[发明专利]一种宽输入范围高电源抑制比的带隙基准电压源

说明书

技术领域

本发明属于模拟集成电压基准源电路技术领域，具体涉及一种宽输入范围高电源抑制比的带隙基准电压源。

背景技术

基准电压源将电源电压转换为与温度和电源电压近似无关的基准电压，其作用主要在于向电路中的其他模块提供稳定的偏置和参考电压。基准电压源的稳定性直接关系到电路的工作状态，为了使电路系统在外部环境(例如工作温度、电源电压)变化的情况下正常工作，低温漂系数、高电源电压抑制比是电压基准源的关键性能指标。

传统的带隙基准采用一个具有负温度特性的PN结电压和具有正温度特性的热电压V_T＝KT/q来进行温度补偿，如图1，但由于V_BE并不是与温度线性相关的，故此种技术只能对V_BE中的一阶温度分量进行补偿，而V_BE中包含的二阶和更高阶温度分量依然存在，因此必须采用高阶温度补偿技术消去V_BE中的非线性温度分量，以减小带隙基准电压源的输出基准电压的温度系数。现有的高阶温度补偿技术有：二阶曲率补偿技术、指数曲率补偿技术等。

现有技术中，一种采用二阶曲率补偿的技术(见文献Song B S,Gray P R.A precision curvature-compensated CMOS bandgap reference[J].IEEE Journal of Solid-State Circuits,1983,18(6):634-643.)通过采用线性温度补偿校正电压项PTAT与二阶温度补偿校正电压项PTAT²相结合的方式对V_BE进行补偿，但是这种技术用来产生PTAT²的电路比较复杂，静态功耗较大且需要占用大量的芯片面积，故这种技术只适合产生单片基准或者被应用于混合集成电路中，并不适合作为芯片上的参考电压。

现有技术中，一种采用指数曲率补偿的技术(见文献Lee I,Kim G,Kim W.Exponential curvature-compensated BiCMOS bandgap references[J].IEEE Journal of Solid-State Circuits,1994,29(11):1396-1403.)利用二极管的电流增益β随温度呈指数变化的特性对V_BE进行补偿，该种技术相比于二阶曲率补偿技术的优点是功耗较低、占用芯片面积较小。但采用这种技术的基准电路的缺点是电源电压不能太低，而且在CMOS标准工艺中制造的PNP管的β的值很难控制。

电源、电阻的噪声会限制带隙基准电压源的精度，在这其中，电源噪声是主要影响因素，因此必须要提高带隙基准电压源对电源噪声的抑制能力，以使得带隙基准电压源能够适用于高速高精度的应用场合。电源抑制比越高，表示电路对噪声的抑制越强。目前，提高电源电压抑制比的技术有多种，例如，共源共栅技术，电源纹波前馈技术等。

现有技术中，一种采用共源共栅提高电源电压抑制比的技术(见文献Hui S,Xiaobo W,Xiaolang Y.A precise bandgap reference with high PSRR[C].Electron Devices and Solid-State Circuits,2005IEEE Conference on.IEEE,2005:267-270.)通过增加输出节点到电源的阻抗降低了电源噪声在输出点的电压分量，从而提高了电源电压抑制性能，这种技术的优点是电路简单，容易实现，但是这种技术增加了净空电压(最小稳态工作电源电压)，不适用于低电源电压系统。

现有技术中，一种采用电源纹波前馈技术提高电源电压抑制比的技术(见文献Mehrmanesh S,Vahidfar M B,Aslanzadeh H A,et al.A 1-volt,high PSRR,CMOS bandgap voltage reference[C].Circuits and Systems,2003.ISCAS'03.Proceedings of the 2003International Symposium on.IEEE,2003,I:381-384.)通过采用预调节的电流源给带隙基准核电路供电并通过采用反馈回路以减少带隙基准核电路对电源电压的依赖，从而提高了电源电压抑制性能。与共源共栅技术相比，这种技术虽然没有增加净空电压，但是频率特性较差，稳定性能不好，实用性差。

发明内容