[发明专利]一种无运放超低温漂的带隙基准电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种带隙基准电路。

背景技术

带隙基准是模拟集成电路设计中不可或缺的单元模块，它为系统提供一个恒定的直流参考电压。其温漂系数是衡量带隙基准输出量随温度变化的参数，对电路的性能有显著的影响。对于高精度的电路而言，具有超低温度系数高精度的基准源显得尤为重要，传统的利用齐纳电压构成的低阶基准电压源已不能满足当前需要，且这种不利的是要求电源电压较高。

近年来，国内外提出了多种不同的高阶补偿技术来改善基准电路的温度特性，目前出现的高阶补偿技术包括：指数曲线补偿技术、分段线性补偿技术、基于电阻的高阶温度特性补偿方法等，例如，Ying Cao等提出了利用动态基础泄露补偿技术进行高阶补偿，使基准电压在-40～125℃范围内温度系数达到15ppm/℃；Gong Xiao-feng等利用不同的电阻材料进行高阶温度补偿，电路的温度变化范围大，但产生的温度系数很高；Leila Koushaeian等利用电流镜和运算放大器来减小温度系数，其温度系数为4.7ppm/℃；

传统的带隙基准电路如图1所示，其基本原理是将两个拥有相反温度系数的电压以合适的权重相加，最终获得具有零温度系数的基准电压。

传统的基准电压源的缺点在于：由于V_BE与温度不是线性关系，传统的带隙基准只对V_BE的一阶项进行了补偿，而输出负温度相关性的V_BE高阶项并没有得到补偿，从而导致电路的温度特性较差，并且基准电压难以调节，不能达到在实际中广泛的应用。

而对于目前出现的高阶补偿方法大都采用运算放大器去实现，运算放大器的性能本身会随着温度的变化而降低。同时由于运算放大器产生的失调电压对带隙基准的输出电压带来很大影响，因此，温度系数依然不能降到很低。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种无运放超低温漂的带隙基准电路。该电路对负温度系数项的非线性部分进行补偿，同时实现输出基准电压可调节，解决温度系数较大的问题。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种无运放超低温漂的带隙基准电路，包括正温度系数电路、负温度系数电路和高阶补偿电路,正温度系数电路用于产生随温度变化正相关的电流，负温度系数电路用于产生随温度变化负相关的负温度系数电流，高阶补偿电路是由正负温度系数电路串联组成，用来补偿输出负温度相关性VBE的高阶项，使输出具有超低温漂的基准电压；所述正温度系数电路包括各自组成共源共栅对的PMOS管M1a与PMOS管M1b、NMOS管M2a与NMOS管M2b、PMOS管M3a与PMOS管M3b、PMOS管M4a与PMOS管M4b、NMOS管M5a与NMOS管M5b、NMOS管M6a与NMOS管M6b，电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4，NPN型三极管Q1、NPN型三极管Q2；PMOS管M1a的源端连接到电源VDD，PMOS管M1a的漏端与PMOS管M1b的源端连接，PMOS管M1b的漏端与电阻R1上端连接，电阻R1的另一端下端与NMOS管M2a的漏端连接，NMOS管M2a的源端与NMOS管M2b的漏端连接；PMOS管M3a的源端连接到电源VDD，PMOS管M3a的漏端与PMOS管M3b的源端连接，PMOS管M3b的漏端与电阻R2上端连接，电阻R2的另一端下端与NMOS管M5a的漏端连接，NMOS管M5a的源端与NMOS管M5b的漏端连接；PMOS管M4a的源端连接到电源VDD，PMOS管M4a的漏端与PMOS管M4b的源端连接，PMOS管M4b的漏端与电阻R3上端连接，电阻R3的另一端下端与NMOS管M6a的漏端连接，NMOS管M6a的源端与NMOS管M6b的漏端连接；M2b的源端与M6b的源端共同连接到三极管Q2的集电极上，NMOS管M5b的源端连接到NPN型三极管Q1的集电极，NPN型三极管Q1的基极与自身集电极连接，NPN型三极管Q2的基极与自身集电极连接，NPN型三极管Q2的发射极与电阻R4上端连接，NPN型三极管Q1的发射极与电阻R4的另一端下端共同连接到公共地；PMOS管M1a的栅端、PMOS管M3a的栅端、PMOS管M4a的栅端、PMOS管M7a的栅端共同连接到PMOS管M1b的漏端；PMOS管M1b的栅端、PMOS管M3b的栅端、PMOS管M4b的栅端、PMOS管M7b的栅端共同连接到NMOS管M2a的漏端；NMOS管M2a的栅端与PMOS管M3b的漏端连接，NMOS管M2b的栅端与NMOS管M5a的漏端连接；NMOS管M5a的栅端和NMOS管M6a的栅端共同与PMOS管M4b漏端连接，NMOS管M5b的栅端和NMOS管M6b的栅端共同与NMOS管M6a漏端连接；NMOS管M2b的源端与NMOS管M6b的源端连接。