[发明专利]一种高阶温度补偿电压基准源

说明书

本发明提供了一种高阶温度补偿电压基准源，其包括正温度系数电流偏置模块、负温度系数电流偏置模块和基准输出模块，所述正温度系数电流偏置模块产生的偏置电压V1连接到基准输出模块的一个输入端；负温度系数电流偏置模块产生的偏置电压V2连接到基准输出模块的另一个输入端；基准输出模块将正温度系数电流偏置模块和负温度系数电流偏置模块分别在自身MOS管上产生的电流进行叠加并转换为电压信号，并输出基准电压REF。本发明的优点：提出一种利用MOS管沟道载流子的迁移率的负温度系数来进行高阶温度补偿的电压基准源，在不增加电路复杂度、芯片版图面积、考虑器件匹配以及工艺精度的情况下，相比传统带隙基准能实现更小的温度系数，提供更高的精度。

技术领域

本发明属于集成电路设计领域，具体的说是一种基于MOS管沟道载流子迁移率温度特性进行高阶温度补偿的电压基准源。

背景技术

在模拟以及混合信号等集成电路的设计中，带隙基准电压源是一个极其重要的模块。它为比较器，运放，偏置等其它电路模块提供一个不随温度和电源变化的参考电位。其稳定性以及输出值随温度变化的特性的优劣，会大大影响整体电路系统的性能。在模数和数模转换器、传感器、电源管理控制器等各种高精度测量仪表中，它直接决定系统的性能和精度。

传统的带隙基准电路的是通过将两个正负温度系数的电压加权相加获得的。受结构限制，传统带隙电路仅能消除三极管基极发射极电压(V_BE)中与温度相关的一次项对基准输出的影响。

由于传统带隙电路仅能消除V_BE中与温度相关的一次项对输出的影响，因此温度系数较大不能满足高精度应用场合的需求，为此各种对带隙基准进行高阶温度补偿的方式被研究人员相继提出。

现有的对基准电路进行高阶的方式有以下常见的三种：1、通过将具有不同温度系数的电阻进行组合以产生正温电压的高阶项进行补偿。2、通过减小PN结本身的负温高阶项进行补偿。3、通过在不同温度点向基准输出节点注入额外的正温电流来实现分段线性补偿。但这些补偿方式都存在电路结构复杂、版图面积大、对电路匹配性和工艺精度要求高的缺点。

发明内容

本发明的目的，就是针对传统带隙基准电压源温度系数高，以及现有常见高阶温度补偿电压基准源电路结构复杂、版图面积大、对电路匹配性和工艺精度要求高等缺点，提出一种高阶温度补偿电压基准源电路结构。

按照本发明提供的技术方案，一种高阶温度补偿电压基准源，包括正温度系数电流偏置模块、负温度系数电流偏置模块和基准输出模块，所述正温度系数电流偏置模块产生的第一偏置电压V1连接到基准输出模块的一个输入端；负温度系数电流偏置模块产生的第二偏置电压V2连接到基准输出模块的另一个输入端；基准输出模块将正温度系数电流偏置模块和负温度系数电流偏置模块分别在自身MOS管上产生的电流进行叠加并转换为电压信号，并输出基准电压REF。

具体的，所述正温度系数电流偏置模块包括：PMOS管MP1、PMOS管MP2、NMOS管MN1、NMOS管MN2、NMOS管MN3、NMOS管MN4、电阻R1；所述PMOS管MP1栅极接第一偏置电压V1，源极接电源电压V_IN，漏极接第一偏置电压V1；PMOS管MP2栅极接第一偏置电压V1，源极接电源电压V_IN，漏极接NMOS管MN2漏极；NMOS管MN1栅极接NMOS管MN2的栅极，源极接NMOS管MN3漏极，漏极接第一偏置电压V1；NMOS管MN2栅极接PMOS管MP2漏极，源极接NMOS管MN3栅极，漏极接PMOS管MP2漏极；NMOS管MN3栅极接NMOS管MN4漏极，源极接电阻R1的上端，漏极接NMOS管MN1源极；NMOS管MN4栅极接NMOS管MN3漏极，源极接地GND，漏极接NMOS管MN2源极；电阻R1上端接NMOS管MN3的源极，下端接地GND。