，差分輸入多路輸出跨導(dǎo)g1包括5個(gè)端口，分別為同相輸入端gp，反相輸入端gn，輸出端io1，輸出端io2，輸出端io3。同相輸入端gp連接全差分運(yùn)算放大器a1的同相輸出端po。反相輸入端gn連接全差分運(yùn)算放大器a1的反相輸出端no。輸出端io1連接電阻r2的上端。輸出端io2連接電阻r6的上端。輸出端io3連接電阻r4的上端。
一種差分輸出式基準(zhǔn)電壓源電路輸出的基準(zhǔn)電壓為電路輸出的同相差分基準(zhǔn)電壓與反相差分基準(zhǔn)電壓的差值，其表達(dá)式為：
其中，vdr為基準(zhǔn)電壓值，vop為同相差分基準(zhǔn)電壓值，voe為反相差分基準(zhǔn)電壓，gm為差分輸入多路輸出跨導(dǎo)g1的權(quán)值，vbe1為負(fù)溫度系數(shù)電壓值，△vbe為正溫度系數(shù)電壓值，r1為電阻r1的阻值，r2為電阻r2的阻值，r3為電阻r3的阻值，r4為電阻r4的阻值，r5為電阻r5的阻值。
一種差分輸出式基準(zhǔn)電壓源電路在0.18umcmos工藝下的體積設(shè)計(jì)為330×360um2，電阻r1阻值為430kω，電阻r2阻值為625kω，電阻r3阻值為150kω，電阻r4阻值為625kω，電阻r5阻值為150kω，電阻r6阻值為75kω，電阻r7阻值為110kω，電源vdd電壓值為1.5v，全差分運(yùn)算放大器共模輸入端電壓為438mv，輸出基準(zhǔn)電壓的電壓值vdr為320mv，線性調(diào)整率為2.9mv/v，負(fù)載調(diào)整率為0.52mv/ma。
需要說(shuō)明的是，上述各技術(shù)特征繼續(xù)相互組合，形成未在上面列舉的各種實(shí)施例，均視為本發(fā)明說(shuō)明書記載的范圍；并且，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明其所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。