[发明专利]一种低温漂带隙基准电压电路、方法及其芯片

说明书

本发明提供一种低温漂带隙基准电压电路、方法及其芯片；所述电路包括自偏置模块、带隙基准核心模块、电压生成模块；所述方法包括以下步骤：产生初级基准电压；通过基极电流校正与初级基准电压产生补偿前的基准电压；产生低温漂带隙基准电压。低温漂带隙基准电压电路和方法应用于电源管理芯片中。本发明的优点是：实现了超高精度，超低温度漂移系数的带隙基准电压源电路，可为对基准电压需求较高的电路应用提供高稳定性的基准电压。

技术领域

本发明设计电子电路领域，具体涉及一种低温漂带隙基准电压电路、方法及其芯片。

背景技术

目前，基准电压源已作为半导体集成电路中不可缺少的基本模块，其广泛用于放大器、模数转换器、数模转换器、射频、传感器和电源管理芯片中。传统的基准电压源包括基于齐纳二极管反向击穿特性的电压基准、基于PN结正向导通特性的电压基准和带隙基准等多种实现方式，其中，由于带隙基准具有结构简单、电压稳定等优点，因此，得到了广泛应用。

随着半导体技术和便携式电子产品的发展，对低功耗、高电源电压范围的基准电压源的需求大大增加，也导致带隙基准的设计要求有很大的提高。带隙基准可以产生与电源和工艺无关、具有确定温度特性的基准电压或基准电压。带隙基准的稳定性对整个系统的内部电源的产生，输出电压的调整等都具有直接且至关重要的影响。带隙基准电压必须能够克服制造工艺的偏差，系统内部电源电压在工作范围内的变化以及外界温度的影响。随着系统精度的提高，对基准的温度、电压和工艺的稳定性的要求也越来越高。

在电源管理芯片以及模/数转换器(ADC)、数/模转换器(DAC)、动态存储器(DRAM)、Flash存储器等芯片设计中，低温度系数、低功耗、高电源抑制比(PSRR)的带隙基准设计十分关键。

Brokaw带隙电路是Brokaw在1974年提出的一种新的带隙基准源电路。如图1Brokaw带隙单元示意图所示，假设电路处于平衡状态，由于运放OPs1的电压钳位作用，是两个电阻Rs1和Rs2上的压降相等，那么流过两条支路的电流相等，则两个三极管Qs1和Qs2的基极-发射极电压差为：

其中，三极管Qs1和Qs2的发射极面积比为N。流过Rs2的电流是：

则流过电阻Rs1的电流是两个三极管Qs1和Qs2发射极的电流之和，则输出基准电压Vsref的表达式是：

通过选择合适的N、电阻Rs1和Rs2的比值，就能得到具有较小温度系数的输出基准电压Vsref。

但现有技术的上述带隙基准电路中，存在以下问题：

1)随着温度的变化，提供给带隙电压产生电路的偏置电流通常会产生变化，导致最终输出的基准电压不准确。

2)电路设计本身会随失配导致补偿的精度较差；

3)某些电路的过多粗糙的理论近似结果带来的实际带隙基准高阶温度补偿精度差。

发明内容

为解决上述问题：本发明提供一种低温漂带隙基准电压电路、方法及其应用。通过利用基极电流对温度的指数特性，在带隙基准核心电路中，通过电阻对电流进行校正，从而对输出电压进行校正。同时添加了一个能产生曲率向上抛物线趋势电流的曲率补偿模块对基准电压中的高阶温度非线性项的进行补偿。

根据本发明的第一方面，本发明提出了一种低温漂带隙基准电压电路：

本发明的具体技术解决方案如下：

一种低温漂带隙基准电压电路，包括自偏置模块、带隙基准核心模块和电压生成模块；

所述自偏置模块提供偏置电压和偏置电流；所述自偏置模块在电源上电过程中作为自启动电路；