[发明专利]一种低压高精度带隙基准电路有效

专利信息
申请号: 202110086387.7 申请日: 2021-01-22
公开(公告)号: CN112859996B 公开(公告)日: 2022-02-22
发明(设计)人: 沈洁;陈后鹏;倪圣兰;李喜;宋志棠 申请(专利权)人: 中国科学院上海微系统与信息技术研究所
主分类号: G05F1/567 分类号: G05F1/567
代理公司: 上海泰能知识产权代理事务所(普通合伙) 31233 代理人: 钱文斌
地址: 200050 *** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 一种 低压 高精度 基准 电路
【说明书】:

发明涉及一种低压高精度带隙基准电路,包括:正温度电流产生电路,用于产生与绝对温度正相关的电流;负温度电流产生电路,用于产生与绝对温度负相关的电流;高温补偿电路,用于在温度升高时产生高温补偿电流;低温补偿电路,用于在温度降低时产生低温补偿电流;电流电压转换电路,用于采用所述高温补偿电流和低温补偿电流对产生的绝对温度正相关的电流和绝对温度负相关的电流进行补偿,并将补偿后的电流转换为电压。本发明针对曲线特征在高温、低温时引入或引出正温特性补偿电流,具有更好的温度特性,提高了系统的工作性能和可靠性。

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域中的基准电路,特别是涉及一种低压高精度带隙基准电路。

背景技术

基准电压源是模拟电路和数模混合电路的必不可少的组成部分,其性能的好坏直接决定着模拟电路和数模混合电路的输出精度和稳定性能。在集成电路中有三种常用的基准源,分别为:XFET基准源、掩埋齐纳(zener)基准源和带隙基准源,带隙基准源性能更优而被广泛应用。在精度敏感的集成电路中,带隙基准源的温度系数是最重要的性能之一,如数模、模数转换器,只有稳定的带隙基准源,才能实现数字码字和模拟电平准确的唯一对应。带隙基准源的精度将影响系统的精度。

带隙基准的基本思想是将一个具有正、负温度系数的电压以合适的比例叠加,相反的温度系数得到抵消,此时得到的电压与温度无关,可以作为基准参电压。目前主流的一阶补偿带隙基准方案,负温度由三极管的基极-发射极电压VBE产生,正温度由两个在不同的电流密度下工作的三极管的VBE差值产生。VBE与温度的关系可以简单表达为:VBE=Vg0-A*T-B*f(T),其中,Vg0为硅的带隙电压,A、B都是与温度无关的常数,T表示温度,f(T)为温度的高阶项。

ΔVBE与温度的线性关系表达式为:

其中,为常数,N为两个晶体管的电流比,也等于管子个数比,T表示温度。由于VBE非线性,这种补偿得到的带隙基准电压VREF的温度系数通常将会大于20ppm/℃,低压下这种偏差会被放大,温度性能更差,得到的曲线会是明显向上弯曲或者向下弯曲。

发明内容

本发明提供一种低压高精度带隙基准电路,解决高精度带隙基准温度补偿的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种低压高精度带隙基准电路,包括:正温度电流产生电路,用于产生与绝对温度正相关的电流;负温度电流产生电路,用于产生与绝对温度负相关的电流;高温补偿电路,用于在温度升高时产生高温补偿电流;低温补偿电路,用于在温度降低时产生低温补偿电流;电流电压转换电路,用于采用所述高温补偿电流和低温补偿电流对产生的绝对温度正相关的电流和绝对温度负相关的电流进行补偿,并将补偿后的电流转换为电压。

所述正温度电流产生电路包括第一运算放大器、第一BJT管、第二BJT管、第一电阻和第一电流镜;所述第一BJT管的并联个数是所述第二BJT管的N倍;所述第一电流镜通过所述第一电阻与所述第一BJT管相连,所述第一电流镜直接与所述第二BJT管相连;所述第一运算放大器的正相输入端与所述第一电阻与第一电流镜的连接端相连,反相输入端与所述第二BJT管与第一电流镜的连接端相连,输出端与电流电压转换电路相连,用于使所述第二BJT管发射结上的电压等于所述第一电阻上的电压加上所述第一BJT管发射结上的电压。

所述负温度电流产生电路包括第二运算放大器、第二电阻和第二电流镜,所述第二电流镜分别与所述第二BJT管和第二电阻相连;所述第二运算放大器的正相输入端与所述第二电阻与第二电流镜的连接端相连,反相输入端与所述所述第二BJT管与第二电流镜的连接端相连,输出端与电流电压转换电路相连,用于使所述第二BJT管发射结上的电压等于所述第二电阻上的电压。

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