[发明专利]超高精度低代价高阶补偿带隙基准电路

说明书

超高精度低代价高阶补偿带隙基准电路，涉及集成电路。本发明包括：串联的第一PMOS管和第六NMOS管，串联的第二PMOS管和第七NMOS管，第七NMOS管的源极接晶体管组的输入端，晶体管组的输出端和控制端接地；第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管的宽长比相同，均为一个单位宽长比；第六NMOS管和第七NMOS管的宽长比相同；第四PMOS管和第五PMOS管的宽长比均为2.375倍单位宽长比，第一电阻R1的电阻值R₁＝35424Ω，第二电阻R2的电阻值R₂＝119260.8Ω。本发明可以获得高精度带隙基准电压。

技术领域

本发明涉及集成电路，特别涉及需要高精度基准参考电压的高精度A/D、D/A转换器类电路。

背景技术

高精度A/D转换器，可将其量程内的任意模拟信号电平转换为其对应的唯一数字码字输出，其转换对应关系，通常由基准电压决定。

高精度D/A转换器，可将其量程内任意的数字输入码字转换为其对应的唯一模拟信号输出，其转换对应关系，通常也由基准电压决定。

由上可知，针对高精度A/D、D/A类转换器，基准电压的温度特性将会直接影响转换器电路的精度和性能。

带隙基准电压的产生原理为：将两个具有相反温度系数的量，通过适当的权重相加，就会得到一个很小的温度系数，甚至零温度系数。

PN结二极管的正向导通电压通常具有负温度系数，例如晶体管的基级-发射极电压(V_BE)，结电压V_BE与温度的关系可以简单的表达为：

V_BE(T)＝V_go-B*T-C*f(T)

其中V_go为硅的带隙电压，B、C都是与温度无关的常数，T表示温度，f(T)为二阶以上的高阶温度函数。

当两个相同的双极晶体管工作在不同的电流密度时，其基级-发射极的结电压V_BE的差值△V_BE，跟温度呈线性关系，其表达式为：

△V_BE＝V_BE1-V_BE2＝(kT/q)*ln(n)

其中k、q均为同温度无关的常数，n为两个晶体管的电流比，T表示温度。典型△V_BE的产生原理图如图1所示：

目前主流的一阶温度补偿带隙基准方案，均采用△V_BE对V_BE进行一阶温度补偿，由于△V_BE仅具有一阶温度系数，故通过△V_BE补偿后的带隙基准电压V_REF的温度系数通常将会大于20ppm/℃，该性能远远不能满足超高转换精度的A/D、D/A类转换器应用环境。典型一阶温度补偿带隙基准电压产生原理图如图2所示：

为获得更高精度的带隙基准电压，目前主流的方案为，在一阶温度补偿的基础上增加高阶温度补偿电路，主流的高阶温度补偿包含PTAT²电压补偿、不同温度系数的电阻比补偿、分段线性电流补偿等方案。典型高阶温度补偿带隙基准电压产生原理图如图3所示：

采用上述高阶温度补偿方案，可有效降低带隙基准电压的温度系数，通常而言，可以将带隙基准的温度系数降低到5ppm/℃以内，但上述方案均需要添加额外的电路来产生高阶量f(T)，以牺牲较大版图面积和电路功耗的代价换取高精度温度性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种高阶补偿带隙基准电路，在几乎不增加任何版图面积和电路功耗的前提下，提高带隙基准的温度系数。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，超高精度低代价高阶补偿带隙基准电路，包括：