[发明专利]用于带隙基准的二阶曲率温度补偿电路

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路技术，特别涉及一种适用于带隙基准的二阶曲率温度补偿电路。

背景技术

基准源是电子系统中非常重要的一个模块，其特性直接关系到系统的整体性能。因此高性能基准源在众多应用中扮演着重要的角色，其覆盖了模拟电路、数字电路和混合信号电路领域。在众多的基准源中，带隙基准源使用最为广泛。为了提高带隙基准的输出精度，学术界提出了多种高阶曲率补偿方法，例如平方项的温度补偿、指数型温度补偿、分段线性补偿和与温度相关的电阻比例补偿等。

现有技术的带隙基准二阶曲率温度补偿电路，通常都是在经过一阶温度补偿（或部分一阶温度补偿）基础上，叠加二阶温度补偿项来实现的，典型电路结构如图1所示。其中图1a和b分别为两种常用电路结构形式，包括电流源、电阻R以及三极管T₁、T₂等。其中电流源可以是正温电流源和/或负温电流源，通常由饱含PMOS管（P型场效应晶体管）、NMOS管（N型场效应晶体管）和双极型三极管的电路构成。图1a和b示出了两种采用正温电流源的二阶曲率温度补偿电路，正温电流源产生的电流分别为I₁和I₂，且I₁=c₁T，I₂=c₂T。图1所示电路可以实现指数型二阶曲率温度补偿。其输出基准电压VREF的表达式为

VREF≈VBE1+c1RT+c2Rβ∞Texp(ΔEGkT)]]>

其中，V_BE1是NPN型三极管T₁基极和发射极之间的电压，c₁、c₂是与温度无关的常数，T是绝对温度，β_∞是共发射极电流增益的最大值，△E_G是发射极的带隙缩小因子，k是玻耳兹曼常数。上式中c₁RT项用于对三极管BE结电压做一阶温度补偿，项实现对三极管BE结电压的指数型二阶曲率温度补偿。该电路虽然结构简单，但它需要使用电阻，而且对工艺要求高，必须使用双极型工艺或BiCMOS工艺才能实现。电路适用范围和灵活性受到极大限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是针对现有带隙基准的二阶曲率温度补偿电路需要使用电阻，不适用于一些特定工艺（没有电阻或电阻模型不精确的工艺，例如标准数字CMOS工艺）的问题，提供一种新型的二阶曲率温度补偿电路。

本发明解决所述技术问题，采用的技术方案是，用于带隙基准的二阶曲率温度补偿电路，包括，PMOS管：M15、M16、M17、M18、M19，NMOS管：M20、M21；其中，M15的栅极连接经过部分一阶温度补偿的带隙基准电压信号，并作为所述二阶曲率补偿电路的输入端，M15的源极与衬底相连并连接M17的漏极、M18的漏极以及M16的源极，M15的漏极连接地电位；M17的栅极连接正温电流源的输出节点，M17的源极连接电源电压；M18的栅极连接负温电流源的输出节点并与M19的栅极相连，M18的源极连接电源电压；M16的栅极和漏极相连并连接M20的漏极，作为所述二阶曲率补偿电路的输出端；M19的漏极连接M21的栅极和漏极以及M20的栅极，M19的源极连接电源电压；M20和M21的源极均连接地电位。