[发明专利]一种指数温度补偿的低温漂CMOS带隙基准电压源

说明书

技术领域

本发明涉及用于射频、数模混合电路中需要产生的极低温度系数的基准电压源。特别是高速高精度的模数转换器和低压差线性稳压源，需要一个不随环境变化的基准电压作为其比较电平和参考电平，本发明产生的基准电压具有极低温度系数，较低的功耗，可以工作在低电源电压下，满足了这种需求。

背景技术

对于数模转换器、模数转换器、电压转换器、电压检测电路等模拟电路而言，基准电压源是相当重要的模块，基准电压源的稳定性直接关系到电路的工作状态及电路的性能。为了满足电路在不同外界环境下的正常工作要求，基准电压源应具有输出稳定、抗干扰能力强、温度系数小等优点。目前比较常用的是带隙基准电压源，主要有电压模和电流模两种结构，均采用双极型器件实现。电压模结构的带隙基准电压源其输出电压值基本恒定在半导体材料的带隙电压附近；而电流模结构的带隙基准的输出电压值是半导体材料的带隙电压的分压，可低于半导体材料的带隙电压，适合于于低电源电压。

带隙基准电压源的工作原理是使ΔV_BE(双极型晶体管在不同电流密度偏置下的两个基区-发射区的电压差)的正温度系数和V_BE(双极型晶体管基区-发射区电压)的负温度系数所产生的漂移相互抵消，并通过高阶温度补偿电流产生电路，同时抵消V_BE的高阶项，以达到极低的温度系数。

发明内容

技术问题：发明提供了一种指数温度补偿的低温漂CMOS带隙基准电压源。电路在传统带隙基准电压源的基础上改进了传统运放，增加了高阶温度补偿电流产生电路，以实现在使ΔV_BE(双极型晶体管在不同电流密度偏置下的两个基区-发射区的电压差)的正温度系数和V_BE(双极型晶体管基区-发射区电压)的负温度系数所产生的漂移相互抵消的基础上，并通过指数温度补偿电流产生电路，抵消V_BE的高阶项，达到极低的温度系数的目的。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供了一种指数温度补偿的低温漂CMOS带隙基准电压源，该带隙基准电压源包括一阶温度补偿基准电流产生电路，指数温度补偿电流产生电路，误差放大器，启动电路及基准电流-电压转换电路；

一阶温度补偿基准电流产生电路的第一输入端同时与启动电路的输出端及一阶温度补偿基准电流产生电路的第一输出端相连，一阶温度补偿基准电流产生电路的第一输出端同时与指数温度补偿电流产生电路的第一输入端及误差放大器的第一输入端相连，一阶温度补偿基准电流产生电路的第二输出端同时与指数温度补偿电流产生电路的第二输入端及误差放大器的第二输入端相连，一阶温度补偿基准电流产生电路的第三输出端接基准电流-电压转换电路的输入端；指数温度补偿电流产生电路的输出端同时与误差放大器的第三输入端及启动电路的输入端相连；误差放大器的输出端同时与一阶温度补偿电流产生电路的第二输入端及基准电流-电压转换电路的输入端相连；基准电流-电压转换电路的输出端即是指数温度补偿的带隙基准电压。

优选的，所述的指数温度补偿电流产生电路由第三NPN管、第四NPN管、第四PMOS管和第五PMOS管组成；第三NPN管的基极作为指数温度补偿电流产生电路的第一输入端，第三NPN管的集电极同时与第四PMOS管的栅极和漏极相连，作为指数温度补偿电流产生电路的输出端；第四NPN管的基极作为指数温度补偿电流产生电路的第二输入端，第四NPN管的集电极同时与第四PMOS管的栅极和漏极相连；第三NPN管的发射极和第四NPN管的发射极接公共地端；第四PMOS管的栅极和漏极相连、第五PMOS管的栅极和漏极相连，作为自偏置电流源，第四PMOS管的源极和第五PMOS管的源极与直流电源VDD相连。

有益效果：

1、相比于传统一阶温度补偿带隙基准电压源，增加很少的器件和功耗，得到了更低的温度系数。

2、相比于传统高阶温度补偿带隙基准电压源，该指数温度补偿电流产生电路抵消带隙电压高阶项的同时为启动电路和误差放大器提供偏置电流，电路结构简单易行，功耗更低。

3、本发明的基准电压源电路采用寄生NPN管，可以在CMOS工艺下实现；采用电流模结构，适合低电源电压下工作。

附图说明

图1是本发明的结构框图。

图2是本发明的整体电路图。

图3是本发明输出电压随温度的变化曲线图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。