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基准电压的电源

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发布于 2017/07/12 17:46
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因为NMOS耗尽管的阈值电压为负值,并且具有负温度系数,因此由式(1)可知,耗尽管电流随温度上升而变大。同时将该输出接到基准电源第二级电路中M2管的栅极,减弱了该点随电源电压的变化,从而有效地进步了基准输出真个电源按捺特性。 

 

(1)温度系数。该电流就是通过增强管M6的电流。

。为了获得较好的电源按捺特性,可以将图1的基准单元进行级联排列,如图2所示。

 

(1)可以产生较低基准电压。

 

 

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)基准电压的电源按捺比。从可以看到基准电压从-40℃的0.96332V变化到30℃时的0.96235V,因此该基准的温度系数为(ppm/℃):

该电路采用CSMC公司0.6/μm的工艺,仿真使用49级模型,得到以下结果:

M1,M2,M4为耗尽管,M5,M6为增强管。

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,阈值电压为负,其阈值电压的温度系数与增强型相反。利用增强型MOS管阈值电压的负温度系数和耗尽管阈值电压的正温度系数产生一个精度很高的基准电压。与一般的1.2V基准电压比拟,电路结构可以产生更低的基准电压。其中,M1和M5为第一级电路,M2,M4,M6为二级电路,一级与二级电路间的联系关系不大。通过设计M1和M5管的宽长比可以获得一个比基准更小的偏置电压。

 

 

 

2

改进电路结构及原理

(3)无需额外的启动电路。而M4管的栅极电压始终为0,并且M6管属于二极管连接,因此系统上电后,必定有从电源到地的直畅通流畅路,所以不需要额外的启动电路匡助系统挣脱静态电流为0的简并状态。基准电压的线性调整率特性曲线。

 

图1所示基准电压源具有静态电流小,无需额外启动电路等长处,但其电源按捺比特性不是很好。其中,M4为耗尽管,M6为增强管。

 

这种结构的基准电压源具有以下长处:

 

 

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管子才会关断。在25℃时,基准电压从输入电压2.5V对应的1.027

952 V变化到输入电压5.5 V对应的1.027 982

V,其线性调整率为:

从可以看到,假如没有增加M2,低频时的PSRR只有-90dB,高频时则大约为-75dB,电源按捺比的特性不是很好;假如增加了M2管,低频时的PSRR为-120dB,高频时也能控制在-90

dB内,电源按捺比得到了极大的进步。可以看到,基准电压的线性调整率随温度的上升而减小。从图1中可以看出,M4栅源极相连后,流过该管的电流为:

1

基准电压源的结构与工作原理

 

一般基于自偏置的基准电路,因为MOS管工作在饱和区,其工作电流一般在微安级,固然可以合用于大部门消费类电子芯片的应用,但对于一些特殊应用,如充电电池保护芯片,则无法达到其设计要求。

 

(3)基准电压的线性调整率。基准电压的电源按捺好比所示。

 

(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,具有较大的上风。

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