[發(fā)明專利]一種高性能基準電壓源

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711021624.1
• 申請日: 2017-10-26
• 公開（公告）號: CN107608441B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發(fā)明（設計）人: 梅年松;楊清山;張釗鋒
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海高等研究院
• 主分類號: G05F1/567
• 分類號: G05F1/567
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 顧正超

1.一種高性能基準電壓源，包括：

正溫度系數(shù)PTAT電流產(chǎn)生電路，用于產(chǎn)生一正溫度系數(shù)的電流I₀；

偏置電路，用于將鏡像恒流源的各PMOS管的柵極電壓穩(wěn)定在設計值；

鏡像恒流源，用于為所述正溫度系數(shù)PTAT電流產(chǎn)生電路提供電流I₀并將該電流向電流電壓轉換電路輸出；

電流電壓轉換電路，用于將所述正溫度系數(shù)的電流I₀轉換為正溫度系數(shù)的電壓；

負溫度系數(shù)CTAT電壓產(chǎn)生電路，用于將所述正溫度系數(shù)PTAT電流產(chǎn)生電路的一三極管的基極發(fā)射極電壓按比例產(chǎn)生一負溫度系數(shù)電壓并輸出，以使所述電流電壓轉換電路產(chǎn)生的正溫度系數(shù)PTAT的電壓的基準抬高從而在所述電流電壓轉換電路的上端獲得所述正溫度系數(shù)的電壓與負溫度系數(shù)電壓之和的基準電壓，所述負溫度系數(shù)CTAT電壓產(chǎn)生電路包括第二運放、第三運放以及M個串聯(lián)且二極管連接的PMOS管，所述第二運放的輸出端與其反相輸入端與二極管連接的PMOS管BPM(1)的源極相連，二極管連接的PMOS管BPM(1)的柵極和漏極連接至二極管連接的PMOS管BPM(2)的源極，……以此類推，二極管連接的PMOS管BPM(M-2)的柵極和漏極連接至二極管連接的PMOS管BPM(M-1)的源極，二極管連接的PMOS管BPM(M-1)的柵極和漏極連接至二極管連接的PMOS管BPM(M)的源極，二極管連接的PMOS管BPM(M)的柵極和漏極接地，二極管連接的PMOS管BPM(M-1)的柵極和漏極還連接至所述第三運放的同相輸入端，所述第三運放的輸出端與其反相輸入端和所述電流電壓轉換電路相連。

2.如權利要求1所述的一種高性能基準電壓源，其特征在于：所述正溫度系數(shù)PTAT電流產(chǎn)生電路包括第一PNP三極管、第二PNP三極管和第一電阻，所述第一PNP管和第二PNP管的集電極和基極接地，所述第一PNP管的發(fā)射極連接至第一電阻的一端，所述第一電阻的另一端連接所述偏置電路與所述鏡像恒流源，所述第二PNP管的發(fā)射極連接至所述偏置電路、所述鏡像恒流源與所述負溫度系數(shù)CTAT電壓產(chǎn)生電路。

3.如權利要求2所述的一種高性能基準電壓源，其特征在于：所述偏置電路包括第一運放，所述第一運放的反相輸入端連接所述第一電阻與所述鏡像恒流源，所述第一運放的同相輸入端連接所述第二PNP管的發(fā)射極、所述鏡像恒流源與所述負溫度系數(shù)CTAT電壓產(chǎn)生電路。

4.如權利要求3所述的一種高性能基準電壓源，其特征在于：所述鏡像恒流源包括第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管，所述第一PMOS管的柵極與第二PMOS管的柵極和第三PMOS管的柵極相連，所述第一PMOS管的源極、第二PMOS管的源極和第三PMOS管的源極接電源電壓，所述第一PMOS管漏極連接所述第一電阻以及所述第一運放的反相輸入端，所述第二PMOS管的漏極連接所述第二PNP管的發(fā)射極、第一運放的同相輸入端以及負溫度系數(shù)CTAT電壓產(chǎn)生電路，所述第三PMOS管的漏極與所述電流電壓轉換電路連接輸出所述基準電壓。

5.如權利要求4所述的一種高性能基準電壓源，其特征在于：所述電流電壓轉換電路包括一個或多個串聯(lián)的電阻，連接于所述第三PMOS管的漏極與所述第三運放的輸出端之間。

6.如權利要求5所述的一種高性能基準電壓源，其特征在于，所述基準電壓Vref為：

其中，R1為所述第一電阻的阻值，R2為所述電流電壓轉換電路的電阻值，V_be2為所述第二PNP三極管的基極發(fā)射極電壓，M為所述負溫度系數(shù)CTAT電壓產(chǎn)生電路中串聯(lián)的PMOS管的個數(shù)，N為所述第一PNP三極管與所述第二PNP三極管的尺寸比值，K為波耳茲曼常數(shù)，T為熱力學溫度，q為電子電荷，通過調節(jié)參數(shù)M、N及R2/R1的值實現(xiàn)對溫度的一階補償，從而實現(xiàn)一個與電源電壓以及溫度近似無關的基準電壓。

7.如權利要求6所述的一種高性能基準電壓源，其特征在于：所述第一至第三PMOS管的尺寸比值為1：1：1。