零温度系数可调电压基准源制造技术

本实用新型专利技术公开一种零温度系数可调电压基准源，为使可调电阻R2的输出基准电压不随温度变化而变化，设计正负温度系数的基准电流源I1和I2，PMOS管M7、M8构成共源共栅电流源I1镜像正温度系数电流源，PMOS管M15、M16构成共源共栅电流源I2镜像正温度系数电流源，电流源I1的输出由PMOS管M8漏极输出，电流源I2的输出由PMOS管M16漏极输出，M8与M16的漏极相连实现零温度系数基准电流IREF，正负温度系数的电流源I1和I2以适当的权重相加。零温度系数可调电压基准源REGV由零温度系数电流源IREF加可调电阻R2构成，PMOS晶体管M8和M16的漏极相连再与电阻R2一端相连，R2另一端接地。通过上述方式，本实用新型专利技术能够获得零温度系数可调电压基准源，解决只能产生固定带隙基准电压的局限性。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及模拟集成电路领域，特别是涉及应用在带隙电压基准源设计中的一种零温度系数可调电压基准源。
技术介绍
在模拟集成电路的设计中，电压基准的应用越来越普遍，也变得越来越重要。电压基准的电压输出一般不随供电电源变化而变化，它的电源抑制比高，同时应具有良好的温度特性。在所有的电压基准结构中，带隙基准的输出特性无疑是最突出的。通常带隙基准源虽然能产生对VDD和温度相对稳定的基准电压，但其局限性是其只能产生固定的基准电压。显然，固定的基准电压对于电路设计者而言限制非常大，特别是在功耗要求和核心电压越来越低的情况下，要想克服上述问题和限制，必须对基准源的结构有所改进。通常的带隙基准产生的基准电压为1.25V（常温），接近于硅的禁带宽度，它的输出是不能随意调节的。另外，随着芯片电源电压不断降低，通常带隙基准源的1.25V输出已无法满足设计的需求。
技术实现思路
本技术主要解决的技术问题是提供一种零温度系数可调电压基准源，其中带隙基准电压电路具有输出可调节的功能，利用双极晶体管的基极-发射极电压与绝对温度成反比构建电流源电路，和工作在不同电流下的两个双极型晶体管的基极-发射极电压的差值与绝对温度成正比构建电流源电路。设计中通过二者电流的加权相加来获得零温度系数的基准电压。为解决上述技术问题，本技术采用的一个技术方案是：提供一种零温度系数可调电压基准源，包括：正温度系数电流源产生电路、负温度系数电流源产生电路和可调电阻R2；所述正温度系数电流源产生电路包括PMOS晶体管M7、M8和双极型晶体管Q1、Q2；工作在不同电流下的双极型晶体管Q1、Q2的基极-发射极电压之间的差值与绝对温度成正比，利用电流镜电路获得与温度成正比的由PMOS晶体管M7、M8构成的正温度系数电流源，PMOS晶体管M7、M8构成共源共栅电流源I1镜像正温度系数电流源；所述负温度系数电流源产生电路包括PMOS晶体管M15、M16和双极型晶体管Q3；双极晶体管Q3的基极-发射极电压与绝对温度成反比，利用电流镜电路获得与温度成反比的由PMOS晶体管M15、M16构成的负温度系数电流源，PMOS晶体管M15、M16构成共源共栅电流源I2镜像负温度系数电流源；电流源I1的输出由PMOS晶体管M8漏极输出，电流源I2的输出由PMOS晶体管M16漏极输出，PMOS晶体管M8与M16的漏极相连实现零温度系数基准电流IREF；电流源I1与电流源I2以适当的权重、相加，使得成立，得到具有零温度系数的电流基准；PMOS晶体管M8与M16的漏极相连再与可调电阻R2的一端相连，可调电阻R2的另一端接地。优选的，所述正温度系数电流源产生电路还包括PMOS晶体管M1、M2、M3、M4，NMOS晶体管M5、M6，电阻R1和正温度系数启动电路模块STARTUP；由PMOS晶体管M1、M2、M3、M4组成共源共栅结构的电流镜电路与NMOS晶体管M5、M6组成的电流镜电路构成自偏置的正温度系数电压源电路，正温度系数启动电路模块STARTUP接入NMOS晶体管M5的漏极端；双极晶体管Q1、Q2的基极与集电极短接构成二极管并使双极晶体管Q2的发射极与电阻R1的一端相连，电阻R1的另一端与NMOS晶体管M6的源极相连，双极晶体管Q1的发射极与NMOS晶体管M5的源极相连，NMOS晶体管M5、M6的源极端电压相等；PMOS晶体管M7、M8的栅极分别于晶体管M2、M4的栅极相连以实现电流镜像；正温度系数的电流I1为，由PMOS晶体管M7、M8组成共源共栅结构的电流源构成；双极晶体管Q2比Q1大，双极晶体管Q1、Q2基极-发射极电压的差值具有正温度系数：，其中K为双极晶体管Q2与Q1并联个数之比；Q1两端的电压等于Q2两端的电压和电阻R1两端的电压之和，即，可推出：，；流过双极晶体管Q1、Q2的两条支路的电流相等，其基极-发射极电压降之差落在电阻R1上。优选的，所述负温度系数电流源产生电路还包括PMOS晶体管M9、M10、M11、M12，NMOS晶体管M13、M14，电阻R3和负温度系数启动电路模块STARTUP；由PMOS晶体管M9、M10、M11、M12组成共源共栅结构的电流镜电路与NMOS晶体管M13、M14组成的电流镜电路构成自偏置的负温度系数电压源电路，负温度系数启动电路模块STARTUP接入晶体管M13的漏极端；双极晶体管Q3的基极与集电极短接构成二极管，双极晶体管Q3的发射极与NMOS晶体管M13的源极相连；双极晶体管Q3的集电极与地相连并与电阻R3的一端相连，R3另一端与NMOS晶体管M14的源极相连，NMOS晶体管M13、M14的源极端电压相等；PMOS晶体管M15、M16的栅极分别与PMOS晶体管M10、M12的栅极相连以实现电流镜像；负温度系数的电流I2为，由PMOS晶体管M15、M16组成共源共栅结构的电流源构成；双极晶体管Q3基极-发射极电压即二极管的正向电压具有负温度系数，常温下为，流过双极晶体管Q3和电阻R3这两条支路的电流相等，即：，。优选的，所述PMOS晶体管M8和M16的漏极相连作为零温度系数的电流源，正温度系数电流源和负温度系数电流源以适当的权重相加得到零温度系数的电流源，即；零温度系数的电流源的温度系数为零，即：，从而可得到；当时，；零温度系数的可调电压基准源由零温度系数的电流源加一个可调电阻R2构成，即PMOS晶体管M8和M16的漏极相连再与电阻R2的一端相连，R2的另一端接地；零温度系数可调电压源REGV即为电阻R2两端电压。本技术的有益效果是：本技术提供一种零温度系数可调电压基准源电路，采用共源共栅的电流镜结构以实现输出基准电压与电源电压无关，正负温度系数的电流源的叠加以实现零温度系数的基准源，通过调节电阻达到输出基准电压轨到轨。附图说明图1是本技术零温度系数可调电压基准源电路的结构示意图；图2是通过改变可调电阻R2的阻值实现零温度系数可调基准电压的示意图。具体实施方式下面结合附图对本技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。请参阅图1和图2，本技术实施例包括：一种零温度系数可调电压基准源，电路设计中采用了与电源电压无关的自偏置电路，基准源主要通过工作在不同电流下的两个双极型晶体管Q1、Q2的基极-发射极电压的差值与绝对温度成正比，利用由NMOS晶体管M2、M4、M7、M8构成的电流镜电路从而获得一个与温度成正比的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种零温度系数可调电压基准源，其特征在于，包括：正温度系数电流源产生电路、负温度系数电流源产生电路和可调电阻R2；所述正温度系数电流源产生电路包括PMOS晶体管M7、M8和双极型晶体管Q1、Q2；工作在不同电流下的双极型晶体管Q1、Q2的基极‑发射极电压之间的差值与绝对温度成正比，利用电流镜电路获得与温度成正比的由PMOS晶体管M7、M8构成的正温度系数电流源，PMOS晶体管M7、M8构成共源共栅电流源I1镜像正温度系数电流源；所述负温度系数电流源产生电路包括PMOS晶体管M15、M16和双极型晶体管Q3；双极晶体管Q3的基极‑发射极电压与绝对温度成反比，利用电流镜电路获得与温度成反比的由PMOS晶体管M15、M16构成的负温度系数电流源，PMOS晶体管M15、M16构成共源共栅电流源I2镜像负温度系数电流源；电流源I1的输出由PMOS晶体管M8漏极输出，电流源I2的输出由PMOS晶体管M16漏极输出，PMOS晶体管M8与M16的漏极相连实现零温度系数基准电流IREF；电流源I1与电流源I2以适当的权重、相加，使得成立，得到具有零温度系数的电流基准；PMOS晶体管M8与M16的漏极相连再与可调电阻R2的一端相连，可调电阻R2的另一端接地。...

【技术特征摘要】
1.一种零温度系数可调电压基准源，其特征在于，包括：正温度系数电流源产生电路、
负温度系数电流源产生电路和可调电阻R2；所述正温度系数电流源产生电路包括PMOS晶体
管M7、M8和双极型晶体管Q1、Q2；工作在不同电流下的双极型晶体管Q1、Q2的基极-发射极电
压之间的差值与绝对温度成正比，利用电流镜电路获得与温度成正比的由PMOS晶体
管M7、M8构成的正温度系数电流源，PMOS晶体管M7、M8构成共源共栅电流源I1镜像正温度系
数电流源；所述负温度系数电流源产生电路包括PMOS晶体管M15、M16和双极型晶体管Q3；双
极晶体管Q3的基极-发射极电压与绝对温度成反比，利用电流镜电路获得与温度成反比
的由PMOS晶体管M15、M16构成的负温度系数电流源，PMOS晶体管M15、M16构成共源共栅电流
源I2镜像负温度系数电流源；电流源I1的输出由PMOS晶体管M8漏极输出，电流源I2的输出由
PMOS晶体管M16漏极输出，PMOS晶体管M8与M16的漏极相连实现零温度系数基准电流IREF；电
流源I1与电流源I2以适当的权重、相加，使得成立，得到具有零温度
系数的电流基准；PMOS晶体管M8与M16的漏极相连再与可调电阻R2的一端
相连，可调电阻R2的另一端接地。
2.根据权利要求1所述的零温度系数可调电压基准源，其特征在于：所述正温度系数电
流源产生电路还包括PMOS晶体管M1、M2、M3、M4，NMOS晶体管M5、M6，电阻R1和正温度系数启
动电路模块STARTUP；由PMOS晶体管M1、M2、M3、M4组成共源共栅结构的电流镜电路与NMOS晶
体管M5、M6组成的电流镜电路构成自偏置的正温度系数电压源电路，正温度系数启动电路
模块STARTUP接入NMOS晶体管M5的漏极端；双极晶体管Q1、Q2的基极与集电极短接构成二极
管并使双极晶体管Q2的发射极与电阻R1的一端相连，电阻R1的另一端与NMOS晶体管M6的源
极相连，双极晶体管Q1的发射极与NMOS晶体管M5的源极相连，NMOS晶体管M5、M6的源极端电
压相等；PMOS晶体管M7、M8的栅极分别于晶体管M2、M4的栅极相连以实现电流镜像；正温度
系数的电流I1为...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亮，
申请(专利权)人：苏州市职业大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32