[发明专利]低漂移电压基准

说明书

技术领域

本公开涉及一种用于生成电压的方法和装置，该电压可在诸如集成电路的系统中用作基准。

背景技术

电压基准通常由电子电路提供，即使当通常或否则引起电压波动的温度或电源变化时，该电子电路在电路的输出提供没有波动的恒定电压。其结果是，希望的是，即使系统情况变化，电压基准可以提供基准点。电压基准可用于电源电压调节器、模拟-数字转换器、数字-模拟转换器以及许多其他的测量和控制系统。通常，基准电压可以通过平衡电压而产生，该电压随着温度升高而增加，随着温度的降低而降低。

正比于绝对温度(PTAT)的电压随温度上升而增加，并被称为PTAT电压。绝对温度(CTAT)互补的电压可以随温度下降而减小，并且被称为CTAT电压。电压基准可以基于带隙原理，其中晶体管的基极-发射极电压(其本质互补于绝对温度CTAT)被添加到电压，该电压正比于绝对温度PTAT。如果两个电压分量被很好的平衡，组合电压针对温度变化以第一顺序补偿。常规电压基准的问题涉及基准随着时间的不稳定性。这种不稳定性被称为漂移，并主要归因于CTAT电压分量。这具有绝对幅度并取决于许多工艺参数。

因此，期望已经降低漂移特性的稳定基准电压。

发明内容

这些和其它问题通过根据本发明教导提供的电压基准被解决，其通过组合齐纳二极管与CTAT组件而减少漂移。齐纳二极管输出具有特性PTAT 形式，当与CTAT组件组合时，其可提供针对温度变化以第一顺序补偿的组合电压，所述CTAT组件由组合在不同集电极电流密度工作的多个双极晶体管产生的负基极发射极电压差产生。通过使用齐纳二极管，它提供了非常稳定的电压作为输出，它可以生成具有非常低的漂移特性的基准电压。

附图说明

现在基准附图，将通过举例的方式描述经提供以协助理解本教导的实施例，其中：

图1是表示根据本发明教导提供的示例性电路的示意图；

图2是表示可用于产生用于图1的电路中使用的基极-发射极电压差的电路的示例性组件；

图3是表示可用于产生用于图1的电路中使用的基极-发射极电压差的电路的示例性组件；

图4是表示按照本发明教导提供的电路的模拟数据的曲线图。

图5是表示使用修整电流如何优化图1的电路的模拟数据的曲线图。

图6是表示按照本发明教导，在250℃，随着电源电压从10V变化到5.5V，提供的电路的性能的模拟数据的曲线图。

具体实施方式

本教导提供了从组合PTAT组件与CTAT组件产生的复合电压形成的低漂移电压基准。该PTAT组件理想地通过使用偏置电流偏压齐纳二极管产生。其结果是，齐纳二极管的输出具有PTAT形式，其将随着绝对温度的上升而增加。为了补偿随着温度上升齐纳二极管的输出增加，本教导组合CTAT组件和PTAT组件。该CTAT组件由从在不同的集电极电流密度工作的多个双极晶体管得到的负基极发射极电压差生成。已知在两个这样的晶体管之间的基极发射极电压差具有PTAT形式，但由本发明的教导所提供的是具有CTAT形式的倒置或负基极发射极电压差。

图1示出该电压基准电路的示例。它包括从偏置电流I1偏置的齐纳二 极管1。齐纳二极管理想地制造成掩埋式齐纳。正如本领域普通技术人员可以理解，埋入齐纳二极管表现出非常低的噪声特性，并随着时间和温度非常稳定。

该高性能的PTAT电压组件和多个负基极-发射极电压差块或单元3至4组合，其提供电路的CTAT电压分量。通过组合来自齐纳二极管的PTAT电压贡献和多个负基极-发射极电压差块的(–ΔVbe)的CTAT电压贡献，该电路在输出端提供稳定的电压基准，其是一阶温度不敏感。当CTAT组件由两个或多个电路元件的输出之间的差提供，CTAT组件不具有绝对幅值，因此随着时间和温度的非常稳定。