一种抑制基准电压第二稳态的偏置电路的制作方法

1.本发明涉及一种偏置电路，具体说是可防止基准电压电路发出的基准电压处于第二稳态状态下的抑制基准电压第二稳态的偏置电路。


背景技术：

2.图1所示，基准电压电路包括基准电压模块和偏置电路。所述基准电压模块含有运算放大器op，电阻r1、r2、r3、r4，三极管t1、t2和电容c1。其中，t1和t2为pnp三极管，也可以是npn或者二极管，最终都是等效成二极管，t1和t2的二极管面积比例为1：m；c1是滤波电容。偏置电路为运算放大器op提供偏置信号(电压或者电流)。该结构为经典的低温漂基准电压设计，vref为输出的基准电压信号。通过二极管导通电压的负温度系数和热电压正温度系数相抵消，电阻仅需要考虑比例关系，产生温漂较低的基准电压信号。
3.如图2所示，传统的偏置电路由若干pmos管和nmos管以及电阻、电容构成，en1和en2位使能信号，当en1为高电平、en2为低电平时，偏置电路启动，基准电压电路自动建立稳定的工作状态，建立过程如图3前部分所示。传统的偏置电路在正常工作状态下能够使基准电压电路提供稳定在第一稳态的基准电压vref。然而，当异常状态出现(如电源电压急剧大幅度波动)、且能量较大时，如果基准电压vref迅速跌落到很低的状态，此时三极管t1、t2均不处于工作状态，运算放大器op的两个输入端口都是低电平，也能保持一种稳态，从而导致基准电压vref出现了第二种稳态(当然，如果电源继续波动，也可能激发后回到第一稳态，但是这是一种不可控的状态)，当工作状态稳定后，基准电压vref就会以第二稳态的情况持续输出，如图3后半段所示，这是使用者不想看到的。现有技术提出的解决基准电压vref处于第二稳态的方式是在基准电压电路中大面积增加滤波电容。但是，大面积增加滤波电容导致电路的成本较高。而且，滤波电容的增加量无法量化，总会有条件恶劣到超过电容的承载能力，仍无法完全避免出现第二稳态。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是提供一种抑制基准电压第二稳态的偏置电路，采用该偏置电路的基准电压电路成本低，不会出现第二稳态。解决了现有技术中基准电压vref处于第二稳态的技术问题。
5.为解决上述问题，提供以下技术方案：
6.本发明的抑制基准电压第二稳态的偏置电路包括偏置模块，该偏置模块输入电源vdd，第一使能en1和第二使能en2控制偏置模块向基准电压电路的运算放大器发出偏置信号，以便基准电压电路的基准电压模板发出基准电压vref。其特点是还包括驱动回路，驱动回路与偏置信号、电源vdd和基准电压vref适配连接，当基准电压vref拉成较低电平时，驱动回路控制整个偏置模块产生很大的偏置电流，激发基准电压电路的运算放大器重新建立工作点，重新启动基准电压模块，将基准电压vref抬高到第一稳态，从而抑制基准电压vref的第二稳态。
7.其中，所述偏置模块包括mos管p2、mos管p3、mos管p4、mos管n1、mos管n2、mos管n3和滤波器件。所述mos管p4的栅极输入第一使能en1，所述mos管n1的栅极输入第二使能en2。所述电源vdd分别与mos管p2的第一源漏极、mos管p3的第一源漏极、mos管p4的第一源漏极和滤波器件的一端相连，滤波器件的另一端即输出偏置信号，且偏置信号分别与mos管p2的栅极、mos管p3的栅极和mos管p4的第二源漏极相连。所述mos管p2的第二源漏极分别与mos管n3的第一源漏极和栅极相连，mos管n3的栅极分别与mos管n1的第一源漏极和mos管n2的栅极相连，mos管n3、mos管n1的第二源漏极均接地。所述mos管p3的栅极与第二源漏极相连，mos管p3的第二源漏极与mos管n2的第一源漏极相连，mos管n2的第二源漏极与电阻r1的一端相连，电阻r1的另一端相连接地。
8.所述滤波元件为滤波电容c1。
9.所述驱动回路包括驱动模块和mos管n4，驱动模块与mos管n4的栅极相连，mos管n4的第一源漏极与所述偏置信号相连，mos管n4的第二源漏极接地；所述电源vdd、第二使能en2和基准电压vref与驱动模块适配连接，当基准电压vref拉成较低电平时，驱动模块驱动mos管n4导通，mos管p2和mos管p3的栅极电压拉低，偏置信号产生很大的偏置电流，激发基准电压电路的运算放大器重新建立工作点，基准电压模块重启，基准电压vref抬高到第一稳态。
10.所述驱动模块包括mos管p1、起到了大电阻作用的电阻元件、mos管n5和mos管n6；所述mos管p1的栅极和mos管n5的均输入第二使能en2，所述mos管n6的栅极输入基准电压vref；所述电源vdd与mos管p1的第一源漏极相连，mos管p1的第二源漏极与电阻元件的一端相连，电阻元件的另一端分别与mos管n6的第一源漏极、mos管n5的第一源漏极和mos管n4的栅极相连，mos管n6和mos管n5的第二源漏极均接地。
11.其中，所述电阻元件为大阻值的电阻r2。
12.所述电阻元件为mos管阵列p5，mos管阵列p5中有不少于两个依次布置的p型倒比mos管，p型倒比mos管的源漏极前后依次串联在一起，位于最外侧的两个p型倒比mos管的非互相串联的源漏极为mos管阵列p5的两端，p型倒比mos管的栅极均接地。
13.采取以上方案，具有以下优点：
14.由于本发明的抑制基准电压第二稳态的偏置电路的驱动回路与偏置信号、电源vdd和基准电压vref适配连接，当基准电压vref拉成较低电平时，驱动回路控制整个偏置模块产生很大的偏置电流，激发基准电压电路的运算放大器重新建立工作点，重新启动基准电压模块，将基准电压vref抬高到第一稳态，从而抑制基准电压vref的第二稳态。这种偏置电路采用驱动回路控制偏置模块产生很大的偏置电流，从而激发基准电压模块重新启动，将基准电压vref抬高到第一稳态，无需大面积增加滤波电容，大大降低了整个基准电压电路的成本。而且，采用重新启动的方式，只要基准电压vref被拉低就会重新启动基准电压模块，从而完全避免了第二稳态。
附图说明
15.图1是为基准电压电路的原理图；
16.图2是背景技术中偏置电路的电路图；
17.图3是基准电压vref的坐标示意图；
18.图4是本发明的抑制基准电压第二稳态的偏置电路的电路图(实施例一)；
19.图5是本发明的抑制基准电压第二稳态的偏置电路的在实施二状态下的电路图；
具体实施方式
20.以下结合附图对本发明做进一步详细说明。
21.实施例一
22.如图4所示，本发明的抑制基准电压第二稳态的偏置电路包括偏置模块和驱动回路，该偏置模块输入电源vdd，第一使能en1和第二使能en2控制偏置模块向基准电压电路的运算放大器发出偏置信号，以便基准电压电路的基准电压模板发出基准电压vref，驱动回路与偏置信号、电源vdd和基准电压vref适配连接，当基准电压vref拉成较低电平时，驱动回路控制整个偏置模块产生很大的偏置电流，激发基准电压电路的运算放大器重新建立工作点，重新启动基准电压模块，将基准电压vref抬高到第一稳态，从而抑制基准电压vref的第二稳态。
23.所述偏置模块包括mos管p2、mos管p3、mos管p4、mos管n1、mos管n2、mos管n3和滤波器件。所述mos管p4的栅极输入第一使能en1，所述mos管n1的栅极输入第二使能en2。所述电源vdd分别与mos管p2的第一源漏极、mos管p3的第一源漏极、mos管p4的第一源漏极和滤波器件的一端相连，滤波器件的另一端即输出偏置信号，且偏置信号分别与mos管p2的栅极、mos管p3的栅极和mos管p4的第二源漏极相连。所述mos管p2的第二源漏极分别与mos管n3的第一源漏极和栅极相连，mos管n3的栅极分别与mos管n1的第一源漏极和mos管n2的栅极相连，mos管n3、mos管n1的第二源漏极均接地。所述mos管p3的栅极与第二源漏极相连，mos管p3的第二源漏极与mos管n2的第一源漏极相连，mos管n2的第二源漏极与电阻r1的一端相连，电阻r1的另一端相连接地。所述滤波元件为滤波电容c1。
24.所述驱动回路包括驱动模块和mos管n4，驱动模块与mos管n4的栅极相连，mos管n4的第一源漏极与所述偏置信号相连，mos管n4的第二源漏极接地。所述电源vdd、第二使能en2和基准电压vref与驱动模块适配连接，当基准电压vref拉成较低电平时，驱动模块驱动mos管n4导通，mos管p2和mos管p3的栅极电压拉低，偏置信号产生很大的偏置电流，激发基准电压电路的运算放大器重新建立工作点，基准电压模块重启，基准电压vref抬高到第一稳态。
25.所述驱动模块包括mos管p1、大阻值的电阻r2、mos管n5和mos管n6。所述mos管p1的栅极和mos管n5的均输入第二使能en2，所述mos管n6的栅极输入基准电压vref。所述电源vdd与mos管p1的第一源漏极相连，mos管p1的第二源漏极与电阻r2的一端相连，电阻r2的另一端分别与mos管n6的第一源漏极、mos管n5的第一源漏极和mos管n4的栅极相连，mos管n6和mos管n5的第二源漏极均接地。
26.所述电阻r2的阻值一般大于等于1m欧姆。
27.实施例二
28.如图5所示，本发明的抑制基准电压第二稳态的偏置电路包括偏置模块和驱动回路，该偏置模块输入电源vdd，第一使能en1和第二使能en2控制偏置模块向基准电压电路的运算放大器发出偏置信号，以便基准电压电路的基准电压模板发出基准电压vref，驱动回路与偏置信号、电源vdd和基准电压vref适配连接，当基准电压vref拉成较低电平时，驱动
回路控制整个偏置模块产生很大的偏置电流，激发基准电压电路的运算放大器重新建立工作点，重新启动基准电压模块，将基准电压vref抬高到第一稳态，从而抑制基准电压vref的第二稳态。
29.所述偏置模块包括mos管p2、mos管p3、mos管p4、mos管n1、mos管n2、mos管n3和滤波器件。所述mos管p4的栅极输入第一使能en1，所述mos管n1的栅极输入第二使能en2。所述电源vdd分别与mos管p2的第一源漏极、mos管p3的第一源漏极、mos管p4的第一源漏极和滤波器件的一端相连，滤波器件的另一端即输出偏置信号，且偏置信号分别与mos管p2的栅极、mos管p3的栅极和mos管p4的第二源漏极相连。所述mos管p2的第二源漏极分别与mos管n3的第一源漏极和栅极相连，mos管n3的栅极分别与mos管n1的第一源漏极和mos管n2的栅极相连，mos管n3、mos管n1的第二源漏极均接地。所述mos管p3的栅极与第二源漏极相连，mos管p3的第二源漏极与mos管n2的第一源漏极相连，mos管n2的第二源漏极与电阻r1的一端相连，电阻r1的另一端相连接地。所述滤波元件为滤波电容c1。
30.所述驱动回路包括驱动模块和mos管n4，驱动模块与mos管n4的栅极相连，mos管n4的第一源漏极与所述偏置信号相连，mos管n4的第二源漏极接地。所述电源vdd、第二使能en2和基准电压vref与驱动模块适配连接，当基准电压vref拉成较低电平时，驱动模块驱动mos管n4导通，mos管p2和mos管p3的栅极电压拉低，偏置信号产生很大的偏置电流，激发基准电压电路的运算放大器重新建立工作点，基准电压模块重启，基准电压vref抬高到第一稳态。
31.所述驱动模块包括mos管p1、mos管阵列p5、mos管n5和mos管n6。所述mos管阵列p5中有不少于两个依次布置的p型倒比mos管，p型倒比mos管的源漏极前后依次串联在一起，位于最外侧的两个p型倒比mos管的非互相串联的源漏极为电阻元件的两端，p型倒比mos管的栅极均接地。所述mos管p1的栅极和mos管n5的均输入第二使能en2，所述mos管n6的栅极输入基准电压vref。所述电源vdd与mos管p1的第一源漏极相连，mos管p1的第二源漏极与mos管阵列p5的一端相连，mos管阵列p5的另一端分别与mos管n6的第一源漏极、mos管n5的第一源漏极和mos管n4的栅极相连，mos管n6和mos管n5的第二源漏极均接地。
32.串联构成的p型mos管阵列p5，等效成一个很大的电阻(一般大于等于1m欧姆)，可以有效减小电阻元件的尺寸，从而起到降低成本的作用。
33.上述两个实施例中，所述mos管p1、mos管p2、mos管p3、mos管p4、mos管n1、mos管n2、mos管n3、mos管n4、mos管n5、mos管n6和p型倒比mos管均为漏极和源极可以互换使用的mos管，因而，这些mos管的漏极和源极均称为源漏极。结型场效应管为漏极和源极可以互换使用的mos管，衬底与源极不连在一起的mos管的漏极和源极也可以互换使用。
34.所述偏置信号含有偏置电流和偏置电压。
35.本发明的抑制基准电压第二稳态的偏置电路中，所述电容c1也可以是等效电容功能的其他器件。
36.所述mos管p2、mos管p3、mos管n3、mos管n2以及电阻r1，构成了带有自启动功能的偏置电压结构，mos管p4和mos管n1是使能控制mos管。
37.当第一使能en1为高，第二使能en2为低的时候，电路可以正常工作。
38.所述mos管p1、电阻元件、mos管n6、mos管n5和mos管n4构成的回路，构成了新的偏置结构。
39.当第一使能en1和第二en2使能后，基准电压vref尚未建立，mos管n6未开启，此时，mos管p1开启，通过电阻元件，将mos管n4的栅压拉高，迅速将mos管p2和mos管p3的栅极电压拉低，从而产生一个较低的偏置电压，产生较大的偏置电流，使基准电压电路的运算放大器迅速建立工作点，基准电压vref快速爬升。当vref爬升到较高电压时，触发mos管n6开启，由于电阻元件是很大的阻值，因此mos管n6可以将mos管n4的栅极电压泄放掉并拉成低电平，从而关闭mos管n4，此时mos管p2、mos管p3的栅极电压回升并稳定到正常工作状态。基准电压电路的运算放大器也进入稳态工作，基准电压电路提供稳定在第一稳态的基准电压vref。
40.当异常状态，将基准电压vref拉成较低电平时，mos管n6关闭，从而导致电阻元件将mos管n4的栅压拉高，mos管n4再次开启，将mos管p2、mos管p3的栅电压拉低，从而产生很大的偏置电流，激发预防基准电压电路的运算放大器重新建立工作点，重新启动基准电压模块，将基准电压vref快速抬升。基准电压vref升高后，mos管n4关闭，即可重新回到第一稳态。