一种高精度多路输出的基准电压源电路的制作方法

本发明涉及模拟集成电路，特别涉及一种高精度多路输出的基准电压源电路。

背景技术：

1、作为一款基础的应用电路，基准电压源在数字电路和模拟电路中的应用非常广泛。早期主要应用在的adc、dac等一系列高性能数字、模拟集成电路中，后来慢慢扩展到一些大规模集成电路的应用中。目前主流的高性能基准电压源为了提升产品性能和减小产品体积，都只有一个固定的输出电压。在大规模的集成电路应用中，一个基准电压显然是不够的，往往需要多个不同的基准电压作为参考，只能加入多个单一输出的基准电压源电路来满足应用需求，对使用环境提出了更高的要求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高精度、低温漂并且可以多路输出的基准电压源电路，以解决上述针对传统的基准电压电路输出基准电压单一的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种高精度多路输出的基准电压源电路，包括：

3、启动电路，由电阻和集电极-基极短接的三极管组成，相当于在电源与地之间设置了正向偏置的二极管和电阻，上电瞬间可以产生启动电流，从而开启整个电路；在电路上电后，完成整体电路的安全启动；

4、偏置电路，与启动电路共用部分器件，采用三极管交叉耦合的形式，结合电阻产生偏置电流，通过电流镜为各支路提供所需的偏置电流；在电路启动后，为内部各支路提供所需的静态电流，保证整体电路的正常工作；

5、带隙基准电路，作为基准电压源电路的核心模块，提供一个温漂性能极佳的带隙基准电压，直接决定了整个基准电压电路的温漂性能；基于brokaw带隙基准源模型设计，将两个面积不等的三极管的基极相连、发射极之间串联一个电阻，由于三极管的发射极面积决定了其管压降的大小，所以两个三极管的管压降之间的电压差降落在电阻上，会产生一个基准电流，并流经与之串联的电阻。因此，产生带隙基准电压，为三极管的管压降和降落在电阻上的电压组成。同时在带隙基准电路中设计了激光修调方案，可以对输出基准电压的温度系数进行后期修正；

6、运算放大器电路，作为基准电压源电路的核心模块，保障整体电路的输出能力，对带隙基准电压进行放大，实现多路高精度电压输出。其输入级采用npn管组成的差分输入结构，中间级采用pnp管构成的共集电极放大结构，输出级采用npn管构成的共集电极结构；整体电路结构围绕电流增益来设计，具有很强的负载驱动能力。中间级与输入级之间增加了补偿电容，提升电路的稳定性。输入级增加了过流及输出端口保护电路，提升了整个电路的安全性。在各输出采样电阻中设计了激光修调方案，可以根据实际测试结果进行修正，提升了整体电路的输出精度。

7、优选的，所述基准电压源电路包括电阻r1～r17、npn管n1～n14、pnp管p1～p7和电容c1；

8、电阻r1～r5的第一端均连接电源vcc，电阻r1的第二端连接npn管n3的集电极和基极；npn管n3的发射极连接npn管n1的集电极和n2的基极；npn管n1的发射极接地gnd；

9、电阻r2的第二端连接pnp管p4的发射极，pnp管p4的基极和集电极同时连接npn管n4的集电极和pnp管p5～p7的基极；npn管n4的发射极连接npn管n1的基极和n2的集电极，npn管n2的发射极通过电阻r6接地gnd；

10、电阻r3的第二端连接pnp管p5的发射极，pnp管p5的集电极连接pnp管p1的发射极；pnp管p1的集电极和基极同时连接pnp管p2的基极和npn管n5的集电极；npn管n5的基极同时连接电容c1的第一端、电阻r11的第一端及npn管n8的集电极，npn管n5的发射极与npn管n6的发射极共同通过电阻r7接地gnd；

11、电阻r4的第二端连接pnp管p6的发射极，pnp管p6的集电极同时连接pnp管p2的发射极、p3的基极及电容c1的第二端；pnp管p2的集电极与npn管n6的集电极相连，npn管n6的基极同时与电阻r10的第一端和npn管n7的集电极连接；

12、电阻r5的第二端连接pnp管p7的发射极，pnp管p7的集电极同时与pnp管p3的发射极、npn管n11的基极和集电极以及npn管n12的基极相连，pnp管p3的集电极接地gnd；

13、npn管n11的发射极连接npn管n10的集电极，npn管n10的发射极同时与npn管n9的集电极、电阻r16的第一端、电阻r17的第一端及输出端口vout1相连；npn管n9的发射极与电阻r10的第二端、电阻r11的第二端相连；npn管n7的基极分别与npn管n8的基极、电阻r14的第一端及r13的第一端相连；npn管n7的发射极与电阻r12的第一端相连，电阻r12的第二端与npn管n8的发射极及电阻r9的第一端相连；电阻r9的第二端通过电阻r8接地gnd；

14、npn管n12的集电极连接电源vcc，npn管n12的发射极与npn管n10的基极及电阻r17的第二端连接；电阻r16的第二端与npn管n13的集电极及电阻r15的第一端及输出端口vout2相连；电阻r15的第二端与npn管n9的基极、npn管n14的集电极、电阻r14的第二端及输出端口vout3连接；电阻r13的第二端接地gnd；npn管n13的基极和发射极共同接地gnd；npn管n14的基极和发射极共同接地gnd。

15、优选的，所述启动电路中的开启电流大小由电阻r1决定，电阻r1的阻值为250kω；所述偏置电路中的偏置电流大小电阻r6决定。

16、优选的，所述偏置电流由pnp管p1和p2组成的镜像电流源传递至比例电流源中，比例电流源由pnp管p4～p7与电阻r2～r5组成，各支路所需的偏置电流分别由对应的比例电阻决定。

17、优选的，所述带隙基准电路中的npn管n7与n8的发射极面积设计为12：1，使得npn管n7的管压降较低，加入电阻r7后，产生一路基准电流来达到整体电路的静态平衡。

18、优选的，所述电阻r8采用高温度系数的p型基区电阻，与金属薄膜电阻r9成一定比例时，完成带隙基准电压的二阶温度补偿。

19、优选的，所述电阻r9设计为“凸”字型电阻，在流片后用激光进行电阻修正，用于消除因工艺误差引起的温度漂移失效。

20、优选的，所述差分输入结构由npn管n5、n6组成；所述共集电极放大结构由pnp管p3组成；所述共集电极结构由npn管n12组成。

21、优选的，所述电容c1为补偿电容，用于连接中间级和输入级；所述npn管n10、n11和电阻r17组成电路中的过流保护电路；所述npn管n13和n14采用发射极与基极短接的形式，为输出端口的保护器件。

22、优选的，输出端口vout1、vout2和vout3的三路基准电压的计算公式如下：

23、vout1＝(r13+r14+r15+r16)*vref/r13；

24、vout2＝(r13+r14+r15)*vref/r13；

25、vout3＝(r13+r14)*vref/r13；

26、其中vref为带隙基准电压，电阻r14～r16均设计为“凸”字型电阻。

27、本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

28、本发明提供一种高精度、多路输出的基准电压源电路，在brokaw带隙基准源模型的基础上完成优化设计。本发明电路内部包含启动电路、偏置电路、带隙基准电路以及运算放大器电路，选择器件包含纵向npn管、横向pnp管、mos电容、金属薄膜电阻和p型基区电阻。p型基区电阻为高温度系数电阻，可以引入了一个二阶温度分量，完成带隙基准电压的二阶曲率校正，实现整体电路输出的二阶温度补偿。金属薄膜电阻为低温度系数电阻，后期通过对金属薄膜电阻进行激光修调，提升整体电路的输出精度和温漂系数，实现本发明的高精度、低温漂特性。