[發明專利]一種具有溫度補償功能的基準電壓產生電路

有效

• 申請號: 201410188122.8
• 申請日: 2014-05-07
• 公開（公告）號: CN105892548B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 呂航;王斌;田冀楠;盛敬剛;李妥;王曉暉;代云龍;陳艷梅
• 申請（專利權）人: 北京同方微電子有限公司
• 主分類號: G05F1/567
• 分類號: G05F1/567
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及參考電壓源技術領域，特別是具有溫度補償功能的基準電壓產生電路。

背景技術

電壓參考源是諸多電路系統中不可或缺的組成單元之一，常用于為高性能的模擬電路或數字電路模塊提供一個低溫度系數的參考電壓，以提高電路的性能。

現有技術中，集成電路領域，傳統的電壓參考源電路通常使用由經典雙極型晶體管構成的帶隙基準電路，其基本原理是由于雙極型晶體的基極-發射極結具有負溫度特性；另一方面，當雙極型晶體管的集電極電流不同時，其基極-發射極結的溫度曲線存在差別，當不同的電流流過兩個不同的雙極型晶體管時，兩個晶體管上的基極-發射極結兩端電壓的差值卻具有正的溫度系數。通過將這個具有正溫度系數的電壓放大適大的比例同具有負溫度系數的結電壓相加，就可以獲得一個溫度系數得到一定抑制的電壓參考源。

然而，傳統的雙極型晶體管構成的帶隙基準電路并不適用于低功耗設計。原因如下：首先，傳統的雙極型晶體管的電流放大倍數BETA值并非恒定，當集電極電流小于某個閾值時，BETA值會隨著電流的不同而單調明顯變化，這使得當偏置電流很小時，采用不同大小電流進行偏置的兩個雙極型晶體管的BETA值可能存在著顯著不同，使得匹配性變得很差；其次，傳統的雙極型晶體管構成的帶隙基準電路通常使用運算放大器將結電壓的差值ΔVBE取出，并置于采樣電阻兩端，而流經采樣電阻的電流亦構成了帶隙基準電路中的靜態電流，故在低功耗設計中，要獲取極小的靜態電流，必須采用極大的采樣電阻值以及更為巨大的放大電阻的阻值，占用了巨大的面積同時造成了采工藝梯度與應力的影響加大；其三，傳統帶隙基準電路只能產生1.25V左右的電壓，并不滿足實際使用的需要。

出于以上原因，在現有的低功耗設計中不得不放棄傳統帶隙基準電路的使用，甚至有時不得不采用無溫度補償的電壓參考源，這對后級的電路的性能造成了影響，增加了后級電路的設計難度。

發明內容

針對上述現有技術中存在的問題，本發明的目的是提供一種具有溫度補償功能的基準電壓產生電路。它在不顯著增加面積的情況下，有效降低系統功耗，且具有溫度補償功能。

為了達到上述發明目的，本發明的技術方案以如下方式實現：

一種具有溫度補償功能的基準電壓產生電路，其結構特點是，它包括依次連接的正溫度系數電壓產生電路和類LDO電路。正溫度系數電壓產生電路輸出的具有正溫度系數的電壓通過類LDO電路與具有負溫度系數的電壓進行疊加后，在類LDO電路的輸出端輸出低溫度系數的基準參考電壓。所述正溫度系數電壓產生電路由單級或多級單元電路組成，每級單元電路包括采用MOS管的偏置電流源P和兩個NMOS管。各級單元電路順序級聯，每級單元電路中的NMOS管A的柵極與NMOS管B的柵極相連接后分別接至NMOS管A的漏極與偏置電流源P的漏極，NMOS管A的源極與NMOS管B的漏極相連接作為輸出節點。偏置電流源P產生的電流經過該級NMOS管A與NMOS管B后由NMOS管B的源極連接至下一級單元電路中NMOS管A的源極和NMOS管B的漏極。最后一級單元電路中NMOS管B的源極接地，第一級單元電路中NMOS管A源極與NMOS管B漏極的連接點作為輸出節點。所述類LDO電路包括運算放大器和輸出單元。運算放大器包括晶體管零、晶體管一、晶體管二、晶體管三和晶體管四，輸出單元包括功率管五、功率管六和功率管七。其中晶體管零的柵極與正溫度系數電壓產生電路的輸出節點相連接，晶體管零的源極與晶體管一的源極相連并接至晶體管四的漏極。晶體管二的柵極與晶體管三的柵極相連并接至晶體管三的漏極，晶體管二與晶體管三構成自偏置電流鏡。晶體管零的漏極與晶體管二的漏極相連并接至輸出單元的功率管六的柵極，晶體管一的柵極分別與輸出單元功率管五的漏極和柵極相連接，功率管五的源極與功率管六的漏極相連且以該節點作為所需基準參考電壓點。功率管七的柵極連接到晶體管四的柵極，功率管七的的漏極接功率管五的的漏極，功率管七的源極接地。所述多級的單元電路通過在除最后一級之外的其它單元電路中將NMOS管B的源極經開關接地來控制整個電路的級數及對電路輸出進行調整。

在上述基準電壓產生電路中，所述每級單元電路中的NMOS管A和NMOS管B均工作在亞閾值區。