一种降低电阻温度特性的补偿电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种降低电阻温度特性的补偿电路，包括第一电阻和第二电阻，第二电阻的阻值小于其理论值，第二电阻可选择地连接一个或多个修调电阻来调整其阻值，第二电阻的温度特性与修调电阻一致，这样，通过调整第二电阻，即对电阻进行温度补偿，由于第二电阻的阻值小于其理论值，因此只需要调整该电阻的修调电阻即可，有效地避免了现有技术中需要双向调节、调节方式复杂、电路结构复杂、调节时间长的问题。本方案中通过将某一正温度系数或负温度系数的电阻值设置为显著偏离其理论值，保证其调节的方向是固定的，即只需将第二电阻往大的方向调节即可，这样就无需设置双向调节的电路，减小了电路的面积，减少了调节的时间。
【专利说明】一种降低电阻温度特性的补偿电路
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种电阻补偿电路，具体地说是一种可以降低电阻温度特性的零 温度系数的电阻补偿电路。
【背景技术】
[0002] 电阻即电阻器，是一个限流元件，将电阻接在电路中后，电阻器具有一定阻值，它 可限制通过它所连支路的电流大小。阻值不能改变的称为固定电阻器，阻值可变的称为电 位器或可变电阻器。理想的电阻器是线性的，即通过电阻器的瞬时电流与外加瞬时电压成 正比。但是，实际中的电阻都具有温度特性，随着温度的变化阻值也存在变化。在规定的环 境温度范围内，温度每改变1 °c时阻值的平均相对变化，称为电阻的温度系数。
[0003] 在半导体工艺中可提供多种由不同材料构成的电阻以满足不同的应用，如基区电 阻、射区电阻、金属电阻、多晶硅电阻等，其中有的较适合高值电阻，有的较适合低值电阻， 不同材料电阻的精度以及温度系数也有很大的不同。根据构成电阻的材料、工艺类型、参杂 浓度等因素，电阻通常表现出不同的温度特性，有表现出正温度特性的，即随着温度的升高 阻值变大，也有表现出负温度特性，即随着温度的升高阻值会变小，有的电阻在理论情况下 为零温度特性的。通常电阻都会有一定的温度特性，在一定程度上，表现为一较小的线性温 度系数，具体的温度系数根据工艺的不同而不同。
[0004] 模拟电路中通常要用到许多电阻，或者根据欧姆定律在电阻上产生一定的电流以 为其他电路提供电流偏置，或利用其匹配性提供一系列的电阻分压值来为其他电路提供电 压偏置。如果利用电阻来产生电流，则要求电阻有较好的阻值精度；如果作为分压电阻，则 要求电阻有较好的匹配性。
[0005] 在上述的电阻应用中，当电阻用来产生偏置电流时，要求电阻具有较好的阻值精 度，但由于电阻阻值对工艺偏差很敏感，通常电阻有30%左右的阻值偏差；虽然电阻阻值 偏差较大，在实际中这一问题可通过对电阻值进行修调来解决。电阻值除了受工艺偏差的 影响，还受到温度系数影响，通过修调只能解决工艺偏差，不能修正温度系数，所以电阻的 阻值仍然随温度而变化。电阻阻值的温度特性导致依赖于电阻的偏置电流也随温度而变， 这改变了电路的偏置点，电路的功耗、性能等也随温度而变，这通常对电路性能产生不良影 响，降低了整个电路的稳定性。
[0006] 为解决上述技术问题，在中国专利文献CN101599761A中公开了一种温度补偿电 路和方法，包括张弛振荡器、场效应晶体管、电流镜电路、运算放大器、带隙电路以及电阻器 阵列，该电阻器阵列包括可以选择的多个负温度系数电阻器和正温度系数电阻器，根据需 要来选择所需的正温度系数电阻器和负温度系数电阻器，从而实现电阻的温度补偿。虽然 该方案中可以通过选择合适数量的正温度系统的电阻器和负温度系数的电阻器来消除温 度对电阻的影响，但是由于正温度系数的电阻和负温度系数的电阻接入的数量都是不确定 的，都需要进行调节，这样不仅要进行双向调节，而且使得电路结构复杂，这样既增大了电 路的面积，又增加了调节的时间。 实用新型内容
[0007] 为此，本实用新型所要解决的技术问题在于现有技术中的电阻温度补偿电路调节 方式复杂、电路结构复杂，调节时间长的问题，从而提出一种单向调节、结构简单、调节方便 的降低电阻温度特性的补偿电路。
[0008] 为解决上述技术问题，本实用新型的提供一种降低电阻温度特性的补偿电路，包 括温度特性不同的第一电阻和第二电阻，第二电阻的阻值小于其理论值，所述第一电阻的 一端连接钳位电压输出端，另一端与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与 一个或多个修调电阻可选择地连接，所述修调电阻与所述第二电阻的温度特性一致。
[0009] 优选地，还包括逐次逼近调整电路，所述逐次逼近调整电路包括比较器和逐次逼 近模数转换器，所述比较器的第一输入端连接一个基准电压，所述比较器的第二输入端连 接所述第一电阻和第二电阻之间连接，所述比较器的输出端连接逐次逼近模数转换器的输 入端，所述逐次逼近模数转换器的输出端用于选通或断开所述修调电阻。
[0010] 优选地，所述逐次逼近模数转换器的输出端分别通过电力电子开关器件与所述修 调电阻连接，所述修调电阻的两端与所述电力电子开关器件的两个电极连接。
[0011] 优选地，所述电力电子开关器件为PM0S管或三极管或NM0S管。
[0012] 优选地，所述钳位电压输出端连接钳位电路，所述钳位电路包括第一 PM0S管、第 二PM0S管、NM0S管以及运算放大器，所述第一 PM0S管和第二PM0S管的源极分别连接直流 电源，栅极相互连接，且第一 PM0S管的栅极和漏极相连且与所述NM0S管的漏极连接，所述 NM0S管的栅极连接运算放大器的输出端，所述运算放大器的同相输入端与基准电压连接， 反向输入端与所述NM0S管的源极连接后作为钳位电压输出端。
[0013] 优选地，所述第二电阻的阻值小于其理论值的20%_50%。
[0014] 优选地，所述第二电阻的阻值小于其理论值的30%。
[0015] 优选地，所述第一电阻为正温度特性电阻，所述第二电阻为负温度特性电阻。
[0016] 优选地，所述第一电阻为负温度特性电阻，所述第二电阻为正温度特性电阻。
[0017] 本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点，
[0018] (1)本实用新型所述的降低电阻温度特性的补偿电路，包括第一电阻和第二电阻， 第二电阻的阻值小于其理论值，第二电阻可选择地连接一个或多个修调电阻来调整其阻 值，第二电阻的温度特性与修调电阻一致，这样，通过调整第二电阻，即对电阻进行温度补 偿，由于第二电阻的阻值小于其理论值，因此只需要调整该电阻的修调电阻即可，有效地避 免了现有技术中需要双向调节、调节方式复杂、电路结构复杂、调节时间长的问题。本方案 中通过将某一正温度系数或负温度系数的电阻值设置为显著偏离其理论值，保证其调节的 方向是固定的，也就是只需将第二电阻往大的方向调节即可，这样就无需设置双向调节的 电路，减小了电路的面积，减少了调节的时间。
[0019] (2)本实用新型所述的降低电阻温度特性的补偿电路，还包括逐次逼近调整电路， 所述逐次逼近调整电路包括比较器和逐次逼近模数转换器，通过逐次逼近的方式选择合适 的修调电阻接入，实现了修调电阻的自动选择和接入，采用逐次逼近的开关电路进行调节， 结构简单，调节快速方便。
[0020] (3)本实用新型所述的降低电阻温度特性的补偿电路，所述逐次逼近模数转换器 的输出端分别通过电力电子开关器件与所述修调电阻连接，通过电力电子开关器件来选择 与第二电阻接通或断开的修调电阻，可以使用PMOS管、NMOS管或可实现该开关控制的三极 管等器件。
[0021] (4)本实用新型所述的降低电阻温度特性的补偿电路，所述钳位电压输出端连接 钳位电路，所述钳位电路包括第一 PM0S管、第二PM0S管、NM0S管以及运算放大器。通过该 钳位电路来提供第一电阻的一端固定的钳位电压，钳位电压仅提供需要的电压值，不提供 电流，进而可以实现通过分压计算来对修调电阻进行调整。
[0022] (5)本实用新型所述的降低电阻温度特性的补偿电路，所述第二电阻的阻值小于 其理论值的20%-50%，如优选所述第二电阻的阻值小于其理论值的30%左右，目前的加工工 艺可以实现在该范围内进行调整和校正，得到所需的电阻。
[0023] (6)本实用新型所述的降低电阻温度特性的补偿电路，所述第一电阻和第二电阻 分别为负温度特性电阻或正温度特性电阻，根据具体的使用需要进行设计，具有广泛的适 用性。
【专利附图】
【附图说明】
[0024] 为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施 例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中
[0025] 图1是本实施例中第一电阻和第二电阻的连接示意图；
[0026] 图2是本实施例中钳位电路以及零温度系数的电阻的实现示意图；
[0027] 图3是本实施例中降低电阻温度特性的补偿电路的实现示意图。
【具体实施方式】
[0028] 实施例1 :
[0029] 在半导体工艺中，多晶硅电阻通常能提供较好的电特性而被广泛应用于电路中， 本实施例中以多晶硅电阻为例。本实施例提出的一种降低电阻温度特性的补偿电路，包括 温度特性不同的第一电阻和第二电阻，该电阻为多晶硅电阻。如图1所示，第一电阻和第二 电阻连接，第一电阻为具有正温度系数的电阻PR，第二电阻为具有负温度系数的电阻NR， 其中NR的阻值小于其理论值30%。如图2,电阻PR的一端连接钳位电压输出端，设为节点 a，其电压为BGR，电阻PR的另一端与电阻NR的一端连接，此处为节点b，电压为Vref。该电 阻NR的另一端与多个修调电阻顺"可选择地连接，η为修调电阻的个数，η大于等于1，所 述修调电阻NR n与电阻NR的温度特性一致，也是负温度系数的电阻。
[0030] 由于多晶硅电阻根据其参杂类型可分为N型电阻（NR)与P型电阻（PR)，通常PR 具有正温度特性，NR具有负温度特性。如果将这两个类型的电阻合并使用，通过选择合适 的大小，就可以得到零温度系数的电阻。如图1所示，电阻R由PR和NR组成，PR有正温度 系数+TCPR，NR有负温度系数-TCNR，通过调整PR和NR的阻值比例就能得到零温度系数的 电阻R，即：
【权利要求】
1. 一种降低电阻温度特性的补偿电路，其特征在于：包括温度特性不同的第一电阻和 第二电阻，第二电阻的阻值小于其理论值，所述第一电阻的一端连接钳位电压输出端，另一 端与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与一个或多个修调电阻可选择地连 接，所述修调电阻与所述第二电阻的温度特性一致。
2. 根据权利要求1所述的补偿电路，其特征在于，还包括逐次逼近调整电路，所述逐次 逼近调整电路包括比较器和逐次逼近模数转换器，所述比较器的第一输入端连接一个基准 电压，所述比较器的第二输入端连接所述第一电阻和第二电阻之间连接，所述比较器的输 出端连接逐次逼近模数转换器的输入端，所述逐次逼近模数转换器的输出端用于选通或断 开所述修调电阻。
3. 根据权利要求2所述的补偿电路，其特征在于，所述逐次逼近模数转换器的输出端 分别通过电力电子开关器件与所述修调电阻连接，所述修调电阻的两端与所述电力电子开 关器件的两个电极连接。
4. 根据权利要求3所述的补偿电路，其特征在于，所述电力电子开关器件为PMOS管或 三极管或NMOS管。
5. 根据权利要求1-4任一所述的补偿电路，其特征在于，所述钳位电压输出端连接钳 位电路，所述钳位电路包括第一 PMOS管、第二PMOS管、NMOS管以及运算放大器，所述第一 PMOS管和第二PMOS管的源极分别连接直流电源，栅极相互连接，且第一 PMOS管的栅极和漏 极相连且与所述NMOS管的漏极连接，所述NMOS管的栅极连接运算放大器的输出端，所述运 算放大器的同相输入端与基准电压连接，反向输入端与所述NMOS管的源极连接后作为钳 位电压输出端。
6. 根据权利要求1-4任一所述的补偿电路，其特征在于，所述第二电阻的阻值小于其 理论值的20%-50%。
7. 根据权利要求6所述的补偿电路，其特征在于，所述第二电阻的阻值小于其理论值 的 30%。
8. 根据权利要求1-4任一所述的补偿电路，其特征在于，所述第一电阻为正温度特性 电阻，所述第二电阻为负温度特性电阻。
9. 根据权利要求1-4任一所述的补偿电路，其特征在于，所述第一电阻为负温度特性 电阻，所述第二电阻为正温度特性电阻。
【文档编号】H03L1/02GK203872158SQ201420212816
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年4月28日 优先权日:2014年4月28日
【发明者】张自宝, 张 杰, 杨云 申请人:比亚迪股份有限公司