[发明专利]一种带隙基准源高阶温度补偿电路和方法

说明书

本发明提供一种带隙基准源高阶温度补偿电路和方法：将具有正温度系数的电压与具有负温度系数的电压叠加，得到一阶带隙基准电压输出；基于一阶带隙基准电压分别建立高温和低温基准电压输出式，通过正温度系数进行补偿负温度系数，得到零温度系数的基准电压。本发明采用RC启动模块不仅结构简单，占用较小的版图面积，且没有额外的静态电流消耗，对一阶带隙基准电压进行高阶温度补偿，使最终输出的基准电压具有更优温度系数。

技术领域

本发明涉及集成电路设计领域，特别是涉及一种带隙基准源高阶温度补偿电路和方法。

背景技术

带隙基准源电路在许多模拟/数模混合集成电路中扮演重要角色，它为比较器、数-模/模-数转换器、FLASH存储控制器、DRAM控制器等电路提供精确的参考电压。因而要求其在芯片工作的整个电压和温度范围内能输出恒定的基准电压。

传统带隙基准源电路产生的基准电压输出通常为温度的二阶函数，其利用两组三极管的基-射极电压差ΔV_BE得到正温度系数电压，再叠加单个三极管负温度系数基-射极电压V_BE，通过电阻调节正/负温度系数的比例关系，最终实现在某个温度范围内接近于零的输出基准电压温度系数。若比例电阻选取适当，输出带隙基准电压在工作温度范围内应呈现类似二次函数式的浴盆曲线。由于三极管负温度系数基-射极电压V_BE的非线性，传统一阶输出带隙基准电压通常只能实现20～100ppm/℃的温度系数，其在需要高精度温度稳定性的基准电压输出应用场合受到限制，因而需要对一阶输出的带隙基准源电压进行高阶温度补偿。

传统带隙基准源一般都需要由MOS管构成的启动模块，启动模块由微电流偏置和起动管构成，微电流偏置输出几百纳安到几微安恒定电流给起动管，起动管连接带隙基准源核心偏置电路。上电时，起动管从微电流偏置获得电流，并将带隙基准源核心偏置电路拉到启动点。随着带隙基准源电路启动完成，启动点复位至平衡态，将起动管关闭。传统带隙基准源启动模块不仅需要占用若干个MOS管的版图面积，而且微电流偏置电路始终存在电流消耗。

鉴于此，如何提出一种结构简单、占用较小版图面积、无额外静态电流消耗的启动模块，且适用于高精度温度稳定性的基准电压应用场合，具有高阶温度补偿的带隙基准源，已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种带隙基准源高阶温度补偿电路和方法，用于解决现有技术中带隙基准源不具有高阶温度补偿功能，且启动电路占用版图面积大、始终存在电流消耗的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种带隙基准源高阶温度补偿电路，所述带隙基准源高阶温度补偿电路包括：启动模块，恒流偏置模块，偏置电流平衡模块，偏置电流补偿模块，一阶带隙基准电压产生模块和高阶温度补偿模块；所述恒流偏置模块产生偏置电流，并将所述偏置电流进行分配，得到第一偏置分配电流、第二偏置分配电流和第三偏置分配电流；所述启动模块连接于所述恒流偏置模块，用于供电电源上电时，延长所述偏置电流产生的时间；所述偏置电流平衡模块连接于所述恒流偏置模块，基于所述第一偏置分配电流，产生第一平衡偏置电流和第二平衡偏置电流；所述偏置电流补偿模块连接于所述恒流偏置模块和所述偏置电流平衡模块的输出端，基于所述第二偏置分配电流和所述第三偏置分配电流产生两个电流，分别补偿所述第一平衡偏置电流和所述第二平衡偏置电流，得到第一补偿偏置电流和第二补偿偏置电流；所述一阶带隙基准电压产生模块连接于所述偏置电流补偿模块的输出端，基于所述第一补偿偏置电流和所述第二补偿偏置电流，产生一阶带隙基准电压和具有正温度系数的PTAT电压；所述高阶温度补偿模块连接于所述恒流偏置模块和所述一阶带隙基准电压产生模块的输出端，基于所述PTAT电压产生高阶补偿电压，并与所述一阶带隙基准电压叠加后产生基准电压。

可选地，所述恒流偏置模块包括偏置电流产生模块和分配模块，所述分配模块将所述偏置电流产生模块产生的偏置电流按照预定比例分别分配给所述偏置电流补偿模块和所述偏置电流平衡模块。