[發(fā)明專利]一種低溫度系數(shù)的可編程帶隙基準(zhǔn)電壓源

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611054420.3
• 申請日: 2016-11-25
• 公開（公告）號: CN108107963A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉德寶
• 申請（專利權(quán)）人: 劉德寶
• 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

一種低溫度系數(shù)的可編程帶隙基準(zhǔn)電壓源，適用于電子電路領(lǐng)域。基準(zhǔn)電壓源由溫度補償電路、曲率補償電路、可編程帶隙基準(zhǔn)源電路、兩級運放電路、溫度感應(yīng)電路核心電路組成。電路輸出電壓穩(wěn)定在1V左右，最大電壓偏差為0.93mV,溫度感應(yīng)電路在?20℃～120℃之間，最大輸出電壓范圍可以達(dá)到973.OmV～4.1O5V，電路具有良好的實時性、穩(wěn)定性和可靠性，系統(tǒng)更加靈活、性能更加強大。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種低溫度系數(shù)的可編程帶隙基準(zhǔn)電壓源，適用于電子電路領(lǐng)域。

背景技術(shù)

1964年，Hilbibe:和Widlar等人提出帶隙基準(zhǔn)源的思想，利用該項技術(shù)可得到一種不隨電源電壓之變而變、幾乎與溫度無關(guān)的基準(zhǔn)電壓源，因此，帶隙基準(zhǔn)源自從誕生至今一直是研究熱點，由于基準(zhǔn)源是模擬和混合信號集成電路的重要組成部分，它廣泛的用于電源管理芯片、溫度傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器〔Analog to Digital Converter, ADC )、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(Digital to Analog Converter. DAC )、低壓差線性穩(wěn)壓器(< Low Drop Out. LDO)、電壓調(diào)節(jié)器、電壓檢測器等模擬和數(shù)模混合集成電路中，是必不可少的基本單元，其性能好壞直接影響系統(tǒng)的性能穩(wěn)定?；鶞?zhǔn)電壓也是眾多系統(tǒng)級芯片(System On a Chip. SOC)中必不可少的部分，它影響著整個電路系統(tǒng)的工作，這就要求我們務(wù)必要設(shè)計出一個高性能的帶隙基準(zhǔn)源。基準(zhǔn)電壓源被用在模數(shù)或數(shù)模轉(zhuǎn)換器中以提供一個基準(zhǔn)電壓，以便將模擬電壓和數(shù)字電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

隨著集成電路設(shè)計技術(shù)的不斷進(jìn)步和制造工藝的不斷發(fā)展，問題不斷的產(chǎn)生，原有的電路已經(jīng)不再適用于當(dāng)今的電路之中，因此人們不斷更新?lián)Q代，從而基準(zhǔn)電壓源的性能得到了較大幅度的提升和改善，而帶隙基準(zhǔn)源的溫度系數(shù)為衡量帶隙基準(zhǔn)源性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)，對其的關(guān)注度也日益提高。隨著為了提高帶隙基準(zhǔn)源的性能，人們分別從基準(zhǔn)的工作電壓、溫度系數(shù)、電源抑制比和功耗等方面入手，本文主要著手于溫度系數(shù)這個參數(shù)來優(yōu)化帶隙基準(zhǔn)源電路，同時，單一輸出電壓值的帶隙基準(zhǔn)源己經(jīng)不能夠滿足人們的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種低溫度系數(shù)的可編程帶隙基準(zhǔn)電壓源，電路輸出電壓穩(wěn)定在1V左右，最大電壓偏差為0.93mV, 溫度感應(yīng)電路在-20℃～120℃之間，最大輸出電壓范圍可以達(dá)到973.OmV～4.1O5V，電路具有良好的實時性、穩(wěn)定性和可靠性，系統(tǒng)更加靈活、性能更加強大。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

低溫度系數(shù)的可編程帶隙基準(zhǔn)電壓源由溫度補償電路、曲率補償電路、可編程帶隙基準(zhǔn)源電路、兩級運放電路、溫度感應(yīng)電路核心電路組成。

所述溫度補償電路是利用MOS管亞閾值區(qū)I-V特性實現(xiàn)二階曲率補償?shù)碾娐方Y(jié)構(gòu)。MOS管M3, M4和電阻R3一起構(gòu)成了補償電路，M4管一直工作在亞閾值狀態(tài)。隨著溫度T的升高，R3上流過的電流I3斷增加，所以M4管的柵源電壓不斷增大，通過M4管的漏電流IM3也不斷地增加中的第不斷消除VBE3中的溫度高次項，彌補了由于VBE3隨溫度的非線性降低給輸出電壓帶來的偏差，有效地降低了輸出Vref耐溫度的依賴性。

所述曲率補償電路的輸出電壓是由具有負(fù)溫度系數(shù)的電壓VBE和具有正溫度系數(shù)的碼按照一定比例相加構(gòu)成。其中，含有Vr的項與絕對溫度成正比，而VBE并不是與溫度成理想的線性關(guān)系，溫度高階項基本上被消除，從而得到一個近似與溫度變化無關(guān)的基準(zhǔn)電壓。此外，為了保證電流鏡中各個晶體管之間漏電流的精確復(fù)制，抑制溝道長度調(diào)制效應(yīng)，一般我們需要調(diào)節(jié)R3/R2，使得Vref與VBE大致相等，這樣使電路具有良好的匹配性能，增加輸出基準(zhǔn)電壓的穩(wěn)定性。