一种启动电路和带隙基准电路

技术领域

本发明涉及射频前端芯片技术领域，具体涉及一种启动电路和带隙基准电路。

背景技术

带隙基准电路作为移动产品中的射频前端芯片的通用基础模块，常用来提供基准电压。常用的带隙基准电路如图1和图2所示，图1中的带隙基准电路需要运放A1起到电压钳位作用，使得电气节点X的电压和电气节点Y的电压相同，但这样会电路相对复杂，而且运算放大器A1会消耗电流和增大芯片面积。

为了解决图1电路存在的不足，图2中的电路中的PMOS管P1-PMOS管P4和NMOS管N1-NMOS管N4组成了自偏置结构，通过该自偏置结构代替运算放大器A1的电压钳位作用，能够节省电路电流和面积。同时引入二极管D4作为启动电路，启动电路的作用是使电路摆脱兼并点、让电路工作在预想的工作点上。

图2中的电路的启动流程如下，电路电压VDD>VTH_p2+Vdiode_D4+VTH_n3+Vdiode_D1，约为2V时，二极管D4导通，电路内部开始充电流逐步建立到正常工作状态上；

电路电压VDD>VGS_p2+Vdiode_D4+VGS_n3+Vdiode_D1，约为2.8V时，二极管D4仍会导通，此时电路内部已经建立到正常工作状态上，二极管D4需要关闭，如未关闭属于非预期的漏电，最终会影响到电路输出的基准电压大小。由于移动产品中的射频前端芯片需要使用2.5V到4.5V的宽电压范围，当图2中的电路应用在移动产品中的射频前端芯片中时会出现非预期的漏电。

发明内容

鉴于背景技术的不足，本发明是提供了一种启动电路和带隙基准电路，所要解决的技术问题是现有带隙基准电路应用在移动产品中的射频前端芯片时，会出现非预期的漏电。

为解决以上技术问题，第一方面本发明提供了种启动电路，包括电源输入端、偏置电压设置单元、第一控制开关、调流电阻R7、压降单元和第二控制开关；所述偏置电压设置单元和第一控制开关的输入端分别与所述电源输入端电连接；所述偏置电压设置单元的电压输出端与所述第一控制开关的控制端电连接，向所述第一控制开关的控制端提供偏置电压；所述第一控制开关的输出端通过所述调流电阻R7与所述压降单元的输入端电连接，所述偏置电压大于所述压降单元的压降，所述压降单元的输入端与所述第二控制开关的控制端电连接。

在第一方面的某种实施方式中，所述偏置电压设置单元包括调流电阻R5和二极管支路，所述二极管支路包括至少三个串联的二级管，所述调流电阻R5一端与所述电源输入端电连接，所述电阻R5另一端分别与所述第一控制开关的控制端和二极管支路电连接。

在第一方面的某种实施方式中，所述压降单元包括MOS管N5和第二二极管支路，所述第二二极管支路包括至少一个二极管，当所述第二二极管支路包括两个以上二极管时，第二二极管支路的所有二极管依次串联，所述MOS管N5的漏极分别与所述MOS管N5的栅极、第二控制开关的控制端和调流电阻R7电连接。

在第一方面的某种实施方式中，所述二极管支路包括二极管D4、二极管D5和二极管D6，所述二极管D4的正极与所述调流电阻R5电连接，所述二极管D4的负极与二极管D5的正极电连接，二极管D5的负极与二极管D6的正极电连接，二极管D6的负极接地。

在第一方面的某种实施方式中，所述第一控制开关是NMOS管，所述第二控制开关是NMOS管。

第二方面，本发明还提供了一种带隙基准电路，包括MOS管P1、MOS管P2、MOS管P3、MOS管P4、MOS管P5、MOS管P6、MOS管N1、MOS管N2、MOS管N3、MOS管N4、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、二极管D1、二极管D2、二极管D3和上述的启动电路；

所述MOS管P5的源极、MOS管P1的源极和MOS管P2的源极均与所述电源输入端电连接；

所述MOS管P5的栅极分别与MOS管P1的栅极、MOS管P2的栅极、MOS管P4的漏极和电阻R2一端电连接；

所述MOS管P5的漏极与MOS管P6的源极电连接，MOS管P6的栅极分别与MOS管P3的栅极、MOS管P4的栅极、电阻R2另一端、MOS管N2的漏极和第二控制开关的输入端电连接；

所述MOS管P6的漏极分别与电阻R4一端、MOS管N8的栅极和第二控制开关的输出端电连接；所述电阻R4另一端与二极管D3的正极电连接，所述二极管D3的负极与MOS管N8的源极电连接；

所述MOS管P1的漏极与MOS管P3的源极电连接；MOS管P3的漏极分别与电阻R1一端、MOS管N1的栅极和MOS管N2的漏极电连接，电阻R1另一端分别与MOS管N1的漏极、MOS管N3的栅极和MOS管N4的栅极电连接；MOS管N1的源极与MOS管N3的漏极电连接；MOS管N3的源极与二极管D1的正极电连接；二极管D1的负极与MOS管N8的源极电连接；

所述MOS管P2的漏极与MOS管P4的源极电连接，MOS管N2的源极与MOS管N4的漏极电连接，MOS管N4的源极与电阻R3一端电连接，电阻R3另一端与二极管D2的正极电连接，二极管D2的负极与MOS管N8的源极电连接。

当本发明的启动电路应用在本发明的带隙基准电路时，启动电路的工作原理如下：

MOS管P1、MOS管P2、MOS管P3、MOS管P4、MOS管P5和MOS管P6同样组成了电流镜电路；

当电源输入端开始接入电源时，第一控制开关和第二控制开关导通，二极管D3没有流过电流，MOS管N6的栅极和源极的电压差使得MOS管N6导通，进而使MOS管P2和MOS管P4开启、使电流镜电路开始启动工作，整个带隙基准电流内部建立电流启动；

接着带隙基准电路通过自身自偏置正反馈作用产生更大的启动电流，在启动电流增大过程中，节点VBG处的电压升高，当节点VBG处的电压上升到一定程度时会让MOS管N6的栅极和源极之间的电压小于零，进而关闭MOS管N6；直到带隙基准电路输出的带隙基准电压完全建立，工作在稳定状态；因此本发明的MOS管N6即作为电流导通关闭的控制器件，同时也是感应判断关闭的感测器件。

本发明与现有技术相比所具有的有益效果是：在实际使用时，本发明的启动电路可以在电源输入端输入的电压大于2.8V时，仍能正常关闭，不影响采用本发明的带隙基准电路的正常使用。

附图说明

图1为第一种现有的带隙基准电路的电路图；

图2为第二种现有的带隙基准电路的电路图；

图3为实施例中的启动电路的结构图；

图4为实施例中的启动电路的电路图；

图5为实施例中的带隙基准电路的电路图。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图3所示，一种启动电路，包括电源输入端avdd、偏置电压设置单元1、第一控制开关2、调流电阻R7、压降单元3和第二控制开关4；偏置电压设置单元1和第一控制开关2的输入端分别与电源输入端avdd电连接；偏置电压设置单元1的电压输出端与第一控制开关2的控制端电连接，向第一控制开关2的控制端提供偏置电压；第一控制开关2的输出端通过调流电阻R7与压降单元3的输入端电连接，偏置电压大于压降单元3的压降，压降单元3的输入端与第二控制开关4的控制端电连接。

在实际使用时，偏置电压设置单元1输出的偏置电压用于驱动第一控制开关导通，通过设置偏置电压与压降单元3的压降的差值以及调整调流电阻R7的阻值可以调整流过调流电阻R7和压降单元3的电流，进而能够使启动电路在启动完成后的工作电流低，降低功耗。另外当第二控制开关2的输出端电压低于压降单元3的输入端的电压时，第二控制开关2导通，当第二控制开关2的输出端电压高于压降单元3的输入端的电压时，第二控制开关2关断，通过第二控制开关2的导通和关断可以控制图2中的带隙基准电路的启动。

本实施例中，偏置电压设置单元1包括调流电阻R5和二极管支路，二极管支路包括至少三个串联的二级管，调流电阻R5一端与电源输入端avdd电连接，电阻R5另一端分别与第一控制开关1的控制端和二极管支路电连接。

在实际使用时，由于单个二极管的压降在0.7V左右，通过设置二极管支路的二极管数量可以调整偏置电压的大小。参照图4，二极管支路包括依次串联的二极管D4、二极管D5和二极管D6，偏置电压为三个二极管的压降，为2.1V。

本实施例中，压降单元包括MOS管N5和第二二极管支路，第二二极管支路包括至少一个二极管，当第二二极管支路包括两个以上二极管时，第二二极管支路的所有二极管依次串联，MOS管N5的漏极分别与MOS管N5的栅极、第二控制开关的控制端和调流电阻R7电连接。

在实际使用时，通过设置第二二极管支路的二极管数量可以调整第二控制开关4的控制端的电压大小，但是在设置二极管支路和第二二极管支路的二极管数量时，需要让偏置电压大于压降单元3的压降。参照图4，由于偏置电压为三个二极管的压降，第二二极管支路包括一个二极管D7，因此调流电阻R7两端的电压为1.4V减去第一控制开关1的控制端与输出端的压降和MOS管N5的栅极和源极之间的压降，由于调流电阻R7两端的压降是确定的，通过设置调流电阻R7的阻值可以设置流过调流电阻R7的电流大小，降低启动电路在启动后的工作电流和功耗；同样地，由于电源输入端avdd的电压已知，二极管D4、二极管D5和二极管D6的压降已知，通过调整调流电阻R5的阻值可以调节流过调流电阻R5的电流大小，进而降低启动电路在启动完成后的工作电流和功耗。

具体地，参照图4，本实施例中，第一控制开关1是NMOS管述第二控制开关4是NMOS管。

另外本实施例中通过让第一控制开关1与调流电阻R7和压降单元3依次串联，在保证流过调流电阻R7的电流尽可能低的情况下可以降低电路面积，具体如下：将第一控制开关1的栅源压降Vgs按照0.4V算，在流过调流电阻R7的电流不变的情况下，如果不要第一控制开关1，则需要将调流电阻R7的阻值增大2M。相比较增加第一控制开关1，将调流电阻R7的阻值增大2M，需要的电路面积越多。

另外，在图4所示的启动电路中，最左侧的支路即偏置电压设置单元1包括三个二极管即二极管D4、二极管D5和二极管D6，从左往右的第二个支路包括MOS管N7、MOS管N5和二极管D7，在实际使用时，当温度发生变化使二极管D4、二极管D5、二极管D6和二极管D7的压降，使MOS管N7和MOS管N5栅源压降Vgs发生变化时，二极管D4、二极管D5、二极管D6和二极管D7的压降，MOS管N7和MOS管N5栅源压降Vgs都是同向变化的，进而确保施加到调流电阻R7两端的电压稳定，使流过调流电阻R7的电路稳定，确保应用环境下流过调流电阻R7的电流绝对值相对较低，满足低功耗要求。

第二方面，如图5所示，本发明还提供了一种带隙基准电路，应用上述的启动电路，包括MOS管P1、MOS管P2、MOS管P3、MOS管P4、MOS管P5、MOS管P6、MOS管N1、MOS管N2、MOS管N3、MOS管N4、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、二极管D1、二极管D2、二极管D3和上述的启动电路；

所述MOS管P5的源极、MOS管P1的源极和MOS管P2的源极均与所述电源输入端电连接；

所述MOS管P5的栅极分别与MOS管P1的栅极、MOS管P2的栅极、MOS管P4的漏极和电阻R2一端电连接；

所述MOS管P5的漏极与MOS管P6的源极电连接，MOS管P6的栅极分别与MOS管P3的栅极、MOS管P4的栅极、电阻R2另一端、MOS管N2的漏极和第二控制开关的输入端电连接；

所述MOS管P6的漏极分别与电阻R4一端、MOS管N8的栅极和第二控制开关的输出端电连接；所述电阻R4另一端与二极管D3的正极电连接，所述二极管D3的负极与MOS管N8的源极电连接；

所述MOS管P1的漏极与MOS管P3的源极电连接；MOS管P3的漏极分别与电阻R1一端、MOS管N1的栅极和MOS管N2的漏极电连接，电阻R1另一端分别与MOS管N1的漏极、MOS管N3的栅极和MOS管N4的栅极电连接；MOS管N1的源极与MOS管N3的漏极电连接；MOS管N3的源极与二极管D1的正极电连接；二极管D1的负极与MOS管N8的源极电连接；

所述MOS管P2的漏极与MOS管P4的源极电连接，MOS管N2的源极与MOS管N4的漏极电连接，MOS管N4的源极与电阻R3一端电连接，电阻R3另一端与二极管D2的正极电连接，二极管D2的负极与MOS管N8的源极电连接。

当本实施例中的启动电路应用在本发明的带隙基准电路时，带隙基准电路的工作流程如下：MOS管P1、MOS管P2、MOS管P3、MOS管P4、MOS管P5和MOS管P6同样组成了电流镜电路；

当电源输入端开始接入电源时，第一控制开关和第二控制开关导通，二极管D3没有流过电流，MOS管N6的栅极和源极的电压差使得MOS管N6导通，进而使MOS管P2和MOS管P4开启、使电流镜电路开始启动工作，整个带隙基准电流内部建立电流启动；

接着带隙基准电路通过自身自偏置正反馈作用产生更大的启动电流，在启动电流增大过程中，节点VBG处的电压升高，当节点VBG处的电压上升到一定程度时会让MOS管N6的栅极和源极之间的电压小于零，进而关闭MOS管N6；直到带隙基准电路输出的带隙基准电压完全建立，工作在稳定状态；因此本发明的MOS管N6即作为电流导通关闭的控制器件，同时也是感应判断关闭的感测器件。

因此在实际使用时，本发明的启动电路可以在电源输入端输入的电压大于2.8V时，仍能正常关闭，不影响采用本发明的带隙基准电路的正常使用。

上述依据本发明为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。