[实用新型]低温度漂移系数的低电源电压基准电路

说明书

低温度漂移系数的低电源电压基准电路，涉及集成电路技术，本实用新型包括低电源电压带隙基准电路，还包括：第三MOS管，其栅极连接第二运放的输出端，其源极接高电平，漏极通过第三电阻R3接地，漏极还接第二运放的第二输入端；第四MOS管，其栅极连接第二运放的输出端，其源极接高电平，漏极通过第三晶体管接地，第三晶体管为PNP管，基极接第五MOS管的输出端；第六MOS管，其栅极连接第二运放的输出端，其源极接高电平，漏极接第五MOS管的输出端。本实用新型可以为电路提供一个稳定的偏置电压。

技术领域

本实用新型涉及集成电路技术，具体涉及CMOS带隙基准电压源技术。

背景技术

半导体器件的电学特性会随着环境温度的变化而改变，对于一个传统的电压基准来说，其输出电压会随着温度的改变而出现波动，当输出的波动较大时就会影响下一级电路偏置电压的稳定性，在一些情况下甚至可能会超出下一级电路允许的输入电压范围。因此一个在一定温度范围内保持稳定(波动范围小)的电压源对电路的设计是极其重要的。

传统的带隙基准电压的设计就是将一个具有负温度系数的双极晶体管的发射结电压V_BE和一个具有正温度系数的ΔV_BE按照一定比例进行叠加，一般将这种线性叠加称为一阶温度补偿，补偿后可以获得一个在特定温度范围内温度系数近似为零的电压，大小约为1.2V，该电压在特定温度范围段以外的其他温度段存在波动，其典型的温度系数理论值可达50ppm/℃，如图1所示。

随着深亚微米集成电路技术的不断发展，集成电路越来越追求器件的小型化，因此电路的电源电压越来越低，有些甚至已经低于1V。传统的带隙基准电路已经不能满足许多电路的要求，所以需要设计能够在1V电压下工作的带隙基准电路。

图2所示为主流的低电源电压带隙基准电路，主要包括一个运算放大器A，两个NPN管Q₁和Q₂，4个电阻R₁、R₂、R₃，三个PMOS管M₁、M₂、M₃。其中Q₁的发射极面积是Q₂的N倍，M₁、M₂管的尺寸一致,M₃的尺寸为M₁、M₂管的M倍。运算放大器A虚短使A、B两点的电压近似相等，所以两个双极晶体管的集电极电流相等，表示为:

I₁＝ΔV_BE/R₁＝V_TlnN/R₁

电阻R₂中流过的电流为：

I₂＝V_BE1/R₂

所以输出的基准电压表示为:

V_BG＝M·R₃·(I₁+I₂)＝M·R₃·(V_T·lnN·R₂/R₁+V_BE1/R₂)

选择合适的M、N，R₁,R₂和R₃的值就可以获得一个低压带隙基准电压。

正如前面所说，一阶补偿的低压带隙基准也有较大的温漂系数，不适用于对电压精度要求较高的系统。造成其温漂系数较大的原因是V_BE是温度的非线性函数，要获得一个地温度系数的高精度电压基准，就需要对V_BE的非线性进行高阶补偿。

实用新型内容