零温度系数可调电压基准源的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明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。
【背景技术】
[0002] 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。
【发明内容】
[0003] 本发明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_1^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。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明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PM0S晶体管M7、M8和双极型晶体管Ql、Q2 ;工作 在不同电流下的双极型晶体管Ql、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PM0S晶体管M7、M8构成的正温度系数电流 源，PM0S晶体管M7、M8构成共源共栅电流源L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PM0S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PM0S晶体管M15、 M16构成的负温度系数电流源，PM0S晶体管M15、M16构成共源共栅电流源12镜像负温度 系数电流源；电流源1:的输出由PM0S晶体管M8漏极输出，电流源12的输出由PM0S晶体 管M16漏极输出，PM0S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 1:与电流源12以适当的权重碑、:::?相加，使得
犮立，得到具有零温度系数 的电流基准Zjsr=αιΑ+ ;PM0S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。
[0005] 优选的，所述正温度系数电流源产生电路还包括PM0S晶体管Ml、M2、M3、M4,NM0S 晶体管M5、M6,电阻R1和正温度系数启动电路模块STARTUP;由PM0S晶体管M1、M2、M3、M4 组成共源共栅结构的电流镜电路与NM0S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NM0S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NM0S晶体管M6的源极相连，双极晶体管Q1的发射极与NM0S 晶体管M5的源极相连，NM0S晶体管M5、M6的源极端电压相等；PM0S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^为，由PM0S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Q2两端的电压竭_和电阻R1两端 的电压之和，即
：_%可推出：：
；流过双极晶体管 Ql、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。
[0006] 优选的，所述负温度系数电流源产生电路还包括PM0S晶体管M9、M10、Mil、M12， NM0S晶体管M13、M14,电阻R3和负温度系数启动电路模块STARTUP;由PM0S晶体管M9、M10、 Mil、M12组成共源共栅结构的电流镜电路与NM0S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NM0S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NM0S晶体管M14的源极相连，NM0S晶体管M13、M14的源极端电压相等；PM0S晶体管 M15、M16的栅极分别与PM0S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12为.??，由PM0S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，BP:
[0007] 优选的，所述PM0S晶体管M8和M16的漏极相连作为零温度系数的电 流源4^，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：
丨，从而可得到
;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PM0S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i朋r_S2。
[0008] 本发明的有益效果是：本发明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】
[0009] 图1是本发明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】
[0010] 下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能 更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0011] 请参阅图1和图2，本发明实施例包括： 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NM0S晶体管M2、M4、M7、M8构成的电流镜电路从而获得一 个与温度成正比的由NM0S晶体管Μ7、Μ8构成电流源；另外双极晶体管的基极-发射极电压 与绝对温度成反比，利用由NM0S晶体管Μ10、Μ12、Μ15、Μ16构成的电流镜电路从而获得 一个与温度成反比的由NM0S晶体管Μ15、Μ16构成电流源；利用二者的加权相加来获得零温 度系数的基准电流源，通过与可调整电阻R2相连从而获得零温度系数可调电压基准源，从 而解决了只能产生固定带隙基准电压的局限性。
[0012] 将两个具有正反温度系数的量以适当的权重谓、，相加，那么结果就会显示为零 温度系数；对于随温度变化方向相反的PM0S晶体管Μ7、Μ8的漏极电流IJPPM0S晶体管 Μ15、Μ16的漏极电流12来说，使獨
〖立，这样就得到具有零温度系数的 电流基螺& ;双极晶体管Q3的基极与发射极短接构成^极管，其基极-发射 极电压即二极管的正向电压具有负温度系数；工作在不相等的电流下两个双极晶体管Q1、Q2的基极与发射极短接构成二极管，其基极-发射极电压的差值具有正温度系数；具有 正负温度系数的电压通过自偏置电流镜电路由PM0S晶体管M8、M16的漏极输出正负温度系 数的电流Ii、12，此正负温度系数的电流以适当的权重珥、，相加后与可调电阻R2相连，其 输出电压REGV构成零温度系数的宽输出电压，可以达到轨到轨的范围。
[0013] 正温度系数电流源产生电路包括PM0S晶体管Ml、M2、M3、M4、M7、M8,NM0S晶体管 M5、M6,双极晶体管Q1、Q2,电阻R1和正温度系数启动电路模块STARTUP;由PM0S晶体管Ml、 M2、M3、M4组成共源共栅结构的电流镜电路与NM0S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START