一种具有基极电流补偿特性的带隙基准电压源的制作方法
【专利摘要】本发明属于集成电路技术领域，涉及一种具有基极电流补偿特性的带隙基准电压源。本发明主要通过在传统的基准电压源中，通过电路在适当结点增加电阻，利用电阻上额外的电压差，从而消除基极电流对最终输出电压的影响，最后产生具有基极电流补偿的带隙基准电压源，因此该带隙基准电压源具有更好的温度特性，能够提供更高的基准电压精度。
【专利说明】
-种具有基极电流补偿特性的带隙基准电压源
技术领域
[0001] 本发明属于集成电路技术领域，设及一种具有基极电流补偿特性的带隙基准电压 源。
【背景技术】
[0002] 作为高精度A/D、D/A转换器W及系统集成忍片(SOC)中的基本组件，基准电压源始 终是集成电路中一个非常重要且常用的模块，它的作用是为系统提供一个不随溫度及供电 电压变化的电压基准。
[0003] 现在电路设计中通常采用将具有正溫度系数和负溫度系数的两种电压相加的方 式产生带隙基准电压，将两个具有相反溫度系数的电压W适当的权重相加，就会获得具有 零溫度系数的电压，传统的带隙基准电压源由于基极电流的存在，将会影响=极管的集电 极电流大小，从而导致了较大的基准电压溫度系数，需要进行基极电流补偿。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的，就是针对上述问题，提出一种具有基极电流补偿特性的带隙 基准电压源。
[0005] 本发明的技术方案是：如图1所示，一种具有基极电流补偿特性的带隙基准电压 源，包括第一 PMOS 管 MPl、第二 PMOS 管 MP2、第 SPMOS 管 MP3、第一 NMOS 管 MNl、第二 NMOS 管 MN2、 第一电阻RU第二电阻R2、第S电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一 S极管QNl、第二S极 管QN2、第SS极管Q3和电流源;其中，第一PMOS管MPl的源极接电源，其栅极与漏极互连;第 二PMOS管MP2的源极接电源，其栅极接第一 PMOS管MP1的漏极;第SPMOS管MP3的源极接电 源，其栅极接第二PMOS管MP2的漏极;第一 S极管QNl的集电极接第一 PMOS管MPl的漏极，第 一 S极管QNl的基极通过第一电阻Rl后接第SPMOS管MP3的漏极;第二S极管QN2的集电极 接第二PMOS管MP2的漏极，第二S极管QN2的基极依次通过第S电阻R3和第二电阻R2后接第 一S极管QNl基极与第一电阻Rl的连接点；电流源的输入接电源，输出接第一NMOS管MNl的 漏极;第一 NMOS管MNl的栅极与漏极互连，其源极接地;第二NMOS管MN2的漏极接第一=极管 QNl的发射极和第二S极管QN2的发射极，第二醒OS管MN2的栅极接第一醒OS管MNl的漏极， 第二NMOS管MN2的源极接地;第==极管Q3的基极接第二电阻R2与第=电阻R3的连接点，第 SS极管Q3的基极与集电极互连，其发射极通过第四电阻R4后接地;第SPMOS管MP3的漏极 通过第五电阻R5后接地。
[0006] 本发明的有益效果为，通过电路在适当结点增加电阻，利用电阻上额外的电压差， 从而消除基极电流对最终输出电压的影响，最后产生具有基极电流补偿的带隙基准电压 源，因此该带隙基准电压源具有更好的溫度特性，能够提供更高的基准电压精度。
【附图说明】
[0007] 图1为本发明的带隙基准电压源结构示意图；
[0008] 图2为本发明带隙基准电压产生的实际电路图。
【具体实施方式】
[0009] 下面结合附图，详细描述本发明的技术方案：
[0010] 本发明的带隙基准电压具体电路如图1所示，包括第一PMOS管MPl、第二PMOS管 MP2、第SPMOS管MP3、第一 NMOS管丽1、第二醒OS管丽2、第一电阻Rl、第二电阻R2、第S电阻 R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一S极管QNl、第二S极管QN2、第SS极管Q3和电流源；其 中，第一PMOS管MPl的源极接电源，其栅极与漏极互连;第二PMOS管MP2的源极接电源，其栅 极接第一 PMOS管MP1的漏极;第SPMOS管MP3的源极接电源，其栅极接第二PMOS管MP2的漏 极;第一 S极管QNl的集电极接第一 PMOS管MPl的漏极，第一 S极管QNl的基极通过第一电阻 Rl后接第SPMOS管MP3的漏极;第二S极管QN2的集电极接第二PMOS管MP2的漏极，第二S极 管QN2的基极依次通过第S电阻R3和第二电阻R2后接第一 S极管QNl基极与第一电阻Rl的 连接点；电流源的输入接电源，输出接第一NMOS管丽1的漏极;第一醒OS管丽1的栅极与漏极 互连，其源极接地;第二NMOS管MN2的漏极接第一 S极管QNl的发射极和第二S极管QN2的发 射极，第二醒OS管MN2的栅极接第一 NMOS管MNl的漏极，第二NMOS管MN2的源极接地;第SS 极管Q3的基极接第二电阻R2与第=电阻R3的连接点，第==极管Q3的基极与集电极互连， 其发射极通过第四电阻R4后接地;第SPMOS管MP3的漏极通过第五电阻R5后接地。
[0011]本发明的工作原理为：
[001 ^ 设9化的集电极电流为I Gi，QN2的集电极电流为IG2，根据S极管集电极电流与Vbe之 间的关系，有：
[0013]
[0014]
[0015] 设QNl是一个管子、QN2是八个管子并联，所WIs2 = 8Isi，又MPl和MP2构成1:1的电 流镜，所Wlci = Ic2,由式（1)和(2)相减得：
[0016]
[0017] S极管基极存在寄生基极电阻，因此我们可W把R3看作是QN2的寄生基极电阻，等 效之后带隙基准电压产生的电路如图2所示，运样R2两端的电压差即为A Vbe,设流过R2的电 流为I，S极管QNl和QN2的基极电流为Ib，则有：
[00181 八 Vw = Vt InS = TXR^
[0019；
[0020] 如果选取Rl和R4大小相等，则有：
[0021]
[0022] 从上式可W看出，基准的最终表达式中不包括基极电流Ib,基准电压只与双极型 晶体管发射极与基极电压差Vbe,电阻的比值W及QN2与QNl的发射区面积比有关，消除了基 极电流Ib对基准电压的影响，能够提供更高的基准电压精度。第一项Vbe具有负溫度系数，在 室溫时大约为-2mV/°C，第二巧
具有正的溫度系数，在室溫时大约为+〇.〇87mV/°C， 通过设定合适的工作点，便可W使两项之和在某一溫度下达到零溫度系数，从而得到具有 一阶溫度补偿的基准电压。
[0023] 本发明所提出的具有基极电流补偿的带隙基准源，消除了基极电流对带隙基准电 压的影响，该带隙基准电压源具有更好的溫度特性，能够提供更高的基准电压精度。
【主权项】
1.一种具有基极电流补偿特性的带隙基准电压源，包括第一PMOS管MPl、第二PMOS管 MP2、第三PMOS管MP3、第一 NMOS管MNl、第二NMOS管MN2、第一电阻Rl、第二电阻R2、第三电阻 R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一三极管QNl、第二三极管QN2、第三三极管Q3和电流源；其 中，第一PMOS管MPl的源极接电源，其栅极与漏极互连;第二PMOS管MP2的源极接电源，其栅 极接第一 PMOS管MP1的漏极;第三PMOS管MP3的源极接电源，其栅极接第二PMOS管MP2的漏 极;第一三极管QNl的集电极接第一 PMOS管MPl的漏极，第一三极管QNl的基极通过第一电阻 Rl后接第三PMOS管MP3的漏极;第二三极管QN2的集电极接第二PMOS管MP2的漏极，第二三极 管QN2的基极依次通过第三电阻R3和第二电阻R2后接第一三极管QNl基极与第一电阻Rl的 连接点；电流源的输入接电源，输出接第一NMOS管丽1的漏极;第一WOS管丽1的栅极与漏极 互连，其源极接地;第二NMOS管MN2的漏极接第一三极管QNl的发射极和第二三极管QN2的发 射极，第二匪OS管MN2的栅极接第一 NMOS管MNl的漏极，第二NMOS管MN2的源极接地;第三三 极管Q3的基极接第二电阻R2与第三电阻R3的连接点，第三三极管Q3的基极与集电极互连， 其发射极通过第四电阻R4后接地;第三PMOS管MP3的漏极通过第五电阻R5后接地。
【文档编号】G05F1/567GK105955392SQ201610395406
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月6日
【发明人】周泽坤, 李要, 何烨, 石跃, 王卓, 张波
【申请人】电子科技大学