带隙基准提供电路及电子设备的制作方法

1.本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种带隙基准提供电路和一种电子设备。


背景技术：

2.相关技术中，带隙基准是将具有负温度系数的电压与具有正温度系数的电压相加从而去除温度的影响以得到与温度无关的电压源，以便为电路提供稳定的地参考；但是，现有的电压模带隙基准电路需要启动电路给正温度系数支路或者负温度系数支路提供启动脉冲，放大器才能输出信号控制晶体管开通进行工作，并且由于只通过晶体管为正温度系数支路和负温度系数支路提供电流，所以所需晶体管尺寸较大，从而增加放大器的电容负载，进而影响系统的稳定性及减慢系统的启动时间。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种带隙基准提供电路，通过另外增加晶体管以提供启动电流，从而无需启动电路即可得到带隙基准电压，进而减小电路设计复杂度及设计面积。
4.为达到上述目的，本发明实施例提出的一种带隙基准提供电路，包括：带隙基准输出端；电流提供模块，所述电流提供模块用于在带隙基准使能开启时提供启动电流，并在带隙基准使能开启后提供带隙基准电流；放大控制模块，所述放大控制模块与所述电流提供模块相连，所述放大控制模块用于根据所述启动电流和所述带隙基准电流为所述电流提供模块提供带隙基准提供控制信号，以使所述带隙基准输出端提供带隙基准电压，其中，所述启动电流小于所述带隙基准电流。
5.根据本发明实施例提出的带隙基准提供电路，通过电流提供模块在带隙基准使能开启时提供启动电流，放大控制模块与电流提供模块相连，通过放大控制模块根据启动电流生成带隙基准提供控制信号，并根据带隙基准提供控制信号控制电流提供模块提供带隙基准电流，以使带隙基准输出端提供带隙基准电压，其中，启动电流小于带隙基准电流；由此，通过另外增加晶体管以提供启动电流，从而无需启动电路即可得到带隙基准电压，进而减小带隙基准提供电路的启动时间、减小电路设计复杂度、减小设计面积以及提高带隙基准提供电路稳定性。
6.另外，根据本发明实施例上述提出的带隙基准提供电路还可以具有如下附加的技术特征：
7.可选地，所述电流提供模块包括：第一mos管，所述第一mos管的源极连接到预设电源，所述第一mos管的栅极连接偏置电压，所述第一mos管的漏极分别与所述带隙基准输出端和所述放大控制模块相连，所述第一mos管在带隙基准使能开启时根据所述偏置电压进行工作，以向所述放大控制模块提供所述启动电流；第二mos管，所述第二mos管的源极连接到所述预设电源，所述第二mos管的栅极与所述放大控制模块的输出端相连，所述第二mos管的漏极与所述带隙基准输出端相连，所述第二mos管根据所述带隙基准提供控制信号进
行工作，以便与所述第一mos管共同提供所述带隙基准电流。
8.可选地，所述第一mos管和所述第二mos管均为pmos管。
9.可选地，所述放大控制模块包括：正温度系数电流支路，所述正温度系数电流支路与所述带隙基准输出端相连，所述正温度系数电流支路用于根据所述启动电流输出第一开启电压；负温度系数电流支路，所述负温度系数电流支路与所述带隙基准输出端相连，所述负温度系数电流支路用于根据所述启动电流输出第二开启电压；放大器，所述放大器的正输入端与所述正温度系数电流支路的输出端相连，所述放大器的负输入端与所述负温度系数电流支路的输出端相连，所述放大器的输出端与所述第二mos管的栅极相连，所述放大器根据所述第一开启电压和所述第二开启电压输出所述带隙基准提供控制信号至所述第二mos管，以控制所述第二mos管进行工作。
10.可选地，所述正温度系数电流支路还用于根据所述带隙基准电流输出第一基准电压，所述负温度系数电流支路还用于根据所述带隙基准电流输出第二基准电压，所述放大器还用于根据所述第一基准电压和所述第二基准电压输出带隙基准保持控制信号至所述第二mos管，以使所述第二mos管保持工作。
11.可选地，所述偏置电压由所述放大器的内部偏置电路提供。
12.可选地，所述放大控制模块还包括第一电阻，所述第一电阻的一端与所述带隙基准输出端相连，所述第一电阻的另一端分别与所述正温度系数电流支路和所述负温度系数电流支路相连，所述正温度系数电流支路和所述负温度系数电流支路共用所述第一电阻。
13.可选地，所述正温度系数电流支路包括：第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一电阻的另一端相连；第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第二电阻的另一端相连且具有第一节点，所述第一节点与所述放大器的正输入端相连；第一三极管，所述第一三极管的发射极与所述第三电阻的另一端相连，所述第一三极管的集电极与基极相连后接地。
14.可选地，所述负温度系数电流支路包括：第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第一电阻的另一端相连；第二三极管，所述第二三极管的发射极与所述第四电阻的另一端相连且具有第二节点，所述第二节点与所述放大器的负输入端相连，所述第二三极管的基极与发射极相连后接地。
15.为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种电子设备，包括如上述的带隙基准提供电路。
16.根据本发明实施例的电子设备，通过另外增加晶体管以提供启动电流，从而无需启动电路即可得到带隙基准电压，进而减小带隙基准提供电路的启动时间、减小电路设计复杂度、减小设计面积以及提高带隙基准提供电路稳定性。
附图说明
17.图1为现有带隙基准电路的电路原理图；
18.图2为根据本发明实施例的带隙基准提供电路的电路原理图；
19.图3为根据本发明实施例的电子设备的方框示意图。
具体实施方式
20.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终
相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
21.相关技术中，如图1所示，流过电阻r0、r1和三极管q0的电流为正温度系数电流(i
ptat
)，流过电阻r2和三极管q1的电流为负温度系数电流(i
ctat
)，mos管(mpo)为正温度系数电流((i
ptat
)和负温度系数电流(i
ctat
)提供电流，由于mos管(mpo)尺寸较大，从而增加放大器(op)的电容负载，进而影响系统稳定性，同时减慢系统的启动时间；并且，如图1所示的电路需要启动电路给正温度系数支路(ptat)或者负温度系数支路(ctat)提供启动脉冲，放大器(op)才能输出信号控制mos管(mpo)开通进行工作，从而增加电路设计复杂度和设计面积。
22.为此，本发明提出了一种带隙基准提供电路，通过电流提供模块在带隙基准使能开启时提供启动电流，以便放大控制模块根据启动电流生成带隙基准提供控制信号，并根据带隙基准提供控制信号控制电流提供模块提供带隙基准电流，以使带隙基准输出端提供带隙基准电压，其中，启动电流小于带隙基准电流；由此，通过电流提供模块在带隙基准使能开启时提供启动电流，无需启动电路即可实现带隙基准输出端提供带隙基准电压，进而减小电路设计复杂度及设计面积；并且通过电流提供模块提供带隙基准电流可减小放大器(op)的电容负载，进而提高带隙基准稳定性，同时加快系统的启动时间。
23.为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
24.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
25.下面就参照附图来描述本发明实施例的带隙基准提供电路。
26.参考图2所示，本发明实施例提出的带隙基准提供电路，包括带隙基准输出端10、电流提供模块20和放大控制模块30。
27.其中，电流提供模块20用于在带隙基准使能开启时提供启动电流，并在带隙基准使能开启后提供带隙基准电流。
28.作为一个实施例，如图2所示，电流提供模块20包括第一mos管mpb和第二mos管mpo1，第一mos管mpb的源极连接到预设电源vcc，第一mos管mpb的栅极连接偏置电压vbias，第一mos管mpb的漏极分别与带隙基准输出端10和放大控制模块30相连，第一mos管mpb在带隙基准使能开启时根据偏置电压vbias进行工作，以向放大控制模块30提供启动电流；第二mos管mpo1的源极连接到预设电源vcc，第二mos管mpo1的栅极与放大控制模块30的输出端相连，第二mos管mpo1的漏极与带隙基准输出端10相连，第二mos管mpo1根据带隙基准提供控制信号进行工作，以便与第一mos管mpb共同提供带隙基准电流。
29.也就是说，第一mos管mpb与第二mos管mpo1并联连接，第一mos管mpb在带隙基准使能开启时根据偏置电压vbias向放大控制模块30提供启动电流；第二mos管mpo1根据带隙基准提供控制信号进行工作，并与第一mos管mpb共同提供带隙基准电流。
30.需要说明的是，第一mos管mpb和第二mos管mpo1均为pmos管。
31.另外，由于本发明增加了第一mos管mpb，使得在带隙基准使能开启时，偏置电压
vbias开启瞬间为第一mos管mpb提供启动电流，其中，启动电流小于放大控制模块30中的正温度系数电流(i
ptat
)和负温度系数电流(i
ctat
)之和；同时，在带隙基准使能开启时，带隙基准输出端10的电压上升至v1，此时上升后的电压v1小于带隙基准电压；因此，使能信号开启时，带隙基准输出端的电流为启动电流，电压为v1。
32.其中，放大控制模块30与电流提供模块20相连，放大控制模块30用于根据启动电流和带隙基准电流为电流提供模块20提供带隙基准提供控制信号，以使带隙基准输出端10提供带隙基准电压，其中，启动电流小于带隙基准电流。
33.作为一个具体实施例，放大控制模块30包括：正温度系数电流支路ptat、负温度系数电流支路ctat和放大器op，正温度系数电流支路ptat与带隙基准输出端10相连，正温度系数电流支路ptat用于根据启动电流输出第一开启电压；负温度系数电流支路ctat与带隙基准输出端10相连，负温度系数电流支路ctat用于根据启动电流输出第二开启电压；放大器op的正输入端与正温度系数电流支路ptat的输出端相连，放大器op的负输入端与负温度系数电流支路ctat的输出端相连，放大器op的输出端b与第二mos管mpo1的栅极相连，放大器op根据第一开启电压和第二开启电压输出带隙基准提供控制信号至第二mos管mpo1，以控制第二mos管mpo1进行工作。也就是说，放大器op根据正温度系数电流支路ptat输出的第一开启电压和负温度系数电流支路ctat输出的第二开启电压输出带隙基准提供控制信号至第二mos管mpo1，以控制第二mos管mpo1进行工作。
34.需要说明的是，在放大器op和第二mos管mpo1参与环路运算后，放大器op输出的带隙基准提供控制信号控制第二mos管mpo1产生正温度系数电流(i
ptat
) 负温度系数电流(i
ctat
)
‑
启动电流的电流，使带隙基准输出端电压上升为带隙基准电压；其中，正温度系数电流(i
ptat
) 负温度系数电流(i
ctat
)为带隙基准电流。
35.作为一个实施例，正温度系数电流支路ptat还用于根据带隙基准电流输出第一基准电压，负温度系数电流支路ctat还用于根据带隙基准电流输出第二基准电压，放大器op还用于根据第一基准电压和第二基准电压输出带隙基准保持控制信号至第二mos管mpo1，以使第二mos管mpo1保持工作。
36.需要说明的是，偏置电压vbias由放大器op的内部偏置电路提供，从而减小电路设计面积。
37.其中，放大控制模块30还包括第一电阻r10，第一电阻r10的一端与带隙基准输出端10相连，第一电阻r10的另一端分别与正温度系数电流支路ptat和负温度系数电流支路ctat相连，正温度系数电流支路ptat和负温度系数电流支路ctat共用第一电阻r10。
38.作为一个实施例，如图1所示，正温度系数电流支路ptat包括：第二电阻r1、第三电阻r0和第一三极管q0，第二电阻r1的一端与第一电阻r10的另一端相连；第三电阻r0的一端与第二电阻r1的另一端相连且具有第一节点d，第一节点d与放大器op的正输入端相连；第一三极管q0的发射极与第三电阻r0的另一端相连，第一三极管q0的集电极与基极相连后接地gnd。
39.作为一个实施例，如图1所示，负温度系数电流支路ctat包括：第四电阻r2和第二三极管q1，第四电阻r2的一端与第一电阻r10的另一端相连；第二三极管q1的发射极与第四电阻r2的另一端相连且具有第二节点e，第二节点e与放大器op的负输入端相连，第二三极管q1的基极与发射极相连后接地gnd。
40.因此，本发明通过增加第一mos管mpb使得第二mos管mpo1可以有较小的尺寸，从而使放大器op的输出负载电容较小，并降低闭环增益，从而使整个系统环路更加稳定；同时小的负载电容增加了放大器op的压摆率以及加快放大器op的小信号响应时间，进一步加快a点稳定到带隙基准电压的时间。
41.需要说明的是，本发明通过增加第一mos管mpb，使得流经第一电阻r10的初始电流为启动电流，a点的初始电位为v1，因此，b点的稳定时间是从控制第二mos管mp01的电流从0到正温度系数电流(i
ptat
)加上负温度系数电流(i
ctat
)减去启动电流的时间，而不是从0到正温度系数电流(i
ptat
)加上负温度系数电流(i
ctat
)的时间；另外，a点的稳定时间是从v1到带隙基准电压的时间，而不是从0到带隙基准电压的时间，从而能够提高带隙基准的稳定性，同时加快启动时间。
42.综上所述，根据本发明实施例提出的带隙基准提供电路，通过电流提供模块在带隙基准使能开启时提供启动电流，放大控制模块与电流提供模块相连，通过放大控制模块根据启动电流生成带隙基准提供控制信号，并根据带隙基准提供控制信号控制电流提供模块提供带隙基准电流，以使带隙基准输出端提供带隙基准电压，其中，启动电流小于带隙基准电流；由此，通过另外增加晶体管以提供启动电流，从而无需启动电路即可得到带隙基准电压，进而减小带隙基准提供电路的启动时间、减小电路设计复杂度、减小设计面积以及提高带隙基准提供电路稳定性。
43.另外，如图3所示，本发明的实施例还提出了一种电子设备1000，包括如上述的带隙基准提供电路2000。
44.根据本发明实施例的电子设备，通过另外增加晶体管以提供启动电流，从而无需启动电路即可得到带隙基准电压，进而减小带隙基准提供电路的启动时间、减小电路设计复杂度、减小设计面积以及提高带隙基准提供电路稳定性。
45.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
46.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
47.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
48.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特
征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
49.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
50.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。