[發(fā)明專利]一種用于低壓帶隙基準(zhǔn)的放大器失調(diào)電壓補(bǔ)償電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510346786.7
• 申請日: 2015-06-19
• 公開（公告）號: CN104950978B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邵力;劉海飛
• 申請（專利權(quán)）人: 西安紫光國芯半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號: G05F1/565
• 分類號: G05F1/565
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司61200
• 代理人: 徐文權(quán)

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及一種用于低壓帶隙基準(zhǔn)的放大器失調(diào)電壓補(bǔ)償電路。

【背景技術(shù)】

帶隙基準(zhǔn)是集成電路中最常見的參考電壓電路，它能夠提供不受電源電壓和環(huán)境溫度影響的高精度參考電壓。

典型的低壓帶隙基準(zhǔn)1如圖1中左邊虛線框1所示，由二極管、電阻、電流鏡和放大器組成。

兩個二極管D1和D2用于產(chǎn)生正比于溫度的電壓，二極管D1和D2的面積大小不同，二極管D1由N個二極管D2并聯(lián)而成，N通常等于8。由于流經(jīng)D1和D2的電流相等，D1和D2的電壓差ΔV_D正比于溫度。

PMOS管電流源MP11和MP12的尺寸相同，它們的柵極均由放大器14驅(qū)動，用于產(chǎn)生兩路完全相同的偏置電流。

放大器14的正輸入端連接電阻R1和電阻R2的一端以及PMOS管MP11的漏極，負(fù)輸入端連接電阻R3的一端、二極管D2的正極和PMOS管MP12的漏極，輸出端連接PMOS管電流源MP11和MP12的刪極，在負(fù)反饋的作用下使放大器正輸入端和負(fù)輸入端的電壓相同。

電阻R1用于產(chǎn)生正比于溫度的電流，由于放大器14的正輸入端和負(fù)輸入端的電壓相同，R1兩端的電壓等于二極管D1和D2的電壓差ΔV_D，由于ΔV_D正比于溫度，所以流經(jīng)電阻R1的電流正比于溫度。

電阻R2與二極管D1和電阻R1并聯(lián)，R2兩端的電壓等于二極管D2的電壓，由于二極管正向?qū)妷菏秦?fù)溫度系數(shù)的，流經(jīng)電阻R2的電流也是負(fù)溫度系數(shù)。當(dāng)電阻R2與R1的電阻值滿足一定的比例，流經(jīng)R2和R1的電流溫度系數(shù)相反，電流之和為零溫度系數(shù)，即PMOS管電流源MP11和MP12的電流I與溫度無關(guān)。

電阻R2和R3的電阻值相等，由于放大器14的正輸入端和負(fù)輸入端的電壓相等，因此流經(jīng)電阻R2和R3的電流相等。由于PMOS管電流源MP11和MP12的電流相同，因此流經(jīng)二極管D1和D2的電流也相等。

PMOS管電流源MP13的柵極與PMOS管電流源MP11和MP12的柵極相連且尺寸也相等，因此PMOS管電流源MP13的電流等于PMOS管電流源MP11和MP12的電流I，并且與溫度無關(guān)，電流I流經(jīng)電阻R4，R4上的電壓Vref也與溫度無關(guān)。

流過R1的電流I_R1＝ΔV_D/R1，

流過R2的電流I_R2＝V_D2/R2，

因此PMOS管電流源MP11的電流I＝ΔV_D/R1+V_D2/R2

由于PMOS管MP11，MP12，MP13的電流相等，R4上的電壓，即帶隙基準(zhǔn)的電壓Vref為：

Vref＝I*R3＝(ΔV_D/R1+V_D2/R2)*R4???(1-1)

此電壓與溫度和電源電壓無關(guān)，也只與電阻R1，R21，R4的比值相關(guān)，因此也與電阻的溫度系數(shù)無關(guān)。

這種結(jié)構(gòu)的帶隙基準(zhǔn)有一個顯著地缺點就是輸出電壓受放大器14的失調(diào)電壓影響，之前的分析假定放大器正輸入端和負(fù)輸入端的電壓相等，即放大器的失調(diào)電壓為零。實際上受集成電路工藝失配和放大器的有限增益影響，放大器的正負(fù)輸入端之間有不能忽略的失調(diào)電壓Vos，考慮到失調(diào)電壓的影響，帶隙基準(zhǔn)的輸出電壓為：

Vref＝I*R4＝(ΔV_D/R1+V_D2/R2+Vos/R1)*R4???(1-2)

其中，Vos/R1為放大器失調(diào)電壓引入的誤差電流。

通常R4的電阻值遠(yuǎn)大于R1，因此失調(diào)電壓影響會被放大R4/R1倍，通常達(dá)到幾十毫伏的量級，極大地影響帶隙基準(zhǔn)的電壓精度。由于失調(diào)電壓受溫度影響，帶隙基準(zhǔn)的溫度特性也會受到影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的在于提供一種用于低壓帶隙基準(zhǔn)的放大器失調(diào)電壓補(bǔ)償電路，以解決放大器失調(diào)電壓對低壓帶隙基準(zhǔn)電路的電壓精度和溫度特性的影響，消除放大器失調(diào)電壓引入的誤差。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種用于低壓帶隙基準(zhǔn)的放大器失調(diào)電壓補(bǔ)償電路，包括低壓帶隙基準(zhǔn)和放大器失調(diào)電壓補(bǔ)償電路；

所述低壓帶隙基準(zhǔn)包括放大器；

所述放大器失調(diào)電壓補(bǔ)償電路，包括失調(diào)電壓采集和轉(zhuǎn)換電路、第一電流減法電路和第二電流減法電路；