[發(fā)明專利]一種輸出帶低壓差線性穩(wěn)壓器的低溫度系數(shù)CMOS帶隙基準(zhǔn)電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010609486.0
• 申請(qǐng)日: 2010-12-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102073332A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱彤;徐倩龍;黃龍;謝淼;黃飛;袁圣越;許帥;任旭;馬聰;蔣穎丹;賴宗聲;張潤(rùn)曦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華東師范大學(xué)
• 主分類號(hào): G05F1/56
• 分類號(hào): G05F1/56
• 代理公司: 上海藍(lán)迪專利事務(wù)所 31215
• 代理人: 徐筱梅;王騮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電路，特別是一種輸出帶低壓差線性穩(wěn)壓器的低溫度系數(shù)CMOS帶隙基準(zhǔn)電路，在集成電路系統(tǒng)中，帶隙基準(zhǔn)電路是一個(gè)必不可少的，它具有低溫度系數(shù)、高電源抑制比、長(zhǎng)期穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，通常用來(lái)為混頻器（Mixer）、壓控振蕩器（VCO）、信道選通濾波器（CSF）、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）、可編程增益放大器（PGA）等模塊提供精確的電壓電流參考源。

背景技術(shù)

基準(zhǔn)電壓源是當(dāng)代模擬集成電路極為重要的組成部分，它對(duì)高新模擬電子技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展具有重要作用。在許多集成電路中，如數(shù)模轉(zhuǎn)換器。模數(shù)轉(zhuǎn)換器、線性穩(wěn)壓器都需要精密而又穩(wěn)定的電壓基準(zhǔn)。在精密測(cè)量?jī)x器儀表和廣泛應(yīng)用的數(shù)字通信系統(tǒng)中都經(jīng)常把集成基準(zhǔn)電壓源用作系統(tǒng)測(cè)量和校準(zhǔn)的基準(zhǔn)。電壓基準(zhǔn)電路與線性穩(wěn)壓電路有許多共同之處。實(shí)際上，線性穩(wěn)壓電路從功能上可以看作是一種電壓基準(zhǔn)電路，但輸出電流（或功率）比較大。幾乎表征這兩種電路的所有技術(shù)指標(biāo)都有很大的通用性，不同之處在于電壓基準(zhǔn)電路對(duì)與溫漂、精度有關(guān)的指標(biāo)要求比較高。因此，為高性能系統(tǒng)選擇基準(zhǔn)電壓源的原則是：

對(duì)外圍電路容寬差，以降低系統(tǒng)成本；

溫度系數(shù)低，以減小溫度變化對(duì)精度的影響；

長(zhǎng)期穩(wěn)定性好，熱滯后小，確保系統(tǒng)的重復(fù)性；

噪聲低，減少對(duì)系統(tǒng)分辨率的限制；

功耗低，以適合用于電池供電系統(tǒng)；

容性負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，以減小動(dòng)態(tài)負(fù)載誤差。

鑒于基準(zhǔn)電壓源的上述特點(diǎn)，為了滿足各種應(yīng)用場(chǎng)合的要求，模擬集成電路制造商推出?許多種類的高精度集成基準(zhǔn)源。從工作原理角度來(lái)看，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)電壓源最關(guān)鍵的問(wèn)題是精度高和溫漂小。

1971年，Robert?Widla劃時(shí)代地提出了帶隙基準(zhǔn)的概念，由于采用這種技術(shù)的電壓源電路與其他類型的電壓源相比，更容易與標(biāo)準(zhǔn)CMOS（complementary?metal-oxide?semiconductor?(CMOS)）工藝兼容，具有更低的電源電壓，因此被廣泛應(yīng)用于各種模擬集成電路中。帶隙基準(zhǔn)電壓源是一種不依賴于溫度和電源的基準(zhǔn)技術(shù)，在許多領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。在帶隙基準(zhǔn)的諸多特性當(dāng)中，低溫度系數(shù)及較寬的工作溫度范圍對(duì)射頻系統(tǒng)及高分辨率的模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器尤為重要，甚至這種溫度穩(wěn)定性，寬工作溫度范圍，以及基準(zhǔn)的抗噪聲性能可以影響整個(gè)系統(tǒng)的精度很性能。???????

????但是近年來(lái)，隨著集成電路特征尺寸的不斷減少，電源電壓的不斷降低，系統(tǒng)對(duì)高集成度、高性能的帶隙基準(zhǔn)提出了愈來(lái)愈迫切的需求。現(xiàn)在通常采用電流模式的結(jié)構(gòu)可以獲得任意的輸出電壓值；采用指數(shù)曲率溫度補(bǔ)償技術(shù)來(lái)減小溫度系數(shù)；采用高增益深度負(fù)反饋回路來(lái)減小電源電壓對(duì)基準(zhǔn)電壓的影響，從而來(lái)提高電源抑制比；采用低壓差線性穩(wěn)壓器來(lái)穩(wěn)定輸出電壓等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種輸出帶低壓差線性穩(wěn)壓器的低溫度系數(shù)CMOS帶隙基準(zhǔn)電路，該帶隙基準(zhǔn)不僅可以獲得較低的溫度系數(shù)，還可以驅(qū)動(dòng)很大容性范圍的負(fù)載。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種輸出帶低壓差線性穩(wěn)壓器的低溫度系數(shù)CMOS帶隙基準(zhǔn)電路，特點(diǎn)是該電路包括啟動(dòng)電路模塊A、帶隙基準(zhǔn)模塊B、鉗位運(yùn)算放大器D和基于低壓差線性穩(wěn)壓器的輸出驅(qū)動(dòng)模塊C，其中：?jiǎn)?dòng)電路模塊A包括第一MOS管M1、第二MOS管M2、第三MOS管M3、第四MOS管M4、第五MOS管M5、第六MOS管M6和第七M(jìn)OS管M7；帶隙基準(zhǔn)模塊B包括第一鏡像電流管M8、第一晶體管Q1、第二鏡像電流管M9、第三鏡像電流管M10、第二晶體管Q2、第一電阻R1、第四鏡像電流管M11、第三晶體管Q3及第二電阻R2；鉗位運(yùn)算放大器D包括第一尾電流管N1、第二尾電流管N2、第三尾電流管P1、第四尾電流管P2、第五尾電流管P3，第一差分輸入管P4、第二差分輸入管P5，第一負(fù)載管N3、第二負(fù)載管N4、第三負(fù)載管N5、第一零點(diǎn)補(bǔ)償電阻Rz及第一零點(diǎn)補(bǔ)償電容Cz；基于低壓差線性穩(wěn)壓器的輸出驅(qū)動(dòng)模塊C包括第五鏡像電流管M12、第六鏡像電流管M13、第六尾電流管M18、第三差分輸入管M16、第四差分輸入管M17、第四負(fù)載管M14、第五負(fù)載管M15、第二零點(diǎn)補(bǔ)償電阻R3、第二零點(diǎn)補(bǔ)償電容C1、調(diào)整管M19、第一分壓電阻R4及第二分壓電阻R5；