一种带隙基准电路制造技术

本发明专利技术属于模拟集成电路技术领域，涉及一种带隙基准电路，包含一个反相放大单元A1和带隙核心电路，带隙核心电路采用一种误差放大器和基准相混合结构，进而不需要额外的误差放大器，减小误差放大器输入失调对基准电压的影响。误差放大器和基准相混合结构中利用PNP管电流镜保证两路电流匹配，同时，所述PNP电流镜的发射极-基极电压VBE也用来产生基准电压，合适的电路参数选取后，可以得到约2.4V的基准电压。

Bandgap reference circuit

The invention belongs to the technical field of analog integrated circuit, relates to a bandgap reference circuit, including an inverting amplifying unit A1 and bandgap core circuit, bandgap core circuit adopts an error amplifier and a reference phase hybrid structure, which does not need additional error amplifier, reduce the error amplifier input offset of reference voltage. Mixed tube current mirror to ensure two current matching, using PNP structure and error amplifier and reference, the PNP current mirror base emitter voltage VBE is also used to generate reference voltage, select the appropriate circuit parameters can be obtained after the reference voltage of about 2.4V.

【技术实现步骤摘要】
一种带隙基准电路
本专利技术属于模拟集成电路
，涉及一种带隙基准电路，特别的是本专利技术不需要运算放大器稳定基准核心中的两路电流。采用一种误差放大器和基准相混合结构，减小误差放大器输入失调对基准电压的影响
技术介绍
带隙基准电路广泛运用于模拟集成电路的各种领域，比如线性调整器、低压差线性调整器、模数转换器、数模转换器，开关稳压器等等，基准电路的特点是产生一个或多个温度系数极小的基准电压(也称作参考电压)，一般的，该电压还具有很好的电源抑制性，即输入电源电压在很宽的电压范围内变化时基准电压变化非常小。早期的基准电路用稳压管也即工作在反向击穿区的二极管实现，由于击穿发生在半导体表面，所以得到的电压具有很大的噪声，而且稳压管的击穿方式一般为齐纳击穿或者雪崩击穿，而击穿电压一般都在4V至8V，不适用低压运用。1971年Widlar提出利用PN结正向导通电压的负温度系数和两个PN结导通压降差值的正温度系数相加得到一个零温度系数(特定温度下)的基准电压，该基准电压大小在硅的带隙电压(约为1.2V)附近，所以这种基准电压产生电路也被称带隙基准电路，产生的电压称为带隙基准电压，更为广义地，用Widlar方式的基准电路都可以成为带隙基准电路。在线性稳压器或者开关稳压器中，稳压器输出电压一般比基准电压高，因而需要利用同相放大器放大基准电压以得到一个稳定的电压。很显然的，基准电压的误差乃至其低频噪声也会被放大相同的倍数而出现在输出电压中。比如一个5V输出电压的稳压器，假设基准电压为1.2V，那么同相放大器的放大倍数需要设置为5/1.2≈4.2倍，因此，基准电压的误差和低频噪声也会被放大4.2倍；而如果基准电压为2.4V，那么同相放大器的放大倍数需要设置为5/2.4≈2.1倍，则基准电压的误差和低频噪声会被放大2.1倍。所以，有时需要设计大一些的基准电压，进而减小基准误差对稳压器输出端电压的影响。一般的，基准电路里利用运放的的高增益使得基准核心中两路电流精确匹配。但是，运放的输入失调电压和输入失调电流会使得基准电压产生误差。而且输入失调电压和失调电流具有很大的温度系数，使得基准电压的温度系数变差。鉴于上述情况，最好能够设计一种带隙基准电路，该带隙基准电路不需要运算放大器。
技术实现思路
本范明的目的，就是提出一种带隙基准电路。本专利技术的技术方案是，一种带隙基准电路，其特征在于：包含一个反相放大单元A1和带隙核心B1；其中，带隙核心包括电阻R1、R2、R2、R3、R4、R5、R6，NPN管Q1、Q2，PNP管Q3、Q4。其中R1的一端接地，另一端接Q1的发射极，Q1的集电极接Q3的集电极，Q1的基极接R2的一端，R2的另一端接Q2的集电极也R3的其中一端，R3的另一端接Q3和Q4的基极，其中Q2的发射极接地，Q2的基极接Q3和Q4的基极，Q3发射极接R4的一端，R4的另一端接R5和R6的一端，R5的另一端接Q4的发射极，R6的另一端接反相放大单元A1的输出端，反相放大单元A1的输入端接Q1的集电极。本专利技术的有益效果为：本专利技术的带隙基准电路，不需要运算放大器稳定基准核心中的两路电流，而是采用一种误差放大器和基准混合而成的结构，利用带发射极退化电阻的PNP电流镜保证两路电流精确匹配，进而减小常见基准电路中运放失调电压和失调电流对基准的影响；同时利用所述PNP电流镜中PNP管的VBE电压叠加在NPN管的VBE电压上，经过合适的电阻选取，可以得到经过温度补偿的、约2.4V的带隙基准电压。附图说明图1为本专利技术的带隙基准电路原则框图图2为依据本专利技术原则的第一个实例原理图图3为依据本专利技术原则的第二个实例原理图具体实施方式下面结合附图和实例对本专利技术进行详细描述。如图1所示，是本专利技术的带隙基准电路原则框图，包含一个反相放大单元A1和带隙核心B1。反相放大单元A1保证整个电路的稳定，其中反相放大单元输入电流可忽略不计，R4和R5分别为Q3和Q4的发射极退化电阻，Q3和Q4组成电流镜，由于R4和R5的存在，使得Q3和Q4电流精确匹配，即Q3电流精确的等于Q4电流，暂时忽略Q1和Q2的基极电流以及R3上的压降，也即忽略Q1、Q2、Q3、Q4的基极电流，则Q1的基极和Q2的基极直接相连，假设Q1和Q2的集电极电流分别为I1和I2，由于Q1的m值为N，Q2的m值为1，所以下面的式子成立：I1和I2分别流过R4和R5，并共同流过R6，所以基准电压为：VREF＝VBE2+VBE4+IPTAT(R5+2R6)其中前两项具有负的温度系数，最后一项具有正温度系数，所以，选择合适的R5和R6可以得到经过一阶补偿的带隙基准电压，约为2.4V。图1中电阻R2的作用是使得Q1和Q2的电流更匹配，R3的作用是减小正反馈环路的增益，减小VREF处电压波动对Q1的基极点位的影响，同时，精确地VREF表达式中还可以看到R3具有Beta补偿作用，不过因为工艺的非理想性，这种补偿的效果并不明显。应当说明的是，所述专利技术原则框图里电阻是用一个电阻符号表示，但是有电路基础知识的人都知道，任何一个电阻都可以有两个乃至多个电阻通过合适的串联和并联得到，同样的，所述专利技术原则框图里的晶体管也只是用一个晶体管符号表示，但并不限定为一个，比如，可以由多个晶体管并联得到。还应该说明的是，电路基础知识的人都知道，图1中的R6并非必要，这通过上面的VREF电压表达式中很容易看出来，即R6＝0时，选择合适的R4和R5，也可以得到带隙基准电压。图2为依据本专利技术原则的第一个实例原理图，反相放大单元A1包括NPN管Q5、Q6，电容C1，电流源20；带隙核心电路B1和图1一样。下面结合附图说明反相放大单元如何稳定整个基准电路。当VREF值变大时，节点24电压也会变大，由于R3的作用，节点25的电压基本不变，因此Q3的小信号电流将全部注入到Q5的基极，使得节点22电压也变大，通过Q5的反相放大作用，使得节点21的电压减小，进而VREF处电压减小。当VREF值变小时，具有和上面所述的相反过程，所以反相放大单元可以稳定VREF的值，电容C1的作用是给减小负反馈环路的主极点，使负反馈环路的相位裕度满足稳定性要求，应当说明的是，所述专利技术实例只是为了更好的理解本专利技术，但不是对专利技术原则的限制，比如，具有电路基础知识的人都知道，通过选择合适比例的R4和R5，Q4和Q3的电流可以不相等，合理的选择其他几个电阻的值仍然可以得到经过温度补偿的带隙基准电压，但很显然的，这样的改动仍然属于本专利技术原则范畴。另外应当说明的是，和大部分基准电路一样，本专利技术的电路在实际环境中可能也需要启动电路，启动电路的形式有很多种，加上启动电路后由于电路中元件多而可能使得直观上看起来不在本专利技术原则范畴，但只要其带隙核心电路在本专利技术原则内，就仍属于本专利技术原则范畴。在某些实际电路中，考虑到本专利技术原则所述的基准输出电压只有一阶补偿，得到的基准电压仍然具有比较大的温度系数，需要加入温度补偿电路对VREF进行温度补偿，比如图3这样一个电路。图3和图1的区别是图3中加入了具有一定温度系数的电流源Icomp，这一电流源可以是线性的、非线性的，或者是分段线性的、非线性的，使得电路直观上看起来不在本专利技术原则范畴，但只要其带隙核心电路在本专利技术原则内，就仍属于本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带隙基准电路，其特征在于：包含一个反相放大单元和带隙核心电路；所述反相放大单元能够反相放大其输入端信号，所述反相放大单元输出端为基准电压，所述反相放大单元输入端电流可以忽略不计；所述带隙核心电路包括电阻R1、R2、R2、R3、R4、R5、R6，NPN管Q1、Q2，PNP管Q3、Q4。其中R1的一端接地，另一端接Q1的发射极，Q1的集电极接Q3的集电极，Q1的基极接R2的一端，R2的另一端接Q2的集电极也R3的其中一端，R3的另一端接Q3和Q4的基极，其中Q2的发射极接地，Q2的基极接Q3和Q4的基极，Q3发射极接R4的一端，R4的另一端接R5和R6的一端，R5的另一端接Q4的发射极，R6的另一端接反相放大单元A1的输出端，反相放大单元A1的输入端接Q1的集电极。

【技术特征摘要】
1.一种带隙基准电路，其特征在于：包含一个反相放大单元和带隙核心电路；所述反相放大单元能够反相放大其输入端信号，所述反相放大单元输出端为基准电压，所述反相放大单元输入端电流可以忽略不计；所述带隙核心电路包括电阻R1、R2、R2、R3、R4、R5、R6，NPN管Q1、Q2，PNP管Q3、Q4。其中R1的一端接地，另一端接Q1的发射极，Q1的集电极接Q3的集电极，Q1的基极接R2的一端，R2的另一端接Q2的集电极也R3的其中一端，R3的另一端接Q3和Q4的基极，其中Q2的发射极接地，Q2的基极...

【专利技术属性】
技术研发人员：付烟林，
申请(专利权)人：付烟林，
类型：发明
国别省市：四川,51