[發(fā)明專利]一種高精度的高階補(bǔ)償帶隙基準(zhǔn)電路

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711373706.2
• 申請(qǐng)日: 2017-12-19
• 公開（公告）號(hào): CN108170197A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐枋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶湃芯微電子有限公司
• 主分類號(hào): G05F1/567
• 分類號(hào): G05F1/567
• 代理公司: 重慶信航知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50218
• 代理人: 吳從吾

本發(fā)明公開了一種高精度的高階補(bǔ)償帶隙基準(zhǔn)電路；包括電阻R2、R1和兩個(gè)三極管還有一個(gè)放大器，由電阻R2、R1和兩個(gè)三極管還有一個(gè)放大器組成了一階基準(zhǔn)核結(jié)構(gòu)，并通過電阻R3、R4、R5來調(diào)整補(bǔ)償電流和基準(zhǔn)電壓的大小、精度；本次設(shè)計(jì)的帶隙基準(zhǔn)源采用不同于以往的高階溫度補(bǔ)償技術(shù)，不僅進(jìn)一步降低了溫度系數(shù)，而且采用了新型的基準(zhǔn)核結(jié)構(gòu)，使其電壓精度和分辨率可以做到很高，使其可以應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體講是一種高精度的高階補(bǔ)償帶隙基準(zhǔn) 電路。

背景技術(shù)

帶隙基準(zhǔn)電路廣泛應(yīng)用于模擬電路、數(shù)字電路以及數(shù)模混合電路中，帶隙 基準(zhǔn)電壓源的精度與穩(wěn)定性對(duì)整個(gè)系統(tǒng)起著至關(guān)重要的作用。傳統(tǒng)的帶隙基準(zhǔn) 電路由于通常采用一階溫度系數(shù)補(bǔ)償，溫度系數(shù)為(20～100)*10^-6/℃，難以 得到較低的溫度系數(shù)。

傳統(tǒng)的一階帶隙基準(zhǔn)電路通常分為兩大類：電壓模基準(zhǔn)和電流模基準(zhǔn)，其 基本原理如下：

通常的帶隙基準(zhǔn)電壓由PTAT電壓(Proportional to Absolute TemperatureVoltage)和CTAT電壓(Complementary to Absolute TemperatureVoltage)兩部 分組成，如圖1所示。CTAT電壓可以通過BJT管來獲得，而PTAT電壓可以通過偏 置在不同電流密度下BJT管的兩個(gè)V_BE之差來實(shí)現(xiàn)。BJT管△V_BE關(guān)系式如下：

用△V_BE除以電阻R就可以得到一個(gè)PTAT電流源：

而一個(gè)BJT管的V_BE與絕對(duì)溫度T之間的關(guān)系可以用式(3)表示：

V_G(T_r)是半導(dǎo)體材料在參考溫度下的帶隙基準(zhǔn)電壓；q是一個(gè)電子的電荷；n 是工藝常數(shù)；k是玻爾茲曼常數(shù)；T是絕對(duì)溫度；I_C是集電極電流；V_BE(T_r)是在 參考溫度下的基極和發(fā)射極壓差。式(3)中的最后的高階項(xiàng)很小，可以忽略， 這就得到了所需的CTAT電壓。因此，基準(zhǔn)的輸出電壓可以用式(4)來表示：

V_BER＝V_BE+KΔV_BE(4)

由于CTAT電壓V_BE具有負(fù)溫度系數(shù)，而PTAT電壓△V_BE具有正溫度系數(shù)，因此K 只要選擇合適，就可以使V_BER的溫度系數(shù)為零。

在上述分析中我們忽略了V_BE的高階項(xiàng)，所以這在一定程度上限制了傳統(tǒng)一 階帶隙基準(zhǔn)的溫度系數(shù)不可能做到很低，所以為了進(jìn)一步降低基準(zhǔn)電壓的溫度 系數(shù)，現(xiàn)在的補(bǔ)償技術(shù)普遍采用分段補(bǔ)償、二階溫度補(bǔ)償?shù)妊a(bǔ)償方法，以提高 帶隙基準(zhǔn)源的穩(wěn)定性。

傳統(tǒng)的一階帶隙基準(zhǔn)源的溫度系數(shù)普遍較高，穩(wěn)定性較差，而現(xiàn)有的二階 溫度補(bǔ)償技術(shù)雖然能降低溫度系數(shù)，但是其基準(zhǔn)電壓的精度、分辨率一般較差， 電源抑制比PSRR也普遍較低，而在當(dāng)今這個(gè)物聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的社會(huì)，許多傳輸 系統(tǒng)對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的分辨率要求越來越高，而要實(shí)現(xiàn)一個(gè)高分辨率的ADC， 就需要有一個(gè)高精度的基準(zhǔn)源。

發(fā)明內(nèi)容

因此，為了解決上述不足，本發(fā)明在此提供一種高精度的高階補(bǔ)償帶隙基 準(zhǔn)電路；本次設(shè)計(jì)的帶隙基準(zhǔn)源采用不同于以往的高階溫度補(bǔ)償技術(shù)，不僅進(jìn) 一步降低了溫度系數(shù)，而且采用了新型的基準(zhǔn)核結(jié)構(gòu)，使其電壓精度和分辨率 可以做到很高，使其可以應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器中。