[发明专利]一种基于VBE线性化的低温漂带隙基准电压源

说明书

技术领域

本发明涉及模拟电路技术领域，具体涉及一种基于VBE线性化的低温漂带隙基准电压源。

背景技术

带隙基准源是现代大规模集成电路中应用最广泛的一种基准源，广泛应用于数据转换系统、电源管理系统和存储器系统等。其基本原理是利用一个负温度系数的电压(通常是VBE，指晶体三极管基极B与发射极E之间的电压差)和一个正温度系数的电压(通常是△VBE，指两个VBE之差)相叠加，使它们的正负温度系数相抵消，从而实现低温度系数电压。

随着系统精度要求的提高，传统的一阶基准电压的温度系数已经对系统精度产生了制约。在现有技术中，通常采用高阶温度补偿技术实现较低温度系数的基准电压，所述的高阶温度补偿技术一般是利用额外高阶补偿电路产生非线性正温度系数电压与一阶基准电压叠加以实现低温度系数的基准电路。现有的高阶补偿技术有指数曲率补偿法，VBE线性化，分段线性化，和利用不同材料电阻温度系数不同来补偿的方法。指数温度补偿利用三极管的电流增益β随温度呈指数型变化的规律对基准电压做温度补偿，缺点是实际中β变化范围很大限制了补偿效果，另外其电源电压要求较高，一般在5V；VBE线性 化方法利用两个集电极电流温度特性不同的VBE叠加产生的非线性电压分量来抵消VBE中的非线性项，其缺点是电路对电阻比值的精度要求高，且输出支路输出电阻的温度系数等会影响高阶补偿精度；分段线性补偿将整个温度范围分成若干段，在每个小段内，基准电压随温度的偏移量将大大减小，分出的段数越多，偏移量越小，从而有效的提高整个温度范围内的电压精度，其缺点是补偿电路结构复杂，增加芯片的面积和功耗；不同材料电阻法是利用两种具有不同温度系数的电阻做二次温度补偿，其缺点是受工艺影响大，且额外的一层电阻掩模版也增大了设计成本。

发明内容

为提高带隙基准电压源的精度，本发明提供了一种基于VBE线性化的低温漂带隙基准电压源，对传统VBE线性化技术基准电路结构做进一步的拓展和完善，目的在于避免电流镜失配和输出电阻温度特性对高阶补偿精度的影响。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于VBE线性化的低温漂带隙基准电压源，包括PTAT电流产生电路，高阶补偿带隙基准电路，启动电路一和启动电路二；

所述PTAT电流产生电路，用于产生所述高阶补偿带隙基准电路的偏置电压和PTAT电流；

所述高阶补偿带隙基准电路，通过具有不同温度特性的电流流经集电极的三极管基-射极电压VBE之差构建非线性项，再与VBE叠加，抵消其中的非线性项，输出高阶补偿的带隙基准电压；

所述的启动电路一，用于产生所述PTAT电流产生电路的启动电流，避免电路在上电后进入简并偏置点，当启动完成后，关断启动电流，降低电路功耗；

所述的启动电路二，用于产生所述高阶补偿带隙基准电路的启动电流，避免电路在上电后进入简并偏置点，当启动完成后，关断启动电流，降低电路功耗。

其中，所述PTAT电流产生电路包括运算放大器AMP1、PMOS管MP1、PMOS管MP2、PNP管Q0、PNP管Q1以及电阻R0；

所述PMOS管MP1和所述PMOS管MP2的源极接直流电源，栅极接所述运算放大器AMP1的输出端，所述PMOS管MP1的漏极连接所述运算放大器AMP1的负输入端，所述PMOS管MP2的漏极连接所述运算放大器AMP1的正输入端；所述电阻R0的一端连接所述运算放大器AMP1的正输入端，另一端接所述PNP管Q1的发射极；所述PNP管Q0的发射极连接所述运算放大器AMP1的负输入端，所述PNP管Q0和所述PNP管Q1的基极、集电极接地。

所述的高阶补偿带隙基准电路包括运算放大器AMP2、PMOS管MP3、PMOS管MP4、PMOS管MP5、PNP管Q2、PNP管Q3、PNP管Q4、PNP管Q5、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R10、NMOS管MN1、NMOS管MN2；