[发明专利]一种带隙基准电路的曲率补偿方法及电路

说明书

本发明公开了一种带隙基准电路的曲率补偿方法及电路。所述的曲率补偿方法针对现有的基本Dokbin带隙基准电路，通过偏置电路提供运放的尾电流偏置，同时利用偏置电路的温度特性以及基极电流包含的与温度呈非线性的项对Dokbin带隙基准电路进行补偿。曲率补偿方法引入的噪声小，且简化了启动电路设计。电路主要包括CTAT（complementary‑to‑absolute‑temperature）偏置单元、带隙基准单元和低通滤波器单元。CTAT偏置单元为带隙基准核心及其跨导放大器部分提供偏置电流，同时利用偏置电路的负温度特性和基准核心基极电流的指数温度特性产生曲率补偿。基准电压经低通滤波器输出进一步降低其输出噪声。

技术领域

本发明涉及带隙基准电压领域，尤其涉及低温漂低噪声的带隙基准电路。

背景技术

电压基准电路是大多数集成电路中的一个重要的模块，它为其余电路模块建立了一个的参考电压点，在一个完整的系统中实现可靠和可预测的性能。它可以与稳压器一起使用来构建电源，在运算放大器中设置偏置电压，以及在数据转换器中建立用于比较的标准电压。参考电压的精度通常决定了系统整体的性能。

普通的带隙基准电路，仅对温度进行了一阶补偿，基准电压随温度变化的特性曲线呈抛物线状，存在一定的曲率，需要对此曲率进行补偿得到更低温漂的带隙基准电路。

对于基准电路输出的低频噪声来说，主要由闪烁噪声产生，通常难以通过低通滤波器得到抑制，需要特殊的带隙基准架构。

US8508211B1公开了一种低噪声带隙基准电路，给出了通过多级级联，增加发射极面积，降低基准输出噪声的方法，但是这个架构没有给出其曲率补偿电路，且曲率补偿电流也会对噪声产生影响。

发明内容

本发明公开了一种针对Dokbin带隙基准电路的一种曲率补偿方法及电路。

一种带隙基准电路的曲率补偿方法，利用CTAT偏置电路的负温度特性以及带隙基准核心基极电流包含的与温度呈非线性的项对Dokbin带隙基准电路进行曲率补偿。

一种具有曲率补偿功能的带隙基准电路，包括：带隙基准电压单元、低通滤波单元、CTAT偏置单元；

带隙基准电压单元，用于产生恒定电压；

低通滤波单元，用于滤除带隙基准电压电路的热噪声；

CTAT偏置单元，用于产生负温度系数以及低噪声的电流，为带隙基准电压单元提供偏置，完成整体电路的启动，并与带隙基准电路的基极电流一起产生正的与温度成非线性的顶，实现曲率补偿。

所述的带隙基准电压单元，包括跨导放大器，用于控制基准核心两支路电流比。带隙基准核心，用于产生一阶补偿的基准电压，配合其尾电流的温度特性及其基极电流的非线性特性进行曲率补偿。

所述的低通滤波包括滤波电阻和滤波电容，用于提高高频电源抑制比，降低输出噪声。滤波电阻和滤波电容可以用内部集成的MOS管构成，也可以通过内部集成电阻，接片外大电容构成。

所述的CTAT偏置单元包括：自偏置的共源共栅电流镜，用于控制两支路电流相等，提高电源抑制比，完成自启动。电流产生部分，用于产生负温度系数，低噪声的电流。CTAT偏置启动后其偏置的带隙基准核心及跨导放大器也随之启动，无需额外的启动电路。CTAT电流产生部分存在负反馈环路，抑制电流产生部分到自偏置电流镜栅端的噪声贡献，输出电流噪声相比恒定跨导偏置低，其用作曲率补偿的电流的对整体输出噪声的贡献较低。

相比于现有技术，本发明的有益效果为，采用CTAT偏置电路同时为带隙基准电路核心电路以及放大器提供尾电流，且利用其负温度系数配合带隙基准核心中基极电流提供了非线性，对整体输出电压进行了曲率补偿。简化了曲率补偿电路及启动电路的设计。仿真结果显示，在-40～125℃，温度系数可达到 3.7ppm/℃，0.1-10Hz的低频噪声可达到1μVp-p。