[发明专利]一种高阶曲率校正基准电压源

说明书

本发明属于模拟集成电路技术领域，具体涉及到一种高阶曲率校正基准电压源。本发明利用简单的分流电路对PTAT电流进行分流，从而产生一支CTAT电流，简化了CTAT电流产生电路，减小版图面积与设计难度；引入了一个新的正温电压对阈值电压进行预补偿，减弱对后级补偿电路的补偿能力的需求，保证两个PMOS管都工作在正常饱和状态；并利用分段电流曲率校正技术，得到了一个高阶曲率校正的输出基准电压。此外，本发明的基准电压源未使用电阻以及运放，有效地减小整个基准电路的版图面积和设计的复杂性。

技术领域

本发明属于模拟集成电路技术领域，具体涉及到一种高阶曲率校正基准电压源。

背景技术

基准电压源作为模拟电路系统中的核心模块之一，为模拟电路系统提供一个精准的基准电压，被广泛应用于模数转换器、功率放大器、数据采集器等模拟和模数混合系统中，为系统提供不随温度变化的基准电压。

由于双极晶体管基极-发射极电压V_BE具有负温度特性，而工作在不同电流密度下的两支双极晶体管的基极-发射极电压V_BE之差具有正温度特性，由Widlar和Brokaw提出的传统的带隙基准电压源利用这两种电压进行相互补偿，从而得到一个与温度无关的基准电压。

传统带隙基准电压源利用与Widlar和Brokaw的带隙基准电压源相同原理，如附图1所示，其中，运算放大器使电路处于负反馈状态，钳制X点与Y点电压，使两点电压相等，三极管均为寄生纵向双极晶体管(BJT)。PMOS管尺寸相同，由它们构成的电流镜镜像得到三支相等电流。根据双极晶体管电流电压特性得到基准输出电压：

然而由于V_BE的非线性，且只进行一阶补偿，传统带隙基准电压源产生的基准电压的温度系数较大。而且传统的带隙基准电压源需要使用运放钳位X与Y两点电位，运放的功耗与版图面积大约会占据整个带隙基准功耗和版图面积的一半。同时，传统的带隙基准电压源需要使用电阻，这也会极大地增加整个带隙基准电压源面积。

由于传统的一阶补偿的基准电压源输出的基准电压随温度变化较大，而在实际运用中，许多情况下需要一个随温度变化更小的基准电压，因此，高阶曲率校正的基准电压源具有强烈的现实需求。

基准电压源涉及的现有分段电流曲率校正技术(高阶曲率校正技术)是必须使用复杂电路分别产生两支电流——与绝对温度成正比(PTAT：proportional to absolutetemperature)的电流以及与绝对温度成反比(CTAT：cognitive to absolutetemperature)的电流；并利用电流镜镜像关系，分别产生低温段以及高温段补偿电流，补偿电流在低温段以及高温段分别调节输出基准电压，从而得到一个高阶补偿的基准电压。该技术产生CTAT电流的原理是利用三极管基极-发射极电压V_BE(负温电压)，运用运放钳位作用，使电阻两端电压等于V_BE，从而得到CTAT电流。但是这种得到CTAT电流的方案需要单独的CTAT电流产生电路，会占据大量的电路版图面积。

发明内容

针对上述存在问题或不足，为了克服分段电流曲率校正技术产生CTAT电流电路过于复杂，本发明提供了一种高阶曲率校正基准电压源。

该高阶曲率校正基准电压源，包括启动模块201，正温电流产生模块202，分流模块203，V_TH预补偿模块204，高温电流补偿模块205，低温电流补偿模块206和电压叠加模块207。