[發明專利]一種低溫度系數的可編程帶隙基準電壓源

在審

• 申請號: 201611054420.3
• 申請日: 2016-11-25
• 公開（公告）號: CN108107963A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 劉德寶
• 申請（專利權）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

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

技術領域

本發明涉及一種低溫度系數的可編程帶隙基準電壓源，適用于電子電路領域。

背景技術

1964年，Hilbibe:和Widlar等人提出帶隙基準源的思想，利用該項技術可得到一種不隨電源電壓之變而變、幾乎與溫度無關的基準電壓源，因此，帶隙基準源自從誕生至今一直是研究熱點，由于基準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、模數轉換器〔Analog to Digital Converter, ADC )、數模轉換器(Digital to Analog Converter. DAC )、低壓差線性穩壓器(< Low Drop Out. LDO)、電壓調節器、電壓檢測器等模擬和數模混合集成電路中，是必不可少的基本單元，其性能好壞直接影響系統的性能穩定。基準電壓也是眾多系統級芯片(System On a Chip. SOC)中必不可少的部分，它影響著整個電路系統的工作，這就要求我們務必要設計出一個高性能的帶隙基準源。基準電壓源被用在模數或數模轉換器中以提供一個基準電壓，以便將模擬電壓和數字電壓進行轉換。

隨著集成電路設計技術的不斷進步和制造工藝的不斷發展，問題不斷的產生，原有的電路已經不再適用于當今的電路之中，因此人們不斷更新換代，從而基準電壓源的性能得到了較大幅度的提升和改善，而帶隙基準源的溫度系數為衡量帶隙基準源性能優劣的重要指標，對其的關注度也日益提高。隨著為了提高帶隙基準源的性能，人們分別從基準的工作電壓、溫度系數、電源抑制比和功耗等方面入手，本文主要著手于溫度系數這個參數來優化帶隙基準源電路，同時，單一輸出電壓值的帶隙基準源己經不能夠滿足人們的要求。

發明內容

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

本發明所采用的技術方案是：

低溫度系數的可編程帶隙基準電壓源由溫度補償電路、曲率補償電路、可編程帶隙基準源電路、兩級運放電路、溫度感應電路核心電路組成。

所述溫度補償電路是利用MOS管亞閾值區I-V特性實現二階曲率補償的電路結構。MOS管M3, M4和電阻R3一起構成了補償電路，M4管一直工作在亞閾值狀態。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溫度系數的電壓VBE和具有正溫度系數的碼按照一定比例相加構成。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的基準電壓。此外，為了保證電流鏡中各個晶體管之間漏電流的精確復制，抑制溝道長度調制效應，一般我們需要調節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，增加輸出基準電壓的穩定性。