一种低噪声的带隙基准电压源制造技术

本发明专利技术公开一种低噪声的带隙基准电压源，属于模拟电路技术领域。所述低噪声的带隙基准电压源包括偏置电路、三级层叠ΔVBE产生电路和误差放大器；其中，三级层叠ΔVBE产生电路包括第一级层叠ΔVBE产生电路、第二级层叠ΔVBE产生电路和第三级层叠ΔVBE产生电路，每一级层叠ΔVBE产生电路分别产生一个正温度系数电压，所述误差放大器与每一级层叠ΔVBE产生电路构成闭环负反馈，三级层叠ΔVBE产生电路所产生的正温度系数电压之和即为带隙基准电压源的正温度系数ΔVBE。通过子电路层叠方式，可得到一个较大的ΔVBE，同时又能降低基准噪声和芯片面积。

【技术实现步骤摘要】
一种低噪声的带隙基准电压源
本专利技术涉及模拟电路
，特别涉及一种低噪声的带隙基准电压源。
技术介绍
通常来说，带隙基准电压是由正温度系数(PTAT)电压和负温度系数(CTAT)电压相加而得的、与温度无关的电压值。其中CTAT电压是由以二极管连接方式的三极管BE结电压所产生的，记为VBE；PTAT电压是由两个不同电流密度的三极管的BE结压差所产生的，记为ΔVBE；带隙基准电压值VREF就是PTAT电压和CTAT电压之和，用数学式表示为VREF＝VBE+ΔVBE。图1所示为一种传统的带隙基准电压源电路，包含偏置电路110，ΔVBE产生电路120，误差放大器105，电阻R11、R12、R13、R15和NPN三极管Q13。误差放大器105的正输入端与电阻R12的第一输入端相连，负输入端与电阻R11的第一输入端相连，误差放大器105的输出端与电阻R11的第二输入端、电阻R12的第二输入端和电阻R13的第二输入端相连，作为基准电压VREF输出，NPN三极管Q13的基极与集电极短接形成二极管形式，并与电阻R15的第二输入端相连，NPN三极管Q13的发射极接地。误差放大器105与ΔVBE产生电路120构成闭环回路，使输出基准电压VREF稳定。所述偏置电路110包含PNP三极管Q18、Q17，电阻R16，NPN三极管Q15、Q16、Q19。PNP三极管Q18的发射极连接电源电压VDD，PNP三极管Q18的基极接偏置电压Vb，PNP三极管Q18的集电极连接NPN三极管Q16的集电极和基极，NPN三极管Q16的发射极接地。NPN三极管Q15的基极与NPN三极管Q16的集电极和基极相连，NPN三极管Q15的集电极与电阻R16的第二输入端和NPN三极管Q19的基极相连，NPN三极管Q15的发射极接地。电阻R16的第一输入端与PNP三极管Q17的集电极相连，PNP三极管Q17的基极接偏置电压Vb，PNP三极管Q17的发射极连接电源电压VDD，NPN三极管Q19的集电极连接电源电压VDD，NPN三极管Q19的发射极接基准电压VREF。偏置电路110的作用是给R11、R12和R13支路提供偏置电流。所述ΔVBE产生电路120包含NPN三极管Q20、Q12、Q14和电阻R14，NPN三极管Q20的集电极与误差放大器105的负输入端相连，NPN三极管Q1的基极与电阻R14的第一输入端相连，NPN三极管Q20的发射极和NPN三极管Q12的发射极一起与NPN三极管Q14的集电极相连，NPN三极管Q12的集电极与误差放大器105的正输入端相连，NPN三极管Q12的基极与电阻R14的第二输入端相连，NPN三极管Q14的基极与NPN三极管Q15、Q16的基极互连，NPN三极管Q14的发射极接地。ΔVBE产生电路120的作用是产生一个正温度系数的ΔVBE值。根据ΔVBE的计算方式，ΔVBE＝VT*ln(J2/J1)，VT是三极管热电压，VT＝KT/q，K为波耳兹曼常数，T为热力学温度，即绝对温度，q为电子电荷；J1和J2分别为NPN三极管Q20和Q12的电流密度，该电流密度取决于三极管Q20、Q12的发射极面积(A1、A2)以及流过该两个晶体管的电流(I1、I2)，因此，J2/J1＝(I2*A1)/(I1*A2)。当三极管Q20、Q12的电流相同时，则ΔVBE的值仅与该两个晶体管发射极面积相关，表示为ΔVBE＝VT*ln(A1/A2)。在图1中，NPN三极管Q20和Q12的发射极面积之比为M:1，所以基准电压值可表示为：VREF＝[1+(R3+R5)/R4]*VT*ln(M)+VBE3，其中，VBE3是NPN三极管Q13的BE结电压。从上式中可以看出，要想得到一个较大的ΔVBE，就需增大NPN三极管Q20的发射极面积，从而芯片面积也增大了。例如，对于一个高性能的带隙基准电压，25℃下的ΔVBE值约为108mV左右，这就需要NPN三极管Q20和Q12的发射极面积之比为64:1，共65个NPN三极管，大大增加了芯片面积，同时也带来了更大的噪声。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种低噪声的带隙基准电压源，以解决传统的带隙基准电压源为获得高性能而增大芯片面积、且同时带来噪声大的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种低噪声的带隙基准电压源，包括偏置电路，还包括：三级层叠ΔVBE产生电路和误差放大器；其中，三级层叠ΔVBE产生电路包括第一级层叠ΔVBE产生电路、第二级层叠ΔVBE产生电路和第三级层叠ΔVBE产生电路，每一级层叠ΔVBE产生电路分别产生一个正温度系数电压，所述误差放大器与每一级层叠ΔVBE产生电路构成闭环负反馈，三级层叠ΔVBE产生电路所产生的正温度系数电压之和即为带隙基准电压源的正温度系数ΔVBE。可选的，所述第一级层叠ΔVBE产生电路包括NPN三极管Q1A、Q2A、Q4和电阻R4A；其中，NPN三极管Q1A的集电极与所述误差放大器的负输入端相连，NPN三极管Q1A的基极与电阻R4A的第一输入端和电阻R5的第一输入端相连，NPN三极管Q1A的发射极和NPN三极管Q2A的发射极一起与NPN三极管Q4的集电极相连，NPN三极管Q2A的集电极与所述误差放大器的正输入端相连，NPN三极管Q2A的基极与电阻R4A的第二输入端相连，NPN三极管Q4的发射极接地。可选的，所述第二级层叠ΔVBE产生电路包含NPN三极管Q1B、Q2B、Q10和电阻R4B；其中，NPN三极管Q1B的集电极与误差放大器的负输入端相连，NPN三极管Q1B的基极与电阻R4B的第一输入端和电阻R4A的第二输入端相连，NPN三极管Q1B的发射极和NPN三极管Q2B的发射极一起与NPN三极管Q10的集电极相连，NPN三极管Q2B的集电极与误差放大器的正输入端相连，NPN三极管Q2B的基极与电阻R4B的第二输入端相连，NPN三极管Q10的发射极接地。可选的，所述第三级层叠ΔVBE产生电路包含NPN三极管Q1C、Q2C、Q11和电阻R4C；其中，NPN三极管Q1C的集电极与误差放大器的负输入端相连，NPN三极管Q1C的基极与电阻R4C的第一输入端和电阻R4B的第二输入端相连，NPN三极管Q1C的发射极和NPN三极管Q2C的发射极一起与NPN三极管Q11的集电极相连，NPN三极管Q2C的集电极与误差放大器的正输入端相连，NPN三极管Q2C的基极与电阻R4C的第二输入端相连，NPN三极管Q11的发射极接地。可选的，所述偏置电路包括PNP三极管Q8、Q7，电阻R6，NPN三极管Q5、Q6、Q9；其中，PNP三极管Q8的发射极连接电源电压VDD，PNP三极管Q8的基极接偏置电压Vb，PNP三极管Q8的集电极连接NPN三极管Q6的集电极和基极，NPN三极管Q6的发射极接地；NPN三极管Q5的基极与NPN三极管Q6的集电极和基极相连，NPN三极管Q5的集电极与电阻R6的第二输入端和NPN三极管Q9的基极相连，NPN三极管Q5的发射极接地；电阻R6的第一输入端与PNP三极管Q7的集电极相连，PNP三极管Q7的基极接偏置电压Vb，PNP三极管Q7的发射极连接电源电压VDD，NPN三极管Q9的集电极连接电源电压VDD，NPN三极管Q9的发射极接基准电压VREF。可选的，所述NPN三极管Q5、Q本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低噪声的带隙基准电压源，包括偏置电路210，其特征在于，还包括：三级层叠ΔVBE产生电路和误差放大器205；其中，三级层叠ΔVBE产生电路包括第一级层叠ΔVBE产生电路220、第二级层叠ΔVBE产生电路230和第三级层叠ΔVBE产生电路240，每一级层叠ΔVBE产生电路分别产生一个正温度系数电压，所述误差放大器205与每一级层叠ΔVBE产生电路构成闭环负反馈，三级层叠ΔVBE产生电路所产生的正温度系数电压之和即为带隙基准电压源的正温度系数ΔVBE。

【技术特征摘要】
1.一种低噪声的带隙基准电压源，包括偏置电路210，其特征在于，还包括：三级层叠ΔVBE产生电路和误差放大器205；其中，三级层叠ΔVBE产生电路包括第一级层叠ΔVBE产生电路220、第二级层叠ΔVBE产生电路230和第三级层叠ΔVBE产生电路240，每一级层叠ΔVBE产生电路分别产生一个正温度系数电压，所述误差放大器205与每一级层叠ΔVBE产生电路构成闭环负反馈，三级层叠ΔVBE产生电路所产生的正温度系数电压之和即为带隙基准电压源的正温度系数ΔVBE。2.如权利要求1所述的低噪声的带隙基准电压源，其特征在于，所述第一级层叠ΔVBE产生电路220包括NPN三极管Q1A、Q2A、Q4和电阻R4A；其中，NPN三极管Q1A的集电极与所述误差放大器205的负输入端相连，NPN三极管Q1A的基极与电阻R4A的第一输入端和电阻R5的第一输入端相连，NPN三极管Q1A的发射极和NPN三极管Q2A的发射极一起与NPN三极管Q4的集电极相连，NPN三极管Q2A的集电极与所述误差放大器205的正输入端相连，NPN三极管Q2A的基极与电阻R4A的第二输入端相连，NPN三极管Q4的发射极接地。3.如权利要求1所述的低噪声的带隙基准电压源，其特征在于，所述第二级层叠ΔVBE产生电路230包含NPN三极管Q1B、Q2B、Q10和电阻R4B；其中，NPN三极管Q1B的集电极与误差放大器205的负输入端相连，NPN三极管Q1B的基极与电阻R4B的第一输入端和电阻R4A的第二输入端相连，NPN三极管Q1B的发射极和NPN三极管Q2B的发射极一起与NPN三极管Q10的集电极相连，NPN三极管Q2B的集电极与误差放大器205的正输入端相连，NPN三极管Q2B的基极与电阻R4B的第二输入端相连，NPN三极管Q10的发射极接地。4.如权利要求1所述的低噪声的带隙基准电压源，其特征在于，所述第三级层叠ΔVBE产生电路240包含NPN三极管Q1C、Q2C、Q11和电阻R4C；其中，NPN三极管Q1C的集电极与误差放大器2...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄少卿，朱琪，顾小明，罗永波，宣志斌，肖培磊，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十八研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32