基于高准确度齐纳的电压参考电路制造技术

公开一种电压参考电路，包括：电源端；接地端；第一电流源和齐纳二极管，其串联连接在所述电源端与所述接地端之间，在其间具有第一节点，且被配置成在所述第一节点处供应齐纳电压；输出节点，其被配置成提供电压参考；以及CTAT电路，其连接在所述第一节点与所述输出节点之间；其中所述CTAT电路包括：两个双极晶体管，所述两个双极晶体管使其相应的发射极在第二节点处连接，且被配置成在操作中具有相等的集电极

【技术实现步骤摘要】
基于高准确度齐纳的电压参考电路


[0001]本公开涉及电压参考电路，且具体地说，涉及基于温度补偿齐纳(Zener)的电压参考电路。

技术介绍

[0002]对于许多电子应用，有必要提供准确、已知、固定的参考电压。此类参考电压的要求取决于应用的类型。举例来说，电池管理系统(BMS)产品通常需要对环境或工作温度的变化相对不敏感并在通常以年为单位测量的长时间段内保持稳定的参考电压。也就是说，参考电压必须具有低漂移。例如，漂移可能由组件的老化或由IC封装上的应力引起。
[0003]常规地，使用带隙电路来提供已知参考电压。然而，对于长期漂移为关键性能要求的例如BMS产品等应用，基于齐纳二极管的参考电压电路是有吸引力的替代方案。齐纳二极管两端的电压仅随着穿过二极管的电流而缓慢变化，且因此二极管可形成准确参考电压的基础。然而，齐纳二极管通常具有正温度系数(TC)，也就是说，对于固定电流，二极管两端的电压随着温度升高而增加，且因此需要通过添加与绝对温度互补(CTAT)的电路来进行温度补偿。

技术实现思路

[0004]根据本公开的第一方面，提供一种电压参考电路，包括：电源端，所述电源端被配置成连接到电源电压；接地端，所述接地端被配置成连接到接地电压；第一电流源和齐纳二极管，所述第一电流源和所述齐纳二极管串联连接在所述电源端与所述接地端之间，在其间具有第一节点，且被配置成在所述第一节点处供应齐纳电压(Vz)；输出节点(Vref_hv)，所述输出节点被配置成提供电压参考(Vref_hv，Vref)；以及与绝对温度互补CTAT电路，所述CTAT电路连接在所述第一节点与所述输出节点之间；其中所述CTAT电路包括：第一双极晶体管(Q1)和第二双极晶体管(Q2)，所述第一双极晶体管和所述第二双极晶体管各自具有基极、集电极和发射极，使其相应的发射极在第二节点(Vs)处连接，且被配置成在操作中具有相等的集电极
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发射极电流，其中所述第一双极晶体管的所述基极连接到所述第一节点，且所述第二双极晶体管的所述基极连接到第一分压器的中心节点，并且其中所述第一分压器由连接在所述输出节点(Vref_hv)与所述中心节点之间的第一电阻和连接在所述中心节点与所述第二双极晶体管的所述发射极之间的第二电阻组成。
[0005]因此，通过提供被布置成承载相同或几乎相同的电流的一对双极晶体管，其基射极间电压可由此准确地匹配，这可提高齐纳二极管电压的正温度系数消除的准确度。此外，由于晶体管未相对于接地电压堆叠或部分堆叠，因此用于适当操作的电源端所需最小电源电压可低于已知电路中的最小电源电压。
[0006]在一个或多个实施例中，所述CTAT电路另外包括第二电流源(I_BIAS_hs)，所述第二电流源连接在所述第一双极晶体管的所述集电极与电源节点之间，且被配置成向所述第一双极晶体管提供偏置电流。
[0007]在一个或多个实施例中，所述CTAT电路另外包括FET，所述FET具有连接在所述第二双极晶体管的所述集电极与所述电源节点之间的主端，以及连接到所述第一双极晶体管的所述集电极的控制端，且被配置成匹配穿过所述第一双极晶体管和所述第二双极晶体管的所述集电极
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发射极电流。此布置可提供确保匹配电流的特别简单的方法。
[0008]在一个或多个实施例中，所述CTAT电路另外包括第三电流源，所述第三电流源连接在所述第一双极晶体管和所述第二双极晶体管的所述发射极与所述接地端之间。所述第三电流源可被配置成吸收的电流等于由所述第二电流源供应的电流的两倍加上穿过所述第二电阻器的电流。这可确保所述两个双极晶体管的发射极电流精确匹配。顺便注意，本文中使用的通用术语“电流源”是指严格意义上的电流源和电流吸收器两者。
[0009]在一个或多个实施例中，所述电压参考在所述输出节点处直接提供。在其它实施例中，提供第二分压器，所述第二分压器包括连接在所述输出节点与接地之间的两个电阻器或电阻，且在其间具有中心节点，其中所述电压参考(Vref)在所述第二分压器的所述中心节点处。这允许将参考电压按比例缩放到特定选择的值或范围。
[0010]在一个或多个实施例中，所述第一双极晶体管和所述第二双极晶体管各自是NPN晶体管。
[0011]在一个或多个实施例中，所述第一双极晶体管和第二双极晶体管是匹配的晶体管。也就是说，所述晶体管可被设计成具有相同或极类似的特性。这可确保直接将来自Q2的基射极间电压的按比例缩放版本电压施加到齐纳电压Vz，尽管仅存在穿过Q1的间接连接。
[0012]在一个或多个实施例中，穿过所述第二电阻的电流小于100nA。使用穿过此分压器的低电流可确保晶体管电流几乎相同。
[0013]在一个或多个实施例中，所述电压参考电路被配置成以6V与7V之间的电源电压操作。这在现有技术设计中可能是不可能的。
[0014]在一个或多个实施例中，所述第二电流源和所述第三电流源各自被配置成具有零温度系数0TC。
[0015]在一个或多个实施例中，所述第三电流源被配置成提供由与绝对温度成比例PTAT的分量和CTAT分量组成的电流，其中所述CTAT分量是穿过所述第二电阻器的电流的按比例缩放版本。
[0016]本专利技术的这些以及其它方面将通过下文所描述的实施例显而易见，并且将参考下文所描述的实施例阐明本专利技术的这些以及其它方面。
附图说明
[0017]将参考图式仅借助于例子描述实施例，在图式中：
[0018]图1示出基于齐纳二极管且包括温度补偿的常规电压参考电路；
[0019]图2示出基于齐纳二极管且包括温度补偿的替代电压参考电路；
[0020]图3示出根据一个或多个实施例的基于齐纳二极管且包括温度补偿的电压参考电路；
[0021]图4示出根据一个或多个其它实施例的基于齐纳二极管且包括温度系数的电压参考电路；并且
[0022]图5示出用于向本公开的实施例提供偏置电流的偏置电路。
[0023]应注意，图式是图解说明且未按比例绘制。为在图示中清楚和方便起见，这些图式的各部分的相对尺寸和比例已通过在大小上放大或缩小而示出。相同的附图标记一般用于指在修改的和不同的实施例中的对应或类似特征。
具体实施方式
[0024]图1示出基于齐纳二极管且包括温度补偿的常规电压参考电路100。电路100具有被配置成接收电源电压的电源端10，以及被配置成在接地电压下操作的接地端20。电路包括在电源与接地之间与补偿电路40和电流源50串联连接的齐纳二极管30。电流源50供应穿过齐纳二极管30的电流IZEN。二极管两端的电压Vz相对稳定，但正如已经提到的，呈现正温度系数。因此，补偿电路40与齐纳二极管设置成串联以将与温度相关的电压添加到齐纳电压Vz。电路40的补偿由与由下部电阻器R2 46和上部电阻器R1 48组成的分压器44并联连接的双极晶体管Q1 42组成。双极晶体管的基极连接到电阻除法器的中心节点，也就是说在R2与R1之间，同时分压器的下部端在下部节点55处连接到双本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电压参考电路，其特征在于，包括：电源端，所述电源端被配置成连接到电源电压；接地端，所述接地端被配置成连接到接地电压；第一电流源和齐纳二极管，所述第一电流源和所述齐纳二极管串联连接在所述电源端与所述接地端之间，在其间具有第一节点，且被配置成在所述第一节点处供应齐纳电压(Vz)；输出节点(Vref_hv)，所述输出节点被配置成提供电压参考(Vref_hv，Vref)；以及与绝对温度互补CTAT电路，所述CTAT电路连接在所述第一节点与所述输出节点之间；其中所述CTAT电路包括：第一双极晶体管(Q1)和第二双极晶体管(Q2)，所述第一双极晶体管和所述第二双极晶体管各自具有基极、集电极和发射极，使其相应的发射极在第二节点(Vs)处连接，且被配置成在操作中具有相等的集电极
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发射极电流，其中所述第一双极晶体管的所述基极连接到所述第一节点，且所述第二双极晶体管的所述基极连接到第一分压器的中心节点，并且其中所述第一分压器由连接在所述输出节点(Vref_hv)与所述中心节点之间的第一电阻和连接在所述中心节点与所述第二双极晶体管的所述发射极之间的第二电阻组成。2.根据权利要求1所述的电压参考电路，其特征在于，所述CTAT电路另外包括第二电流源(I_BIAS_hs)，所述第二电流源连接在所述第一双极晶体管的所述集电极与电源节点之间，且被配置成向所述第一双极晶体管提供偏置电流。3.根据权利要求1或2所述的电压参考电路，其特征在于，所述CTAT电路另...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洪玮，高源，埃丝特勒，
申请(专利权)人：恩智浦美国有限公司，
类型：发明
国别省市：