本發(fā)明涉及集成電路，尤其涉及一種低功耗低電壓輸出基準(zhǔn)電路。

背景技術(shù)：

1、基準(zhǔn)電路是模擬集成電路重要組成成分，主要功能是為其他模擬電路模塊提供穩(wěn)定的基準(zhǔn)電流或基準(zhǔn)電壓，應(yīng)用廣泛。如在采用小型紐扣電池供電的低功耗便攜式設(shè)備中，基準(zhǔn)電路輸出穩(wěn)定的電壓信號(hào)，并作為比較參考信號(hào)配合模擬比較器對(duì)紐扣電池的供電狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。為延長(zhǎng)電池壽命，要求設(shè)備在整體不工作的情況下，基準(zhǔn)電路和比較器模塊需使用電池的自主漏電電流進(jìn)行工作。對(duì)于1000mah額定值的電池，在不額外對(duì)外供電的情況下，自主漏電為14μa，要求基準(zhǔn)電路消耗電流在14μa以下，所以需要使用低功耗基準(zhǔn)電路。

2、傳統(tǒng)的基準(zhǔn)電路如圖1所示，該電路能產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓的原理是利用ptat(proportional?to?absolute?temperature，與絕對(duì)溫度成正比)電流和ctat(complementary?to?absolute?temperature，與絕對(duì)溫度成反比)電流進(jìn)行疊加，并流過(guò)電阻r0a，最終產(chǎn)生與溫度無(wú)關(guān)的基準(zhǔn)電壓，以此達(dá)到溫度補(bǔ)償?shù)哪康?。圖1電路中，由于放大器a1的“虛短”作用，a點(diǎn)的電位va與b點(diǎn)的電位vb相等，等于q1a晶體管發(fā)射極與基極電位差vbe1a，即電阻第四電阻a上壓降為vbe1a，由于vbe1a是與絕對(duì)溫度成反比的電壓，室溫下溫度系數(shù)為-1.5mv/k，所以流過(guò)電阻第四電阻a的電流為ctat電流；電阻r2a上壓降為b點(diǎn)電位vb減去q2a晶體管發(fā)射極與基極電位差vbe2a，也就為q1a晶體管發(fā)射極與基極電位差vbe1a減去q2a晶體管發(fā)射極與基極電位差vbe2a，記為△vbe?！鱲be包含熱電壓vt，vt是與絕對(duì)溫度成正比的電壓，室溫下溫度系數(shù)為0.087mv/k，所以流過(guò)電阻r2a的電流為ptat電流。將ctat電流和ptat電流相加，并設(shè)置負(fù)溫系數(shù)和正溫系數(shù)相同，即可得到0溫度系數(shù)電流。該電流經(jīng)過(guò)鏡像拷貝后，最終在電阻r0a上形成與溫度無(wú)關(guān)的基準(zhǔn)電壓vref。

3、在圖1電路中，放大器a1的作用是保證a點(diǎn)電位和b電位一致，該放大器的工作需要一定的功耗，工作電流一般為微安級(jí)。此外，為了降低放大器失調(diào)電壓vos對(duì)a點(diǎn)電位和b點(diǎn)電位之間的影響，在放大器中使用斬波、自穩(wěn)零等技術(shù)來(lái)降低失調(diào)電壓，這些額外增加的電路需要更多的工作電流，使得放大器最終工作電流達(dá)到毫安級(jí)以上，無(wú)法滿足上文所示的低功耗需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足，本發(fā)明提供了一種低功耗低電壓輸出基準(zhǔn)電路，其解決了現(xiàn)有技術(shù)中基準(zhǔn)電路的工作電流通常高于電池的自主漏電電流，無(wú)法滿足低功耗需求的問(wèn)題。

2、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，一種低功耗低電壓輸出基準(zhǔn)電路，包括：采用同一正電源和負(fù)電源供電的啟動(dòng)電路、基準(zhǔn)生成電路、第一電流鏡電路、第二電流鏡電路和第三電流鏡電路；

3、所述啟動(dòng)電路與所述基準(zhǔn)生成電路、所述第一電流鏡電路、所述第三電流鏡電路連接；所述第一電流鏡電路與所述基準(zhǔn)生成電路、所述第二電流鏡電路連接；所述第三電流鏡電路與所述基準(zhǔn)生成電路連接；所述第二電流鏡電路還與所述基準(zhǔn)生成電路連接；

4、所述第二電流鏡電路向所述基準(zhǔn)生成電路提供ctat電流生成信號(hào)；

5、所述第三電流鏡電路向所述基準(zhǔn)生成電路提供兩路ptat電流生成信號(hào)，向所述啟動(dòng)電路提供關(guān)斷電流，所述關(guān)斷電流用于關(guān)斷所述啟動(dòng)電路；所述第一電流鏡電路和所述第二電流鏡電路控制所述兩路ptat電流生成信號(hào)輸入所述基準(zhǔn)生成電路后電位一致；

6、所述啟動(dòng)電路提供上電基礎(chǔ)電位；

7、所述基準(zhǔn)生成電路根據(jù)所述ctat電流生成信號(hào)和所述兩路ptat電流生成信號(hào)生成ptat電流和ptat電流，并調(diào)整ptat電流的溫度系數(shù)與ctat電流的溫度系數(shù)一致，以獲得低溫度系數(shù)電流，最終將低溫度系數(shù)電流轉(zhuǎn)化為低溫度系數(shù)基準(zhǔn)電壓輸出。

8、可選地，所述第一電流鏡電路包括啟動(dòng)電壓輸入和電位輸入，所述第二電流鏡電路包括電位輸出和ctat電流生成信號(hào)輸出；

9、第一電流鏡電路的啟動(dòng)電壓輸入與所述基準(zhǔn)生成電路和所述啟動(dòng)電路連接，第一電流鏡電路的電位輸入與第二電流鏡電路的電位輸出連接，第二電流鏡電路的ctat電流生成信號(hào)輸出與所述基準(zhǔn)生成電路連接；

10、所述第二電流鏡電路的電位輸出控制所述第一電流鏡電路的啟動(dòng)電壓輸入的電位。

11、可選地，所述第一電流鏡電路包括第一三極管、第二三極管和第三三極管；

12、所述第一三極管的基極為所述第一電流鏡電路的啟動(dòng)電壓輸入，所述第一三極管的發(fā)射極連接正電源；

13、所述第一三極管的集電極與所述第二三極管的集電極連接，所述第二三極管的發(fā)射極連接負(fù)電源，所述第二三極管的基極與第三三極管的基極、第二三極管的集電極連接；所述第三三極管的集電極為所述第一電流鏡電路的電位輸入，所述第三三極管的發(fā)射極連接負(fù)電源。

14、可選地，所述第一三極管為pnp三極管，所述第二三極管和所述第三三極管為多個(gè)npn三極管等效構(gòu)成的等效npn三極管，所述第二三極管與所述第三三極管的npn三極管數(shù)量之比為1:a1。

15、可選地，所述第二電流鏡電路包括第四三極管和第五三極管；

16、所述第四三極管的發(fā)射極連接正電源，所述第四三極管的集電極為所述第二電流鏡電路的ctat電流生成信號(hào)輸出，所述第四三極管的基極與所述第五三極管的基極連接；所述第五三極管的發(fā)射極連接正電源，所述第五三極管的集電極為所述第二電流鏡電路的電位輸出，所述第五三極管的集電極還與所述第五三極管的基極連接。

17、可選地，所述第四三極管和所述第五三極管為多個(gè)npn三極管等效構(gòu)成的等效npn三極管，所述第四三極管與所述第五三極管的npn三極管數(shù)量之比為a2：1。

18、可選地，所述第三電流鏡電路包括與所述基準(zhǔn)生成電路連接的第一ptat電流生成信號(hào)輸出和第二ptat電流生成信號(hào)輸出、與所述啟動(dòng)電路連接的關(guān)斷輸出；

19、所述基準(zhǔn)生成電路包括與所述第一ptat電流生成信號(hào)輸出連接的第一輸入、與所述第二ptat電流生成信號(hào)輸出連接的第二輸入、與所述第二電流鏡電路連接的第三輸入，所述第二輸入還連接至所述第一電流鏡電路與所述啟動(dòng)電路連接的連接點(diǎn)，以根據(jù)所述連接點(diǎn)的電位保持所述第一輸入和所述第二輸入的電位一致。

20、可選地，所述第三電流鏡電路包括第六三極管、第七三極管和第八三極管；

21、所述第六三極管的發(fā)射極、第七三極管的發(fā)射極和第八三極管的發(fā)射極連接正電源；所述第六三極管的集電極為所述關(guān)斷輸出；所述第七三極管的集電極為所述第一ptat電流生成信號(hào)輸出，所述第八三極管的集電極為與所述第二ptat電流生成信號(hào)輸出；所述第六三極管的基極、所述第七三極管的基極與所述第八三極管的基極連接，且所述第七三極管的集電極還與第七三極管的基極連接。

22、可選地，所述第六三極管、所述第七三極管和所述第八三極管均為多個(gè)pnp三極管構(gòu)成的等效pnp三極管，所述第六三極管、所述第七三極管和所述第八三極管的pnp三極管數(shù)量之比為a3:1:1。

23、可選地，所基準(zhǔn)生成電路包括第一電阻、第二電阻、第三電阻、第九三極管和第十三極管；

24、所述第九三極管的集電極為所述第一輸入，所述第九三極管的發(fā)射極連接所述第一電阻的一端、第二電阻的一端和第三電阻的一端，并連接至vref，所述第九三極管的基極與所述第十三極管的基極連接，所述第十三極管的集電極為所述第二輸入，所述第十三極管的發(fā)射極連接第二電阻的另一端；

25、所述第一電阻的另一端為所述第三輸入，所述第三電阻的另一端連接負(fù)電源。

26、可選地，所述第九三極管和所述第十三極管為多個(gè)npn三極管等效構(gòu)成的等效npn三極管，所述第九三極管和所述第十三極管的npn三極管數(shù)量之比為1:a4；

27、所述第九三極管、所述第十三極管、所述第二電阻組成ptat電流產(chǎn)生環(huán)路，所述第九三極管、所述第一電阻組成ctat電流產(chǎn)生環(huán)路，通過(guò)調(diào)整所述第一電阻的阻值、第二電阻的阻值以及a4的值，使得ptat電流的溫度系數(shù)與ctat電流的溫度系數(shù)一致。

28、可選地，所述啟動(dòng)電路包括njeft管、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第十一三極管和第十二三極管；

29、所述njeft管的柵極連接第五電阻，所述njeft管的漏極連接第九三極管，所述njeft管的源極連接所述第四電阻的一端，所述第四電阻的另一端與所述第五電阻的一端、所述第六電阻的一端連接，所述第五電阻的另一端為所述啟動(dòng)電路的輸入，與所述第三電流鏡電路連接；

30、所述第六電阻的另一端與第十一三極管的集電極連接，所述第十一三極管的發(fā)射極連接負(fù)電源，所述第十一三極管的基極與所述第六電阻的另一端和所述第五電阻的另一端連接；

31、所述第十一三極管的集電極還與所述第十二三極管的基極連接，所述第十二三極管的發(fā)射極連接負(fù)電源，所述第十二三極管的集電極為所述啟動(dòng)電路的輸出，連接所述基準(zhǔn)生成電路和所述第一電流鏡電路。

32、可選地，所述第十一三極管和第十二三極管為npn三極管。

33、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果：整體電路上電時(shí)，啟動(dòng)電路開始工作，并拉動(dòng)第一電流鏡電路工作，進(jìn)而拉動(dòng)整體電路工作。工作時(shí)，基準(zhǔn)生成電路根據(jù)ptat電流生成信號(hào)和ctat電流生成信號(hào)生成ptat電流和ctat電流，并調(diào)整ptat電流的溫度系數(shù)與ctat電流的溫度系數(shù)一致，兩者相加后可得到約為0的低溫度系數(shù)電流，進(jìn)而將低溫度系數(shù)電流通過(guò)電阻轉(zhuǎn)化成低溫度系數(shù)基準(zhǔn)電壓。由于第一電流鏡電路和第二電流鏡電路控制兩路ptat電流生成信號(hào)輸入基準(zhǔn)生成電路時(shí)電位一致，替代了放大器在相同類型的基準(zhǔn)電路中的作用，并且避免了在放大器中使用斬波、自穩(wěn)零等技術(shù)來(lái)降低失調(diào)電壓的同時(shí)增大工作電流，從而實(shí)現(xiàn)了無(wú)運(yùn)算放大器的簡(jiǎn)單基準(zhǔn)電路結(jié)構(gòu)，大大降低了基準(zhǔn)電路所需功耗，可將整體電路的總工作電流控制微安級(jí)以下，滿足低功耗需求。