[發明專利]一種電荷泵的線性化電路

有效

• 申請號: 201911424309.2
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111293876B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 譚飛鴻
• 申請（專利權）人: 廣州思信電子科技有限公司
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07
• 代理公司: 北京聯瑞聯豐知識產權代理事務所(普通合伙) 11411
• 代理人: 劉自麗

本發明涉及集成電路領域，公開了一種電荷泵的線性化電路，包括帶隙核心單元和輸出單元，帶隙核心單元包括第一PNP三極管、第二PNP三極管、第三PNP三極管、第四PNP三極管、第一PMOS管、第二PMOS管、運算放大器和偏置電阻，第一PMOS管的柵極連接第二PMOS管的柵極和運算放大器的輸出端，第一PMOS管的源極連接第一電源線，第一PMOS管的漏極連接第三PNP三極管的發射極；第二PMOS管的源極連接第一電源線；輸出單元包括第五PNP三極管和第三PMOS管。實施本發明的電荷泵的線性化電路，具有以下有益效果：能消除三極管的電流增益對電荷泵的線性化電路輸出的基準電壓的影響，提高基準電壓的穩定性。

技術領域

本發明涉及集成電路領域，特別涉及一種電荷泵的線性化電路。

背景技術

電荷泵的線性化電路具有低溫度系數、低電源電壓以及可與標準CMOS工藝兼容等優點，被廣泛應用于數/模轉換、模/數轉換、存儲器以及開關電源等數模混合電路系統中。電荷泵的線性化電路輸出電壓的穩定性以及抗噪聲能力是影響各種應用系統精度的關鍵因素，隨著應用系統精度的提高，對電荷泵的線性化電路的溫度、電壓和工藝的穩定性要求也越來越高。

電荷泵的線性化電路的工作原理是根據硅材料的帶隙電壓與溫度無關的特性，利用雙極型晶體管的基極-發射極電壓的負溫度系數與不同電流密度下兩個雙極型晶體管基極-發射極電壓的差值的正溫度系數相互補償，使輸出的電壓達到很低的溫度漂移。

圖1是現有技術中的一種電荷泵的線性化電路的電路結構示意圖。參考圖1，電荷泵的線性化電路包括帶隙核心單元11和輸出單元12。帶隙核心單元11包括：第一PMOS管M11、第二PMOS管M12、運算放大器Omp、偏置電阻Rbias、第一PNP三極管Q11以及第二PNP三極管Q12。輸出單元12包括：第三PMOS管M13和第三PNP三極管Q13。電源線Vdd和電源線Vss為電荷泵的線性化電路提供電源電壓，電源線Vdd提供的電源電壓高于電源線Vss提供的電源電壓。電荷泵的線性化電路中各器件的連接關系參考圖1所示，在此不再贅述。

第一PMOS管M11和第二PMOS管M12構成電流鏡結構，提供第一電流I1和第二電流I2。第二電流I2的電流值與第一電流I1的電流值的比值可以通過調整第二PMOS管M12的寬長比與第一PMOS管M11的寬長比的比值進行設置。假定第二電流I2的電流值與第一電流I1的電流值的比值為m，忽略第一PNP三極管Q11和第二PNP三極管Q12的基極電流，第二PNP三極管Q12的基極-發射極電壓與第一PNP三極管Q11的基極-發射極電壓之間的電壓差值ΔVbe為：

ΔVbe＝(K*T/q)*ln(m)------(式1.1)，

其中，K為波爾茲曼常數，T為絕對溫度，q為電荷量，m為第二電流I2的電流值與第一電流I1的電流值的比值，電壓差值ΔVbe具有正溫度系數。

根據運算放大器的虛短特性，運算放大器Omp的同相輸入端的電壓與反向輸入端的電壓相等，即a點的電壓與b點的電壓相等，因此有如下關系：

V_R＝ΔVbe------(式1.2)，

其中，V_R為偏置電阻Rbias兩端的電壓差值。根據運算放大器的虛斷特性，流過偏置電阻Rbias的電流與第一電流I1相等，因此，偏置電阻Rbias兩端的電壓差值V_R為：

V_R＝i1*r------(式1.3)，

其中，i1為第一偏置電流I1的電流值，r為偏置電阻Rbias的電阻值。

根據式1.1～式1.3，獲得第一偏置電流I1的電流值：

i1＝K*T*ln(m)/(q*r)------(式1.4)。