一种无双极晶体管的高阶温度补偿带隙基准参考电路的制作方法

技术特征：

1.一种无双极晶体管的高阶温度补偿带隙基准参考电路，包括一阶带隙基准电路(2)，其特征在于，还包括前调整器电路(1)、低温区域温度分段补偿电路(3)、高温区域温度分段补偿电路(4)以及启动电路(5)，其中，所述前调整器电路(1)的电压信号输出端分别接所述的一阶带隙基准电路(2)、低温区域温度分段补偿电路(3)、高温区域温度分段补偿电路(4)的工作电源电压输入端，所述一阶带隙基准电路(2)的信号输出端分别接所述前调整器电路(1)、低温区域温度分段补偿电路(3)以及高温区域温度分段补偿电路(4)的信号输入端，所述启动电路(5)的电压信号输入端还连接带隙基准的输出端，所述启动电路(5)的信号输出端分别接所述前调整器电路(1)、一阶带隙基准电路(2)、低温区域温度分段补偿电路(3)以及高温区域温度分段补偿电路(4)的启动信号输入端；

所述启动电路(5)为所述前调整器电路(1)、一阶带隙基准电路(2)、低温区域温度分段补偿电路(3)以及高温区域温度分段补偿电路(4)提供启动信号；所述一阶带隙基准电路(2)将亚阈值区NMOS管栅-源电压产生的负温度系数电压V_CTAT以及两个工作在亚阈值区NMOS管栅-源电压之差产生的正温度系数电压V_PTAT进行加权，且在参考温度T₀处获得低温度系数的一阶带隙基准电压，所述低温区域温度分段补偿电路(3)在低温区域产生两个具有温度分段特性的电压即V_NL1及V_NL2，其中，当温度T大于等于参考温度T_r1时V_NL1＝0，其中T_r1<T₀，当温度T大于等于参考温度T_r2时V_NL2＝0，其中T_r2<T_r1<T₀，所述高温区域温度分段补偿电路(4)在高温区域产生两个具有温度分段特性的电压即V_NL3及V_NL4，其中，当温度T小于等于参考温度T_r3时V_NL3＝0，其中T_r3>T₀，当温度T小于等于参考温度T_r4时V_NL4＝0，其中T_r4>T_r3>T₀，且温度分段特性电压V_NL1、V_NL2、V_NL3及V_NL4对所述一阶带隙基准电路(2)产生的一阶带隙基准电压进行高阶温度补偿，所述前调整器电路(1)用于提高带隙基准电路输出电压的电源抑制比。

2.根据权利要求1所述的无双极晶体管的高阶温度补偿带隙基准参考电路，其特征在于，所述前调整器电路(1)包括：PMOS管M32、PMOS管M33、NMOS管M34、NMOS管M35、NMOS管M36、NMOS管M37、PMOS管M38以及PMOS管M39，其中PMOS管M32的源极分别与PMOS管M33的源极以及外部电源VDD相连，PMOS管M32的栅极分别与PMOS管M32的漏极、PMOS管M33的栅极、NMOS管M34的漏极以及NMOS管Ms6的漏极相连，NMOS管M34的源极分别与NMOS管M35的源极、NMOS管M36的源极、NMOS管M37的源极以及外部地线GND相连，NMOS管M34的栅极分别与NMOS管M35的栅极、NMOS管M36的栅极、NMOS管M36的漏极以及PMOS管M39的漏极相连，NMOS管M37的栅极分别与PMOS管M38的漏极以及NMOS管M35的漏极相连，NMOS管M37的漏极分别与PMOS管M33的漏极、PMOS管M38的源极、PMOS管M39的源极、PMOS管M3的源极、PMOS管M4的源极、PMOS管M5的源极、PMOS管M6的源极、PMOS管M7的源极、PMOS管M16的源极、PMOS管M17的源极、PMOS管M22的源极、PMOS管M23的源极、PMOS管M28的源极、PMOS管M29的源极、PMOS管M30的源极以及PMOS管M31的源极相连。

3.根据权利要求1或2所述的无双极晶体管的高阶温度补偿带隙基准参考电路，其特征在于，所述低温区域温度分段补偿电路(3)包括：PMOS管M6、PMOS管M7、PMOS管M16、PMOS管M17、NMOS管M8、NMOS管M9、NMOS管M10、NMOS管M11、NMOS管M12、NMOS管M13、NMOS管M14以及NMOS管M15，其中PMOS管M6的漏极分别与NMOS管M8的栅极、NMOS管M9的栅极、NMOS管M9的漏极以及NMOS管M10的漏极相连，PMOS管M7的漏极分别与NMOS管M10的栅极、NMOS管M11的栅极以及NMOS管M11的漏极相连，NMOS管M8的源极分别与NMOS管M9的源极、NMOS管M10的源极、NMOS管M11的源极、NMOS管M12的源极、NMOS管M13的源极、NMOS管M14的源极、NMOS管M15的源极以及外部地线GND相连，PMOS管M16的漏极分别与NMOS管M12的栅极、NMOS管M13的栅极、NMOS管M13的漏极以及NMOS管M14的漏极相连，PMOS管M17的漏极分别与NMOS管M14的栅极、NMOS管M15的栅极以及NMOS管M15的漏极相连。

4.根据权利要求3所述的无双极晶体管的高阶温度补偿带隙基准参考电路，其特征在于，所述高温区域温度分段补偿电路(4)包括：PMOS管M22、PMOS管M23、PMOS管M28、PMOS管M29、NMOS管M18、NMOS管M19、NMOS管M20、NMOS管M21，NMOS管M24、NMOS管M25、NMOS管M26以及NMOS管M27，其中PMOS管M22的漏极分别与NMOS管M18的漏极、NMOS管M18的栅极以及NMOS管M19的栅极相连，PMOS管M23的漏极分别与NMOS管M19的漏极、NMOS管M20的漏极、NMOS管M20的栅极以及NMOS管M21的栅极相连，NMOS管M18的源极分别与NMOS管M19的源极、NMOS管M20的源极、NMOS管M21的源极、NMOS管M24的源极、NMOS管M25的源极、NMOS管M26的源极、NMOS管M27的源极以及外部地线GND相连，PMOS管M28的漏极分别与NMOS管M24的漏极、NMOS管M24的栅极以及NMOS管M25的栅极相连，PMOS管M29的漏极分别与NMOS管M25的漏极、NMOS管M26的漏极、NMOS管M26的栅极以及NMOS管M27的栅极相连。

5.根据权利要求4所述的无双极晶体管的高阶温度补偿带隙基准参考电路，其特征在于，所述启动电路(5)包括：PMOS管Ms1、PMOS管Ms2、NMOS管Ms3、NMOS管Ms4、NMOS管Ms5以及NMOS管Ms6，其中PMOS管Ms1的源极与外部电源VDD相连，PMOS管Ms1的栅极与PMOS管Ms1的漏极以及PMOS管Ms2的源极相连，PMOS管Ms2的栅极分别与PMOS管Ms2的漏极、NMOS管Ms3的漏极、NMOS管Ms4的栅极、NMOS管Ms5的栅极以及NMOS管Ms6的栅极相连，NMOS管Ms3的源极分别与NMOS管Ms4的源极、NMOS管Ms5的源极、NMOS管Ms6的源极以及外部地线GND相连。

6.根据权利要求3所述的无双极晶体管的高阶温度补偿带隙基准参考电路，其特征在于，所述低温区域温度分段补偿电路(3)中PMOS管M6沟道宽长比是PMOS管M5沟道宽长的K₁倍，PMOS管M7沟道宽长比是PMOS管M4沟道宽长比的K₂倍，NMOS管M10与NMOS管M11具有相同的沟道宽长比，NMOS管M8沟道宽长比是NMOS管M9沟道宽长比的K₃倍，NMOS管M8的漏极电流I₈为式中，T_r1为参考温度，且T_r1＜T₀，PMOS管M16沟道宽长比是PMOS管M5沟道宽长比的K₄倍，PMOS管M17沟道宽长比是PMOS管M4沟道宽长比的K₅倍，NMOS管M14与NMOS管M15具有相同的沟道宽长比，NMOS管M12沟道宽长比是NMOS管M13沟道宽长比的K₆倍，NMOS管M12的漏极电流I₁₂为

式中，T_r2为参考温度，且T_r2＜T_r1。

7.根据权利要求4所述的无双极晶体管的高阶温度补偿带隙基准参考电路，其特征在于，所述高温区域温度分段补偿电路(3)中PMOS管M22沟道宽长比是PMOS管M5沟道宽长比的K₇倍，NMOS管M18与NMOS管M19具有相同的沟道宽长比，PMOS管M23沟道宽长比是PMOS管M4沟道宽长比的K₈倍，NMOS管M21沟道宽长比是NMOS管M20沟道宽长比的K₉倍，NMOS管M21的漏极电流I₂₁为

$I_{21}=\left\{\begin{array}{cc}0& T\&lt;T_{r3}\\ K_9(K_8\frac{{\mathrm{\&Delta;V}}_{GS}}{R_2}-K_7\frac{V_{GS1}}{R_3})& T\&GreaterEqual;T_{r3}\end{array}\right.$

式中，T_r3是参考温度，且T_r3＞T₀，PMOS管M28沟道宽长比是PMOS管M5沟道宽长比的K₁₀倍，NMOS管M24与NMOS管M25具有相同的沟道宽长比，PMOS管M29沟道宽长比是PMOS管M4沟道宽长比的K₁₁倍，NMOS管M27沟道宽长比是NMOS管M26沟道宽长比的K₁₂倍，NMOS管M27的漏极电流I₂₇为

$I_{27}=\left\{\begin{array}{cc}0& T\&lt;T_{r4}\\ K_{12}(K_{11}\frac{{\mathrm{\&Delta;V}}_{GS}}{R_2}-K_{10}\frac{V_{GS1}}{R_3})& T\&GreaterEqual;T_{r4}\end{array}\right.$

式中，T_r4为参考温度，且T_r4＞T_r3。

8.根据权利要求4所述的无双极晶体管的高阶温度补偿带隙基准参考电路，其特征在于，所述输出电压V_REF为

V_REF＝V_CTAT+V_PTAT-V_NL1-V_NL2-V_NL3-V_NL4

其中，V_CTAT为具有负温度系数电压，

V_PTAT为具有正温度系数电压，

V_NL1为低温区具有温度分段特性电压，

$V_{NL1}=\left\{\begin{array}{cc}{R}_4{K}_3(K_1\frac{V_{GS1}}{R_3}-K_2\frac{{\mathrm{\&Delta;V}}_{GS}}{R_2})& T\&le;T_{r1}\\ 0& T\&gt;T_{r1}\end{array}\right.$

V_NL2为低温区具有温度分段特性电压，

V_NL3为高温区具有温度分段特性的电压，

$V_{NL3}=\left\{\begin{array}{cc}0& T\&lt;T_{r3}\\ R_4{K}_9(K_8\frac{{\mathrm{\&Delta;V}}_{GS}}{R_2}-K_7\frac{V_{GS1}}{R_3})& T\&GreaterEqual;T_{r3}\end{array}\right.$

V_NL4为高温区具有温度分段特性的电压，

$V_{NL4}=\left\{\begin{array}{cc}0& T\&lt;T_{r4}\\ (R_4+R_5)K_{12}(K_{11}\frac{{\mathrm{\&Delta;V}}_{GS}}{R_2}-K_{10}\frac{V_{GS1}}{R_3})& T\&GreaterEqual;T_{r4}\end{array}\right..$

9.根据权利要求1所述的无双极晶体管的高阶温度补偿带隙基准参考电路，其特征在于，所述启动电路(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后，启动电路(1)停止工作。