[發(fā)明專利]一種高階溫度補償電壓基準(zhǔn)源

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710148356.3
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN106909192B
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李全;奚冬杰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團公司第五十八研究所
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56
• 代理公司: 總裝工程兵科研一所專利服務(wù)中心 32002
• 代理人: 楊立秋

本發(fā)明提供了一種高階溫度補償電壓基準(zhǔn)源，其包括正溫度系數(shù)電流偏置模塊、負(fù)溫度系數(shù)電流偏置模塊和基準(zhǔn)輸出模塊，所述正溫度系數(shù)電流偏置模塊產(chǎn)生的偏置電壓V1連接到基準(zhǔn)輸出模塊的一個輸入端；負(fù)溫度系數(shù)電流偏置模塊產(chǎn)生的偏置電壓V2連接到基準(zhǔn)輸出模塊的另一個輸入端；基準(zhǔn)輸出模塊將正溫度系數(shù)電流偏置模塊和負(fù)溫度系數(shù)電流偏置模塊分別在自身MOS管上產(chǎn)生的電流進行疊加并轉(zhuǎn)換為電壓信號，并輸出基準(zhǔn)電壓REF。本發(fā)明的優(yōu)點：提出一種利用MOS管溝道載流子的遷移率的負(fù)溫度系數(shù)來進行高階溫度補償?shù)碾妷夯鶞?zhǔn)源，在不增加電路復(fù)雜度、芯片版圖面積、考慮器件匹配以及工藝精度的情況下，相比傳統(tǒng)帶隙基準(zhǔn)能實現(xiàn)更小的溫度系數(shù)，提供更高的精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于集成電路設(shè)計領(lǐng)域，具體的說是一種基于MOS管溝道載流子遷移率溫度特性進行高階溫度補償?shù)碾妷夯鶞?zhǔn)源。

背景技術(shù)

在模擬以及混合信號等集成電路的設(shè)計中，帶隙基準(zhǔn)電壓源是一個極其重要的模塊。它為比較器，運放，偏置等其它電路模塊提供一個不隨溫度和電源變化的參考電位。其穩(wěn)定性以及輸出值隨溫度變化的特性的優(yōu)劣，會大大影響整體電路系統(tǒng)的性能。在模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器、傳感器、電源管理控制器等各種高精度測量儀表中，它直接決定系統(tǒng)的性能和精度。

傳統(tǒng)的帶隙基準(zhǔn)電路的是通過將兩個正負(fù)溫度系數(shù)的電壓加權(quán)相加獲得的。受結(jié)構(gòu)限制，傳統(tǒng)帶隙電路僅能消除三極管基極發(fā)射極電壓(V_BE)中與溫度相關(guān)的一次項對基準(zhǔn)輸出的影響。

由于傳統(tǒng)帶隙電路僅能消除V_BE中與溫度相關(guān)的一次項對輸出的影響，因此溫度系數(shù)較大不能滿足高精度應(yīng)用場合的需求，為此各種對帶隙基準(zhǔn)進行高階溫度補償?shù)姆绞奖谎芯咳藛T相繼提出。

現(xiàn)有的對基準(zhǔn)電路進行高階的方式有以下常見的三種：1、通過將具有不同溫度系數(shù)的電阻進行組合以產(chǎn)生正溫電壓的高階項進行補償。2、通過減小PN結(jié)本身的負(fù)溫高階項進行補償。3、通過在不同溫度點向基準(zhǔn)輸出節(jié)點注入額外的正溫電流來實現(xiàn)分段線性補償。但這些補償方式都存在電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、版圖面積大、對電路匹配性和工藝精度要求高的缺點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的，就是針對傳統(tǒng)帶隙基準(zhǔn)電壓源溫度系數(shù)高，以及現(xiàn)有常見高階溫度補償電壓基準(zhǔn)源電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、版圖面積大、對電路匹配性和工藝精度要求高等缺點，提出一種高階溫度補償電壓基準(zhǔn)源電路結(jié)構(gòu)。

按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，一種高階溫度補償電壓基準(zhǔn)源，包括正溫度系數(shù)電流偏置模塊、負(fù)溫度系數(shù)電流偏置模塊和基準(zhǔn)輸出模塊，所述正溫度系數(shù)電流偏置模塊產(chǎn)生的第一偏置電壓V1連接到基準(zhǔn)輸出模塊的一個輸入端；負(fù)溫度系數(shù)電流偏置模塊產(chǎn)生的第二偏置電壓V2連接到基準(zhǔn)輸出模塊的另一個輸入端；基準(zhǔn)輸出模塊將正溫度系數(shù)電流偏置模塊和負(fù)溫度系數(shù)電流偏置模塊分別在自身MOS管上產(chǎn)生的電流進行疊加并轉(zhuǎn)換為電壓信號，并輸出基準(zhǔn)電壓REF。

具體的，所述正溫度系數(shù)電流偏置模塊包括：PMOS管MP1、PMOS管MP2、NMOS管MN1、NMOS管MN2、NMOS管MN3、NMOS管MN4、電阻R1；所述PMOS管MP1柵極接第一偏置電壓V1，源極接電源電壓V_IN，漏極接第一偏置電壓V1；PMOS管MP2柵極接第一偏置電壓V1，源極接電源電壓V_IN，漏極接NMOS管MN2漏極；NMOS管MN1柵極接NMOS管MN2的柵極，源極接NMOS管MN3漏極，漏極接第一偏置電壓V1；NMOS管MN2柵極接PMOS管MP2漏極，源極接NMOS管MN3柵極，漏極接PMOS管MP2漏極；NMOS管MN3柵極接NMOS管MN4漏極，源極接電阻R1的上端，漏極接NMOS管MN1源極；NMOS管MN4柵極接NMOS管MN3漏極，源極接地GND，漏極接NMOS管MN2源極；電阻R1上端接NMOS管MN3的源極，下端接地GND。