[發明專利]一種高階溫度補償帶隙基準電路

有效

• 申請號: 201810595100.1
• 申請日: 2018-06-11
• 公開（公告）號: CN108664072B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 董淵;程劍濤;王云松;黃建剛;吳傳奎
• 申請（專利權）人: 上海艾為電子技術股份有限公司
• 主分類號: G05F1/567
• 分類號: G05F1/567
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李婷婷;王寶筠

本申請提供一種高階溫度補償帶隙基準電路，所述高階溫度補償帶隙基準電路，包括電源、啟動電路、帶隙基準核心電路和高階溫度補償電路，高階溫度補償電路包括溫漂電壓采樣電路、高溫段補償電路、低溫段補償電路和溫度補償輸出電路。即本發明提供的高階溫度補償帶隙基準電路通過高溫段補償電路和低溫段補償電路對帶隙基準核心電路的帶隙基準輸出電壓進行疊加，從而與帶隙基準核心電路的溫度特性電壓曲線構成了四階特性曲線，對帶隙基準核心電路的電壓產生了高階溫度補償的效果，解決了傳統帶隙基準電路溫度特性差，全溫度范圍內輸出精度低的問題。

技術領域

本發明屬于模擬集成電路技術領域，具體涉及一種高階溫度補償帶隙基準電路。

背景技術

帶隙基準電路是模擬集成電路設計中一種最常見和最重要的集成電路模塊。其功能是產生一個穩定的電壓作為基準電壓，供給其他模塊作為參考電壓使用，集成電路中對于參考電壓的要求是輸出精度高，并且輸出電壓不隨溫度、工藝等條件變化。由此可見，如何保證帶隙基準電路的輸出電壓值精度高、大小恒定、隨溫度變化特性小是帶隙基準電路的設計關鍵所在。

如圖1所示，圖1為現有技術中的帶隙基準電壓源結構示意圖。利用兩個PNP三極管Q01和Q02的發射極-基極電壓V_EB的差值ΔVEB來產生正溫度系數的電壓，利用Q01的V_EB來產生負溫度系數的電壓。其中，三極管Q01和Q02的發射結面積比例為1:N，MOS管(metal oxidesemiconductor，金屬氧化物半導體晶體管)M01和M02的寬長比為1:1，電阻R02和R03的阻值為1:1。

帶隙基準電壓VBG的表達式為：

其中，三極管發射極-基極電壓V_{EB_Q01}的負溫度系數約為-2mV/℃，V_T＝kT/q，k為玻爾茲曼常數，T為溫度，q為電荷常量，V_T的正溫度系數約為+0.085mV/℃，通過選取合適的R01、R02、R03、R04阻值，可得到零溫度系數的帶隙基準電壓。然而由于V_EB的負溫度系數為非線性，V_T的線性正溫度特性只能補償一階溫度系數，因此這種結構的溫度系數被限制在20ppm/℃到100ppm/℃之間，當超過該范圍時，輸出電壓的精度大大降低，因此，不能應用于數模轉換器、模數轉換器等對溫漂要求較高的場合。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種高階溫度補償帶隙基準電路，以解決現有技術中帶隙基準電路無法在全溫度范圍內保證輸出精度較高的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種高階溫度補償帶隙基準電路，包括：

電源、啟動電路、帶隙基準核心電路和高階溫度補償電路；

所述電源為所述啟動電路、所述帶隙基準核心電路和所述高階溫度補償電路提供電能；

所述啟動電路的輸入端與所述帶隙基準核心電路的第一輸出端相連；所述啟動電路的輸出端與所述帶隙基準核心電路的信號輸入端相連，為所述帶隙基準核心電路提供啟動信號；

所述帶隙基準核心電路的第二輸出端與所述高階補償電路的第一信號輸入端，所述帶隙基準核心電路的第二輸出端與所述高階溫度補償電路的第二信號輸入端和第三信號輸入端相連，所述帶隙基準核心電路用于產生帶隙基準輸出電壓和與絕對溫度成正比的PTAT電流；

所述高階補償電路包括溫漂電壓采樣電路、高溫段補償電路、低溫段補償電路和溫度補償輸出電路；

其中，所述溫漂電壓采樣電路與所述帶隙基準核心電路的第一輸出端相連，用于產生采樣電壓以及用來判斷溫度補償的高壓閾值和低壓閾值；