一种用于低压带隙基准的放大器失调电压补偿电路制造技术

本发明专利技术公开一种用于低压带隙基准的放大器失调电压补偿电路，包括低压带隙基准和放大器失调电压补偿电路；所述低压带隙基准包括放大器；所述放大器失调电压补偿电路，包括失调电压采集和转换电路、第一电流减法电路和第二电流减法电路；失调电压采集和转换电路，用于采集放大器的失调电压并将它转换为电流信号；第一电流减法电路，用于在失调电压大于零时产生补偿电流；第二电流减法电路，用于在失调电压小于零时产生补偿电流。本发明专利技术可以自动补偿放大器失调电压对低压带隙基准的输出电压的影响。补偿效果不受器件工艺角，电源电压和温度的影响。本发明专利技术仅需要少量的MOS管和电阻，占用的芯片面积极小。本发明专利技术电路的功耗极小，仅需几微安的电流。

【技术实现步骤摘要】
一种用于低压带隙基准的放大器失调电压补偿电路
本专利技术涉及一种用于低压带隙基准的放大器失调电压补偿电路。
技术介绍
带隙基准是集成电路中最常见的参考电压电路，它能够提供不受电源电压和环境温度影响的高精度参考电压。典型的低压带隙基准1如图1中左边虚线框1所示，由二极管、电阻、电流镜和放大器组成。两个二极管D1和D2用于产生正比于温度的电压，二极管D1和D2的面积大小不同，二极管D1由N个二极管D2并联而成，N通常等于8。由于流经D1和D2的电流相等，D1和D2的电压差ΔVD正比于温度。PMOS管电流源MP11和MP12的尺寸相同，它们的栅极均由放大器14驱动，用于产生两路完全相同的偏置电流。放大器14的正输入端连接电阻R1和电阻R2的一端以及PMOS管MP11的漏极，负输入端连接电阻R3的一端、二极管D2的正极和PMOS管MP12的漏极，输出端连接PMOS管电流源MP11和MP12的删极，在负反馈的作用下使放大器正输入端和负输入端的电压相同。电阻R1用于产生正比于温度的电流，由于放大器14的正输入端和负输入端的电压相同，R1两端的电压等于二极管D1和D2的电压差ΔVD，由于ΔVD正比于温度，所以流经电阻R1的电流正比于温度。电阻R2与二极管D1和电阻R1并联，R2两端的电压等于二极管D2的电压，由于二极管正向导通电压是负温度系数的，流经电阻R2的电流也是负温度系数。当电阻R2与R1的电阻值满足一定的比例，流经R2和R1的电流温度系数相反，电流之和为零温度系数，即PMOS管电流源MP11和MP12的电流I与温度无关。电阻R2和R3的电阻值相等，由于放大器14的正输入端和负输入端的电压相等，因此流经电阻R2和R3的电流相等。由于PMOS管电流源MP11和MP12的电流相同，因此流经二极管D1和D2的电流也相等。PMOS管电流源MP13的栅极与PMOS管电流源MP11和MP12的栅极相连且尺寸也相等，因此PMOS管电流源MP13的电流等于PMOS管电流源MP11和MP12的电流I，并且与温度无关，电流I流经电阻R4，R4上的电压Vref也与温度无关。流过R1的电流IR1＝ΔVD/R1，流过R2的电流IR2＝VD2/R2，因此PMOS管电流源MP11的电流I＝ΔVD/R1+VD2/R2由于PMOS管MP11，MP12，MP13的电流相等，R4上的电压，即带隙基准的电压Vref为：Vref＝I*R3＝(ΔVD/R1+VD2/R2)*R4(1-1)此电压与温度和电源电压无关，也只与电阻R1，R21，R4的比值相关，因此也与电阻的温度系数无关。这种结构的带隙基准有一个显著地缺点就是输出电压受放大器14的失调电压影响，之前的分析假定放大器正输入端和负输入端的电压相等，即放大器的失调电压为零。实际上受集成电路工艺失配和放大器的有限增益影响，放大器的正负输入端之间有不能忽略的失调电压Vos，考虑到失调电压的影响，带隙基准的输出电压为：Vref＝I*R4＝(ΔVD/R1+VD2/R2+Vos/R1)*R4(1-2)其中，Vos/R1为放大器失调电压引入的误差电流。通常R4的电阻值远大于R1，因此失调电压影响会被放大R4/R1倍，通常达到几十毫伏的量级，极大地影响带隙基准的电压精度。由于失调电压受温度影响，带隙基准的温度特性也会受到影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于低压带隙基准的放大器失调电压补偿电路，以解决放大器失调电压对低压带隙基准电路的电压精度和温度特性的影响，消除放大器失调电压引入的误差。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种用于低压带隙基准的放大器失调电压补偿电路，包括低压带隙基准和放大器失调电压补偿电路；所述低压带隙基准包括放大器；所述放大器失调电压补偿电路，包括失调电压采集和转换电路、第一电流减法电路和第二电流减法电路；失调电压采集和转换电路，用于采集放大器的失调电压并将它转换为电流信号；第一电流减法电路，用于在失调电压大于零时产生补偿电流；第二电流减法电路，用于在失调电压小于零时产生补偿电流。本专利技术进一步的改进在于：失调电压采集和转换电路包括PMOS管MP211、PMOS管MP212、PMOS管MP213、PMOS管MP214、PMOS管MP218、NMOS管MN215、NMOS管MN216、NMOS管MN217和电阻R5；PMOS管MP211和PMOS管MP212是两个尺寸相同的长沟道PMOS，它们的栅极与放大器的输出相连，它们的漏极分别与PMOS管MP213和PMOS管MP214的源极相连；PMOS管MP211、PMOS管MP212和PMOS管MP218的源极接电源；PMOS管MP214和PMOS管MP213的漏极分别连接NMOS管MN216和NMOS管MN215的漏极，NMOS管MN216的漏极和栅极共接，NMOS管MN215的漏极和栅极共接；NMOS管MN215的漏极连接NMOS管MN217的栅极；NMOS管MN217的漏极连接PMOS管MP218的漏极；PMOS管MP218的漏极和栅极共接；NMOS管MN215、NMOS管MN216和NMOS管MN217的源极接地；PMOS管MP214和PMOS管MP213的栅极分别与放大器的正负输入端相连，用来采集放大器的失调电压；电阻R5一端连接PMOS管MP213的源极，另一端连接PMOS管MP214的源极；流经PMOS管MP213和PMOS管MP214的电流分别为I1和I2。本专利技术进一步的改进在于：第一电流减法电路用于产生补偿电流I1–I2；第一电流减法电路包括PMOS管MP222、NMOS管MN221、NMOS管MN223和NMOS管MN224；NMOS管MN221的栅极与NMOS管MN216的栅极相连，构成一组电流镜；PMOS管MP222的栅极与PMOS管MP218的栅极相连；NMOS管MN223的栅极和漏极短接并与NMOS管MN221和PMOS管MP222的漏极相连；NMOS管MN224的栅极与NMOS管MN223的栅极相连，构成电流镜；PMOS管MP222的源极接电源，NMOS管MN221、NMOS管MN223和NMOS管MN224的源极接地。本专利技术进一步的改进在于：第二电流减法电路用于产生补偿电流＝I2–I1；第二电流减法电路包括NMOS管MN231、PMOS管MP232、PMOS管MP233和PMOS管MP234；NMOS管MN231的栅极与NMOS管MN216的栅极相连，构成一组电流镜；PMOS管MP232的栅极与PMOS管MP218的栅极相连；PMOS管MP233的栅极和漏极短接并与NMOS管MN231和PMOS管MP232的漏极相连；PMOS管MP234的栅极与PMOS管MP233的栅极相连，构成电流镜；PMOS管MP232、PMOS管MP233和PMOS管MP234的源极接电源，NMOS管MN231的源极接地。本专利技术进一步的改进在于：所述低压带隙基准包括放大器、PMOS管MP11、PMOS管MP12、PMOS管MP13、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、二极管D1和二极管D2；PMOS管MP11、PMOS管MP12和PMOS管MP13的源极接电源；PMOS管MP11、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于低压带隙基准的放大器失调电压补偿电路，其特征在于，包括低压带隙基准(1)和放大器失调电压补偿电路(2)；所述低压带隙基准(1)包括放大器(14)；所述放大器失调电压补偿电路(2)，包括失调电压采集和转换电路(21)、第一电流减法电路(22)和第二电流减法电路(23)；失调电压采集和转换电路，用于采集放大器的失调电压并将它转换为电流信号；第一电流减法电路，用于在失调电压大于零时产生补偿电流；第二电流减法电路，用于在失调电压小于零时产生补偿电流。

【技术特征摘要】
1.一种用于低压带隙基准的放大器失调电压补偿电路，其特征在于，包括低压带隙基准(1)和放大器失调电压补偿电路(2)；所述低压带隙基准(1)包括放大器(14)；所述放大器失调电压补偿电路(2)，包括失调电压采集和转换电路(21)、第一电流减法电路(22)和第二电流减法电路(23)；失调电压采集和转换电路，用于采集放大器的失调电压并将它转换为电流信号；第一电流减法电路，用于在失调电压大于零时产生补偿电流；第二电流减法电路，用于在失调电压小于零时产生补偿电流；失调电压采集和转换电路包括PMOS管MP211、PMOS管MP212、PMOS管MP213、PMOS管MP214、PMOS管MP218、NMOS管MN215、NMOS管MN216、NMOS管MN217和电阻R5；PMOS管MP211和PMOS管MP212是两个尺寸相同的长沟道PMOS，它们的栅极与放大器的输出相连，它们的漏极分别与PMOS管MP213和PMOS管MP214的源极相连；PMOS管MP211、PMOS管MP212和PMOS管MP218的源极接电源；PMOS管MP214和PMOS管MP213的漏极分别连接NMOS管MN216和NMOS管MN215的漏极，NMOS管MN216的漏极和栅极共接，NMOS管MN215的漏极和栅极共接；NMOS管MN215的漏极连接NMOS管MN217的栅极；NMOS管MN217的漏极连接PMOS管MP218的漏极；PMOS管MP218的漏极和栅极共接；NMOS管MN215、NMOS管MN216和NMOS管MN217的源极接地；PMOS管MP214和PMOS管MP213的栅极分别与放大器的正负输入端相连，用来采集放大器的失调电压；电阻R5一端连接PMOS管MP211的漏极，另一端连接PMOS管MP212的漏极；流经PMOS管MP213和PMOS管MP214的电流分别为I1和I2。2.根据权利要求1所述的一种用于低压带隙基准的放大器失调电压补偿电路，其特征在于，第一电流减法电路用于产生补偿电流I1–I2；第一电流减法电路包括PMOS管MP222、NMOS管MN221、NMOS管MN223和N...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵力，刘海飞，
申请(专利权)人：西安华芯半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61