低温漂宽温度范围的高电源抑制带隙基准电压源制造技术

本发明专利技术涉及带隙基准电压源领域，公开一种低温漂宽温度范围的高电源抑制带隙基准电压源，包括：预稳压电路，用于引入电源电压给整体供电，提高整体电路抑制电源纹波的能力；一阶带隙基准电路，采用有基极电流补偿的电压模基准结构，用于产生整个电路的输出基准电压；低温分段补偿电路和高温曲率补偿电路，共同作用对输出基准电压进行非线性补偿，用于降低温漂系数、拓宽温度范围，提高带隙基准电压电路的输出精度；修调电路，和带隙基准电压源的输出端连接，对各输出支路的电阻进行修调，用于提高流片后芯片的稳定性与可靠性。本发明专利技术可以提高电源抑制比、降低温漂系数、扩宽温度范围，适应高精度与恶劣温度条件的工作要求。应高精度与恶劣温度条件的工作要求。应高精度与恶劣温度条件的工作要求。

【技术实现步骤摘要】
低温漂宽温度范围的高电源抑制带隙基准电压源


[0001]本专利技术涉及带隙基准电压源领域，尤其是指一种低温漂宽温度范围的高电源抑制带隙基准电压源。

技术介绍

[0002]带隙基准电压源作为集成电路中的一个基础模块，广泛应用于模拟电路和数模混合电路，比如电源管理电路、数模转换电路、模数转换电路等。理想情况下，带隙基准电路模块不受工作电压、负载电流、温度、时间或其它因素的影响，但本质上带隙基准电路中的无源和有源元器件受电流、温度和电压等外部因素的影响，会影响带隙基准电路模块的性能，最终影响整个芯片的性能。带隙基准电压源作为至关重要的电路模块，它的精度与可靠性不仅关系到电路能否正常运行，更影响整块芯片的性能。因此，研究高性能的带隙基准电路具有十分重要的意义。
[0003]传统带隙基准电压源通常采用双极型晶体管来实现，双极性晶体管的基极
‑
发射极电压V
BE
，具有负温度系数；当两个双极晶体管发射极面积不相等或者工作在不相等的电流密度时，它们的基极
‑
发射极电压的差值ΔV
BE
，具有正温度系数，带隙基准电压源产生基准电压的原理就是将这两个具有相反温度系数的电压以适当的权重相加，然后得到具有零温度系数的基准输出参考电压，传统的带隙基准如图1所示，QC1与QC2的个数比为1:N，利用运算放大器的钳位功能，使得A点与B点电压相同，MC1、MC2、MC3构成电流镜，根据双极型晶体管的基极
‑
发射极电压公式，而其中k是玻尔兹曼常量，T是绝对温度，q是电子电荷，I
C
是双极性晶体管集电极的电流，I
S
是双极型晶体管的饱和电流，可以得到电阻RC1上得电压为ΔV
BE
＝V
T
lnN，不难看出，这个ΔV
BE
是与温度成正相关的，也就是说流过MC1，MC2，MC3的电流为正温度系数电流。在MC3支路上，可以写出输出VREF的表达式，其中V
BE
与温度成负相关，因此选取合适的RC2/RC1，经过前一项与后一项的叠加，理论上就完成了带隙基准电压源的一阶补偿，可以得到与温度无关的输出参考电压。
[0004]但是实际来说，传统的一阶补偿得到的带隙基准电压源的温漂系数仍然较大，并且电源抑制又不高，温度范围不够宽，不适用于如今高精度的电子信息产品，也不适用于恶劣温度条件下。因此，如何提供一种能解决上述技术问题的方案，是本领域的技术人员目前需要解决的问题。

技术实现思路

[0005]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中的不足，提供一种低温漂宽温度范围的高电源抑制带隙基准电压源，可以提高电源抑制比、降低温漂系数、扩宽温度范围，适应高精度与恶劣温度条件的工作要求。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种低温漂宽温度范围的高电源抑制带隙基准电压源，包括：
[0007]预稳压电路，用于引入电源电压给整体供电，使带隙基准电压源摆脱电源电压的直接供电，提高整体电路抑制电源纹波的能力；
[0008]一阶带隙基准电路，输入端和所述预稳压电路的输出端连接，采用有基极电流补偿的电压模基准结构，用于产生整个电路的输出基准电压；
[0009]低温分段补偿电路，输入端和所述一阶带隙基准电路的输出端连接；
[0010]高温曲率补偿电路，输入端和所述低温分段补偿电路的连接，与所述低温分段补偿电路共同作用对输出基准电压进行非线性补偿，用于降低温漂系数、拓宽温度范围，提高带隙基准电压电路的输出精度；
[0011]修调电路，和带隙基准电压源的输出端连接，对各输出支路的电阻进行修调，用于提高流片后芯片的稳定性与可靠性。
[0012]在本专利技术的一个实施例中，所述预稳压电路包括：
[0013]偏置电路，采用伪共源共栅电流镜结构，用于给预稳压电路提供偏置电压；
[0014]启动电路，用于在电源电压上电时产生电流，使整个电路摆脱简并点工作；
[0015]预稳压支路，通过场效应管使带隙基准电压源摆脱电源电压的直接供电。
[0016]在本专利技术的一个实施例中，所述偏置电路包括场效应管M
B1
、场效应管M
B2
、场效应管M
B3
、场效应管M
B4
、场效应管M
B5
、场效应管M
B6
和电阻R
B1
，
[0017]场效应管M
B1
的栅极接场效应管M
B2
的栅极、场效应管M
B3
的栅极与场效应管M
B4
的栅极，场效应管M
B1
的源极接电源电压，场效应管M
B1
的漏极接场效应管M
B3
的源极；场效应管M
B2
的栅极接场效应管M
B1
的栅极、场效应管M
B4
的栅极，场效应管M
B2
的源极接电源电压，场效应管M
B2
的漏极接场效应管M
B4
的源极；场效应管M
B3
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B2
的栅极、场效应管M
B1
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B3
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B4
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B3
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B1
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B3
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B3
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B4
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B3
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B2
的栅极、场效应管M
B1
的栅极、场效应管M
B3
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B4
的源极接场效应管M
B2
的漏极，场效应管M
B4
的漏极接场效应管M
B6
的栅极漏极、场效应管M
B5
的栅极。
[0018]在本专利技术的一个实施例中，所述启动电路包括场效应管M
S1
、场效应管M
S2
和电容C1，
[0019]场效应管M
S1
的栅极接电容C1的负极与场效应管M
S2
的漏极，场效应管M
S1
的漏极接场效应管M
B2
与M
B1
的栅极，场效应管M
S1
的源极接地；场效应管M
S2
的栅极接场效应管M
B5
与M
B6
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S2
的漏极接场效应管M
S1
的栅极与电容C1的负极，场效应管M
S2
的源极接地；电容C1的负极接场效应管M
S1
的栅极与场效应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温漂宽温度范围的高电源抑制带隙基准电压源，其特征在于，包括：预稳压电路，用于引入电源电压给整体供电，使带隙基准电压源摆脱电源电压的直接供电，提高整体电路抑制电源纹波的能力；一阶带隙基准电路，输入端和所述预稳压电路的输出端连接，采用有基极电流补偿的电压模基准结构，用于产生整个电路的输出基准电压；低温分段补偿电路，输入端和所述一阶带隙基准电路的输出端连接；高温曲率补偿电路，输入端和所述低温分段补偿电路的连接，与所述低温分段补偿电路共同作用对输出基准电压进行非线性补偿，用于降低温漂系数、拓宽温度范围，提高带隙基准电压电路的输出精度；修调电路，和带隙基准电压源的输出端连接，对各输出支路的电阻进行修调，用于提高流片后芯片的稳定性与可靠性。2.根据权利要求1所述的低温漂宽温度范围的高电源抑制带隙基准电压源，其特征在于：所述预稳压电路包括：偏置电路，采用伪共源共栅电流镜结构，用于给预稳压电路提供偏置电压；启动电路，用于在电源电压上电时产生电流，使整个电路摆脱简并点工作；预稳压支路，通过场效应管使带隙基准电压源摆脱电源电压的直接供电。3.根据权利要求2所述的低温漂宽温度范围的高电源抑制带隙基准电压源，其特征在于：所述偏置电路包括场效应管M
B1
、场效应管M
B2
、场效应管M
B3
、场效应管M
B4
、场效应管M
B5
、场效应管M
B6
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B1
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B1
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B3
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B4
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B1
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B1
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B3
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B2
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B1
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B4
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B2
的源极接电源电压，场效应管M
B2
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B4
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B3
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B2
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B1
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B3
的漏极与场效应管M
B4
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B3
的源极接场效应管M
B1
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B3
的漏极接场效应管M
B3
的栅极；场效应管M
B4
的栅极接场效应管M
B3
的栅极、场效应管M
B2
的栅极、场效应管M
B1
的栅极、场效应管M
B3
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B4
的源极接场效应管M
B2
的漏极，场效应管M
B4
的漏极接场效应管M
B6
的栅极漏极、场效应管M
B5
的栅极。4.根据权利要求3所述的低温漂宽温度范围的高电源抑制带隙基准电压源，其特征在于：所述启动电路包括场效应管M
S1
、场效应管M
S2
和电容C1，场效应管M
S1
的栅极接电容C1的负极与场效应管M
S2
的漏极，场效应管M
S1
的漏极接场效应管M
B2
与M
B1
的栅极，场效应管M
S1
的源极接地；场效应管M
S2
的栅极接场效应管M
B5
与M
B6
的栅极，场效应管M
S2
的漏极接场效应管M
S1
的栅极与电容C1的负极，场效应管M
S2
的源极接地；电容C1的负极接场效应管M
S1
的栅极与场效应管M
S2
的漏极，电容C1的正极接电源电压。5.根据权利要求4所述的低温漂宽温度范围的高电源抑制带隙基准电压源，其特征在于：所述预稳压支路包括场效应管M1、场效应管M2、场效应管M3、场效应管M4和场效应管M5，场效应管M
B1
的栅极接场效应管M
S1
的漏极、场效应管M1的栅极、场效应管M2的栅极，场效应管M
B2
的栅极接场效应管M
S1
的漏极、场效应管M1的栅极、场效应管M2的栅极，场效应管M
B3
的栅极接场效应管M
S1
的漏极、场效应管M1的栅极、场效应管M2的栅极，场效应管M
B4
的栅极接场效应管M
S1
的漏极、场效应管M1的栅极、场效应管M2的栅极，场效应管M
B4
的漏极接场效应管M
S2
的栅极；场效应管M1的栅极接场效应管M
B1
的栅极、场效应管M
B2
的栅极、场效应管M
B3
的栅极、场效应管M
B4
的栅极、场效应管M
S1
的漏极与场效应管M2的栅极，场效应管M1的源极接电源电压，场效应管M1的漏极接场效应管M2的源极；场效应管M2的栅极接场效应管M1的栅极、接场效应管M
B1
的栅极、场效应管M
B2
的栅极、场效应管M
B3
的栅极、场效应管M
B4
的栅极与场效应管M
S1
的漏极，场效应管M2的源极接场效应管M1的漏极，场效应管M2的漏极接场效应管M3的栅极与场效应管M4的源极。6.根据权利要求5所述的低温漂宽温度范围的高电源抑制带隙基准电压源，其特征在于：所述预稳压电路通过场效应管使带隙基准电压源摆脱电源电压的直接供电，具体为：场效应管M3的栅极接场效应管M2的漏极，场效应管M3的漏极接电源电压，场效应管M3的源极为V
DDL
，V
DDL
为所述一阶带隙基准电路、低温分段补偿电路、高温曲率补偿电路和修调电路的电源电压总和；场效应管M3栅端电压的表达式为：式中，V
G,M3
表示场效应管M3的栅极电压，V
S,M5
表示场效应管M5的源极电压，V
SG,M4
表示场效应管M4的源极
‑
栅极电压，V
REF
表示整个电路的输出参考电压，V
SG,M5
表示场效应管M5的源极
‑
栅极电压；调整场效应管M3、场效应管M4和场效应管M5的尺寸使M3、M4和M5工作在亚阈值区，场效应管M4的栅极接场效应管M4的漏极与场效应管M5的源极，场效应管M4的源极接场效应管M3的栅极与场效应管M2的漏极，场效应管M4的漏极接场效应管M4的栅极与场效应管M5的源极；场效应管M5的栅极接V
REF
，场效应管M5的源极接场效应管M4的栅极与漏极，场效应管M5的漏极接地；工作在亚阈值区的场效应管的电流表达式为：式中，I
S
是场效应管的饱和电流，W是场效应管的宽度，L是场效应管的长度，q是电荷常数，n是与工艺有关的参数，k是玻尔兹曼常量，T是温度，V
GS
是栅极
‑
源极电压，V
TH
是阈值电压；也就是说因此M3栅端电压也可以表达为：式中，V
G,M3
是场效应管M3的栅极电压，I
M4
是场效应管M4的电流，L
M4
是场效应管M4的长度，I
S,M4
是场效应管M4的饱和电流，W
M4
是场效应管M4的宽度，I
M5
是场效应管M5的电流，L
M5
是场效应管M5的长度，I
S,M5
是场效应管M5的饱和电流，W
M5
是场效应管M5的宽度，V
TH,M4
是场效应管M4的阈值电压，V
TH,M5
是场效应管M5的阈值电压；因此M3源端电压，即给整个带隙核心电路供电的电压V
DDL
为：式中，V
GS,M3
是场效应管M3的栅极
‑
源极电压，I
BGR
是带隙电流，L
M3
是场效应管M3的长度，I
S,M3
是场效应管M3的饱和电流，W
M3
是场效应管M3的宽度，V
TH,M3
是场效应管M3的阈值电压；
由此预稳压电路产生的V
DDL
与电源电压V
DD
无关，因此带隙核心电路及其输出基准电压不被V
DD
影响。7.根据权利要求6所述的低温漂宽温度范围的高电源抑制带隙基准电压源，其特征在于：所述一阶带隙基准电路包括场效应管M6、场效应管M7、场效应管M8、场效应管M9、双极型晶体管Q1、双极型晶体管Q2、双极型晶体管Q3、双极型晶体管Q4、电阻R1、电阻R2、和运算放大器A1，场效应管M6的栅极接运算放大器...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴晨健，瞿嘉玲，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：