[发明专利]一种低温度系数高阶温度补偿的带隙基准电压源

说明书

技术领域

本发明属于集成电路设计领域，特别涉及一种低温度系数高阶温度补偿的带隙基准电压源。

背景技术

带隙基准电压源在模拟集成电路中有着广泛的应用，是重要的电路模块之一。许多模拟集成电路都需要精确而稳定的电压基准源，如数模转换器(DAC)、模数转换器(ADC)、直流-直流电压变换器(DC-DC)、交流-直流电压变换器(AC-DC)、线性稳压器、开关稳压器、温度传感器和充电电池芯片电路，等等。电压基准源是这些电路的关键模块，它的性能将直接影响整个系统的性能。例如，对于模数转换器，基准电压源控制着模拟量转化成数字量的缩放倍数。电压基准源的精度是影响整个数据转换系统的精确度的关键因素。因此，一个高精度的电压基准源是实现一个高性能ADC的关键。

传统的带隙基准电压源常常采用一阶温度补偿的方法得到较精确的基准电压。IEEE的期刊《Solid-State Circuits》在1973年6月号刊登的Karel E.Kuijk的论文“A Precision Reference Voltage Source”介绍了一种传统的带隙基准电压源，如图1所示。在该电路中，电阻R11与R12的电阻值相等，流过电阻R12的电流为：

I12=VTlnNR13]]>

其中，N是三极管Q11与Q12的发射结面积之比。由图1可知，流过电阻R11和R12的电流相等，再结合上式，可知流过电阻R11和R12均为PTAT电流。

则输出电压为：

V_REF＝V_BE11+I₁₁·R₁₁＝V_BE11+K·V_T ln N

其中，V_BE11是三极管Q11的基极与发射极之间的电压，I₁₁是流过电阻R11的电流，K是电阻R11和电阻R13的比值，即K＝R₁₁/R₁₃，V_T是热电压。

由于V_T是仅具有一阶温度系数的电压，但是V_BE11是具有高阶温度系数的电压。因此，根据上述输出电压表达式可知，传统的带隙基准电压源只进行了一阶温度补偿，输出电压仍然存在一定的温度系数。所以，在很多实际应用中，传统的一阶温度补偿带隙基准电压源的精度并不能满足整个系统对基准源的性能要求，而需要采取一些其他的技术对传统的带隙基准电压源的性能进行优化和提升，降低基准电压源的温度系数，使基准电压源能够应用于高性能要求的系统之中。

发明内容

本发明提供了一种低温度系数高阶温度补偿的带隙基准电压源，能够提供较低温度系数、较高精度的基准电压。

一种低温度系数高阶温度补偿的带隙基准电压源，包括一个产生具有高阶温度系数电压的电路单元和一个基准电压产生电路单元。

所述的产生具有高阶温度系数电压的电路单元包括一个运算放大器，第三PMOS管、第四PMOS管、PNP型的第三三极管和第五电阻，其中其中运算放大器的正、负输入端分别连接第五电阻的一端和第三三极管的发射极，第五电阻的另一端和第三三极管的基极、集电极均接地，运算放大器的输出端连接第三PMOS管、第四PMOS管的栅极，第三PMOS管的衬底、源极和第四PMOS管的衬底、源极均接工作电压VDD，第三PMOS管的漏极连接运算放大器的负输入端，第四PMOS管的漏极连接运算放大器的正输入端。