[發(fā)明專利]一種CMOS分段高階溫度補(bǔ)償?shù)膩嗛撝祷鶞?zhǔn)電壓源

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110122679.8
• 申請(qǐng)日: 2011-05-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102411391A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫偉鋒;楊淼;徐申;高慶;王益峰;陸生禮;時(shí)龍興
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G05F1/56
• 分類號(hào): G05F1/56
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責(zé)任公司 32112
• 代理人: 湯志武

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基準(zhǔn)電壓源，尤其涉及一種CMOS分段高階溫度補(bǔ)償?shù)膩嗛撝祷鶞?zhǔn)電壓源，屬于電源技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步復(fù)雜化，對(duì)模擬電路基本模塊，如A/D，D/A轉(zhuǎn)化器、濾波器以及鎖相環(huán)等電路提出了更高的精度和速度要求，這就意味著系統(tǒng)對(duì)其中的基準(zhǔn)電壓源模塊提出了更高的要求。另外，基準(zhǔn)電壓源是電壓穩(wěn)壓器中的一個(gè)關(guān)鍵電路單元，它也是DC/DC轉(zhuǎn)化器中不可缺少的組成部分。基準(zhǔn)電壓源的穩(wěn)定性直接決定了電路性能的優(yōu)劣。一般常用的基準(zhǔn)電壓源是1971年Widlar首次提出的采用BJT的帶隙基準(zhǔn)源，它是利用BJT的基極-發(fā)射極的電壓具有負(fù)溫度系數(shù)和不同發(fā)射結(jié)面積的兩個(gè)發(fā)射結(jié)電壓之差具有正溫度系數(shù)，將兩者加權(quán)相加，得到零溫度系數(shù)的基準(zhǔn)電壓。但是，由于BJT管與CMOS工藝的兼容性不好，其發(fā)展受到了限制。2001年Filanovsky等指出在低于某一偏置工作點(diǎn)一下，偏置于固定漏電流的MOSFET的柵源電壓與溫度的關(guān)系是準(zhǔn)指數(shù)關(guān)系，基于這一研究成果，可以用MOSFET的柵源電壓取代BJT的基極-發(fā)射極電壓來(lái)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)參考源，實(shí)現(xiàn)純CMOS器件基準(zhǔn)參考源的設(shè)計(jì)。

溫漂系數(shù)是衡量基準(zhǔn)參考源精度和穩(wěn)定性的重要指標(biāo)之一。對(duì)于一階溫度補(bǔ)償?shù)募僀MOS帶隙基準(zhǔn)源，溫度系數(shù)通常可以達(dá)到200ppm/℃。為了進(jìn)一步降低基準(zhǔn)參考源的溫度系數(shù)就必須進(jìn)行高階溫度曲率補(bǔ)償，目前比較常用的CMOS參考源的高階溫度曲率補(bǔ)償方法主要包括二階曲率補(bǔ)償技術(shù)、基于集成電阻溫度系數(shù)的曲率補(bǔ)償技術(shù)、基于柵源電壓差加權(quán)補(bǔ)償技術(shù)、基于ZTC補(bǔ)償技術(shù)等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種CMOS分段高階溫度補(bǔ)償?shù)膩嗛撝祷鶞?zhǔn)電壓源，它是一種基于亞閾值工作，并利用數(shù)字溫度檢測(cè)電路和分段高階溫度補(bǔ)償電路實(shí)現(xiàn)高精度控制的高階溫度補(bǔ)償基準(zhǔn)電壓源。采取如下技術(shù)方案：

一種CMOS分段高階溫度補(bǔ)償?shù)膩嗛撝祷鶞?zhǔn)電壓源，其特征在于：設(shè)有啟動(dòng)電路、基準(zhǔn)核心電路、數(shù)字式溫度檢測(cè)電路和分段高階溫度補(bǔ)償電路，啟動(dòng)電路輸出至基準(zhǔn)核心電路，利用一階溫度補(bǔ)償產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓，然后通過(guò)數(shù)字式溫度檢測(cè)電路使用不同開(kāi)關(guān)閾值的反相器檢測(cè)電路工作的溫度范圍，最后利用分段高階溫度補(bǔ)償電路中MOS管堆疊，在不同溫度范圍分別進(jìn)行高階溫度補(bǔ)償，耦合到最終的輸出基準(zhǔn)電壓中；

啟動(dòng)電路包括四個(gè)MOS管：PM0、PM4、PM5及NM0，其中，PM0、PM5的源極和襯底以及PM4的襯底都連接到VDD，PM4的柵極和PM0的柵極均連接到地，PM0的漏極連接到PM4的源極，PM4的漏極與PM5的柵極以及NM0的柵極連接在一起，NM0的源極及漏極和襯底都連接到地；

基準(zhǔn)核心電路包括11個(gè)MOS管：PM1、PM2、PM3、PM6、PM7、PM8、NM1、NM2、NM3、NM4及NM5及四個(gè)電阻R₁、R₂、R₃及R₄，其中，PM7、PM6、PM1、PM2、PM3、PM8的源極和襯底都連接到VDD，PM7的柵極、NM4的漏極和PM8的柵極連接電阻R₁的一端，PM7的漏極和PM6的柵極接到電阻R₁的另一端，PM1、PM2、PM3的柵極和NM1的漏極均連接到PM1的漏極，PM6、NM3的漏極以及NM1的柵極、NM2的柵極連接在一起并與啟動(dòng)電路PM5的漏極連接，PM2的漏極、NM3及NM4的柵極連接到電阻R₂的一端，電阻R₂的另一端連接到電阻R₃及R₄的一端，R₃的另一端連接到NM5的柵極和PM3、PM8的漏極，電阻R₄的另一端與NM1、NM3、NM4的源極和襯底、NM2、NM5的源極、漏極和襯底都連接在一起并接地；