一种高精度低温漂带隙基准电压源制造技术

本发明专利技术公开了一种高精度低温漂带隙基准电压源，正温度系数电流产生电路产生与绝对温度成正比的电流；负温度系数电流产生电路产生与绝对温度成反比的电流；2次温度探测与补偿电路，通过对正温度系数电流与负温度系数电流的相加补偿，使带隙基准在工作温度区间得到三个以上的温度拐点；启动电路，在电源上电过程中驱动正温度系数电流产生电路和负温度系数电流产生电路摆脱简并偏置点，建立正常工作点；电流求和电路，产生带隙基准电压。本发明专利技术的带隙基准电压源，引入2个温控电流比较器来实现多次温度补偿，在全温度范围内得到5个温度拐点，无需额外的偏置电路；无需运算放大器对电压钳位，降低了电路复杂程度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于集成电路设计领域，尤其涉及高精度带隙基准电压源电路。
技术介绍
很多高精度的电路诸如模数、数模转换器，锁相环、电源管理系统等都需要低温漂的带隙基准源作为参考电压使用。传统带隙电压电路通常采用一阶温度补偿即对BE结温度系数的线性补偿，得到一个温度拐点；或二阶曲率温度补偿即在一阶补偿的基础上增加对BE中的温度系数的平方项补偿，温度拐点在2～3个；但补偿后的带隙基准温漂受加工工艺影响较大，且温度范围较窄，很难满足一些对应用温度范围具有较宽要求的领域；一些基于诸如双极和薄膜电阻等工艺的带隙基准源电路可以实现几个ppm的温漂，但与标准CMOS工艺不兼容，不能实现全片内集成。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种高精度低温漂带隙基准电压源，基于标准CMOS工艺实现，整个电路无需额外的偏置电路；无需运算放大器对电压钳位，可降低电路复杂程度。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种高精度低温漂带隙基准电压源，其特征是，包括：正温度系数电流产生电路，产生与绝对温度成正比的电流IPTAT；负温度系数电流产生电路，产生与绝对温度成反比的电流ICTAT；2次温度探测与补偿电路，通过对正温度系数电流与负温度系数电流的相加补偿，使带隙基准在工作温度区间得到三个以上的温度拐点；启动电路，在电源上电过程中驱动正温度系数电流产生电路和负温度系数电流产生电路摆脱简并偏置点，建立正常工作点；电流求和电路，对正温度系数电流与负温度系数电流的电流求和，产生带隙基准电压Vref。正温度系数电流产生电路包括由MOS管M1、M2、M3和M4构成的电流镜，电流镜对应由MOS管M5、M6、M7和M8构成负反馈钳位，使电流镜的节点3和节点4的电压相等。正温度系数电流产生电路包括MOS管M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8和PNP管Q1、Q2及电阻R1；MOS管M1、M2、M5和M6的源极接电源VDD；M1、M2的栅极及M2的漏极共连，M1、M2的漏极分别连接M3、M4的漏极，M3的栅极连接M8的栅极和漏极，M4的栅极连接M7的栅极和漏极形成节点11；M3的源极与M7的源极、电阻R1的一端共接形成电流镜节点3，M4的源极与M8的源极、PNP管Q2的发射极共接形成电流镜节点4；电阻R1的另一端连接PNP管Q1的发射极，PNP管Q1的集电极接地；PNP管Q1的基极与PNP管Q2的基极共连接地，PNP管Q2的集电极接地；M7、M8的漏极分别与M5、M6的漏极连接；M5、M6的栅极与M1的漏极共连形成节点1。负温度系数电流产生电路包括由MOS管M1A、M2A、M3A和M4A构成的电流镜，电流镜对应由MOS管M5A、M6A、M7A和M8A构成负反馈钳位，使电流镜的节点5和节点4的电压相等。负温度系数电流产生电路包括M1A、M2A、M3A、M4A、M5A、M6A、M7A、M8A和电阻R2；MOS管M1A、M2A、M5A和M6A的源极接电源VDD；M1A、M2A的栅极及M2A的漏极共连，M1A、M2A的漏极分别连接M3A、M4A的漏极，M3A、M4A的栅极分别连接M8AA、M7A的栅极和漏极，M3A的源极与M7A的源极、电阻R2的一端共接形成电流镜节点5，M4A的源极与M8A的源极共接形成电流镜节点4；电阻R2的另一端接地；M7A、M8AA的漏极分别与M5A、M6A的漏极连接；M5A、M6A的栅极与M1A的漏极共接形成节点2。2次温度探测与补偿电路包括MOS管M11、M12、M13、M14、M15、M16、M17、M18、M19和M20；M11、M13、M14、M15、M17、M18和M19源极接电源VDD；M11的栅极连接至节点1，M11的漏极连接至M12的漏极与栅极形成节点6；M13的栅极连接至节点2，M13的漏极与M14的漏极和栅极、M15的栅极、M16的漏极共连形成节点7；M17的栅极连接至节点2，M17的漏极与M18的漏极和栅极、M19的栅极、M20的漏极共连形成节点8；M15的漏极与M19的漏极共连形成节点10；M12、M16、M20的源极共连至地。启动电路包括MOS管M21、M22、M23和M24；M21的源极接电源VDD，M21的栅极接地，M21的漏极与M22的漏极、M23的栅极、M24的栅极共连形成节点12；M22的栅极连接至节点11；M23的漏极连接至节点1；M24
的漏极连接至节点2；M22、M23和M24的源极接地。电流求和电路包括MOS管M9、M10、电阻R3、电阻R4、电阻R5；M9、M10的源极接电源VDD；M9、M10的栅极分别连接至节点2和节点1；M10的漏极与电阻R3一端共接形成带隙基准电压Vref；电阻R3另一端与M9的漏极、电阻R4的一端共接形成节点9；电阻R4的另一端与电阻R5的一端共接形成节点10；电阻R5的另一端接地。本专利技术所达到的有益效果：本专利技术的基于标准CMOS工艺实现的高精度低温漂带隙基准电压源，引入2个温控电流比较器来实现多次温度补偿，在全温度范围内得到5个温度拐点，整个电路无需额外的偏置电路；通过简单的环路负反馈电压钳位得到高精度的正温度系数和负温度系数电流，因而无需运算放大器对电压钳位，降低了电路复杂程度。附图说明图1本专利技术的高精度低温漂带隙基准电压源；图2本专利技术的高精度低温漂带隙基准电压源温度曲线。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。如图1和图2所示，本专利技术的电路组成：(1)MOS管M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8和衬底PNP管Q1、Q2及电阻R1构成高精度正温度系数电流产生电路，即产生与绝对温度成正比的电流IPTAT。设MOS管M1和M2、M3和M4、M5和M6，M7和M8宽W、长L比分别相同，即： ( W L ) 1 = ( W L ) 2 , ( W L ) 3 = ( W L ) 4 , ( W L ) 5 = ( W L ) 6 , ( W L 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高精度低温漂带隙基准电压源，其特征是，包括：正温度系数电流产生电路，产生与绝对温度成正比的电流；负温度系数电流产生电路，产生与绝对温度成反比的电流；2次温度探测与补偿电路，通过对正温度系数电流与负温度系数电流的相加补偿，使带隙基准在工作温度区间得到三个以上的温度拐点；启动电路，在电源上电过程中驱动正温度系数电流产生电路和负温度系数电流产生电路摆脱简并偏置点，建立正常工作点；电流求和电路，对正温度系数电流与负温度系数电流的电流求和，产生带隙基准电压。

【技术特征摘要】
1. 一种高精度低温漂带隙基准电压源，其特征是，包括：正温度系数电流产生电路，产生与绝对温度成正比的电流；负温度系数电流产生电路，产生与绝对温度成反比的电流；2次温度探测与补偿电路，通过对正温度系数电流与负温度系数电流的相加补偿，使带隙基准在工作温度区间得到三个以上的温度拐点；启动电路，在电源上电过程中驱动正温度系数电流产生电路和负温度系数电流产生电路摆脱简并偏置点，建立正常工作点；电流求和电路，对正温度系数电流与负温度系数电流的电流求和，产生带隙基准电压。2.根据权利要求1所述的一种高精度低温漂带隙基准电压源，其特征是，正温度系数电流产生电路包括由MOS管M1、M2、M3和M4构成的电流镜，电流镜对应由MOS管M5、M6、M7和M8构成负反馈钳位，使电流镜的节点3和节点4的电压相等。3.根据权利要求1所述的一种高精度低温漂带隙基准电压源，其特征是，正温度系数电流产生电路包括MOS管M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8和PNP管Q1、Q2及电阻R1；MOS管M1、M2、M5和M6的源极接电源VDD；M1、M2的栅极及M2的漏极共连，M1、M2的漏极分别连接M3、M4的漏极，M3的栅极连接M8的栅极和漏极，M4的栅极连接M7的栅极和漏极形成节点11；M3的源极与M7的源极、电阻R1的一端共接形成电流镜节点3，M4的源极与M8的源极、PNP管Q2的发射极共接形成电流镜节点4；电阻R1的另一端连接PNP管Q1的发射极，PNP管Q1的集电极接地；PNP管Q1的基极与PNP管Q2的基极共连接地，PNP管Q2的集电极接地；M7、 M8的漏极分别与M5、M6的漏极连接；M5、M6的栅极与M1的漏极共连形成节点1。4.根据权利要求1所述的一种高精度低温漂带隙基准电压源，其特征是，负温度系数电流产生电路包括由MOS管M1A、M2A、M3A和M4A构成的电流镜，电流镜对应由MOS管M5A、M6A、M7A和M8A构成负反馈钳位，使电流镜的节点5和节点4的电压相等。5.根据权利要求1所述的一种高精度低温漂带隙基准电压源，其特征是，负温度系数电流产生电路包括M1A、M2A、M3A、M4A、M5A、M6A、M7A、M8A...

【专利技术属性】
技术研发人员：白涛，刘小淮，
申请(专利权)人：北方电子研究院安徽有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34