[发明专利]高阶温度补偿CMOS带隙基准电压源

说明书

技术领域

本发明涉及一种基准电压源，特别是，一种高阶温度补偿CMOS带隙基准电压源。

背景技术

基准电压源是模拟电路中广泛应用的一个关键模块，可提供高精度、高稳定性的基准电压，其应用非常广泛，比如数模转换器、传感器、电源控制管理器和各种高精度测量仪表中，其精度直接影响到电路中各模块的性能，具有非常重要的作用。

产生基准电压的技术有很多，但带隙基准电压技术以其低温度系数、宽电源电压范围和与CMOS工艺兼容等特点已成为基准电压的主流技术。现有的带隙基准电压源是基于两个三极管基极-发射极电压的差ΔV_BE的正温度系数电压与三极管的基极-发射极负温度系数电压V_BE的线性补偿的原理，但一阶线性补偿不完全，因为V_BE的温度系数是非线性的。

随着精度要求的不断提高，一阶补偿的温度系数指标难以满足高性能模拟电路的要求，高阶温度补偿能实现较低的温度系数，但通常的高阶补偿电路较复杂，芯片占用面积较大，如文献“闭环曲率补偿的低压带隙基准源的设计”(范寿等电路与系统学报，2009(08)：13-16)，介绍了一种超低温漂带隙基准电压源的实现方法，可以实现1ppm/℃内的温度系数，但单路采用4个运算放大器进行电压钳位，大大增加了电路的复杂程度和面积。另外，在已有的各类高阶补偿电路结构中，均无法克服工艺漂移对系统性能的严重影响，尤其是采用亚阈值补偿技术的方法，基准温度系数的漂移达到几倍甚至是几百倍，申请号为201010159179.7的专利申请公开了一种高阶温度补偿的方法，即通过处于亚阈值MOS管的电压电流的指数特性补偿BE结温度的非线性，但此方法受工艺影响非常大，工艺稳定性还不如相应的一阶线性补偿基准，局限性较强，因此，较难得到实际的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种高阶温度补偿CMOS带隙基准电压源，基于反馈工作点的可控来实现高阶温度系数补偿的稳定控制。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种高阶温度补偿CMOS带隙基准电压源，包括启动电路、带隙主体电路、反馈控制回路及输出电路，所述的启动电路使该基准电压源在上电时摆脱简并点的束缚而正常工作、并为所述的带隙主体电路、所述的反馈控制回路提供启动电压，所述的带隙主体电路产生一个带正温度系数电流，该带正温度系数电流由所述的带隙主体电路镜像至所述的反馈控制回路中而产生另一个带负温度系数电流，这两个带相反温度系数电流同比镜像至所述的反馈控制回路和所述的输出电路中，所述的反馈控制回路中引入一个电阻以实现高阶温度补偿，在该电阻上产生高阶补偿电流，两个同比镜像后的电流与高阶补偿电流叠加后镜像至所述的输出电路中的输出负载电阻上而得到与温度无关的基准电压Vref。

其中，所述的启动电路为：电阻R8连接在供电电压VCC与NMOS管M23的漏极之间，NMOS管M23的栅极与PMOS管M25的栅极共接至NMOS管M23的漏极，PMOS管M25的源极接至供电电压VCC，NMOS管M23的源极接至NMOS管M24的漏极，NMOS管M24的源极接至地端，NMOS管M24的栅极接至带隙基准电压Vref。

其中，所述的带隙主体电路为：PMOS管M9的栅极与PMOS管M10的栅极共接，PMOS管M9的源极、PMOS管M10的源极共接至供电电压VCC，PMOS管M9的漏极接至PMOS管M17的源极，PMOS管M10的漏极接至PMOS管M18的源极，PMOS管M17的栅极与PMOS管M18的栅极共接，PMOS管M17的漏极通过电阻R6接至NMOS管M1的漏极，PMOS管M18的漏极通过电阻R5接至NMOS管M2的漏极，NMOS管M1的栅极与NMOS管M2的栅极共接，NMOS管M1的源极接至NMOS管M4的漏极，NMOS管M2的源极接至NMOS管M5的漏极，NMOS管M4的栅极与NMOS管M5的栅极，NMOS管M4的源极接至三极管Q1的发射极，三极管Q1的基极和集电极共接至地端，NMOS管M5的源极通过电阻R1接至三极管Q2的发射极，三极管Q2的基极和集电极共接至地端，PMOS管M18的漏极与PMOS管M9的栅极相短接，NMOS管M2的漏极与PMOS管M17的栅极相短接，PMOS管M17的漏极与NMOS管M1的栅极相短接，NMOS管M1的漏极与NMOS管M4的栅极相短接，PMOS管M17的漏极接至PMOS管M25的漏极。