[發(fā)明專利]一種低壓帶隙基準(zhǔn)產(chǎn)生電路

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110076711.3
• 申請(qǐng)日: 2011-03-29
• 公開（公告）號(hào): CN102722205A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉銘
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京兆易創(chuàng)新科技有限公司
• 主分類號(hào): G05F1/56
• 分類號(hào): G05F1/56
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11139
• 代理人: 孫皓晨;朱世定

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基準(zhǔn)電路領(lǐng)域，特別是涉及一種低壓帶隙基準(zhǔn)產(chǎn)生電路。

背景技術(shù)

基準(zhǔn)電路的主要作用是在集成電路中提供穩(wěn)定的參考電壓或參考電流，這就要求基準(zhǔn)電路對(duì)電源電壓的變化和溫度的變化不敏感，即基準(zhǔn)電路的電源電壓的變化，以及外界溫度的變化，都不會(huì)對(duì)該基準(zhǔn)電路輸出的基準(zhǔn)電壓或基準(zhǔn)電流產(chǎn)生影響。在所有基準(zhǔn)中，帶隙基準(zhǔn)是最受歡迎的一種，它具有與電源電壓、工藝、溫度變化幾乎無關(guān)的突出優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛地應(yīng)用于高精度的比較器、A/D或D/A轉(zhuǎn)換器、LDO穩(wěn)壓器以及其他許多模擬集成電路中。

現(xiàn)有的帶隙基準(zhǔn)產(chǎn)生電路對(duì)電源電壓的最低值有一定的要求，即只有使用高于1.5伏的電源電壓，才有可能產(chǎn)生不受溫度和電源電壓變化影響的帶隙基準(zhǔn)電壓，如果電源電壓低于1.5伏，則輸出的電壓將不符合零溫度系數(shù)(zero?TC)的要求，即輸出電壓將隨著外界溫度的變化而變化，這樣的輸出電壓就不能滿足基準(zhǔn)電壓的基本要求，也就限制了現(xiàn)有技術(shù)中這種帶隙基準(zhǔn)產(chǎn)生電流在低電源電壓條件下的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種低壓帶隙基準(zhǔn)產(chǎn)生電路，能利用低于1.5伏的電源電壓產(chǎn)生符合零溫度系數(shù)要求的帶隙基準(zhǔn)電壓。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種低壓帶隙基準(zhǔn)產(chǎn)生電路，該電路包括：電流鏡模塊、正溫度率電流產(chǎn)生模塊、二號(hào)電阻R2、第三晶體管Q3、三號(hào)電阻R3，其中，

所述電流鏡模塊包括：電壓輸入端、電流輸入端和電流輸出端；

所述正溫度率電流產(chǎn)生模塊具有七號(hào)端和八號(hào)端，其七號(hào)端與所述電流鏡模塊的電流輸入端相連；所述正溫度率電流產(chǎn)生模塊用于產(chǎn)生具有正溫度系數(shù)的電流；

R2具有三號(hào)端和四號(hào)端，其三號(hào)端與電流鏡模塊的電流輸出端相連；

Q3為雙極性晶體管；Q3的發(fā)射極與R2的四號(hào)端相連；R2的阻值滿足使R2兩端的電壓與Q3的基極與發(fā)射極之間的電壓之和不隨溫度的變化而變化；

R3具有五號(hào)端和六號(hào)端；R3的五號(hào)端與R2的三號(hào)端相連；

所述電流鏡模塊的電壓輸入端作為電源電壓輸入端；所述正溫度率電流產(chǎn)生模塊的八號(hào)端、Q3的基極和集電極、R3的六號(hào)端均與地端連接；所述電源電壓輸入端與地端之間的電壓低于1.5伏；R3兩端的電壓為輸出的基準(zhǔn)電壓。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明中，由于正溫度率電流產(chǎn)生模塊可產(chǎn)生具有正溫度系數(shù)的電流，將該電流接至電流鏡模塊的電流輸入端，可在電流鏡模塊的電流輸出端得到同樣大小和方向的輸出電流，這樣，R2與Q3串聯(lián)后又與R3并聯(lián)的電路由于與電流鏡模塊的電流輸出端相連，其輸入電流即與正溫度率電流產(chǎn)生模塊所產(chǎn)生的電流I_PTAT相同，而且，流過R2的電流雖然經(jīng)過分流，比I_PTAT小一些，但也具有正溫度系數(shù)，因而R2兩端的電壓就具有正溫度系數(shù)；根據(jù)晶體管工作原理，雙極性晶體管Q3的基極與發(fā)射極之間的電壓V_BE3具有負(fù)溫度系數(shù)；R2的阻值還滿足使R2兩端的電壓與Q3的基極與發(fā)射極之間的電壓之和不隨溫度的變化而變化，因此，R3兩端的電壓、即本電路的輸出電壓也就不隨溫度的變化而變化了，在電流鏡模塊的電壓輸入端接入的電源電壓低于1.5伏的情況下，本發(fā)明的輸出電壓就為符合零溫度系數(shù)條件的帶隙基準(zhǔn)電壓。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)：

進(jìn)一步，所述電流鏡模塊進(jìn)一步具有控制端和二號(hào)電流輸出端；

所述正溫度率電流產(chǎn)生模塊包括：大增益運(yùn)算放大器、第一晶體管Q1、第二晶體管Q2、具有一號(hào)端和二號(hào)端的一號(hào)電阻R1；其中，Q1和Q2均為雙極性晶體管；R1的一號(hào)端與Q1的發(fā)射極相連；R1的二號(hào)端分別與大增益運(yùn)算放大器的正向輸入端以及電流鏡模塊的電流輸入端相連；Q2的發(fā)射極分別與大增益運(yùn)算放大器的負(fù)向輸入端以及電流鏡模塊的二號(hào)電流輸出端相連；Q2的發(fā)射極電流密度為Q1的發(fā)射極電流密度的n倍，n為大于1的自然數(shù)；所述大增益運(yùn)算放大器的輸出與所述電流鏡模塊的控制端相連，用于使所述電流鏡模塊的二號(hào)電流輸出端的電流等于其電流輸入端的電流；Q1的基極和集電極、Q2的基極和集電極均與地端連接。

進(jìn)一步，R2的阻值滿足使R2兩端的電壓與Q3的基極與發(fā)射極之間的電壓之和不隨溫度的變化而變化的方法為：Q3的基極與發(fā)射極之間的電壓V_BE3、Q1與Q2的熱電勢(shì)V_T、絕對(duì)溫度T以及R1、R2、n之間滿足關(guān)系式：其中，為V_BE3對(duì)T求偏導(dǎo)所得到的偏導(dǎo)值。

進(jìn)一步，R3兩端的電壓為