[发明专利]一种具有温度补偿功能的基准电压产生电路

说明书

技术领域

本发明涉及参考电压源技术领域，特别是具有温度补偿功能的基准电压产生电路。

背景技术

电压参考源是诸多电路系统中不可或缺的组成单元之一，常用于为高性能的模拟电路或数字电路模块提供一个低温度系数的参考电压，以提高电路的性能。

现有技术中，集成电路领域，传统的电压参考源电路通常使用由经典双极型晶体管构成的带隙基准电路，其基本原理是由于双极型晶体的基极-发射极结具有负温度特性；另一方面，当双极型晶体管的集电极电流不同时，其基极-发射极结的温度曲线存在差别，当不同的电流流过两个不同的双极型晶体管时，两个晶体管上的基极-发射极结两端电压的差值却具有正的温度系数。通过将这个具有正温度系数的电压放大适大的比例同具有负温度系数的结电压相加，就可以获得一个温度系数得到一定抑制的电压参考源。

然而，传统的双极型晶体管构成的带隙基准电路并不适用于低功耗设计。原因如下：首先，传统的双极型晶体管的电流放大倍数BETA值并非恒定，当集电极电流小于某个阈值时，BETA值会随着电流的不同而单调明显变化，这使得当偏置电流很小时，采用不同大小电流进行偏置的两个双极型晶体管的BETA值可能存在着显著不同，使得匹配性变得很差；其次，传统的双极型晶体管构成的带隙基准电路通常使用运算放大器将结电压的差值ΔVBE取出，并置于采样电阻两端，而流经采样电阻的电流亦构成了带隙基准电路中的静态电流，故在低功耗设计中，要获取极小的静态电流，必须采用极大的采样电阻值以及更为巨大的放大电阻的阻值，占用了巨大的面积同时造成了采工艺梯度与应力的影响加大；其三，传统带隙基准电路只能产生1.25V左右的电压，并不满足实际使用的需要。

出于以上原因，在现有的低功耗设计中不得不放弃传统带隙基准电路的使用，甚至有时不得不采用无温度补偿的电压参考源，这对后级的电路的性能造成了影响，增加了后级电路的设计难度。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种具有温度补偿功能的基准电压产生电路。它在不显著增加面积的情况下，有效降低系统功耗，且具有温度补偿功能。

为了达到上述发明目的，本发明的技术方案以如下方式实现：

一种具有温度补偿功能的基准电压产生电路，其结构特点是，它包括依次连接的正温度系数电压产生电路和类LDO电路。正温度系数电压产生电路输出的具有正温度系数的电压通过类LDO电路与具有负温度系数的电压进行叠加后，在类LDO电路的输出端输出低温度系数的基准参考电压。所述正温度系数电压产生电路由单级或多级单元电路组成，每级单元电路包括采用MOS管的偏置电流源P和两个NMOS管。各级单元电路顺序级联，每级单元电路中的NMOS管A的栅极与NMOS管B的栅极相连接后分别接至NMOS管A的漏极与偏置电流源P的漏极，NMOS管A的源极与NMOS管B的漏极相连接作为输出节点。偏置电流源P产生的电流经过该级NMOS管A与NMOS管B后由NMOS管B的源极连接至下一级单元电路中NMOS管A的源极和NMOS管B的漏极。最后一级单元电路中NMOS管B的源极接地，第一级单元电路中NMOS管A源极与NMOS管B漏极的连接点作为输出节点。所述类LDO电路包括运算放大器和输出单元。运算放大器包括晶体管零、晶体管一、晶体管二、晶体管三和晶体管四，输出单元包括功率管五、功率管六和功率管七。其中晶体管零的栅极与正温度系数电压产生电路的输出节点相连接，晶体管零的源极与晶体管一的源极相连并接至晶体管四的漏极。晶体管二的栅极与晶体管三的栅极相连并接至晶体管三的漏极，晶体管二与晶体管三构成自偏置电流镜。晶体管零的漏极与晶体管二的漏极相连并接至输出单元的功率管六的栅极，晶体管一的栅极分别与输出单元功率管五的漏极和栅极相连接，功率管五的源极与功率管六的漏极相连且以该节点作为所需基准参考电压点。功率管七的栅极连接到晶体管四的栅极，功率管七的的漏极接功率管五的的漏极，功率管七的源极接地。所述多级的单元电路通过在除最后一级之外的其它单元电路中将NMOS管B的源极经开关接地来控制整个电路的级数及对电路输出进行调整。

在上述基准电压产生电路中，所述每级单元电路中的NMOS管A和NMOS管B均工作在亚阈值区。