[發(fā)明專利]曲率補償低溫漂帶隙基準電壓源電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010130680.4
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111190454B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發(fā)明（設計）人: 李福樂;周喆
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G05F1/567
• 分類號: G05F1/567
• 代理公司: 深圳市鼎言知識產權代理有限公司 44311
• 代理人: 曾昭毅;鄭海威

本申請實施方式提供一種曲率補償低溫漂帶隙基準電壓源電路，用于產生一基準電壓，所述曲率補償低溫漂帶隙基準電壓源電路包括啟動電路、一階基準電路及高階曲率補償電路，所述啟動電路用于為電壓基準源電路提供啟動電壓，以避免所述電壓基準源電路工作在零狀態(tài)區(qū)，所述一階基準電路用于產生低溫度系數基準電壓，所述高階曲率補償電路用于對所述一階基準電路進行高階溫度曲率補償。本申請技術方案利用多級PNP疊加的方式，有效的降低了運放輸入失調電壓和噪聲的影響，同時針對多級PNP疊加的帶隙基準源電路提出了高階曲率補償方法，使得帶隙基準源溫度漂移系數有效減小。

技術領域

本申請涉及一種基準電壓源電路，尤其涉及一種曲率補償低溫漂帶隙基準電壓源電路。

背景技術

隨著集成電路工藝的不斷進步，帶隙基準源越來越廣泛的應用于各種電子系統，例如溫度傳感器、電源穩(wěn)壓器、數模轉換器、模數轉換器以及存儲器電路中。隨著技術的不斷更新換代，系統對帶隙基準的各種性能指標的要求也在不斷增加。帶隙基準為整個系統提供了基準的電壓，其性能將直接影響整個系統的工作性能。因此，要求其輸出基準電壓具有較低的溫度系數以及較高的精度，即電路分布范圍比較小、噪聲小及溫度系數比較小。

在模數轉換器系統，基準電壓是否精準、很大程度上將影響模數轉換器的精度。帶隙基準一般通過負溫度系數的PNP三極管的基極-發(fā)射極電壓V_BE電壓和正溫度系數的PNP三極管的基極-發(fā)射極電壓差ΔV_BE進行線性疊加產生。然而，在溫度區(qū)間內，其輸出電壓仍然存在著高階曲率變化。

圖1所示為現有的一種帶隙基準源電路的電路圖，其主要包括電流鏡M₁、M₂、運算放大器、NPN三極管Q₁、Q₂及一階補償電阻R₁、R₂。其工作原理為PNP管Q₁、Q₂基極-發(fā)射極電壓為V_BE，其大小為負溫度特性。運算放大器和電流鏡M₁、M₂的負反饋作用使得V_A、V_B兩點的電壓相等，因此V_A、V_B兩點均為負溫度系數的電壓，電阻R₁、R₂上產生電流I_VBE為負溫度系數電流。由于V_A、V_B兩點電壓相等，因此R₀電阻上的電壓大小為Q₁、Q₂基極-發(fā)射極電壓之差ΔV_BE，從而電阻R₀上產生的電流I_R0為正溫度系數電流I_PTAT。在V_A、V_B節(jié)點正負溫度系數電流線性疊加，通過對電阻值R₀、R₁、R₂的選取，晶體管M₁、M₂上的電流I₁、I₂在一階上具有零溫漂系數。電路的右側電流鏡M₁₂、電阻R₄、R₅及晶體管Q₃組成曲率補償電路。在一階上零溫漂電流I₁、I₂通過電流鏡復制在M₁₂上，使得三極管Q₃偏置電流在一階上為零溫漂系數。從而其基極-發(fā)射極電壓VBE具有一定特性，使得補償電阻R₄、R₅上流過的補償電流能夠補償帶隙核心產生電路電流I₁、I₂在高階上的溫漂系數，這一補償環(huán)路使得I₁、I₂以及三極管Q₃的偏置電流在一階與高階都得到溫度補償。通過電流鏡M₃將電流復制到R₃電阻所在直路，最終在電阻R₃上產生低溫漂系數參考電壓V_ref。