一种高阶温度补偿的带隙基准电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于集成电路领域，特别涉及一种高阶温度补偿的带隙基准电路。
【背景技术】
[0002] 带隙基准电路用于产生与温度无关的参考电压，是模拟集成电路中的重要模块， 普遍应用于模数转换器(ADC)、数模转换器（DAC)、低压差线性稳压器（LD0)等领域。高性能 的带隙基准电路是设计的关键技术之一，它的精度直接决定了整个系统的精度。
[0003] 传统的一阶温度补偿的带隙基准电路的基本原理是利用具有正温度系数的热电 压Vt与具有负温度系数的H极管基极-发射极电压Vbe加权相加，从而得到零温度系数的 基准电压。由于热电压Vt的温度系数是一个固定值，而VeE的温度系数本身会随着温度的 变化而改变，所W该方法得到的基准电压只能实现一阶温度补偿。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种新型的高阶温度补偿的带隙基准电路，在 传统一阶温度补偿的基础上进一步降低带隙基准电压的温度系数，满足更高精度的应用需 求。
[0005] 为解决上述问题，采用了如下技术方案：
[0006] 一种高阶温度补偿的带隙基准电路，包括一阶带隙基准电路，零温度系数电流产 生电路，W及高阶温度补偿电路；所述一阶带隙基准电路用于产生具有一阶温度补偿的带 隙基准电压，W及与绝对温度成正比的电流（PTAT电流）；所述零温度系数电流产生电路用 于产生具有一阶温度补偿的零温度系数电流；所述高阶温度补偿电路利用一阶带隙基准电 路所产生的PTAT电流为亚阔值区的晶体管MN3提供偏置，利用零温度系数电流产生电路所 产生的一阶温度补偿的零温度系数电流为亚阔值区的晶体管丽5提供偏置，丽3和丽5的 栅源电压之差与温度呈指数关系，用作温度补偿的高阶项，叠加在一阶带隙基准电压上，进 而得到具有高阶温度补偿的带隙基准电压。
[0007] 所述一阶温度补偿带隙基准电路包括，PM0S管；1?1、1?2、1?3，运算放大器；0口八1， 电阻；R1、R2，^极管；Q1、Q2、Q3 ;其中，MP1的栅极为0PA1的输出节点，并且与MP2的栅极 和MP3的栅极相连，MP1的漏极与Q1的发射极相连，并且接至0PA1的反相输入端，MP1的源 级连接电源电压；MP2的漏极与R1的一端相连，并且接至0PA1的同相输入端，MP2的源级连 接电源电压；MP3的漏极与R2的一端相连，得到一阶温度补偿的基准电压（V1)，MP3的源级 连接电源电压；电阻R1的另一端与Q2的发射极相连；电阻R2的另一端与Q3的发射极相 连；Q1、Q2、Q3的基极和集电极均连接至地。
[000引所述零温度系数电流产生电路包括，PM0S管；MP7、MP8,运算放大器；0PA2,电阻：R3、R4、贴，H极管；Q4、Q5 ;其中，MP7的栅极为0PA2的输出节点，并且连接MP8的栅极，MP7 的漏极与R3的一端、Q4的发射极相连，并且接至0PA2的反相输入端，MP7的源级接至电源 电压；MP8的漏极与R4的一端、R5的一端相连，并且接至0PA2的同相输入端，MP8的源级接 至电源电压；R3的另一端接至地；R4的另一端与Q5的发射极相连；R5的另一端接至地；Q4、Q5的基极和集电极均接至地。
[0009] 所述高阶温度补偿电路包括，PM0S管；MP4、MP5、MP6，NM0S管；MN1、MN2、MN3、MN4、 丽5、MN6、丽7 ;其中，MP4的栅极与MP3的栅极、MP5的栅极相连，MP4的漏极与丽1的栅极 和漏极相连，MP4的源级接至电源电压；MP5的漏极与MN3的栅极和漏极相连，MP5的源级接 至电源电压；MP6的栅极与MP7的栅极相连，MP6的漏极与丽7的栅极和漏极、MN6的栅极相 连，MP6的源级接至电源电压；丽1的源级与丽2的栅极和漏极、MN4的栅极相连；丽2的源 级接至地；MN3的源级与MN4的漏极、丽5的源级、MN6的漏极相连；MN4的源级接至地；MN5 的栅极接至一阶温度补偿的基准电压（VI)，丽5的漏极接至电源电压；MN6、丽7的源级均接 至地。从MP5的漏极输出具有高阶温度补偿的基准电压（Vcw)。
[0010] 本发明可W获得如下有益效果：
[0011] 本发明提供的具有高阶温度补偿的带隙基准电路在一阶温度补偿的带隙基准电 压基础上，通过高阶温度补偿电路产生与温度成指数关系的高阶项，用于补偿VeE温度系数 中的高阶分量，将带隙基准的温度系数从一阶温度补偿时的14. 8化pm/°C，降低到高阶温度 补偿之后的6. 43ppm/°C，因此更能满足高精度的应用需求。
【附图说明】
[0012] 下面结合附图对本发明做进一步说明：
[0013] 图1为本发明的高阶温度补偿的带隙基准电路图；
[0014] 图2为本发明的一阶温度补偿带隙基准电路所用运算放大器的原理图；
[0015] 图3为本发明的零温度系数电流产生电路所用运算放大器的原理图；
[0016] 图4为本发明的一阶温度补偿带隙基准输出电压的温度特性仿真图；
[0017]图5为本发明的高阶温度补偿带隙基准输出电压的温度特性仿真图；
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图所示的实施例对本发明的技术方案作W下详细描述：
[0019] 一种高阶温度补偿的带隙基准电路，包括一阶带隙基准电路，零温度系数电流产 生电路，W及高阶温度补偿电路；所述一阶带隙基准电路用于产生具有一阶温度补偿的带 隙基准电压，W及与绝对温度成正比的电流（PTAT电流）；所述零温度系数电流产生电路用 于产生具有一阶温度补偿的零温度系数电流；所述高阶温度补偿电路将PTAT电流和零温 度系数电流镜像，分别偏置两个工作在亚阔值区的NM0S管，该两个NM0S管的栅源电压（\s) 之差与温度呈指数关系，用作温度补偿的高阶项，叠加在一阶补偿的带隙基准电压上，进而 得到具有高阶温度补偿的带隙基准电压Vcw。
[0020] 如图1所示，本发明的高阶温度补偿的带隙基准电路具体实现为；一阶温度补偿 带隙基准电路;MP1的栅极为0PA1的输出节点，并且与MP2的栅极和MP3的栅极相连，MP1 的漏极与Q1的发射极相连，并且接至0PA1的反相输入端，MP1的源级连接电源电压；MP2的 漏极与R1的一端相连，并且接至0PA1的同相输入端，MP2的源级连接电源电压；MP3的漏 极与R2的一端相连，得到一阶温度补偿的基准电压（VI)，MP3的源级连接电源电压；电阻 R1的另一端与Q2的发射极相连；电阻R2的另一端与Q3的发射极相连；Q1、Q2、Q3的基极 和集电极均连接至地。零温度系数电流产生电路：MP7的栅极为0PA2的输出节点，并且连 接MP8的栅极，MP7的漏极与R3的一端、Q4的发射极相连，并且接至0PA2的反相输入端， MP7的源级接至电源电压；MP8的漏极与R4的一端、R5的一端相连，并且接至0PA2的同相 输入端，MP8的源级接至电源电压；R3的另一端接至地；R4的另一端与Q5的发射极相连；R5 的另一端接至地；Q4、Q5的基极和集电极均接至地。高阶温度补偿电路；MP4的栅极与MP3 的栅极、MP5的栅极相连，MP4的漏极与丽1的栅极和漏极相连，MP4的源级接至电源电压； MP5的漏极与丽3的栅极和漏极相连，MP5的源级接至电源电压；MP6的栅极与MP7的栅极 相连，MP6的漏极与丽7的栅极和漏极、MN6的栅极相连，MP6的源级接至电源电压；丽1的 源级与丽2的栅极和漏极、MN4的栅极相连；MN2的源级接至地；MN3的源级与MN4的漏极、 丽5的源级、MN6的漏极相连；MN4的源级接至地；MN5的栅极接至一阶温度补偿的基准电压 (VI)，丽5的漏极接至电源电压；MN6、丽7的源级均接至地。从MP5的漏极输出具有高阶温 度补偿的基准电压（Vcw)。
[0021] 一阶温度补偿带隙基准电路产生PTAT电流：
[0022]
[0023] 上式中，K是波尔兹曼常数，T是绝对温度，q是电子的电荷量，N1是H极管Q2和 H极管Q1发射极面积的比值，R1代表电阻R1的阻值。本实施例中Nl=8。
[0024] 该PTAT电流被MP3镜像，流过电阻R2转换成PTAT电压，与H极管Q3的发射极-基 极电压累加，得到一阶温度补偿的基准电压VI:
[00巧]
[002引 Veb3是负温度系数电压：
[0027]
[0028] 上式中，V。是0K下娃材料的带隙电压，T是绝对温度，常温Ta=300K，Y、a分别为 与H极管基区空穴迁移率和集电极电流相关的温度系数，