[發明專利]一種零溫度系數偏置點的基準電壓源

在審

• 申請號: 202010040053.1
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111158422A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 李先銳;張凱;石光明;張犁;吳金健
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G05F1/567
• 分類號: G05F1/567
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 田文英;王品華

本發明公開了一種零溫度系數偏置點的基準電壓源，包括電流源產生電路、運算放大器電路和基準產生電路。通過電流產生模塊產生運放所需的與溫度工藝無關的偏置電流，運放通過輸出電壓將NMOS管偏置在零溫度系數點，使其產生一個與溫度無關的柵源電壓，此電壓便是最終的基準電壓。本發明能夠簡化電路結構，提高電路工作頻率，降低基準電壓溫度系數，使得基準電壓在很寬的溫度范圍內保持穩定的輸出，適用于大多數需要基準電壓源的模擬和數字電路中。

技術領域

本發明屬于電子技術領域，更進一步涉及模擬集成電路技術領域中的一種零溫度系數偏置點ZTC(Zero Temperature Coefficient)的基準電壓源。本發明可以為低壓低溫漂模擬電路和數模混合電路提供基準電壓，具體可用于為振蕩器、 LDO、ADC/DAC等模塊提供穩定可靠的基準電壓。

背景技術

集成電路工藝飛速發展，在集成電路設計中，基準電壓源是一個關鍵模塊，并被廣泛應用于模擬電路、數字電路以及模數混合電路中。傳統基準電壓源通常采用“帶隙”技術，結構上離不開大面積的電阻、運放及雙極型晶體管，而且電路結構復雜，功耗和溫漂都較高，占用芯片面積較大。為了滿足基準電壓源的高穩定性要求，基準電壓源必須具有低溫度系數。

電子科技大學在其擁有的專利技術“一種基于兩種閾值電壓MOS器件的帶隙基準電路”(專利號ZL 201710440384.5，授權公告號CN 102495661 B)中公開了一種基于兩種閾值電壓MOS器件的帶隙基準電壓電路。該電路包括負溫度系數電流源電路啟動電路，與溫度成負比例關系的電流源電路，基準電壓輸出電路，正溫度系數電流源電路的啟動電路，與溫度成正比例關系的電流源電路和偏置電路共6個子電路。負溫度系數電流源電路的啟動電路，用于啟動與溫度成負比例關系的電流源電路；與溫度成負比例關系的電流源電路，用于產生與溫度成負比例關系的電流；基準電壓輸出電路，用于輸出帶有零溫度特性的基準電壓；與溫度成正比例關系的電流源電路，用于產生與溫度成正比例關系的電流；偏置電路，用于為電流鏡電路的共源共柵管提供偏置電壓；正溫度系數電流源電路的啟動電路，用于啟動與溫度成正比例關系的電流源電路。該基準電壓電路雖然實現了基準電壓的二階補償，但是，該專利技術仍然存在的不足之處是，由于該電路使用額外的正負溫度電流補償電路，從而增加電路的功率消耗。

丹陽恒芯電子有限公司在其申請的專利文獻“超低功耗全CMOS基準電路系統”(專利號ZL 201711016255.7，申請公開號CN 107943196 A)中公開了一種超低功耗全CMOS基準電壓電路。該基準電壓電路包括啟動電路，微電流產生電路，運算放大電路和核心基準電壓電路。啟動電路，用于驅動所述基準電壓電路；微電流產生電路，為所述基準電壓電路的運算放大電路提供工作電流，其核心是MOS 管工作在亞閾值區；運算放大電路，工作在亞閾值區，最大程度減小因電流變化對電路產生的影響；核心基準電壓電路，產生核心的基準電流和基準電壓。該方法雖然能夠通過將多個MOS管偏置在亞閾值區得到低溫度系數的基準電壓，但是，該基準電壓電路仍然存在的不足之處在于，將MOS管偏置在亞閾值區域會使電路的響應速度變慢，從而降低電路的工作頻率，增大基準電壓的溫度系數，使得當溫度發生變化時基準電壓的變化比較明顯。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術的不足，提供一種零溫度系數偏置點的基準電壓源，用于解決問題。

實現本發明目的的具體思路是，應用偏置電路將NMOS管偏置在零溫度系數點，NMOS管工作在飽和區，通過遷移率與閾值電壓的補償，實現柵源電壓與溫度無關，從而輸出零溫度系數點的電壓。該電路結構簡單，相對傳統帶隙基準而言能夠產生低溫漂、低功耗的基準電壓。