一种高电源抑制比高阶曲率补偿的带隙基准参考电路的制作方法_2

文档序号:9261020阅读:来源:国知局
O的漏极电流Ii。为:
式中,k是玻耳兹曼常数,T是绝对温度,q是电子 电荷,Ri为电阻R1的阻值,N是PNP型S极管Q2与PNP型S极管Q1的发射极面积之比; [001引PM0S管Mil的漏极电流I。为;
巧中,Vebi为PNP型;极管Q1的发射 极-基极电压,R2为电阻R2的阻值;
[0019] 所述低温区域分段线性温度补偿电路中NM0S管M13与醒0S管M14具有相同的宽 长比,NM0S管M15与NM0S管M16具有相同的宽长比,PM0S管M19的漏极电流Iig在低温区 具有温度分段线性特性,W补偿PNP型S极管Q1的发射极-基极电压VcM低温区域的温度 高阶非线性项;
[0020]
[00引]式中,01为PM0S管M12与PM0S管M10的宽长比之比,0 2为PM0S管M17与PM0S管Mil的宽长比之比,0巧PM0S管M19与PM0S管M18的宽长比之比,V皿为?^型立极 管Q1的发射极-基极电压,Ri为电阻R1的阻值,R2为电阻R2的阻值,k是玻耳兹曼常数, T是绝对温度,q是电子电荷,N是PNP型S极管Q2与PNP型S极管Q1的发射极面积之比, Tfi为参考温度。
[0022] 进一步地,在所述高温区域与绝对温度Tls成正比的温度补偿电路中PM0S管M20 与PM0S管M10具有相同的宽长比,PM0S管M26与PM0S管M27具有相同的宽长比,PM0S管 M25 的宽长比是PM0S管M26 的 0 8倍,NM0S管M21、PM0S管M20、PM0S管M26、PM0S管M27 W及PM0S管M25均工作在饱和区,NM0S管M22工作在深线性区,NM0S管M23与NM0S管M24 工作在亚阔值区,NM0S管M23的宽长比是NM0S管M24的0 7倍,则PM0S管M25的漏极电流 125 为:
[0023]
[0024]式中,n是一个大于1的非理想因子,08是PM0S管M25与PM0S管M26的宽长比 之比,是NM0S管M22的宽长比,y。是电子迁移率,C"是单位面积栅氧化层电容,N是 \L)心 PNP型立极管Q2与PNP型立极管Q1的发射极面积之比,07是NM0S管M23与NM0S管M24 的宽长比之比,Ri为电阻R1的阻值,是NM0S管M21的宽长比,k是玻耳兹曼常数,T V^ /21 是绝对温度,q是电子电荷,PM0S管M25的漏极电流12。与绝对温度TI'5成正比。
[002引进一步地,在所述高温区域分段线性温度补偿电路中PM0S管M28的宽长比是PM0S管M10的04倍,NM0S管M29与NM0S管M30具有相同的宽长比,PM0S管M31的宽长比是 PM0S管Mil的0g倍,PM0S管M32与PM0S管M33具有相同的宽长比,NM0S管M35的宽长 比是NMOS管M34的ee倍,NMOS管M35的漏极电流13班高温区具有温度分段线性特性,W补偿PNP型^极管Q1的发射极-基极电压Vcei高温区域的温度高阶非线性项;
[0026]
[0027] 式中,0e是NM0S管M35与NM0S管M34的宽长比之比,04是PM0S管M28与PM0S 管M10的宽长比之比,k是玻耳兹曼常数,T是绝对温度,q是电子电荷,Ri为电阻R1的阻 值,N是PNP型S极管Q2与PNP型S极管Q1的发射极面积之比,0g是PM0S管M31与PM0S 管Mil的宽长比之比,Vebi为?^型立极管Q1的发射极-基极电压,R2为电阻R2的阻值, Tf2为参考温度。
[0028] 进一步地,PM0S管M36的宽长比是PM0S管M10的0g倍,PM0S管M37的宽长比是 PM0S管Mil的0 1。倍,带隙基准参考电路的输出电压VKEP为:
[0034] 吃为与绝对温TL诚正比的电压;
[0035]VpeHigh为高温区具有分段线性的电压,
[003引式中,0 9是PM0S管M36与PM0S管M10的宽长比之比,R3是电阻R3的阻值,k是 玻耳兹曼常数,T是绝对温度,q是电子电荷,Ri为电阻R1的阻值,N是PNP型S极管Q2与 PNP型S极管Q1的发射极面积之比,0 1。是PM0S管M37与PM0S管Mil的宽长比之比,VCM 为PNP型立极管Q1的发射极-基极电压,R2为电阻R2的阻值,0 1为PM0S管M12与PM0S 管M10的宽长比之比,0 2为PM0S管M17与PM0S管Mil的宽长比之比,0 3为PM0S管M19 与PM0S管M18的宽长比之比,Tfi为参考温度,n是一个大于1的非理想因子,0 8是PM0S管 fw) M25与PMOS管M26的宽长比之比,一是NMOS管M22的宽长比,y。是电子迁移率,Cm是 V^Jll (fv) 单位面积栅氧化层电容,e7是NMOS管M23与NMOS管M24的宽长比之比,下是NMOS管 M21的宽长比,k是玻耳兹曼常数,T是绝对温度,q是电子电荷,0e是NM0S管M35与NM0S管M34的宽长比之比,0 4是PM0S管M28与PM0S管M10的宽长比之比,0 5是PM0S管M31 与PM0S管Mil的宽长比之比,Tf2为参考温度。
[0037] 本发明的高电源抑制比高阶曲率补偿的带隙基准参考电路通过将低温区域分段 线性温度补偿电流Ii9、高温区域与绝对温度Tis成正比的温度补偿电流125加入到传统的一 阶带隙基准参考电路中,并从传统一阶带隙基准参考电路抽走高温区域分段线性温度补偿 电流135,即将低温区域分段线性温度补偿电路中的PM0S管M19的漏电流Iig和高温区域与 绝对温度TL5成正比的温度补偿电路中的PM0S管M25的漏电流125加入到电阻R3上,在带 隙基准参考电路的输出端VcEP中抽走流过高温区域分段线性温度补偿电路中的NM0S管M35 的漏电流135,从而得到高阶曲率补偿的基准电压,采用该技术可得到较小温度系数的基准 电压;本发明还将一个负反馈前调整器技术加入到带隙基准参考电路中,即将提高电源抑 审批的前调整器电路的输出电压V作为带隙基准电路、低温区域分段线性温度补偿电路、 高温区域与绝对温度Tis成正比的温度补偿电路W及高温区域分段线性温度补偿电路的工 作电源电压,得到高电源抑制比高阶曲率补偿的带隙基准参考电路。
[0038] 与现有技术相比,本申请提供的技术方案,具有的技术效果或优点是:能够大大降 低输出电压温度系数,提高输出电压电源抑制比,从而获得高精度的基准电压。
【附图说明】
[0039] 图1为传统一阶带隙基准参考电路的原理示意图;
[0040] 图2为本发明的高电源抑制比高阶曲率补偿的带隙基准参考电路的结构图;
[0041] 图3为本发明的高电源抑制比高阶曲率补偿的带隙基准参考电路的电路图;
[0042] 图4为一阶带隙基准参考电路参考电压曲线图;
[0043] 图5为本发明的高电源抑制比高阶曲率补偿的带隙基准参考电路的输出电压曲 线图;
[0044] 图6为本发明的高电源抑制比高阶曲率补偿的带隙基准参考电路的输出电压温 度特性仿真图;
[0045] 图7为本发明的高电源抑制比高阶曲率补偿的带隙基准参考电路的输出电压电 源抑制比仿真图。
【具体实施方式】
[0046] 本申请实施例通过提供一种高电源抑制比高阶曲率补偿的带隙基准参考电路,能 够大大降低输出电压温度系数,提高输出电压电源抑制比,从而获得高精度的基准电压。
[0047] 为了更好的理解上述技术方案,下面将结合说明书附图W及具体的实施方式,对 上述技术方案进行详细的说明。
[004引实施例
[0049] -种高电源抑制比高阶曲率补偿的带隙基准参考电路,如图2所示,包括启动电 路1、前调整器电路2、带隙基准电路3、低温区域分段线性温度补偿电路4、高温区域与绝对 温度了1' 5成正比的温度补偿电路5、高温区域分段线性温度补偿电路6 ;
[0050] 其中所述启动电路1的启动信号输出端分别接所述前调整器电路2、带隙基准电 路3、低温区域分段线性温度补偿电路4、高温区域与绝对温度Tis成正比的温度补偿电路5 W及高温区域分段线性温度补偿电路6的启动信号输入端,所述带隙基准电路3的信号输 出端分别接所述前调整器电路2、低温区域分段线性温度补偿电路4、高温区域与绝对温度 Ti'诚正比的温度补偿电路5化及高温区域分段线性温度补偿电路6的信号输入端,所述前 调整器电路2的电压信号输出端分别接所述带隙基准电路3、低温区域分段线性温度补偿 电路4、高温区域与绝对温度Tis成正比的温度补偿电路5化及高温区域分段线性温度补偿 电路6的工作电源电压输入端,所述带隙基准电路3的输出电压信号接所述启动电路1的 电压信号输入端;
[0051] 所述启动电路1使得带隙基准参考电路正常工作,产生带隙基准电压输出,所述 前调整器电路2用于提高带隙基准参考电路的电源抑制比,所述前调整器电路2的输出电 压Vkec作为所述带隙基准电路3、低温区域分段线性温度补偿电路4、高温区域与绝对温度 Ti'诚正比的温度补偿电路5W及高温区域分段线性温度补偿电路6的工作电源电压,所 述带隙基准电路3产生低温度系数的带隙参考电压;正温度系数电压VpTAT和负温度系数 电压Vctat,所述低温区域分段线性温度补偿电路4产生低温区具有分段线性的电压Vpu。,, 所述高温区域与绝对温度Tis成正比的温度补偿电路5产生与绝对温度TIS成正比的电压 了,所述高温区域分段线性温度补偿电路6产生高温区具有分段线性的电压VkHigh,所 述低温区域分段线性温度补偿电路4、高温区域与绝对温度Ti?诚正比的温度补偿电路5W及高温区域分段线性温度补偿电路6用于对所述带隙基准电路3进行温度补偿,即;将低温 区具有分段线性的电压Vp。。,,、与绝对温度了15成正比的电压^^^>^加入到带隙基准电路3 产生的带隙参考电压中,并从带隙基准电路产生的带隙基准电压中抽去除高温区具有分段 线性的电压Vpungh。
[0052] 启动电路1只在带隙基准参考电路上电时发挥作用,当带隙基准参考电路启动完 成W后,启动电路1停止工作,避免了启动电路1对后面电路的影响。
[0053] 作为一种优选的技术方案,如图3所示,所述启动电路1包括;PM0S管Msl、PM0S 管Ms2、NM0S管Ms3、NM0S管Ms4、NM0S管Ms5、NM0S管Ms6W及NM0S管Ms7,其中PM0S管 Msl的源极与外部电源VDD相连,PM0S管Msl的栅极与PM0S管Msl的漏极W及PM0S管Ms2 的源极相连,PM0S管Ms2的栅极与PM0S管Ms2的漏极、NM0S管Ms3的漏极、NM0S管Ms4的 栅极、NM0S管Ms5的栅极、NM0S管Ms6的栅极W及NM0S管Ms7的栅极相连,NM0S管Ms3的 源极与NM0S管Ms4的源极、NM0S管Ms5的源极、NM0S管Ms6的源极
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