[发明专利]一种无运放高阶温漂补偿的带隙基准电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种带隙基准电路。

背景技术

带隙基准电路作为高精度的ADC、DAC转换器以及在通信电路中的基本组件，它为其他电路模块提供一个精准的电压源或电流源。带隙基准源始终是集成电路中重要的单元模块，它的温度特性和抗噪声干扰能力是影响到集成电路精度和性能的关键因素。传统的带隙基准电路在0～70℃的温度范围内产生温度系数为50ppm/℃左右的基准电压

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，其温度补偿的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，最终获得具有与温度无关的基准电压，其公式是：

其中，V_BE,Q2是晶体管Q2的发射极基极电压，是和绝对温度成反比的负温度系数电压；R2、R3是电阻；V_T是一阶负温度系数电压，，K是玻尔兹曼常数、q是单位电荷电量、T是绝对温度。通过精确调整的比率，可以让输出量的温度系数被完全抵消，从而得到与温度无关的电压。

传统的基准电压源的缺点在于：由于晶体管V_BE与温度不是线性关系，除一阶项还有高阶非线性项，而传统的带隙基准只对V_BE的一阶项进行了补偿，其负温度相关性的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。

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，或者只补偿了V_BE的一阶和部分高阶项，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高阶温漂补偿的带隙基准电路。该电路使用无运算放大器高阶补偿基准电路降低了输出基准电压的温度系数，共源共栅结构电流镜提高了输出基准电压的电源抑制比（PSRR）。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种无运放高阶温漂补偿的带隙基准电路，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：PMOS管M1a、PMOS管M1b、PMOS管M2a、PMOS管M2b、PMOS管M3a、PMOS管M3b、PMOS管M8a、PMOS管M8b，NMOS管M4、NMOS管M5、NMOS管M6，偏置电阻R1、分压电阻R2，NPN型三极管Q1、NPN型三极管Q2，PMOS管M1a、PMOS管M2a、PMOS管M3a、PMOS管M8a中源极相连且与VDD连接，栅极相连且与PMOS管M1b的漏极连接，PMOS管M1a、PMOS管M2a、PMOS管M3a、PMOS管M8a中的漏极依次与PMOS管M1b、PMOS管M2b、PMOS管M3b、PMOS管M8b中的源极连接，PMOS管M1b的漏极通过偏置电阻R1与NMOS管M4的漏极连接，PMOS管M1b、PMOS管M2b、PMOS管M3b、PMOS管M8b中的所有栅极相连且该栅极与NMOS管M4的漏极连接，PMOS管M2b的漏极与NMOS管M4的栅极和NMOS管M5的漏极连接，NMOS管M5和 NMOS管M6中的栅极相连，PMOS管M3b的漏极与NMOS管M6中的栅极和漏极相连，NMOS管M4与NMOS管M6中源极相连且该源极与NPN型三极管Q2中的基极和集电极连接，N型三极管Q2中的发射极通过分压电阻R2连接公共地GND，NMOS管M5的源极与N型三极管Q1中的基极和集电极连接，N型三极管Q1中的发射极连接公共地GND。