一种具有全温度范围补偿特性的基准源的制作方法
【专利摘要】本发明属于模拟集成电路【技术领域】，具体涉及一种具有全温度范围补偿特性的基准源。本发明的基准源，包括电流源产生电路、低温补偿电路、高温补偿电路和一阶基准源电路；其中，电流源产生电路产生的偏置电压分别连接到低温补偿电路的第一输入端和一阶基准源电路的第一输入端；低温补偿电路的第二输入端接负温电压，其输出端接一阶基准源电路的第二输入端；高温补偿电路的输入端接正温电压，其输出端接一阶基准源电路的第三输入端；一阶基准源电路的输出端输出基准电压。本发明的有益效果为，具有较小温度系数的基准电压；由于整体电路未使用BJT管和电阻，使得芯片面积大大减小，同时基准源的整体功耗降低。本发明尤其适用于基准源。
【专利说明】一种具有全温度范围补偿特性的基准源
【技术领域】
[0001]本发明属于模拟集成电路【技术领域】，具体涉及一种具有全温度范围补偿特性的基准源。
【背景技术】
[0002]基准源已成为电子系统中不可或缺的部分，在众多应用中扮演着重要的角色，尤其在一些高精度、温度无关性电路中尤为重要。同时，随着电子产品功能和工艺技术的不断发展，其对基准源的性能要求也越来越高。在众多的电子系统中，基准的特性在很大程度上影响着整个系统的性能。因此，高性能的基准源具有极其重要的价值，对它的研究一直是集成电路领域的热点。
[0003]为了减小基准源在宽温度范围内的电压漂移，目前已提出了多种补偿技术，而针对无电阻非带隙基准源的补偿方法并不多见。对于无电阻的非带隙基准源，限制基准源温度特性的主要因素集中在迁移率的非线性温度特性。因此，需要消除迁移率的非线性温度特性对基准源的影响，以获得优良的温度系数。
【发明内容】
[0004]本发明的目的，就是提供一种全温度范围补偿方法及集成该技术的基准源，实现宽温度范围内较小的温度系数。
[0005]本发明的技术方案是，一种具有全温度范围补偿特性的基准源，包括电流源产生电路、低温补偿电路、高温补偿电路和一阶基准源电路；其中，电流源产生电路产生的偏置电压分别连接到低温补偿电路的第一输入端和一阶基准源电路的第一输入端；低温补偿电路的第二输入端接负温电压，其输出端接一阶基准源电路的第二输入端；高温补偿电路的输入端接正温电压，其输出端接一阶基准源电路的第三输入端；一阶基准源电路的输出端输出基准电压。
[0006]具体的，所述一阶基准源电路由？]\^管祖、]\12、]\15、]\16，匪05管10、]\14构成；其中:M5的栅极与M6的栅极相连接偏置电压；M5的源极接电源电压；M6的源极接电源电压，其漏极接Ml的源极和M2的源极；M4的栅极与漏极互连，其漏极接M5的漏极和Ml的栅极，其源极接地电位；M1的漏极接地电位；M3的栅极接M4的栅极，其漏极接M2的栅极与漏极的互连点作为一阶基准源电路的输出端，其源极接地电位；
[0007]所述的高温补偿电路由PMOS管M8、M9，NM0S管M7构成；其中，M8的源极接电源电压，其栅极与漏极互连，其漏极接M7的漏极；M7的栅极接正温电压，其源极接地电位；M9的源极接电源电压，其栅极接M8的栅极，其漏极作为高温补偿电路的输出端；
[0008]所述的低温补偿电路由PMOS 管 M10、Mil、M12、M15、M16, NMOS 管 M17、M18、M19、M20、M21构成；其中，MlO的源极接电源电压，其漏极接偏置电压；M17的栅极与漏极互连，其漏极接MlO的漏极，其源极接地电位；M18的栅极接M17的栅极，其源极接地电位；M11的源极接电源电压，其漏极接M18的漏极；M12的源极接电源电压，其栅极与漏极互连，其栅极接Mll的栅极；M19的栅极接负温电压，其漏极接M12的漏极，其源极接地电位；M20的栅极与漏极互连，其漏极接Mll的漏极和M18漏极的互连点，其源极接地电位；M21的栅极接M20的栅极，其源极接地电位；M15的源极接电源电压，其栅极与漏极互连，其漏极接M21的漏极；M16的源极接电源电压，其栅极接M15的栅极，其漏极作为低温补偿电路的输出端。
[0009]本发明的有益效果为，对基准源输出在高温、低温分别进行补偿，减小迁移率的非线性温度特性对基准源的影响，从而获得具有较小温度系数的基准电压；由于整体电路未使用BJT管和电阻，使得芯片面积大大减小，且电路中大部分MOS管工作在亚阈值区域，使得基准源的整体功耗降低。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本发明的具有全温度范围补偿特性的基准源逻辑结构示意图；
[0011]图2为本发明的一阶基准源电路示意图；
[0012]图3为本发明的高温补偿电路示意图；
[0013]图4为本发明的低温补偿电路示意图；
[0014]图5为本发明的电流源产生电路的简单示意图；
[0015]图6为本发明的高温补偿电流产生原理示意图；
[0016]图7为本发明的低温补偿电流产生原理示意图；
[0017]图8为本发明的全温度范围补偿后的基准源示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述
[0019]本发明的全温度范围补偿方法及集成该技术的基准源架构示意图如图1所示，包括电流源产生电路、低温补偿电路、高温补偿电路和一阶基准源电路。电流源产生电路产生的偏置电压Vb分别连接到低温补偿电路的一个输入端与一阶基准源电路的一个输入端；低温补偿电路的另一输入端接负温电压Vctat，输出端接一阶基准源电路的另一输入端VA;高温补偿电路的输入端接正温电压Vptat，输出端接一阶基准源电路的输入端Va ;—阶基准源电路的输出端输出基准电压VKEF。
[0020]上述一阶基准源电路如图2所示，其由4个PMOS管:M1、M2、M5、M6，2个NMOS管:M3、M4组成。具体连接关系为:M5的栅极与M6的栅极相连接外部偏置电压Vb，其源极接电源电压VDD ；M6的源极接电源电压VDD，其漏极接Ml的源极和M2的漏极；M4的栅极与漏极互连，其漏极接M5的漏极和Ml的栅极，其源极接地电位VSS ；M1的漏极接地电位VSS ；M3的栅极接M4的栅极，其漏极接M2的栅极与漏极的互连点，作为一阶基准源电路的输出Vkef，其源极接地电位VSS。
[0021]上述高温补偿电路如图3所示，其由2个PMOS管:M8、M9，I个NMOS管:M7组成。具体连接关系为:M8的源极接电源电压VDD，其栅极与漏极互连，其漏极接M7的漏极；M7的栅极接外部的正温电压Vptat，其源极接地电位VSS ；M9的源极接电源电压VDD，其栅极接M8的栅极，其漏极作为该电路的输出\。
[0022]上述低温补偿电路如图4所示，其由5个？]\?)5管机0、]\111、]\112、]\115、]\116，5个匪03管M17、M18、M19、M20、M21组成。具体连接关系为:M10的源极接电源电压VDD，其漏极接外部偏置电压Vb ；M17的栅极与漏极互连，其漏极接MlO的漏极，其源极接地电位VSS ；M18的栅极接M17的栅极，其源极接地电位VSS ；M11的源极接电源电压VDD，其漏极接M18的漏极；M12的源极接电源电压VDD，其栅极与漏极互连，其栅极接Mll的栅极；M19的栅极接负温电压Vctat，其漏极接M12的漏极，其源极接地电位VSS ；M20的栅极与漏极互连，其漏极接Mll的漏极和M18漏极的互连点，其源极接地电位VSS ；M21的栅极接M20的栅极，其源极接地电位VSS ；M15的源极接电源电压VDD，其栅极与漏极互连，其漏极接M21的漏极；M16的源极接电源电压VDD，其栅极接M15的栅极，其漏极作为该电路的输出VKEF。
[0023]电流源产生电路的简单示意图如图5所示，其产生一个正温电流I= ΑμηΤ2，其中，A是常数，mn是电子迁移率，T是绝对温度，然后通过Μ22管镜像到一阶基准源电路与低温补偿电路。由于该正温特性电流实现方法较多，本发明在此不再冗述。由于
【权利要求】
1.一种具有全温度范围补偿特性的基准源，包括电流源产生电路、低温补偿电路、高温补偿电路和一阶基准源电路；其中，电流源产生电路产生的偏置电压分别连接到低温补偿电路的第一输入端和一阶基准源电路的第一输入端；低温补偿电路的第二输入端接负温电压，其输出端接一阶基准源电路的第二输入端；高温补偿电路的输入端接正温电压，其输出端接一阶基准源电路的第三输入端；一阶基准源电路的输出端输出基准电压。
2.根据权利要求1所述的一种具有全温度范围补偿特性的基准源，其特征在于，所述一阶基准源电路由PMOS管Ml、M2、M5、M6，NMOS管M3、M4构成；其中:M5的栅极与M6的栅极相连接偏置电压；M5的源极接电源电压；M6的源极接电源电压，其漏极接Ml的源极和M2的源极；M4的栅极与漏极互连，其漏极接M5的漏极和Ml的栅极，其源极接地电位；M1的漏极接地电位；M3的栅极接M4的栅极，其漏极接M2的栅极与漏极的互连点作为一阶基准源电路的输出端，其源极接地电位； 所述的高温补偿电路由PMOS管M8、M9，NMOS管M7构成；其中，M8的源极接电源电压，其栅极与漏极互连，其漏极接M7的漏极；M7的栅极接正温电压，其源极接地电位；M9的源极接电源电压，其栅极接M8的栅极，其漏极作为高温补偿电路的输出端； 所述的低温补偿电路由 PMOS 管 M10、Mil、M12、M15、M16, NMOS 管 M17、M18、M19、M20、M21构成；其中，MlO的源极接电源电压，其漏极接偏置电压；M17的栅极与漏极互连，其漏极接MlO的漏极，其源极接地电位；M18的栅极接M17的栅极，其源极接地电位；M11的源极接电源电压，其漏极接M18的漏极；M12的源极接电源电压，其栅极与漏极互连，其栅极接Mll的栅极；M19的栅极接负温电压，其漏极接M12的漏极，其源极接地电位；M20的栅极与漏极互连，其漏极接Mll的漏极和M18漏极的互连点，其源极接地电位；M21的栅极接M20的栅极，其源极接地电位；M15的源极接电源电压，其栅极与漏极互连，其漏极接M21的漏极；M16的源极接电源电压，其栅极接M15的栅极，其漏极作为低温补偿电路的输出端。
【文档编号】G05F1/567GK104166423SQ201410426268
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年8月27日 优先权日:2014年8月27日
【发明者】周泽坤, 王霞, 石跃, 吴刚, 王卓, 张波 申请人:电子科技大学