本发明属于集成电路设计，尤其涉及一种带稳压电荷泵的电容偏置二极管电路及基准电压产生电路。
背景技术：
1、随着集成电路工艺发展，先进cmos（complementary metal oxidesemiconductor，互补金属氧化物半导体）工艺节点的标准数字供电降低，如180nm纳米标准供电为1.8v，而22nm工艺的标准供电是0.9v。考虑±10%的电压波动，在22nm cmos工艺下，电路至少需要兼容到0.8v供电。低电压给模拟电路设计带来巨大困难，特别是和数字电路配合使用的模拟模块，如用来检测数字电路温度变化的温度传感器。这些模拟模块需要和数字电路兼容相同供电电压，以此来减少设计成本。常规模拟电路结构已经无法适应先进工艺节点低电压的需求。
技术实现思路
1、发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种带稳压电荷泵的电容偏置二极管电路及基准电压产生电路。
2、为了解决上述技术问题，第一方面，公开了一种带稳压电荷泵的电容偏置二极管电路，包括电荷泵电路和电容偏置二极管电路，电荷泵电路的一端连接输入电压，另一端连接电容偏置二极管电路，所述输入电压低于1v；所述电容偏置二极管电路包括电容支路和二极管支路，所述电荷泵电路用于将所述输入电压升高至充电电压，所述充电电压用于为所述电容支路充电，所述电容支路通过所述二极管支路放电，所述二极管支路产生输出电压。
3、进一步地，所述电荷泵电路包括第一nmos管、第二nmos管、第一电容、第二电容、第一节点和第二节点，所述第一节点与第一电容连接用于接收输入信号的反相信号，所述输入信号为0到所述输入电压的方波信号；所述第二节点与第二电容连接用于接收所述输入信号；所述第一nmos管和第二nmos管交叉耦合配置连接，第一nmos管耦合于所述输入电压与第一节点之间，第二nmos管耦合于在所述输入电压与第二节点之间；第二节点与电容偏置二极管电路连接。即使电荷泵的输入电压小于1v，采用该结构后电容支路上的实际充电电压可以实现升压，且实现方式简洁。
4、进一步地，所述电荷泵电路还包括稳压电路，所述稳压电路用于稳定充电电压，与所述电容偏置二极管电路并联，还与所述输入信号的反相信号连接。增加稳压电路可以进一步保证产生的充电电压和外部电源电压无关，提升了电容偏置二极管对外部电源电压波动的鲁棒性。
5、进一步地，所述稳压电路包括开关电路和二极管负载电路，所述开关电路连接所述输入信号的反相信号，耦合于第二节点与二极管负载电路之间。当所述输入信号为高时，第二节点处的电压初始值高于所述输入电压，所述开关电路导通，第二电容和电容支路上的电荷通过所述二极管负载电路放电，使得第二节点处的整体电压降低且和所述输入电压无关，而且保证电容偏置二极管留有足够的放电电压余量，进一步提升了电容偏置二极管的对外部电源电压波动的鲁棒性。
6、进一步地，所述二极管负载电路包括多个串联的二极管负载，所述二极管负载为二极管、使用二极管接法的三极管或使用二极管接法的晶体管。使用二极管接法的三极管能够实现更好的二极管性能，使用二极管接法的晶体管能够进一步降低供电电压；多个二极管负载串联可以提高信号幅度。
7、进一步地，所述电容支路包括一个以上的电容并联，所述二极管支路包括一个以上的二极管并联，所述电容偏置二极管电路还包括第一开关和第二开关，所述第一开关的一端与第二节点连接，另一端分别与电容支路一端和第二开关一端连接，电容支路另一端接地；第二开关另一端与二极管支路一端连接，二极管支路另一端接地；所述第一开关的控制时序由所述输入信号控制，所述第二开关的控制时序由所述输入信号的反相信号控制。该实现方式可以避免额外的控制时序电路，减小电路开销。
8、进一步地，所述二极管负载电路包括使用二极管接法的第三晶体管和第二二极管，所述第三晶体管耦合于所述开关电路与第二二极管之间，所述第二二极管一端接地。所述输入信号为高时，第二节点处的电压初始值高于所述输入电压，所述开关电路导通，第二电容和电容支路上的电荷通过所述二极管负载电路放电，使得第二节点处的整体电压降为vbe+vgs，其中，vbe表示第二二极管的发射极和基极之间的电压，vgs表示第三晶体管的栅源电压差；此时，vbe+vgs和所述输入电压无关，而且保证电容偏置二极管留有足够的放电电压余量vgs，进一步提升了电容偏置二极管对外部电源电压波动的鲁棒性。
9、进一步地，所述开关电路为第四晶体管，所述第四晶体管耦合于第二节点与第三晶体管之间，且栅极连接所述输入信号的反相信号。
10、进一步地，所述电荷泵电路还包括第一反相器和第二反相器，所述第一反相器输入端连接所述输入信号，输出端分别连接第一电容、第四晶体管的栅极和第二反相器的输入端；所述第二反相器的输出端连接第二电容。
11、第二方面，公开了一种基准电压产生电路，包括vctat产生电路和vptat产生电路，所述vptat产生电路包括第一产生电路和第二产生电路，所述vctat产生电路、第一产生电路和第二产生电路均为上述的带稳压电荷泵的电容偏置二极管电路，vctat为vctat产生电路中二极管支路产生的输出电压，vctat随温度变高而变低；vptat为第一产生电路中二极管支路产生的输出电压与第二产生电路中二极管支路产生的输出电压之差，通过调节第一产生电路中二极管支路和第二产生电路中二极管支路的二极管大小，或者调节第一产生电路中电容支路和第二产生电路中电容支路的电容大小，使得vptat随温度变高而变高；基准电压为vptat和vctat的相加组合，vptat和vctat的相加组合使得所述基准电压和温度无关。
12、有益效果：本申请提供的一种带稳压电荷泵的电容偏置二极管电路通过给电容偏置二极管电路增加电荷泵可以大幅降低所需要的外部供电电压；所提出的电荷泵只需要给电容偏置二极管电路中的单个电容供电，结构简洁；所提出的电荷泵增加稳压电路可以进一步保证产生的充电电压和外部电源电压无关，提升了电容偏置二极管的对外部电源电压波动的鲁棒性。本申请提供的一种基准电压产生电路中基准电压不随温度变化，精度高，可以大幅降低系统供电需求，从而和数字电路兼容相同供电电压，减少设计成本。
1.一种带稳压电荷泵的电容偏置二极管电路，其特征在于，包括电荷泵电路和电容偏置二极管电路，电荷泵电路的一端连接输入电压，另一端连接电容偏置二极管电路，所述输入电压低于1v；所述电容偏置二极管电路包括电容支路和二极管支路，所述电荷泵电路用于将所述输入电压升高至充电电压，所述充电电压用于为所述电容支路充电，所述电容支路通过所述二极管支路放电，所述二极管支路产生输出电压。
2.根据权利要求1所述的一种带稳压电荷泵的电容偏置二极管电路，其特征在于，所述电荷泵电路包括第一nmos管、第二nmos管、第一电容、第二电容、第一节点和第二节点，所述第一节点与第一电容连接用于接收输入信号的反相信号，所述输入信号为0到所述输入电压的方波信号；所述第二节点与第二电容连接用于接收所述输入信号；所述第一nmos管和第二nmos管交叉耦合配置连接，第一nmos管耦合于所述输入电压与第一节点之间，第二nmos管耦合于在所述输入电压与第二节点之间；第二节点与电容偏置二极管电路连接。
3.根据权利要求2所述的一种带稳压电荷泵的电容偏置二极管电路，其特征在于，所述电荷泵电路还包括稳压电路，所述稳压电路用于稳定充电电压，与所述电容偏置二极管电路并联，还与所述输入信号的反相信号连接。
4.根据权利要求3所述的一种带稳压电荷泵的电容偏置二极管电路，其特征在于，所述稳压电路包括开关电路和二极管负载电路，所述开关电路连接所述输入信号的反相信号，耦合于第二节点与二极管负载电路之间。
5.根据权利要求4所述的一种带稳压电荷泵的电容偏置二极管电路，其特征在于，所述二极管负载电路包括多个串联的二极管负载，所述二极管负载为二极管、使用二极管接法的三极管或使用二极管接法的晶体管。
6.根据权利要求5所述的一种带稳压电荷泵的电容偏置二极管电路，其特征在于，所述电容支路包括一个以上的电容并联，所述二极管支路包括一个以上的二极管并联，所述电容偏置二极管电路还包括第一开关和第二开关，所述第一开关的一端与第二节点连接，另一端分别与电容支路一端和第二开关一端连接，电容支路另一端接地；第二开关另一端与二极管支路一端连接，二极管支路另一端接地；所述第一开关的控制时序由所述输入信号控制，所述第二开关的控制时序由所述输入信号的反相信号控制。
7.根据权利要求6所述的一种带稳压电荷泵的电容偏置二极管电路，其特征在于，所述二极管负载电路包括使用二极管接法的第三晶体管和第二二极管，所述第三晶体管耦合于所述开关电路与第二二极管之间，所述第二二极管一端接地。
8.根据权利要求7所述的一种带稳压电荷泵的电容偏置二极管电路，其特征在于，所述开关电路为第四晶体管，所述第四晶体管耦合于第二节点与第三晶体管之间，且栅极连接所述输入信号的反相信号。
9.根据权利要求8所述的一种带稳压电荷泵的电容偏置二极管电路，其特征在于，所述电荷泵电路还包括第一反相器和第二反相器，所述第一反相器输入端连接所述输入信号，输出端分别连接第一电容、第四晶体管的栅极和第二反相器的输入端；所述第二反相器的输出端连接第二电容。
10.一种基准电压产生电路，其特征在于，包括vctat产生电路和vptat产生电路，所述vptat产生电路包括第一产生电路和第二产生电路，所述vctat产生电路、第一产生电路和第二产生电路均为权利要求1-9任一项所述的带稳压电荷泵的电容偏置二极管电路，vctat为vctat产生电路中二极管支路产生的输出电压，vctat随温度变高而变低；vptat为第一产生电路中二极管支路产生的输出电压与第二产生电路中二极管支路产生的输出电压之差，通过调节第一产生电路中二极管支路和第二产生电路中二极管支路的二极管大小，或者调节第一产生电路中电容支路和第二产生电路中电容支路的电容大小，使得vptat随温度变高而变高；基准电压为vptat和vctat的相加组合，vptat和vctat的相加组合使得所述基准电压和温度无关。
