[發(fā)明專利]一種對運放失調(diào)不敏感的二階溫度補償帶隙基準電路

在審

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• 申請日: 2022-08-19
• 公開（公告）號: CN115145347A
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙珍陽;唐明華
• 申請（專利權(quán)）人: 山東東儀光電儀器有限公司
• 主分類號: G05F1/567
• 分類號: G05F1/567
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務(wù)所(普通合伙) 43108
• 代理人: 陳偉

本發(fā)明公開了一種對運放失調(diào)不敏感的二階溫度補償帶隙基準電路，包括基準產(chǎn)生電路、二階溫度補償電路、運算放大器、啟動電路、參考啟動完成電路，所述二階溫度補償電路與基準產(chǎn)生電路相連，基準產(chǎn)生電路通過運算放大器后分別與啟動電路、參考啟動完成電路相連，啟動電路與參考啟動完成電路相連。本發(fā)明通過修調(diào)電阻來修調(diào)晶體三極管的偏置電流，間接地修調(diào)基準電壓的溫漂系數(shù)，這樣運算放大器的失調(diào)電壓對于基準電壓而言就只是一個直流的失調(diào)，不存在一階或者高階的溫度系數(shù)關(guān)系，只需要一次修調(diào)就可以將基準電壓修調(diào)至最佳的溫漂系數(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種對運放失調(diào)不敏感的二階溫度補償帶隙基準電路。

背景技術(shù)

帶隙基準是模擬電路和混合信號電路中的至關(guān)重要的模塊，其為芯片內(nèi)部包括電源電平等所有的電壓提供參考，帶隙基準的精度會直接影響芯片的性能指標，而帶隙基準的精度主要體現(xiàn)在溫漂上，即基準電壓隨溫度變化的偏移程度。

圖1為傳統(tǒng)帶隙基準產(chǎn)生電路，主要包括運放、電阻、三極管以及電流鏡。其利用運放的鉗位作用，將電阻三級管Q1的基極發(fā)射極電壓V_BE1鉗位至電阻R1的正端，而R1的負端電壓為三極管Q2的基極發(fā)射極電壓V_BE2，三極管Q2為N個Q1并聯(lián)，那么產(chǎn)生了具有正溫度系數(shù)的電流I_PTAT，其電流值為：

其中ΔV_BE為三極管Q1和三極管Q2的發(fā)射極電壓差，V_T為中間量，k為波爾茲曼常數(shù)，T為開爾文溫度，q為電子電荷量，I_PTAT為一階的正溫度系數(shù)電流。MOS管M1、M2和M3為電流鏡，將I_PTAT電流鏡像偏置到晶體三極管Q1、Q2、Q3，那么參考電壓V_REF的電壓值為：

V_BE3為三極管Q2的基極發(fā)射極電壓，晶體三極管的基極發(fā)射極電壓具有高階溫度系數(shù)，其溫度系數(shù)一次項為負。在一階溫度補償帶隙基準中，通常忽略晶體三極管的基極發(fā)射極電壓的高階溫度系數(shù)，所以只要修調(diào)R3的阻值，就可以使得V_BE3與ΔV_BE溫度系數(shù)的絕對值相等，從而得到低溫漂系數(shù)的V_REF。

若運算放大器的失調(diào)電壓為V_OS，那么IPTAT的電流大小為：

可以看到正溫度系數(shù)電流與V_OS相關(guān)，并且V_BE電壓與I_PATA存在非線性關(guān)系，那么V_OS的溫度系數(shù)將會影響V_REF的溫漂，由于V_OS在制造過程中有較大的離散型，這導(dǎo)致V_REF的溫漂系數(shù)惡化，且修調(diào)非常不便，除此之外，由于傳統(tǒng)帶隙基準只采用了一階溫度補償，很難將基準電壓的溫漂做到10ppm以下，圖2為傳統(tǒng)帶隙基準溫漂仿真曲線，可以看到在-25℃～125℃溫度范圍內(nèi)，參考電壓變化約2.5mV，溫漂系數(shù)約為13ppm，實際生產(chǎn)出來的帶隙基準溫漂值將更大。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單的對運放失調(diào)不敏感的二階溫度補償帶隙基準電路。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是：一種對運放失調(diào)不敏感的二階溫度補償帶隙基準電路，包括基準產(chǎn)生電路、二階溫度補償電路、運算放大器、啟動電路、參考啟動完成電路，所述二階溫度補償電路與基準產(chǎn)生電路相連，基準產(chǎn)生電路通過運算放大器后分別與啟動電路、參考啟動完成電路相連，啟動電路與參考啟動完成電路相連。