一种用于带隙基准源的温度补偿电路的制作方法
【专利摘要】本发明模拟集成电路【技术领域】，具体涉及到一种用于带隙基准源的温度补偿电路。本发明的左半边部分为传统的带隙基准电路，在其与地电位VSS之间加入电阻R3用来叠加温度补偿信号。右半边为跨导温度补偿电路，其中，MP3管镜像PTAT电流，并在电阻R4上产生PTAT电压用来检测温度的变化，电阻R5,R6,R7对输出电压进行分压，产生用来判断温度补偿的高压阈值VHT和低压阈值VLT。本发明的有益效果为，MOS管的跨导特性，对基准源的输出端叠加补偿信号，使得基准源的输出产生高阶曲线的效果，从而大幅提高了基准源在全温度范围内的输出精度。本发明尤其适用于带隙基准源。
【专利说明】—种用于带隙基准源的温度补偿电路
【技术领域】
[0001]本发明属于模拟集成电路【技术领域】，具体涉及到一种用于带隙基准源的温度补偿电路。
【背景技术】
[0002]带隙基准电路是模拟集成电路设计中一种最常见和最重要的集成电路模块。其功能是产生一个稳定的电压源作为基准电压，供给其他模块作为参考电压使用，集成电路中对于参考电压的要求是输出精度高，并且输出电压不随温度、工艺等条件变化。由此可见，如何保证带隙基准电路的输出电压值精度高、大小恒定、随温度变化特性小是带隙基准电路的设计关键所在。
[0003]带隙基准电路的基本原理是利用两个三极管基极和发射极的压差Λ Vbe产生一项与温度成正比例的电压(ΡΤΑΤ电压)，再与负温度特性的Vbe结电压加权叠加，产生在一定温度范围内近似零温特性的基准电压。因为该电压值通常近似等于禁带带隙电压(1.2V)，所以通常称其为带隙基准电压。
[0004]传统的带隙基准电压源由于三极管的VBE结的非线性温度特性，导致基准源输出电压的负温特性随着温度的升高而逐渐增大，从而使得输出电压呈现出一阶特性曲线，但由于ADC、DAC等模块对于基准源的精度要求越来越高，而传统的一阶特性带隙基准电路被结构限制，在全温度范围内输出电压变化范围相对较大，这使得传统的带隙基准很难满足全温度范围内的高精度要求。
【发明内容】
[0005]本发明的目的，就是针对传统带隙基准电路温度特性差，全温度范围内输出精度低的问题，提出了一种基于跨导放大器的带隙基准源温度补偿电路，这种补偿电路可以有效改善带隙基准的输出精度。
[0006]本发明的技术方案:一种用于带隙基准源的温度补偿电路，包括带隙基准核心电路，其特征在于，还包括基于跨导放大器的温度补偿电路；
[0007]所述带隙基准核心电路由PMOS管ΜΡ1、ΜΡ2，第一运算放大器Al，电阻R1、R2，三极管QPl、QP2构成；其中，MPl的源极接电源VCC，其栅极接MP2的栅极和第一运算放大器Al的输出端，其漏极接第一运算放大器Al的负输入端和QPl的发射极；QP1的集电极和基极互连，其集电极接QP2的集电极；QP2的集电极和基极互连，其发射极依次通过R2和Rl后接MP2的漏极；R2与Rl的连接点接第一运算放大器Al的正输入端；MP2的源极接电源VCC ；
[0008]所述基于跨导放大器的温度补偿电路由PMOS管MP3、MP4、MP5、MP6、MP7、MP8、MP9、MP10,电阻R3、R4、R5、R6、R7，第二运算放大器A2，电流源；其中，MP3的源极接电源VCC，其栅极接MP2的栅极，其漏极通过R4接地VSS ;第二运算放大器A2的正输入端接MP2漏极与Rl的连接点，其负输入端与输出端互连，其输出端接基准电压VREF ;第二运算放大器输出端与基准电压VREF的连接点依次通过R5、R6、R7后接地VSS ；R5与R6的连接点接MP7的栅极；MP7的源极接MP4的漏极，其漏极通过R3后接地VSS ；QP1的基极和集电极通过R3后接地；QP2的基极和集电极通过R3后接地；MP4的源极接电源VCC，其栅极接MP5的栅极和MP6的栅极，其漏极接MP7和MP8的源极；MP8的栅极和MP9的栅极接MP3漏极与R4的连接点；MP8的漏极接地VSS ；MP5的源极接电源VCC，其漏极接MP9的源极和MPlO的源极；MP9的漏极通过R3后接地；MP10的栅极接R6与R7的连接点，其漏极接地VSS ；MP6的源极接电源VCC，其栅极和漏极互连，其漏极接电流源的正极；电流源的负极接地VSS。
[0009]本发明的有益效果为，MOS管的跨导特性，对基准源的输出端叠加补偿信号，使得基准源的输出产生高阶曲线的效果，从而大幅提高了基准源在全温度范围内的输出精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1传统的带隙基准电压电路；
[0011]图2为带有本发明跨导放大器补偿电路的高精度基准电压电路；
[0012]图3为加入温度补偿电路前后输出曲线随温度变化的对比图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述
[0014]现有的传统带隙基准产生电路原理，如图1所示，运算放大器Al的作用是箝位M，N两点的电位，使得Vm = Vn,并通过三极管QPA和QPB产生PTAT电流，其产生的PTAT电流在电阻Ra上产生正温度系数的电压，与pnp管QPA上负温度系数的Vbe电压叠加，产生常规的带隙基准输出电压，可得:
[0015]
【权利要求】
1.一种用于带隙基准源的温度补偿电路，包括带隙基准核心电路，其特征在于，还包括基于跨导放大器的温度补偿电路； 所述带隙基准核心电路由PMOS管MPl、MP2，第一运算放大器Al，电阻Rl、R2，三极管QPl、QP2构成；其中，MPl的源极接电源VCC，其栅极接MP2的栅极和第一运算放大器Al的输出端，其漏极接第一运算放大器Al的负输入端和QPl的发射极；QP1的集电极和基极互连，其集电极接QP2的集电极；QP2的集电极和基极互连，其发射极依次通过R2和Rl后接MP2的漏极；R2与Rl的连接点接第一运算放大器Al的正输入端；MP2的源极接电源VCC ；所述基于跨导放大器的温度补偿电路由PMOS管MP3、MP4、MP5、MP6、MP7、MP8、MP9、MP10,电阻R3、R4、R5、R6、R7，第二运算放大器A2，电流源；其中，MP3的源极接电源VCC，其栅极接MP2的栅极，其漏极通过R4接地VSS ;第二运算放大器A2的正输入端接MP2漏极与Rl的连接点，其负输入端与输出端互连，其输出端接基准电压VREF ;第二运算放大器输出端与基准电压VREF的连接点依次通过R5、R6、R7后接地VSS ；R5与R6的连接点接MP7的栅极；MP7的源极接MP4的漏极，其漏极通过R3后接地VSS ；QP1的基极和集电极通过R3后接地；QP2的基极和集电极通过R3后接地；MP4的源极接电源VCC，其栅极接MP5的栅极和MP6的栅极，其漏极接MP7和MP8的源极；MP8的栅极和MP9的栅极接MP3漏极与R4的连接点；MP8的漏极接地VSS ；MP5的源极接电源VCC，其漏极接MP9的源极和MPlO的源极；MP9的漏极通过R3后接地；MP10的栅极接R6与R7的连接点，其漏极接地VSS ；MP6的源极接电源VCC，其栅极和漏极互连，其漏极接电流源的正极；电流源的负极接地VSS。
【文档编号】G05F3/26GK104199509SQ201410477907
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月17日 优先权日:2014年9月17日
【发明者】周泽坤, 董渊, 石跃, 奚冬杰, 柯普仁, 明鑫, 王卓, 张波 申请人:电子科技大学