[發明專利]一種高精度大驅動電流的帶隙基準電壓源

有效

• 申請號: 201810978437.0
• 申請日: 2018-08-27
• 公開（公告）號: CN108710401B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 白濤;李秋利;簡云飛;張猛嬌
• 申請（專利權）人: 北方電子研究院安徽有限公司
• 主分類號: G05F1/575
• 分類號: G05F1/575
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 耿英;董建林

本發明公開了高精度大驅動電流的帶隙基準電壓源，包括正溫度系數電流產生電路、零溫度系數電壓緩沖電路和帶隙電壓基準源輸出級；正溫度系數電流產生電路產生與絕對溫度成正比的電流；零溫度系數電壓緩沖電路對正溫度系數電流產生電路的電流驅動能力進行促進并輸出電壓；帶隙電壓基準源輸出級檢測作為帶隙電壓基準源輸出級的輸出電壓相對零溫度系數電壓緩沖電路的輸出電壓的變化電壓差，并把電壓差放大，通過被放大的電壓差反向抑制帶隙電壓基準源輸出級的輸出電壓的變化。本發明的帶隙基準電壓源無需運放來實現高精度的鉗位電壓，同時能夠克服傳統電流鏡的溝道調制效應；電路結構簡單，且具有較大的驅動能力和快速的負載瞬態響應。

技術領域

本發明屬于集成電路設計領域，尤其涉及大驅動電流帶隙基準電壓源電路。

背景技術

高精度的電路諸如模數、數模轉換器，鎖相環、電源管理系統等都需要低溫漂的帶隙基準源作為參考電壓使用。傳統帶隙基準電壓源采用運放來鉗位BE結電壓，但是，運放的使用不但會增加額外的功耗電流而且會消耗電壓裕度，導致帶隙基準無法在更低的電源下工作。

通常的帶隙基準電壓源的驅動能力很小，通常不足0.1mA，這就導致帶隙基準電壓源不能連接較低阻抗的負載；常用的解決辦法是在帶隙電壓的輸出加一個電壓跟隨器，但電壓跟隨器的失調會影響輸出電壓的精度且增加電路的復雜程度；同時，考慮帶隙電壓的負載會發生突變，這還需要較快的反饋回路抑制這種變化。

發明內容

本發明提出了一種基于標準CMOS工藝實現的高精度且具有大電流驅動能力的帶隙基準電壓源。它通過電流環路負反饋替代運放對VBE進行鉗位，同時采用推挽放大器來提高擺幅。

為解決上述技術問題，本發明提供一種高精度大驅動電流的帶隙基準電壓源。

一種高精度大驅動電流的帶隙基準電壓源，其特征是，包括：正溫度系數電流產生電路、零溫度系數電壓緩沖電路和帶隙電壓基準源輸出級；

正溫度系數電流產生電路產生與絕對溫度成正比的電流I_PTAT；

零溫度系數電壓緩沖電路對正溫度系數電流產生電路的電流驅動能力進行促進并輸出電壓V₇；

帶隙電壓基準源輸出級包括共柵差分放大結構、連接在MOS管M23柵極的推挽結構；共柵差分放大結構檢測MOS管M23漏極輸出電壓即作為帶隙電壓基準源輸出級的輸出電壓V_out相對零溫度系數電壓緩沖電路的輸出電壓V₇的變化電壓差ΔV，并把電壓差ΔV放大，被放大的電壓差ΔV傳遞到MOS管M23的柵端，反向抑制MOS管M23的漏端電壓即帶隙電壓基準源輸出級的輸出電壓V_out的變化。

正溫度系數電流產生電路包括MOS管M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7和PNP管Q1、Q2及電阻R1和R2。

MOS管M1的柵極、MOS管M2的柵極及漏極與MOS管M4的漏極共接；MOS管M1的漏極、MOS管M3的漏極、MOS管M5的柵極與MOS管M6的柵極共接；MOS管M3的柵極、MOS管M4的柵極、MOS管M7的柵極及漏極與MOS管M5的漏極共接；MOS管M6的漏極經電阻R2與MOS管M4的源極、PNP管Q2的發射極共接于電流鏡節點4；MOS管M3的源極、MOS管M7的源極、共接為電流鏡節點3后經電阻R1與PNP管Q1的發射極共接；PNP管Q1、Q2的集電極、基極共接至地；MOS管M1的源極、M2的源極、M5的源極、M6的源極共接至電源VDD。

零溫度系數高穩定電壓緩沖電路包括MOS管M8、M9、M10、電阻R3、電容C1及PNP管Q3。