一 般基于自偏置的基準(zhǔn)電路,，由于MOS管工作在飽和區(qū),，其工作電流一般在微安級(jí)，雖然可以適用于大部分消費(fèi)類(lèi)電子芯片的應(yīng)用,，但對(duì)于一些特殊應(yīng)用,，如充電電 池保護(hù)芯片，則無(wú)法達(dá)到其設(shè)計(jì)要求,。于是降低基準(zhǔn)電路的電流則成為芯片低功耗設(shè)計(jì)的關(guān)鍵,。為了減小電路的靜態(tài)電流，這里的基準(zhǔn)與偏置電路采用增強(qiáng)管與耗盡 管相結(jié)合的方式,。對(duì)于增強(qiáng)型MOS管,，閾值電壓隨溫度的升高而下降；對(duì)于耗盡型MOS管,，閾值電壓為負(fù),，其閾值電壓的溫度系數(shù)與增強(qiáng)型相反。利用增強(qiáng)型 MOS管閾值電壓的負(fù)溫度系數(shù)和耗盡管閾值電壓的正溫度系數(shù)產(chǎn)生一個(gè)精度很高的基準(zhǔn)電壓,。
 

1 基準(zhǔn)電壓源的結(jié)構(gòu)與工作原理
圖1為基準(zhǔn)電壓源的等效結(jié)構(gòu)圖,。其中，M4為耗盡管,，M6為增強(qiáng)管,。從圖1中可以看出，M4柵源極相連后,，流過(guò)該管的電流為：


由于NMOS耗盡管的閾值電壓為負(fù)值,，并且具有負(fù)溫度系數(shù)，因此由式(1)可知,，耗盡管電流隨溫度上升而變大,。該電流就是通過(guò)增強(qiáng)管M6的電流,。從圖1可以看出基準(zhǔn)電壓為：

   

由于增強(qiáng)管M6的閾值電壓具有負(fù)溫度系數(shù)，而通過(guò)該管的電流具有正溫度系數(shù),，因此通過(guò)合理設(shè)置M4,，M6的寬長(zhǎng)比就能在室溫下獲得比較恒定的基準(zhǔn)電壓。

    這種結(jié)構(gòu)的基準(zhǔn)電壓源具有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)可以產(chǎn)生較低基準(zhǔn)電壓,。與一般的1．2 V基準(zhǔn)電壓相比,，圖1所示的電路結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生更低的基準(zhǔn)電壓。特別是當(dāng)所選擇工藝的NMOS管閾值較小,，并且耗盡管的寬長(zhǎng)比較小時(shí),，基準(zhǔn)電壓只有零點(diǎn)幾伏，在低壓供電的電源芯片中,，具有較大的優(yōu)勢(shì),。
(2)電路具有極小的靜態(tài)電流。M4管柵源極相連充當(dāng)恒流源,，由于該管長(zhǎng)度設(shè)置得較大,，因而對(duì)應(yīng)的等效電阻很大，流過(guò)的靜態(tài)電流很小,，一般只有幾百納安,。
(3)無(wú)需額外的啟動(dòng)電路。耗盡型晶體管為常通型晶體管,，只有當(dāng)柵極所加電壓超過(guò)其閾值電壓時(shí),，管子才會(huì)關(guān)斷。而M4管的柵極電壓始終為0,，并且M6管屬 于二極管連接,，因此系統(tǒng)上電后，必然有從電源到地的直流通路,，所以不需要額外的啟動(dòng)電路幫助系統(tǒng)擺脫靜態(tài)電流為0的簡(jiǎn)并狀態(tài),。

2 改進(jìn)電路結(jié)構(gòu)及原理
圖1所示基準(zhǔn)電壓源具有靜態(tài)電流小，無(wú)需額外啟動(dòng)電路等優(yōu)點(diǎn),，但其電源抑制比特性不是很好,。為了獲得較好的電源抑制特性，可以將圖1的基準(zhǔn)單元進(jìn)行級(jí)聯(lián)排列,，如圖2所示,。

    M1，M2,，M4為耗盡管,，M5，M6為增強(qiáng)管,。其中,，M1和M5為第一級(jí)電路,，M2，M4,，M6為二級(jí)電路,，一級(jí)與二級(jí)電路間的關(guān)聯(lián)不大。通過(guò)設(shè)計(jì)M1 和M5管的寬長(zhǎng)比可以獲得一個(gè)比基準(zhǔn)更小的偏置電壓,。同時(shí)將該輸出接到基準(zhǔn)電源第二級(jí)電路中M2管的柵極，減弱了該點(diǎn)隨電源電壓的變化,，從而有效地提高了 基準(zhǔn)輸出端的電源抑制特性,。