[發明專利]一種高精度低溫漂帶隙基準電壓源

有效

• 申請號: 201610608523.3
• 申請日: 2016-07-28
• 公開（公告）號: CN106020318B
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 發明（設計）人: 白濤;劉小淮
• 申請（專利權）人: 北方電子研究院安徽有限公司
• 主分類號: G05F1/565
• 分類號: G05F1/565
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司32224
• 代理人: 耿英,董建林

技術領域

本發明屬于集成電路設計領域，尤其涉及高精度帶隙基準電壓源電路。

背景技術

很多高精度的電路諸如模數、數模轉換器，鎖相環、電源管理系統等都需要低溫漂的帶隙基準源作為參考電壓使用。傳統帶隙電壓電路通常采用一階溫度補償即對BE結溫度系數的線性補償，得到一個溫度拐點；或二階曲率溫度補償即在一階補償的基礎上增加對BE中的溫度系數的平方項補償，溫度拐點在2～3個；但補償后的帶隙基準溫漂受加工工藝影響較大，且溫度范圍較窄，很難滿足一些對應用溫度范圍具有較寬要求的領域；一些基于諸如雙極和薄膜電阻等工藝的帶隙基準源電路可以實現幾個ppm的溫漂，但與標準CMOS工藝不兼容，不能實現全片內集成。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種高精度低溫漂帶隙基準電壓源，基于標準CMOS工藝實現，整個電路無需額外的偏置電路；無需運算放大器對電壓鉗位，可降低電路復雜程度。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種高精度低溫漂帶隙基準電壓源，其特征是，包括：

正溫度系數電流產生電路，產生與絕對溫度成正比的電流I_PTAT；

負溫度系數電流產生電路，產生與絕對溫度成反比的電流I_CTAT；

2次溫度探測與補償電路，通過對正溫度系數電流與負溫度系數電流的相加補償，使帶隙基準在工作溫度區間得到三個以上的溫度拐點；

啟動電路，在電源上電過程中驅動正溫度系數電流產生電路和負溫度系數電流產生電路擺脫簡并偏置點，建立正常工作點；

電流求和電路，對正溫度系數電流與負溫度系數電流的電流求和，產生帶隙基準電壓Vref。

正溫度系數電流產生電路包括由MOS管M1、M2、M3和M4構成的電流鏡，電流鏡對應由MOS管M5、M6、M7和M8構成負反饋鉗位，使電流鏡的節點3和節點4的電壓相等。

正溫度系數電流產生電路包括MOS管M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8和PNP管Q1、Q2及電阻R1；

MOS管M1、M2、M5和M6的源極接電源VDD；M1、M2的柵極及M2的漏極共連，M1、M2的漏極分別連接M3、M4的漏極，M3的柵極連接M8的柵極和漏極，M4的柵極連接M7的柵極和漏極形成節點11；M3的源極與M7的源極、電阻R1的一端共接形成電流鏡節點3，M4的源極與M8的源極、PNP管Q2的發射極共接形成電流鏡節點4；電阻R1的另一端連接PNP管Q1的發射極，PNP管Q1的集電極接地；PNP管Q1的基極與PNP管Q2的基極共連接地，PNP管Q2的集電極接地；M7、M8的漏極分別與M5、M6的漏極連接；M5、M6的柵極與M1的漏極共連形成節點1。

負溫度系數電流產生電路包括由MOS管M1A、M2A、M3A和M4A構成的電流鏡，電流鏡對應由MOS管M5A、M6A、M7A和M8A構成負反饋鉗位，使電流鏡的節點5和節點4的電壓相等。

負溫度系數電流產生電路包括M1A、M2A、M3A、M4A、M5A、M6A、M7A、M8A和電阻R2；

MOS管M1A、M2A、M5A和M6A的源極接電源VDD；M1A、M2A的柵極及M2A的漏極共連，M1A、M2A的漏極分別連接M3A、M4A的漏極，M3A、M4A的柵極分別連接M8AA、M7A的柵極和漏極，M3A的源極與M7A的源極、電阻R2的一端共接形成電流鏡節點5，M4A的源極與M8A的源極共接形成電流鏡節點4；電阻R2的另一端接地；M7A、M8AA的漏極分別與M5A、M6A的漏極連接；M5A、M6A的柵極與M1A的漏極共接形成節點2。

2次溫度探測與補償電路包括MOS管M11、M12、M13、M14、M15、M16、M17、M18、M19和M20；

M11、M13、M14、M15、M17、M18和M19源極接電源VDD；M11的柵極連接至節點1，M11的漏極連接至M12的漏極與柵極形成節點6；M13的柵極連接至節點2，M13的漏極與M14的漏極和柵極、M15的柵極、M16的漏極共連形成節點7；M17的柵極連接至節點2，M17的漏極與M18的漏極和柵極、M19的柵極、M20的漏極共連形成節點8；M15的漏極與M19的漏極共連形成節點10；M12、M16、M20的源極共連至地。

啟動電路包括MOS管M21、M22、M23和M24；