[發明專利]低漂移電壓基準

在審

• 申請號: 201410797934.2
• 申請日: 2014-12-19
• 公開（公告）號: CN104731158A
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發明（設計）人: S·馬里恩卡
• 申請（專利權）人: 亞德諾半導體集團
• 主分類號: G05F3/26
• 分類號: G05F3/26
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 申發振

技術領域

本公開涉及一種用于生成電壓的方法和裝置，該電壓可在諸如集成電路的系統中用作基準。

背景技術

電壓基準通常由電子電路提供，即使當通常或否則引起電壓波動的溫度或電源變化時，該電子電路在電路的輸出提供沒有波動的恒定電壓。其結果是，希望的是，即使系統情況變化，電壓基準可以提供基準點。電壓基準可用于電源電壓調節器、模擬-數字轉換器、數字-模擬轉換器以及許多其他的測量和控制系統。通常，基準電壓可以通過平衡電壓而產生，該電壓隨著溫度升高而增加，隨著溫度的降低而降低。

正比于絕對溫度(PTAT)的電壓隨溫度上升而增加，并被稱為PTAT電壓。絕對溫度(CTAT)互補的電壓可以隨溫度下降而減小，并且被稱為CTAT電壓。電壓基準可以基于帶隙原理，其中晶體管的基極-發射極電壓(其本質互補于絕對溫度CTAT)被添加到電壓，該電壓正比于絕對溫度PTAT。如果兩個電壓分量被很好的平衡，組合電壓針對溫度變化以第一順序補償。常規電壓基準的問題涉及基準隨著時間的不穩定性。這種不穩定性被稱為漂移，并主要歸因于CTAT電壓分量。這具有絕對幅度并取決于許多工藝參數。

因此，期望已經降低漂移特性的穩定基準電壓。

發明內容

這些和其它問題通過根據本發明教導提供的電壓基準被解決，其通過組合齊納二極管與CTAT組件而減少漂移。齊納二極管輸出具有特性PTAT?形式，當與CTAT組件組合時，其可提供針對溫度變化以第一順序補償的組合電壓，所述CTAT組件由組合在不同集電極電流密度工作的多個雙極晶體管產生的負基極發射極電壓差產生。通過使用齊納二極管，它提供了非常穩定的電壓作為輸出，它可以生成具有非常低的漂移特性的基準電壓。

附圖說明

現在基準附圖，將通過舉例的方式描述經提供以協助理解本教導的實施例，其中：

圖1是表示根據本發明教導提供的示例性電路的示意圖；

圖2是表示可用于產生用于圖1的電路中使用的基極-發射極電壓差的電路的示例性組件；

圖3是表示可用于產生用于圖1的電路中使用的基極-發射極電壓差的電路的示例性組件；

圖4是表示按照本發明教導提供的電路的模擬數據的曲線圖。

圖5是表示使用修整電流如何優化圖1的電路的模擬數據的曲線圖。

圖6是表示按照本發明教導，在250℃，隨著電源電壓從10V變化到5.5V，提供的電路的性能的模擬數據的曲線圖。

具體實施方式

本教導提供了從組合PTAT組件與CTAT組件產生的復合電壓形成的低漂移電壓基準。該PTAT組件理想地通過使用偏置電流偏壓齊納二極管產生。其結果是，齊納二極管的輸出具有PTAT形式，其將隨著絕對溫度的上升而增加。為了補償隨著溫度上升齊納二極管的輸出增加，本教導組合CTAT組件和PTAT組件。該CTAT組件由從在不同的集電極電流密度工作的多個雙極晶體管得到的負基極發射極電壓差生成。已知在兩個這樣的晶體管之間的基極發射極電壓差具有PTAT形式，但由本發明的教導所提供的是具有CTAT形式的倒置或負基極發射極電壓差。

圖1示出該電壓基準電路的示例。它包括從偏置電流I1偏置的齊納二?極管1。齊納二極管理想地制造成掩埋式齊納。正如本領域普通技術人員可以理解，埋入齊納二極管表現出非常低的噪聲特性，并隨著時間和溫度非常穩定。

該高性能的PTAT電壓組件和多個負基極-發射極電壓差塊或單元3至4組合，其提供電路的CTAT電壓分量。通過組合來自齊納二極管的PTAT電壓貢獻和多個負基極-發射極電壓差塊的(–ΔVbe)的CTAT電壓貢獻，該電路在輸出端提供穩定的電壓基準，其是一階溫度不敏感。當CTAT組件由兩個或多個電路元件的輸出之間的差提供，CTAT組件不具有絕對幅值，因此隨著時間和溫度的非常穩定。