低功耗带隙基准电路、实现方法及芯片与流程

本发明是关于集成电路领域，特别是关于一种低功耗带隙基准电路、实现方法及芯片。

背景技术：

1、在无线通讯、物联网、便携式设备的应用中，都需要低功耗的实现方式，带隙基准作为其中非常重要的模拟模块，其低功耗的设计对整个应用来讲是非常重要的。

2、传统的带隙基准电路为提供稳定的参考电压保证其性能，功耗都在μa级别。现有技术为了实现na级别的电压基准，通常让带隙基准电路的mos管工作在亚阈值区域的状态，其性能并不稳定，而且对工艺和温度都比较敏感。

3、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种低功耗带隙基准电路、实现方法及芯片，其能够得到一个平均功耗超低并且精度很高的带隙基准电压。

2、为实现上述目的，本发明的实施例提供了一种低功耗带隙基准电路，包括：带隙基准模块、采样保持模块、采样模块以及检测控制模块。

3、带隙基准模块用于间隔输出第一基准电压，具体为，在带隙基准模块开启时输出第一基准电压，在带隙基准模块关闭时不输出第一基准电压，带隙基准模块关闭的时长为间隔输出时间长度；采样保持模块用于接收、锁存第一基准电压并输出第二基准电压，所述第二基准电压的大小随间隔输出时间长度而变化；采样模块用于对第一基准电压进行采样而获得用于表征第二基准电压的大小变化的比较电压，所述比较电压的大小随间隔输出时间长度而变化；检测控制模块用于根据比较电压的大小来控制带隙基准模块的开启和关闭以控制第一基准电压的间隔输出。

4、在本发明的一个或多个实施例中，所述采样保持模块包括第三开关和第一电容，所述第三开关的第一端作为采样保持模块的输入端与带隙基准模块相连，所述第三开关的第二端与第一电容的第一端相连作为采样保持模块的输出端，所述第一电容的第二端与地相连。

5、在本发明的一个或多个实施例中，所述采样模块包括第四开关、放电单元和第二电容，所述第四开关的第一端与带隙基准模块相连，所述第四开关的第二端与放电单元和第二电容的第一端相连，所述放电单元和第二电容的第二端与地相连。

6、在本发明的一个或多个实施例中，所述放电单元包括第一mos管或二极管，所述第一mos管的漏极与第二电容的第一端相连，所述第一mos管的源极和栅极与地相连，所述二极管的阳极与第二电容的第一端相连，所述二极管的阴极与地相连。

7、在本发明的一个或多个实施例中，所述采样保持模块包括用于锁存第一基准电压并输出第二基准电压的第一电容，所述采样模块包括用于对间隔输出的第一基准电压进行采样而获得比较电压的第二电容，所述第一电容的面积为第二电容的面积的三到六倍。

8、在本发明的一个或多个实施例中，所述检测控制模块包括若干比较器，所述比较器用于将比较电压与若干预设电压进行比较以输出控制信号来控制带隙基准模块的开启和关闭。

9、在本发明的一个或多个实施例中，所述比较器包括第一比较器和第二比较器，所述第一比较器的第一输入端和第二输入端分别用于接收第一预设电压和比较电压，所述第二比较器的第一输入端和第二输入端分别用于接收第二预设电压和比较电压，所述第一比较器通过将第一预设电压和比较电压进行比较以输出第一控制信号，所述第二比较器通过将第二预设电压和比较电压进行比较以输出第二控制信号，所述带隙基准模块在第一控制信号和第二控制信号的控制下实现开启和关闭。

10、在本发明的一个或多个实施例中，所述检测控制模块还包括与比较器的输出端和带隙基准模块相连的逻辑模块。

11、在本发明的一个或多个实施例中，所述第一比较器和/或第二比较器包括第二mos管、第一反相器、第二反相器和电流源；

12、所述第二mos管的栅极接收比较电压，所述电流源的第一端与电源电压相连，所述电流源的第二端与第二mos管的漏极相连，所述第二mos管的源极与地相连，所述第一反相器的输入端与第二mos管的漏极相连，所述第二反相器的输入端与第一反相器的输出端相连，所述第二反相器的输出端用于输出控制信号。

13、在本发明的一个或多个实施例中，所述带隙基准电路还包括同步模块，所述同步模块与采样保持模块的输入端和输出端相连以使得采样保持模块输入端的电压等于输出端的电压。

14、在本发明的一个或多个实施例中，所述同步模块包括第二开关和缓冲器，所述第二开关的第一端与采样保持模块的输入端相连，所述第二开关的第二端与缓冲器的输出端相连，所述缓冲器的正输入端与采样保持模块的输出端相连，所述缓冲器的负输入端反馈连接到缓冲器的输出端。

15、在本发明的一个或多个实施例中，所述带隙基准电路还包括第一开关，所述第一开关的第一端与带隙基准模块相连，所述第一开关的第二端与采样保持模块和采样模块相连。

16、本发明还公开了一种低功耗带隙基准的实现方法，包括：

17、间隔输出第一基准电压，没有第一基准电压输出的时长为间隔输出时间长度；

18、接收、锁存第一基准电压并获得随间隔输出时间长度而变化的第二基准电压；

19、对第一基准电压进行采样而获得随间隔输出时间长度而变化的比较电压，通过所述比较电压的大小变化表征第二基准电压的大小变化；

20、根据比较电压的大小来控制第一基准电压的间隔输出。

21、本发明还公开了一种芯片，包括所述的低功耗带隙基准电路。

22、与现有技术相比，根据本发明的低功耗带隙基准电路、实现方法及芯片，通过采样保持模块接收、锁存第一基准电压并输出第二基准电压，第二基准电压在带隙基准模块关闭后开始下降，通过采样模块根据比较电压的变化放大第二基准电压的变化，使得第二基准电压在下降较小的情况就能被精准地检测到，保证了第二基准电压的输出精度。通过同步模块减少了第二基准电压输出电路上的漏电，减缓了第二基准电压的下降速度，使得带隙基准模块的启动间隔时间增长。因而，通过检测控制模块在一个较长的间隔时间内启动带隙基准模块以输出第一基准电压，从而得到一个平均功耗超低并且精度很高基准电压。

技术特征：

1.一种低功耗带隙基准电路，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的低功耗带隙基准电路，其特征在于，所述采样保持模块包括第三开关和第一电容，所述第三开关的第一端作为采样保持模块的输入端与带隙基准模块相连，所述第三开关的第二端与第一电容的第一端相连作为采样保持模块的输出端，所述第一电容的第二端与地相连。

3.如权利要求1所述的低功耗带隙基准电路，其特征在于，所述采样模块包括第四开关、放电单元和第二电容，所述第四开关的第一端与带隙基准模块相连，所述第四开关的第二端与放电单元和第二电容的第一端相连，所述放电单元和第二电容的第二端与地相连。

4.如权利要求3所述的低功耗带隙基准电路，其特征在于，所述放电单元包括第一mos管或二极管，所述第一mos管的漏极与第二电容的第一端相连，所述第一mos管的源极和栅极与地相连，所述二极管的阳极与第二电容的第一端相连，所述二极管的阴极与地相连。

5.如权利要求2或3所述的低功耗带隙基准电路，其特征在于，所述采样保持模块包括用于锁存第一基准电压并输出第二基准电压的第一电容，所述采样模块包括用于对间隔输出的第一基准电压进行采样而获得比较电压的第二电容，所述第一电容的面积为第二电容的面积的三到六倍。

6.如权利要求1所述的低功耗带隙基准电路，其特征在于，所述检测控制模块包括若干比较器，所述比较器用于将比较电压与若干预设电压进行比较以输出控制信号来控制带隙基准模块的开启和关闭。

7.如权利要求6所述的低功耗带隙基准电路，其特征在于，所述比较器包括第一比较器和第二比较器，所述第一比较器的第一输入端和第二输入端分别用于接收第一预设电压和比较电压，所述第二比较器的第一输入端和第二输入端分别用于接收第二预设电压和比较电压，所述第一比较器通过将第一预设电压和比较电压进行比较以输出第一控制信号，所述第二比较器通过将第二预设电压和比较电压进行比较以输出第二控制信号，所述带隙基准模块在第一控制信号和第二控制信号的控制下实现开启和关闭。

8.如权利要求6所述的低功耗带隙基准电路，其特征在于，所述检测控制模块还包括与比较器的输出端和带隙基准模块相连的逻辑模块。

9.如权利要求7所述的低功耗带隙基准电路，其特征在于，所述第一比较器和/或第二比较器包括第二mos管、第一反相器、第二反相器和电流源；

10.如权利要求1所述的低功耗带隙基准电路，其特征在于，所述带隙基准电路还包括同步模块，所述同步模块与采样保持模块的输入端和输出端相连以使得采样保持模块输入端的电压等于输出端的电压。

11.如权利要求10所述的低功耗带隙基准电路，其特征在于，所述同步模块包括第二开关和缓冲器，所述第二开关的第一端与采样保持模块的输入端相连，所述第二开关的第二端与缓冲器的输出端相连，所述缓冲器的正输入端与采样保持模块的输出端相连，所述缓冲器的负输入端反馈连接到缓冲器的输出端。

12.如权利要求1所述的低功耗带隙基准电路，其特征在于，所述带隙基准电路还包括第一开关，所述第一开关的第一端与带隙基准模块相连，所述第一开关的第二端与采样保持模块和采样模块相连。

13.一种低功耗带隙基准的实现方法，其特征在于，包括：

14.一种芯片，其特征在于，包括如权利要求1～12任一项所述的低功耗带隙基准电路。

技术总结
本发明公开了一种低功耗带隙基准电路、实现方法及芯片，电路包括：带隙基准模块、采样保持模块、采样模块以及检测控制模块。带隙基准模块用于间隔输出第一基准电压；采样保持模块用于接收、锁存第一基准电压并输出第二基准电压；采样模块用于对第一基准电压进行采样而获得用于表征第二基准电压的变化的比较电压；检测控制模块用于根据比较电压来控制带隙基准模块以控制第一基准电压的间隔输出。本发明的低功耗带隙基准电路，通过采样保持模块接收、锁存第一基准电压并输出第二基准电压，通过采样模块动态的检测第二基准电压的变化，通过检测控制模块根据比较电压间隔输出第一基准电压，从而得到一个平均功耗超低并且精度很高的基准电压。

技术研发人员：赵少敏,王永进
受保护的技术使用者：思瑞浦微电子科技（苏州）股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12