[發明專利]一種高階補償帶隙基準電壓源

在審

• 申請號: 201710496022.5
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN109144156A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 李高林
• 申請（專利權）人: 上海卓弘微系統科技有限公司
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了高階補償帶隙基準電壓源，包括用于輸出基準電壓的輸出支路，其特征在于，還包括用于充當電阻作用的接地電阻結構和高階補償電路，所述高階補償電路和輸出支路并聯，且均連接至接地電阻結構的電流輸入端，接地電阻結構的電流輸出端接地，以及所述高階補償電路用于在溫度升高導致輸出支路中電流減小時向接地電阻的電流輸入端輸入電流，這種結構無需依賴精確的工藝，適用很多種工藝，應用范圍廣泛，此外不會大幅度增加電路面積，另外本發明提供的高階補償帶隙基準電壓源的溫度系數遠遠優于現有高階補償帶隙基準電壓源的溫度系數。

技術領域

本發明涉及集成電路領域，尤其涉及高階補償帶隙基準電壓源。

背景技術

帶隙基準電壓源是指在電路中能起參考作用的電壓源，需要高精度，且其輸出的基準電壓隨外界溫度變化要盡量少的變化。基準電壓源應用非常廣泛，比如數據轉換器(包括模數轉換器和數模轉換器)、傳感器、電源管理控制器和各種高精度測量儀表中。其精度直接影響到電路各模塊的性能，具有非常重要的作用。

對于帶隙基準電壓源，考察性能的一項重要指標是溫度系數(TC，TemperatureCoefficient)，溫度系數的單位為PPM/℃，溫度系數的表達式為：

溫度系數用于表明在限定溫度范圍內，帶隙基準電壓源基準電壓的大小范圍。

帶隙基準的實現原理主要基于如下兩點：

第一點：三極管的V_BE(基區——發射區電壓)具有負的溫度系數。V_BE具有如下表達式(參考文獻：Y.P.Tsividis“Accurate Analysis of Temperature Effects in/c-l/BECharacteristics with Application to Bandgap Reference Sources”，IEEE Journalof Solid-State Circuits,vol.SC-15.no.6,pp.1076-1084,Dec.1980.)

表達式中，V_Go為絕對零度時的基準電壓。V_BE0代表參考溫度為T₀時的發射結電壓。η與工藝相關的參數，一般為2。當工藝確定時，η可以視為確定。V_T為熱電壓，其與溫度成正比，在常溫下(300K)，其值約為25.85mv。從表達式中可以看出，在一定精度范圍內，若忽略高階項。則V_BE(T)可認為有恒定的溫度系數。

第二點：當兩個三極管的集電極電流不相等時，二者的V_BE之差ΔV_BE具有正的溫度系數。當集電極電流適當小，基區調制效應、大注入效應及基區電阻可以忽略不計時，ΔV_BE表達式為：

由于V_T具有正的溫度系數，且在溫度變化時其值幾乎不變，所以ΔV_BE具有正的溫度系數，且可以認為其溫度系數不隨溫度變化而變化。這樣，將具有負溫度系數的V_BE與具有正溫度系數的ΔV_BE。通過合適比例相加，則可以得到與溫度無關的基準電壓。表達式為Vref＝V_BE+kΔV_BE這就是普通一階補償帶隙基準電路的原理

基于此原理的一階帶隙基準的典型電路如圖1所示.首先，通過運算放大器10構成的負反饋，保證了第一節點X與第二節點Y有相同的電壓值。這樣第一電阻R1兩端的電壓差為：