高精度带隙基准电压源电路的制作方法

1.本发明涉及模拟电路技术领域，具体为一种高精度带隙基准电压源电路。


背景技术：

2.带隙基准电压源作为模拟电路的基本电路结构，在整个模拟电路的系统中起着至关重要的作用。
3.带隙基准电压源为了满足一些高精度电路的要求，必须同时做到电压基准与工艺参数无关，同时又要具备零温度系数。
4.传统的带隙基准电压是把具有正温度系数和负温度系数的两种电压按照一定的比例进行相加，从而产生具有零温度系数的电压基准。
5.在传统的带隙基准电压源结构中，由于工艺参数的偏差以及运算放大器的失调电压影响，改变了正负温度系数电压的比例关系，影响到了基准电压的电压值以及其温度系数发生变化，从而使基准电压不再具备零温度系数。


技术实现要素：

6.为了解决现有运算放大器的失调电压对基准电压造成影响的问题，本发明提供了一种高精度带隙基准电压源电路，其能够消除传统结构中运算放大器的失调电压对基准电压的影响，大大提高基准电压的精度。
7.其技术方案是这样的：一种高精度带隙基准电压源电路，其包括电源vdd，所述电源vdd连接mos管m0的源端，所述mos管m0的漏端连接电阻r1，所述电阻r1另一端分别连接电阻r2一端和电阻r3一端，所述电阻r2另一端连接电阻r4一端，所述电阻r4另一端连接三极管q1的发射极、所述电阻r3另一端连接三极管q2的发射极，所述三极管q1和所述三极管q2的集电极、基极均接地，其特征在于，所述电阻r2另一端连接电阻r5一端和第一斩波电路的一个输入端，所述电阻r3另一端连接电阻r6一端和所述第一斩波电路的另一个输入端，所述第一斩波电路的两个输出端与所述mos管m0的栅端之间设置有顺次串联的第一运算放大器、第二斩波电路、开关滤波电容器，所述电阻r5和电阻r6的另一端相连后连接校准电路的vtrim输出端，所述校准电路的vin端连接所述电阻r1与所述电阻r2、电阻r3的连接点。
8.其进一步特征在于，所述开关滤波电容器包括一端共地的电容c1和电容c2，所述电容c1另一端连接第一开关fs一端、第二开关fsb一端，所述电容c2另一端连接第三开关fs一端、第四开关fsb一端，所述第一开关fs另一端与所述第四开关fsb另一端相连且为所述开关滤波电容器的输出端，所述第三开关fs另一端与所述第二开关fsb另一端相连且为所述开关滤波电容器的输入端；
9.所述校准电路包括第二运算放大器的正相输入端为所述校准电路的vin端、反相输入端连接n位数字模拟转换器的输出端，所述n位数字模拟转换器的输入端连接mos管m1的漏端，所述mos管m1的栅端连接mos管m2的栅端、所述第二运算放大器的输出端，所述mos管m1的源端、mos管m2的源端连接vdd，所述mos管m2的漏端为所述校准电路的vtrim端并连
接三极管q3的发射极，所述n位数字模拟转换器的控制端输入控制数字信号、接地端连接电阻r7一端，所述电阻r7另一端、三极管q3的基极和集电极均接地。
10.采用本发明后，由第一斩波电路、第一运算放大器、第二斩波电路、开关滤波电容器组成的串联电路替代了原有单一的运算放大器，并且增加了校准电路，可以有效的消除传统结构中运算放大器的失调电压对基准电压的影响，大大提高了基准电压的精度。
附图说明
11.图1为传统带隙基准电压源电路结构示意图；
12.图2为本发明电路原理图；
13.图3为开关电容滤波器原理图；
14.图4消除运算放大器失调电压原理图；
15.图5为校准电路原理图。
具体实施方式
16.见图1至图5所示，一种高精度带隙基准电压源电路，其包括电源vdd，电源vdd连接mos管m0的源端，mos管m0的漏端连接电阻r1，电阻r1另一端分别连接电阻r2一端和电阻r3一端，电阻r2另一端连接电阻r4一端，电阻r4另一端连接三极管q1的发射极、电阻r3另一端连接三极管q2的发射极，三极管q1和三极管q2的集电极、基极均接地，电阻r2另一端连接电阻r5一端和第一斩波电路402的一个输入端，电阻r3另一端连接电阻r6一端和第一斩波电路402的另一个输入端，第一斩波电路402的两个输出端与mos管m0的栅端之间设置有顺次串联的第一运算放大器405、第二斩波电路403、开关滤波电容器401，电阻r5和电阻r6的另一端相连后连接校准电路的vtrim输出端，校准电路的vin端连接电阻r1与电阻r2、电阻r3的连接点。
17.开关滤波电容器包括一端共地的电容c1和电容c2，电容c1另一端连接第一开关fs一端、第二开关fsb一端，电容c2另一端连接第三开关fs一端、第四开关fsb一端，第一开关fs另一端与第四开关fsb另一端相连且为开关滤波电容器的输出端，第三开关fs另一端与第二开关fsb另一端相连且为开关滤波电容器的输入端；
18.校准电路包括第二运算放大器的正相输入端为校准电路的vin端、反相输入端连接n位数字模拟转换器的输出端，n位数字模拟转换器的输入端连接mos管m1的漏端，mos管m1的栅端连接mos管m2的栅端、第二运算放大器的输出端，mos管m1的源端、mos管m2的源端连接vdd，mos管m2的漏端为校准电路的vtrim端并连接三极管q3的发射极，n位数字模拟转换器的控制端输入控制数字信号、接地端连接电阻r7一端，电阻r7另一端、三极管q3的基极和集电极均接地。
19.各个节点信号如图4所示，ａｂ两点之间的电压为vab，vab经过第一斩波电路402调制后的信号再加上第一运算放大器405的失调电压后的的波形为v402，v402经过第一运算放大器405后的信号为v405，v405经过第二斩波电路403解调之后的信号为v403，此时，v403中的第一运算放大器405的失调电压通过调制后从低频信号变成了高频信号，而v
ab
经过调制解调后仍旧为低频信号，v403经过开关滤波电容器401后的信号为v401，ｖ401信号中只保留了v
ab
的信号，消除了运算放大器的失调电压的影响，从而提高了基准电压的精度。
20.带隙基准的输出信电压为vbg。本发明中的vbg表示为：
21.‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
(1)
22.其中，vbg为输出基准电压，vg0为温度-273℃时的基准电压，tr为特定的温度，vbe1为三极管q1的基极与发射极之间的电压。vt为热电压，与绝对温度成正比，n为三极管q1与三极管q2个数的比值。选择合适的r1、r2和r3，则公式（1）中的一次项部分可以消除掉，只保留常数项vg0，则vbg= vg0。
23.假设：
[0024][0025]
则vbg的温度系数vc可以表示为：
[0026][0027]
假设r5=40kω，η=4，r5=
±
5kω，则在-40℃~125℃的温度范围内，vbg的温度系数vc为1.8ppm，只有正常标准的五分之一左右，从而实现了基准电压值不随工艺参数以及温度的变化而变化。


技术特征：
1.一种高精度带隙基准电压源电路，其包括电源vdd，所述电源vdd连接mos管m0的源端，所述mos管m0的漏端连接电阻r1，所述电阻r1另一端分别连接电阻r2一端和电阻r3一端，所述电阻r2另一端连接电阻r4一端，所述电阻r4另一端连接三极管q1的发射极、所述电阻r3另一端连接三极管q2的发射极，所述三极管q1和所述三极管q2的集电极、基极均接地，其特征在于，所述电阻r2另一端连接电阻r5一端和第一斩波电路的一个输入端，所述电阻r3另一端连接电阻r6一端和所述第一斩波电路的另一个输入端，所述第一斩波电路的两个输出端与所述mos管m0的栅端之间设置有顺次串联的第一运算放大器、第二斩波电路、开关滤波电容器，所述电阻r5和电阻r6的另一端相连后连接校准电路的vtrim输出端，所述校准电路的vin端连接所述电阻r1与所述电阻r2、电阻r3的连接点。2.根据权利要求1所述的一种高精度带隙基准电压源电路，其特征在于，所述开关滤波电容器包括一端共地的电容c1和电容c2，所述电容c1另一端连接第一开关fs一端、第二开关fsb一端，所述电容c2另一端连接第三开关fs一端、第四开关fsb一端，所述第一开关fs另一端与所述第四开关fsb另一端相连且为所述开关滤波电容器的输出端，所述第三开关fs另一端与所述第二开关fsb另一端相连且为所述开关滤波电容器的输入端。3.根据权利要求1所述的一种高精度带隙基准电压源电路，其特征在于，所述校准电路包括第二运算放大器的正相输入端为所述校准电路的vin端、反相输入端连接n位数字模拟转换器的输出端，所述n位数字模拟转换器的输入端连接mos管m1的漏端，所述mos管m1的栅端连接mos管m2的栅端、所述第二运算放大器的输出端，所述mos管m1的源端、mos管m2的源端连接vdd，所述mos管m2的漏端为所述校准电路的vtrim端并连接三极管q3的发射极，所述n位数字模拟转换器的控制端输入控制数字信号、接地端连接电阻r7一端，所述电阻r7另一端、三极管q3的基极和集电极均接地。

技术总结
本实用新型涉及模拟电路技术领域，具体为一种高精度带隙基准电压源电路，其能够消除传统结构中运算放大器的失调电压对基准电压的影响，大大提高基准电压的精度，其包括电源VDD，所述电源VDD连接MOS管M0的源端，所述MOS管M0的漏端连接电阻R1，所述电阻R1另一端分别连接电阻R2一端和电阻R3一端，所述电阻R2另一端连接电阻R4一端，所述电阻R4另一端连接三极管Q1的发射极、所述电阻R3另一端连接三极管Q2的发射极，所述三极管Q1和所述三极管Q2的集电极、基极均接地，所述电阻R2另一端连接电阻R5一端和第一斩波电路的一个输入端，所述电阻R3另一端连接电阻R6一端和所述第一斩波电路的另一个输入端。另一个输入端。另一个输入端。


技术研发人员：马辉 黄海滨 方帅
受保护的技术使用者：无锡思泰迪半导体有限公司
技术研发日：2021.10.22
技术公布日：2022/7/15