[發明專利]用于帶隙基準的二階曲率溫度補償電路

有效

• 申請號: 201310183175.6
• 申請日: 2013-05-17
• 公開（公告）號: CN103294099A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 明鑫;茍超;李涅;許天輝;張其營;張波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G05F1/567
• 分類號: G05F1/567
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 李順德

技術領域

本發明涉及集成電路技術，特別涉及一種適用于帶隙基準的二階曲率溫度補償電路。

背景技術

基準源是電子系統中非常重要的一個模塊，其特性直接關系到系統的整體性能。因此高性能基準源在眾多應用中扮演著重要的角色，其覆蓋了模擬電路、數字電路和混合信號電路領域。在眾多的基準源中，帶隙基準源使用最為廣泛。為了提高帶隙基準的輸出精度，學術界提出了多種高階曲率補償方法，例如平方項的溫度補償、指數型溫度補償、分段線性補償和與溫度相關的電阻比例補償等。

現有技術的帶隙基準二階曲率溫度補償電路，通常都是在經過一階溫度補償（或部分一階溫度補償）基礎上，疊加二階溫度補償項來實現的，典型電路結構如圖1所示。其中圖1a和b分別為兩種常用電路結構形式，包括電流源、電阻R以及三極管T₁、T₂等。其中電流源可以是正溫電流源和/或負溫電流源，通常由飽含PMOS管（P型場效應晶體管）、NMOS管（N型場效應晶體管）和雙極型三極管的電路構成。圖1a和b示出了兩種采用正溫電流源的二階曲率溫度補償電路，正溫電流源產生的電流分別為I₁和I₂，且I₁=c₁T，I₂=c₂T。圖1所示電路可以實現指數型二階曲率溫度補償。其輸出基準電壓VREF的表達式為

VREF≈VBE1+c1RT+c2Rβ∞Texp(ΔEGkT)]]>

其中，V_BE1是NPN型三極管T₁基極和發射極之間的電壓，c₁、c₂是與溫度無關的常數，T是絕對溫度，β_∞是共發射極電流增益的最大值，△E_G是發射極的帶隙縮小因子，k是玻耳茲曼常數。上式中c₁RT項用于對三極管BE結電壓做一階溫度補償，項實現對三極管BE結電壓的指數型二階曲率溫度補償。該電路雖然結構簡單，但它需要使用電阻，而且對工藝要求高，必須使用雙極型工藝或BiCMOS工藝才能實現。電路適用范圍和靈活性受到極大限制。

發明內容

本發明所要解決的技術問題，就是針對現有帶隙基準的二階曲率溫度補償電路需要使用電阻，不適用于一些特定工藝（沒有電阻或電阻模型不精確的工藝，例如標準數字CMOS工藝）的問題，提供一種新型的二階曲率溫度補償電路。

本發明解決所述技術問題，采用的技術方案是，用于帶隙基準的二階曲率溫度補償電路，包括，PMOS管：M15、M16、M17、M18、M19，NMOS管：M20、M21；其中，M15的柵極連接經過部分一階溫度補償的帶隙基準電壓信號，并作為所述二階曲率補償電路的輸入端，M15的源極與襯底相連并連接M17的漏極、M18的漏極以及M16的源極，M15的漏極連接地電位；M17的柵極連接正溫電流源的輸出節點，M17的源極連接電源電壓；M18的柵極連接負溫電流源的輸出節點并與M19的柵極相連，M18的源極連接電源電壓；M16的柵極和漏極相連并連接M20的漏極，作為所述二階曲率補償電路的輸出端；M19的漏極連接M21的柵極和漏極以及M20的柵極，M19的源極連接電源電壓；M20和M21的源極均連接地電位。