[发明专利]一种宽电源电压范围的带隙基准电路

说明书

本发明公开了一种宽电源电压范围的带隙基准电路。本发明中，包括与电源电压无关的偏置电路、正温度系数电压产生电路和基准电压产生电路，所述与电源电压无关的偏置电路消除电源电压大小对整体电路的影响，为整体电路提供了稳定的偏置电流，所述的正温度系数电压通过两组NPN三极管产生与温度成正比的电压信号，所述基准电压产生电路接收正温度系数电压信号，并产生基准电压，基准电压即不受温度变化的影响，也不受电源电压的影响，得到了高精度、高稳定性的基准电压。

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，具体为一种宽电源电压范围的带隙基准电路。

背景技术

随着集成电路的高速发展，越来越多的行业正朝着信息化和智能化的方向发展。带隙基准电路作为集成电路中的重要组成部分，为其他电路的正常工作提供了重要的保障，其性能指标更是影响着整个芯片的性能与质量。诸如高精度比较器、闪存、模拟/数字转换器和数字/模拟转换器都对带隙基准电路有着很高的要求。

在CMOS工艺下，NPN三极管的基极-发射极电压具有负温度系数，而基极-发射极电压差具有正温度系数，将这两个不同温度系数的电压叠加可产生带隙基准电压。在现有技术中的电路中，Q0三极管和Q1三极管的基极与集电极相连接，Q1三极管和Q2三极管的发射极-基极面积比值为n：1，因此Q0三极管和Q1三极管的基极-发射极电压差提供了与温度成正相关的电压，该电压为ΔV_BE＝V_T ln n。另一方面，Q1三极管的基极-发射极电压具有负温度系数，该电压记为V_BE1。运算放大器的正端与Q0三极管的集电极相连，连接点记为A点；运算放大器的负端连接到R2电阻和R0电阻中间，连接点记为B点，因此A点与B点具有相同的电压。流经R0电阻的电流为因此可得到带隙基准电压VBG的表达式为：

由上述带隙基准电路的推导可以看出，如若得到稳定的VBG带隙基准电压，需要仔细调节温度系数，但由于Q1三极管既提供负温度系数，又与Q0三极管共同产生正温度系数的电压差，因此对高稳定性带隙基准电压的调节较为困难。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决上述提出的问题，提供一种宽电源电压范围的带隙基准电路。

本发明采用的技术方案如下：所述宽电源电压范围的带隙基准电路包含了正温度系数产生电路、带隙基准电压产生电路和与电源电压无关的偏置电路，其电路结构如图1所示；

所述正温度系数产生电路包含六个PMOS管MP7-MP12，两个NMOS管MN4和MN5，两个NPN三极管Q1和Q2，以及一个电阻R10；MP7和MP8晶体管以串联的方式连接，并且MP8晶体管的漏极与Q1三极管的集电极相连接；

所述带隙基准电压产生电路包含三个PMOS管MP13-MP15，四个电阻R0-R3，一个NPN三极管Q0；MP13晶体管和MP14晶体管以串联的方式连接，MP14晶体管的漏极与MP15晶体管的源极相连接；

所述与电源电压无关的偏置电路包括七个PMOS管MP0-MP6、四个NMOS管MN0-MN3、六个电阻R4-R9；MP0晶体管、MP1晶体管和MP2晶体管产生偏置电压。

在一优选的实施方式中，所述MP11和MP12晶体管以串联的方式连接，连接至R10电阻，R10电阻的另一端连接至MN5晶体管的漏极，使得MP11晶体管和MP12晶体管为MN15晶体管提供稳定的偏置，MN15晶体管的栅极连接至Q1三极管的集电极。

在一优选的实施方式中，所述MN5晶体管的漏极与MP15晶体管的栅极连接，控制MP15晶体管的工作；R0电阻连接至MP14晶体管的漏极，R1和R2电阻与R0电阻以串联的方式连接，Q0三极管的基极与集电极相连接，并连接至R2电阻，Q0三极管的发射极与R3电阻相连，R3电阻的另一端连接至地端；Q2三极管的基极连接至R0电阻与R1电阻之间，Q1三极管的基极连接至R1电阻与R2电阻之间。