[发明专利]一种用于低压带隙基准的放大器失调电压补偿电路

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种用于低压带隙基准的放大器失调电压补偿电路。

【背景技术】

带隙基准是集成电路中最常见的参考电压电路，它能够提供不受电源电压和环境温度影响的高精度参考电压。

典型的低压带隙基准1如图1中左边虚线框1所示，由二极管、电阻、电流镜和放大器组成。

两个二极管D1和D2用于产生正比于温度的电压，二极管D1和D2的面积大小不同，二极管D1由N个二极管D2并联而成，N通常等于8。由于流经D1和D2的电流相等，D1和D2的电压差ΔV_D正比于温度。

PMOS管电流源MP11和MP12的尺寸相同，它们的栅极均由放大器14驱动，用于产生两路完全相同的偏置电流。

放大器14的正输入端连接电阻R1和电阻R2的一端以及PMOS管MP11的漏极，负输入端连接电阻R3的一端、二极管D2的正极和PMOS管MP12的漏极，输出端连接PMOS管电流源MP11和MP12的删极，在负反馈的作用下使放大器正输入端和负输入端的电压相同。

电阻R1用于产生正比于温度的电流，由于放大器14的正输入端和负输入端的电压相同，R1两端的电压等于二极管D1和D2的电压差ΔV_D，由于ΔV_D正比于温度，所以流经电阻R1的电流正比于温度。

电阻R2与二极管D1和电阻R1并联，R2两端的电压等于二极管D2的电压，由于二极管正向导通电压是负温度系数的，流经电阻R2的电流也是负温度系数。当电阻R2与R1的电阻值满足一定的比例，流经R2和R1的电流温度系数相反，电流之和为零温度系数，即PMOS管电流源MP11和MP12的电流I与温度无关。

电阻R2和R3的电阻值相等，由于放大器14的正输入端和负输入端的电压相等，因此流经电阻R2和R3的电流相等。由于PMOS管电流源MP11和MP12的电流相同，因此流经二极管D1和D2的电流也相等。

PMOS管电流源MP13的栅极与PMOS管电流源MP11和MP12的栅极相连且尺寸也相等，因此PMOS管电流源MP13的电流等于PMOS管电流源MP11和MP12的电流I，并且与温度无关，电流I流经电阻R4，R4上的电压Vref也与温度无关。

流过R1的电流I_R1＝ΔV_D/R1，

流过R2的电流I_R2＝V_D2/R2，

因此PMOS管电流源MP11的电流I＝ΔV_D/R1+V_D2/R2

由于PMOS管MP11，MP12，MP13的电流相等，R4上的电压，即带隙基准的电压Vref为：

Vref＝I*R3＝(ΔV_D/R1+V_D2/R2)*R4   (1-1)

此电压与温度和电源电压无关，也只与电阻R1，R21，R4的比值相关，因此也与电阻的温度系数无关。

这种结构的带隙基准有一个显著地缺点就是输出电压受放大器14的失调电压影响，之前的分析假定放大器正输入端和负输入端的电压相等，即放大器的失调电压为零。实际上受集成电路工艺失配和放大器的有限增益影响，放大器的正负输入端之间有不能忽略的失调电压Vos，考虑到失调电压的影响，带隙基准的输出电压为：

Vref＝I*R4＝(ΔV_D/R1+V_D2/R2+Vos/R1)*R4   (1-2)

其中，Vos/R1为放大器失调电压引入的误差电流。

通常R4的电阻值远大于R1，因此失调电压影响会被放大R4/R1倍，通常达到几十毫伏的量级，极大地影响带隙基准的电压精度。由于失调电压受温度影响，带隙基准的温度特性也会受到影响。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种用于低压带隙基准的放大器失调电压补偿电路，以解决放大器失调电压对低压带隙基准电路的电压精度和温度特性的影响，消除放大器失调电压引入的误差。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于低压带隙基准的放大器失调电压补偿电路，包括低压带隙基准和放大器失调电压补偿电路；

所述低压带隙基准包括放大器；

所述放大器失调电压补偿电路，包括失调电压采集和转换电路、第一电流减法电路和第二电流减法电路；