[发明专利]一种分段多阶补偿的高精度电压及电流基准电路

说明书

本发明涉及一种分段多阶补偿的高精度电压及电流基准电路，该基准电路用于产生稳定基准电压及电流，为内部其他模块提供电压及电流偏置。本发明中的基准电路是一种片上电路，包括基础带隙电路、低温一阶负温度系数补偿电路、高温高阶正温度系数补偿电路、稳压修调电路、修调逻辑电路。通过对基础带隙电压进行分段多阶补偿，该基准电路具有较高的温度稳定性，在较大温度范围内输出偏差较小。通过修调电路的设计，可对工艺偏差造成的输出偏移进行调整，进一步保证了输出电压的精度。本发明基准电路结构简单、精度高，适用于各种模拟集成电路。

技术领域

本发明涉及一种高精度电压及电流基准电路，尤其涉及一种具有分段多阶补偿、可修调的高精度电压及电流基准电路，属于模拟集成电路技术领域。

背景技术

带隙基准电压源是集成电路中必不可少的电路模块。带隙基准电压多用于为系统内部其他电路模块提供精准的电压偏置，或者，由其转化为高精度的电流，为电路模块提供稳定的电流偏置，因此其被广泛应用于模拟电路、数模混合电路、部分数字电路等电路系统中。随微电子技术的发展及应用需求，电路中的基准源被要求对外界温度的变化、工艺参数以及电源电压具有较为不敏感的优良特性。因此，高精度、高电源抑制比的基准源具有较高的设计意义及应用需求。

如图1所示为一般的带隙基准电路结构图，电路由三极管、电阻、晶体管及放大器组成。其中晶体管Ma、晶体管Mb及晶体管Mc具有相同的宽长比，组成电流镜结构，使得流经三条支路的电流相同。由于运算放大器的反馈作用，其输入端VIN及VIP电压相同，三极管Qa与三级管Qb的并联个数比为1：n，双极型晶体管的基极-发射极电压V_BE具有负温度特性，而由于放大器的反馈电阻Ra两端的压差△V_BE＝V_T ln n具有正温度系数，因此流过晶体管Ma-Mc的电流是一个和绝对温度成正比的电流，即PTAT电流，将该电流流经电阻R_b，从而产生PTAT电压，通过具有正负温度系数电压的叠加，在Vref端输出的基准电压为：

通过合理调节电阻R_a及电阻R_b的比值，能得到一个近似零温度系数的带隙电压基准。

由传统带隙基准电路生成的带隙电压随温度的变化曲线如图2所示。由图可知，在低温和高温区域内，输出电压随温度变化较大，且在低温区域随温度上升逐渐增大，在高温度区域随温度上升呈下降趋势。在整个温度范围内，输出带隙基准电压整体偏差较大，并非理想的零温度系数，

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供了一种分段多阶补偿的高精度电压及电流基准电路，能够在低温度区域及高温度区域产生不同温度系数的补偿电流，对传统的带隙电压进行补偿，从而得到随温度变化较小的基准电压；并采用cascode结构，降低了电源波动对内部电路造成的影响，提高了电路电源抑制比，从而增强电路对电源波动的抑制；通过修调电路的设计，进一步保证了由工艺偏差造成的输出电压偏移；通过以上方法，得到高精度的电压及电流基准。

本发明的上述目的主要是主要是通过如下技术方案予以实现的：

一种分段多阶补偿的高精度电压及电流基准电路，其特征在于：包括基础带隙电路、低温负温度系数一阶补偿电路、高温正温度系数高阶补偿电路和稳压修调电路，其中：

基础带隙电路：生成初级带隙电压；接收低温负温度系数一阶补偿电路发送的具有负温度系数的补偿电流和高温正温度系数高阶补偿电路发送的具有正温度系数的补偿电流；采用所述具有负温度系数的补偿电流对生成的初级带隙电压进行低温补偿，得到补偿后的带隙电压，发送给稳压修调电路；采用所述具有正温度系数的补偿电流对生成的初级带隙电压进行高温补偿，得到补偿后的带隙电压，发送给稳压修调电路；

低温负温度系数一阶补偿电路：在低温度区域内产生具有负温度系数的补偿电流，发送给基础带隙电路；