[發明專利]一種低溫漂的帶隙基準電壓源

有效

• 申請號: 202010794494.0
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN111949063B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 史廣達
• 申請（專利權）人: 上海川土微電子有限公司
• 主分類號: G05F1/567
• 分類號: G05F1/567
• 代理公司: 北京清大紫荊知識產權代理有限公司 11718
• 代理人: 馮振華

本發明提供了一種低溫漂的帶隙基準電壓源，包括Brokaw結構帶隙基準電路，Brokaw結構帶隙基準電路包括Q₁、Q₂、R₁、R₂、運算放大器A。Brokaw結構帶隙基準電路還包括PM₁、PM₂，PM₁的柵極與PM₂的柵極及運算放大器A的輸出端電連接，PM₁的源極與PM₂的源極電連接，PM₁的漏極與運算放大器A的反相端及Q₁的集電極電連接。PM₂的漏極與Q₂的集電極及運算放大器A的同相端電連接。其中，帶隙基準電壓源還包括高階補償電路，高階補償電路包括Q₃、NM₁、NM₂、R₃、I_CTAT電流源。低溫漂的帶隙基準電壓源能夠使帶隙基準電壓源的溫度系數小于3ppm/℃。

技術領域

本發明涉及集成電路設計技術領域，具體為一種低溫漂的帶隙基準電壓源。

背景技術

目前產業界用的最多的電壓基準源是帶隙基準電壓源，其具有較高的精度和穩定度，不隨電源電壓、溫度、半導體工藝等變化而變化，在集成電路設計中具有極其重要的角色，廣泛應用于各種DAC、ADC、傳感器芯片、檢測芯片、電源管理類等芯片中。

傳統的帶隙基準電壓源為集成電路內部其他模塊提供基準電壓，如圖1所示，三極管Q₂的基極和發射極之間的電壓(V_BE2)具有負溫度特性，流過R_1B和R₂的電流I_PTAT2具有正溫度系數特性，V_BG＝V_BE2+(1+R₁/R₂)V_Tln(N)，V_T＝kT/q為熱電壓，具有正溫度系數，其中k為玻爾茲曼常量，q為電子電荷量，T為絕對溫度；N為Q₂和Q₁的基極面積比值。由于V_BE2具有負溫度系數，V_T具有正溫度系數，因此當(1+R₁/R₂)ln(N)的取值合適時，可將V_BE2與(1+R₁/R₂)V_Tln(N)的正負溫度系數相抵消，得到一個與溫度無關的基準電壓V_BG。雖然V_T具有嚴格的一階線性溫度系數，但是V_BE2的溫度系數并不是嚴格的一階線性，而是具有其他與溫度相關的高階項，因此用這種傳統結構的帶隙基準電壓源的溫度系數難以做到10ppm/℃以下。

如圖2所示，為了提高上述帶隙基準的溫度系數，提出了帶有高階溫度補償的帶隙基準電路，相比于上述傳統結構，增加了一個三極管Q₃、電阻R_5A、電阻R_5B,以及與溫度無關的電流I_TI,流過R_5A和R_5B的電流用于做溫度高階補償，經過高階補償后該基準電壓源的溫度系數可以做到5ppm/℃以下。

但是，對于ADC等高精度模擬電路來說，其需要溫度系數小于3ppm/℃以下的高精度電壓基準源，在此電壓基準源下，才能夠保證ADC等高精度模擬電路的正常工作。

因此，需要對上述的帶隙基準電壓源進行改進，使帶隙基準電壓源的溫度系數小于3ppm/℃。

發明內容

本發明的目的在于提供一種低溫漂的帶隙基準電壓源，本發明的低溫漂的帶隙基準電壓源是在現有的帶隙基準電壓源的基礎上進行改進，提出新型高階溫度補償結構，能夠使帶隙基準電壓源的溫度系數小于3ppm/℃，為ADC等高精度模擬電路提供高精度電壓基準源。