[發明專利]一種低壓高精度帶隙基準電路

有效

• 申請號: 202110086387.7
• 申請日: 2021-01-22
• 公開（公告）號: CN112859996B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 沈潔;陳后鵬;倪圣蘭;李喜;宋志棠
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: G05F1/567
• 分類號: G05F1/567
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所(普通合伙) 31233
• 代理人: 錢文斌

本發明涉及一種低壓高精度帶隙基準電路，包括：正溫度電流產生電路，用于產生與絕對溫度正相關的電流；負溫度電流產生電路，用于產生與絕對溫度負相關的電流；高溫補償電路，用于在溫度升高時產生高溫補償電流；低溫補償電路，用于在溫度降低時產生低溫補償電流；電流電壓轉換電路，用于采用所述高溫補償電流和低溫補償電流對產生的絕對溫度正相關的電流和絕對溫度負相關的電流進行補償，并將補償后的電流轉換為電壓。本發明針對曲線特征在高溫、低溫時引入或引出正溫特性補償電流，具有更好的溫度特性，提高了系統的工作性能和可靠性。

技術領域

本發明涉及集成電路技術領域中的基準電路，特別是涉及一種低壓高精度帶隙基準電路。

背景技術

基準電壓源是模擬電路和數模混合電路的必不可少的組成部分，其性能的好壞直接決定著模擬電路和數模混合電路的輸出精度和穩定性能。在集成電路中有三種常用的基準源，分別為：XFET基準源、掩埋齊納(zener)基準源和帶隙基準源，帶隙基準源性能更優而被廣泛應用。在精度敏感的集成電路中，帶隙基準源的溫度系數是最重要的性能之一，如數模、模數轉換器，只有穩定的帶隙基準源，才能實現數字碼字和模擬電平準確的唯一對應。帶隙基準源的精度將影響系統的精度。

帶隙基準的基本思想是將一個具有正、負溫度系數的電壓以合適的比例疊加，相反的溫度系數得到抵消，此時得到的電壓與溫度無關，可以作為基準參電壓。目前主流的一階補償帶隙基準方案，負溫度由三極管的基極-發射極電壓V_BE產生，正溫度由兩個在不同的電流密度下工作的三極管的V_BE差值產生。V_BE與溫度的關系可以簡單表達為：V_BE＝V_g0-A*T-B*f(T)，其中，V_g0為硅的帶隙電壓，A、B都是與溫度無關的常數，T表示溫度，f(T)為溫度的高階項。

ΔV_BE與溫度的線性關系表達式為：

其中，為常數，N為兩個晶體管的電流比，也等于管子個數比，T表示溫度。由于V_BE非線性，這種補償得到的帶隙基準電壓V_REF的溫度系數通常將會大于20ppm/℃，低壓下這種偏差會被放大，溫度性能更差，得到的曲線會是明顯向上彎曲或者向下彎曲。

發明內容

本發明提供一種低壓高精度帶隙基準電路，解決高精度帶隙基準溫度補償的問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種低壓高精度帶隙基準電路，包括：正溫度電流產生電路，用于產生與絕對溫度正相關的電流；負溫度電流產生電路，用于產生與絕對溫度負相關的電流；高溫補償電路，用于在溫度升高時產生高溫補償電流；低溫補償電路，用于在溫度降低時產生低溫補償電流；電流電壓轉換電路，用于采用所述高溫補償電流和低溫補償電流對產生的絕對溫度正相關的電流和絕對溫度負相關的電流進行補償，并將補償后的電流轉換為電壓。

所述正溫度電流產生電路包括第一運算放大器、第一BJT管、第二BJT管、第一電阻和第一電流鏡；所述第一BJT管的并聯個數是所述第二BJT管的N倍；所述第一電流鏡通過所述第一電阻與所述第一BJT管相連，所述第一電流鏡直接與所述第二BJT管相連；所述第一運算放大器的正相輸入端與所述第一電阻與第一電流鏡的連接端相連，反相輸入端與所述第二BJT管與第一電流鏡的連接端相連，輸出端與電流電壓轉換電路相連，用于使所述第二BJT管發射結上的電壓等于所述第一電阻上的電壓加上所述第一BJT管發射結上的電壓。

所述負溫度電流產生電路包括第二運算放大器、第二電阻和第二電流鏡，所述第二電流鏡分別與所述第二BJT管和第二電阻相連；所述第二運算放大器的正相輸入端與所述第二電阻與第二電流鏡的連接端相連，反相輸入端與所述所述第二BJT管與第二電流鏡的連接端相連，輸出端與電流電壓轉換電路相連，用于使所述第二BJT管發射結上的電壓等于所述第二電阻上的電壓。