一种高阶曲率校正基准电压源制造技术

本发明专利技术属于模拟集成电路技术领域，具体涉及到一种高阶曲率校正基准电压源。本发明专利技术利用简单的分流电路对PTAT电流进行分流，从而产生一支CTAT电流，简化了CTAT电流产生电路，减小版图面积与设计难度；引入了一个新的正温电压对阈值电压进行预补偿，减弱对后级补偿电路的补偿能力的需求，保证两个PMOS管都工作在正常饱和状态；并利用分段电流曲率校正技术，得到了一个高阶曲率校正的输出基准电压。此外，本发明专利技术的基准电压源未使用电阻以及运放，有效地减小整个基准电路的版图面积和设计的复杂性。

A high order curvature correction reference voltage source

The invention belongs to the field of analog integrated circuit technology, in particular relates to a high order curvature correction reference voltage source. The invention of PTAT current shunt using shunt circuit simple, resulting in a CTAT current, CTAT simplifies current generating circuit, reduce the layout area and the difficulty of design; introduced a new positive temperature voltage pre compensation for threshold voltage, weaken the ability to compensate the level compensation circuit demand guarantee two PMOS tubes are in the normal working state of saturation; and the use of segmented current curvature correction technology, got a high-order curvature correction output reference voltage. In addition, the reference voltage source of the present invention does not use resistors and operational amplifiers, effectively reducing the layout area and the design complexity of the whole reference circuit.

【技术实现步骤摘要】
一种高阶曲率校正基准电压源
本专利技术属于模拟集成电路
，具体涉及到一种高阶曲率校正基准电压源。
技术介绍
基准电压源作为模拟电路系统中的核心模块之一，为模拟电路系统提供一个精准的基准电压，被广泛应用于模数转换器、功率放大器、数据采集器等模拟和模数混合系统中，为系统提供不随温度变化的基准电压。由于双极晶体管基极-发射极电压VBE具有负温度特性，而工作在不同电流密度下的两支双极晶体管的基极-发射极电压VBE之差具有正温度特性，由Widlar和Brokaw提出的传统的带隙基准电压源利用这两种电压进行相互补偿，从而得到一个与温度无关的基准电压。传统带隙基准电压源利用与Widlar和Brokaw的带隙基准电压源相同原理，如附图1所示，其中，运算放大器使电路处于负反馈状态，钳制X点与Y点电压，使两点电压相等，三极管均为寄生纵向双极晶体管(BJT)。PMOS管尺寸相同，由它们构成的电流镜镜像得到三支相等电流。根据双极晶体管电流电压特性得到基准输出电压：然而由于VBE的非线性，且只进行一阶补偿，传统带隙基准电压源产生的基准电压的温度系数较大。而且传统的带隙基准电压源需要使用运放钳位X与Y两点电位，运放的功耗与版图面积大约会占据整个带隙基准功耗和版图面积的一半。同时，传统的带隙基准电压源需要使用电阻，这也会极大地增加整个带隙基准电压源面积。由于传统的一阶补偿的基准电压源输出的基准电压随温度变化较大，而在实际运用中，许多情况下需要一个随温度变化更小的基准电压，因此，高阶曲率校正的基准电压源具有强烈的现实需求。基准电压源涉及的现有分段电流曲率校正技术(高阶曲率校正技术)是必须使用复杂电路分别产生两支电流——与绝对温度成正比(PTAT：proportionaltoabsolutetemperature)的电流以及与绝对温度成反比(CTAT：cognitivetoabsolutetemperature)的电流；并利用电流镜镜像关系，分别产生低温段以及高温段补偿电流，补偿电流在低温段以及高温段分别调节输出基准电压，从而得到一个高阶补偿的基准电压。该技术产生CTAT电流的原理是利用三极管基极-发射极电压VBE(负温电压)，运用运放钳位作用，使电阻两端电压等于VBE，从而得到CTAT电流。但是这种得到CTAT电流的方案需要单独的CTAT电流产生电路，会占据大量的电路版图面积。
技术实现思路
针对上述存在问题或不足，为了克服分段电流曲率校正技术产生CTAT电流电路过于复杂，本专利技术提供了一种高阶曲率校正基准电压源。该高阶曲率校正基准电压源，包括启动模块201，正温电流产生模块202，分流模块203，VTH预补偿模块204，高温电流补偿模块205，低温电流补偿模块206和电压叠加模块207。所述启动模块201由PMOS管MSP1，NMOS管MSN1～MSN2组成；MSP1的源极和衬底与电源电压AVDD相连，MSP1和MSN2的漏极与MSN1的栅极相连，MSP1和MSN2的栅极与正温电流产生模块202的VQ节点相连，MSN1的漏极与正温电流产生模块202的VBP节点相连，MSN1和MSN2的源极以及衬底与地电位AGND相连；启动模块201用于使整个基准电路摆脱“0”简并偏置点；如附图3所示。所述正温电流产生模块202由PMOS管MAP1～MAP5、MP1～MP6，NMOS管MAN1～MAN5、MN1～MN7、MNC，以及PNP管Q1～Q3组成。MAP1、MAP2、MAP3、MAP4、MP1、MP2、MP5的源极与电源电压AVDD相连，MAP1～MAP5和MP1～MP6的衬底与电源电压AVDD相连，MAP1、MP1、MP2和MP5的栅极与MP6和MN6的漏极以及VBP节点相连，MAP1和MAN1的漏极与MAN1、MAN2和MAN3的栅极相连，MAP2和MAP3的栅极与MAP2和MAN2的漏极相连，MAP3和MAN4的漏极与MAN4、MAN5、MN1、MN2和MN6的栅极以及VBN节点相连，MAP4、MAP5、MP3、MP4和MP6的栅极与MAP5和MAN3的漏极以及VBP_C节点相连，MAP4的漏极与MAP5的源极相连，MP1的漏极与MP3的源极相连，MP2的漏极与MP4的源极相连，MP5的漏极与MP6的源极相连，MP3和MN1的漏极与MN7和MNC的栅极以及VQ节点相连，MP4和MN2的漏极与MN3、MN4和MN5的栅极以及VBN_C节点相连。QB、Q1、Q2和Q3的集电极以及基极与地电位AGND相连，MAN1、MAN2和MAN3的源极与地电位AGND相连，MAN4的源极与MAN5的漏极相连，MAN5的源极与QB的发射极相连，MN1的源极与MN3的漏极相连，MN2的源极与MN4的漏极相连，MN3的源极与Q2的发射极相连，MN4的源极与MN5的漏极相连，MN5的源极与Q1的发射极相连，MN6的源极与MN7的漏极相连，MN7的源极与Q3的发射极相连，MNC的漏极和源极以及衬底与地电位AGND相连，MN1～MN7和MAN1～MAN5的衬底与地电位AGND相连；正温电流产生模块202用于产生一个PTAT电流，该PTAT电流与μnT2成正比，其中μn是电子迁移率，T是绝对温度；如附图3所示。所述分流模块203由PMOS管MP15、MP16、MPR，NMOS管MNR组成；MP15的源极与电源电压AVDD相连，MP15的栅极与正温电流产生模块202中的VBP节点相连，MP15的漏极与MP16的源极相连，MP16的栅极与正温电流产生模块202中的VBP_C节点相连，MP16和MNR的漏极与MPR的源极、MNR的栅极以及VM节点相连，MNR的源极、MPR的栅极与MPR的漏极以及地电位AGND相连，MP15和MP16的衬底与电源电压AVDD相连，MNR的衬底与地电位AGND相连，MPR的衬底与VM节点相连，所述分流模块203用于对模块202产生的PTAT电流进行分流作用，从而产生一个CTAT电流；如附图4所示。所述VTH预补偿模块204由PMOS管MP7～MP10，NMOS管MN8～MN11组成；MP7和MP9的源极以及MP7～MP10的衬底与电源电压AVDD相连，MP7和MP9的栅极与正温电流产生模块202中的VBP节点相连，MP7的漏极与MP8的源极相连，MP9的漏极与MP10的源极相连，MP8和MP10的栅极与正温电流产生模块202中的VBP_C节点相连，MP8和MN9的漏极、MN8的源极与MN10和MN11的栅极以及V2节点相连，MP10和MN8的漏极与MN8和MN9的栅极以及V1节点相连，MN9的源极与MN10的漏极以及Vg节点相连，MN10的源极与MN11的漏极相连，MN11的源极和MN8～MN11的衬底与地电位AGND相连。VTH预补偿模块204用于提取出NMOS的负温度的阈值电压VTH,并使用一个正温度系数电压(线性区NMOS管MN11的漏源电压VDS)对VTH进行预补偿操作；如附图3所示。所述高温电流补偿模块205由PMOS管MP17～MP22，NMOS管MN14～MN18组成；MP17、MP18、MP19、MP21和MP22的源极以及MP17～MP22的衬底与电源电压AVDD相连，MP17和MP18的栅极与MP17和MN14的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高阶曲率校正基准电压源，包括启动模块、正温电流产生模块、分流模块、VTH预补偿模块、高温电流补偿模块、低温电流补偿模块和电压叠加模块，其特征在于：所述启动模块用于使整个基准电路摆脱“0”简并偏置点，由PMOS管MSP1和NMOS管MSN1～MSN2组成；MSP1的源极和衬底与电源电压AVDD相连，MSP1和MSN2的漏极与MSN1的栅极相连，MSP1和MSN2的栅极与正温电流产生模块的VQ节点相连，MSN1的漏极与正温电流产生模块的VBP节点相连，MSN1和MSN2的源极以及衬底与地电位AGND相连；所述正温电流产生模块用于产生一个PTAT电流，该PTAT电流与μnT

【技术特征摘要】
1.一种高阶曲率校正基准电压源，包括启动模块、正温电流产生模块、分流模块、VTH预补偿模块、高温电流补偿模块、低温电流补偿模块和电压叠加模块，其特征在于：所述启动模块用于使整个基准电路摆脱“0”简并偏置点，由PMOS管MSP1和NMOS管MSN1～MSN2组成；MSP1的源极和衬底与电源电压AVDD相连，MSP1和MSN2的漏极与MSN1的栅极相连，MSP1和MSN2的栅极与正温电流产生模块的VQ节点相连，MSN1的漏极与正温电流产生模块的VBP节点相连，MSN1和MSN2的源极以及衬底与地电位AGND相连；所述正温电流产生模块用于产生一个PTAT电流，该PTAT电流与μnT2成正比，其中μn是电子迁移率，T是绝对温度，由PMOS管MAP1～MAP5、MP1～MP6，NMOS管MAN1～MAN5、MN1～MN7、MNC以及PNP管Q1～Q3组成；MAP1、MAP2、MAP3、MAP4、MP1、MP2、MP5的源极与电源电压AVDD相连，MAP1～MAP5和MP1～MP6的衬底与电源电压AVDD相连，MAP1、MP1、MP2和MP5的栅极与MP6和MN6的漏极以及VBP节点相连，MAP1和MAN1的漏极与MAN1、MAN2和MAN3的栅极相连，MAP2和MAP3的栅极与MAP2和MAN2的漏极相连，MAP3和MAN4的漏极与MAN4、MAN5、MN1、MN2和MN6的栅极以及VBN节点相连，MAP4、MAP5、MP3、MP4和MP6的栅极与MAP5和MAN3的漏极以及VBP_C节点相连，MAP4的漏极与MAP5的源极相连，MP1的漏极与MP3的源极相连，MP2的漏极与MP4的源极相连，MP5的漏极与MP6的源极相连，MP3和MN1的漏极与MN7和MNC的栅极以及VQ节点相连，MP4和MN2的漏极与MN3、MN4和MN5的栅极以及VBN_C节点相连；QB、Q1、Q2和Q3的集电极以及基极与地电位AGND相连，MAN1、MAN2和MAN3的源极与地电位AGND相连，MAN4的源极与MAN5的漏极相连，MAN5的源极与QB的发射极相连，MN1的源极与MN3的漏极相连，MN2的源极与MN4的漏极相连，MN3的源极与Q2的发射极相连，MN4的源极与MN5的漏极相连，MN5的源极与Q1的发射极相连，MN6的源极与MN7的漏极相连，MN7的源极与Q3的发射极相连，MNC的漏极和源极以及衬底与地电位AGND相连，MN1～MN7和MAN1～MAN5的衬底与地电位AGND相连；所述分流模块用于对正温电流产生模块产生的PTAT电流进行分流作用，从而产生一个CTAT电流，由PMOS管MP15、MP16、MPR和NMOS管MNR组成；MP15的源极与电源电压AVDD相连，MP15的栅极与正温电流产生模块中的VBP节点相连，MP15的漏极与MP16的源极相连，MP16的栅极与正温电流产生模块中的VBP_C节点相连，MP16和MNR的漏极与MPR的源极、MNR的栅极以及VM节点相连，MNR的源极、MPR的栅极与MPR的漏极以及地电位AGND相连，MP15和MP16的衬底与电源电压AVDD相连，MNR的衬底与地电位AGND相连，MPR的衬底与VM节点相连；所述VTH预补偿模块用于提取出NMOS的负温度的阈值电压VTH，并使用一个正温度系数电压对VTH进行预补偿操作；由PMOS管MP7～MP10和NMOS管MN8～MN...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁宁，张阳，张启辉，吴克军，何广，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51