一种高阶温度补偿的带隙基准电路制造技术

本发明专利技术请求保护一种高阶温度补偿的带隙基准电路，包括一阶带隙基准电路、高温区域曲率补偿电路、低温区域分段补偿电路、低温区域曲率补偿电路以及启动电路。本发明专利技术采用源极、漏极及栅极短接的PMOS管的漏极‑衬底电压产生负温度系电压，采用两个源极、漏极及栅极短接的PMOS管的漏‑衬底电压之差产生正温度系数电压，并将正温度系数电压与负温度系数电压进行加权求和获得一阶带隙基准参考电压，利用高温区域曲率补偿电路中电流I16、低温区域分段补偿电路中电流I22以及低温区域曲率补偿电路中电流I24在电阻R7上产生的电压分别对带隙基准参考电压进行温度补偿，从而实现一种高阶温度补偿的带隙基准电路。

A Bandgap Reference Circuit with High-order Temperature Compensation

The invention requests to protect a bandgap reference circuit with high-order temperature compensation, including a bandgap reference circuit, a high-temperature region curvature compensation circuit, a low-temperature region sectional compensation circuit, a low-temperature region curvature compensation circuit and a start-up circuit. The negative temperature system voltage is generated by the drain and substrate voltage of the source, drain and gate short-connected PMOS transistor. The positive temperature coefficient voltage is generated by the difference between the drain and substrate voltage of the two source, drain and gate short-connected PMOS transistor. The positive temperature coefficient voltage and negative temperature coefficient voltage are weighted to obtain the first-order bandgap reference voltage, and the high temperature region curvature is utilized. Current I16 in compensation circuit, current I22 in cryogenic region compensation circuit and voltage generated by current I24 on resistor R7 in cryogenic region curvature compensation circuit are temperature compensated respectively to realize a high-order temperature compensated bandgap reference circuit.

【技术实现步骤摘要】
一种高阶温度补偿的带隙基准电路
本专利技术属于微电子
，具体涉及一种高阶温度补偿的带隙基准电路。
技术介绍
带隙基准电路是集成电路系统的重要模块，带隙基准电路主要为集成电路系统提供精确的参考电压，因而其性能特性直接影响集成电路系统整体性能，这就要求提高带隙基准电路的性能特性。图1为一种传统的CMOS带隙基准电路结构，其基本思路是利用PNP型三极管Q2的发射极-基极电压具有负温度特性以及PNP型三极管Q2与PNP型三极管Q1的发射极-基极之差具有正温度特性来获得低温漂的参考电压。图1中，电阻R1、电阻R2以及电阻R3采用相同材料，PMOS管M1与PMOS管M2具有相同的沟道宽长比，PNP型三极管Q1发射极面积是PNP型三极管Q2发射极面积的N倍，则带隙基准电路的输出电压VREF为其中，q是电子电荷量，k是玻尔兹曼常数，T是绝对温度，VEB2是PNP型三极管Q2的发射极-基极电压，R1是电阻R1的阻抗，R3是电阻R3的阻抗。通过优化电阻相关参数可在一定温度范围内获得具有零温度特性的参考电压VREF。由于VEB2具有温度非线性，因而传统的一阶带隙基准电路输出电压具有高温漂系数的问题，使得传统的一阶带隙基准电路在高精度系统中的应用受到了很大的限制。
技术实现思路
本专利技术旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种提高精度的高阶温度补偿的带隙基准电路。本专利技术的技术方案如下：一种高阶温度补偿的带隙基准电路，其包括：一阶带隙基准电路、高温区域曲率补偿电路、低温区域分段补偿电路、低温区域曲率补偿电路及启动电路，其中，所述一阶带隙基准电路的信号输出端分别接所述高温区域曲率补偿电路的信号输入端、低温区域分段补偿电路的信号输入端、低温区域曲率补偿电路的信号输入端及启动电路的信号输入端，所述启动电路的信号输出端接所述一阶带隙基准电路的启动信号输入端，所述高温区域曲率补偿电路、所述低温区域分段补偿电路以及所述低温区域曲率补偿电路的电信号输出端分别接所述一阶带隙基准电路的电信号输入端；所述一阶带隙基准电路用于产生一阶带隙基准参考电压，所述高温区域曲率补偿电路的电流I16在电阻R7上产生的电压VNL1、所述低温区域分段补偿电路的电流I22在电阻R7上产生的电压VNL2以及所述低温区域曲率补偿电路的电流I24在电阻R7上产生的电压VNL3对所述一阶带隙基准电路所产生的一阶带隙基准参考电压进行温度补偿，所述启动电路为所述一阶带隙基准电路(1)提供启动信号。进一步的，所述一阶带隙基准电路包括：PMOS管M1、PMOS管M2、PMOS管M3、PMOS管M4、PMOS管M5、PMOS管M6、PMOS管M7、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、放大器A1、放大器A2以及放大器A3，其中PMOS管M1的源极分别与PMOS管M4的源极、PMOS管M5的源极、PMOS管M6的源极、PMOS管M7的源极以及外部电源VDD相连，所述PMOS管M1的漏极分别与放大器A2的正向输入端以及电阻R1的一端相连，所述PMOS管M1的栅极分别与放大器A2的输出端、PMOS管M17的栅极以及NMOS管M30的漏极相连，PMOS管M4的漏极与电阻R3的一端相连，电阻R3的另一端分别与放大器A2的反向输入端、放大器A1的正向输入端以及电阻R2的一端相连，电阻R2的另一端分别与PMOS管M2的栅极、PMOS管M2的源极以及PMOS管M2的漏极相连，PMOS管M4的栅极分别与PMOS管M5的栅极、PMOS管M8的栅极、PMOS管M20的栅极、PMOS管M23的栅极、NMOS管M29的漏极以及放大器A1的输出端相连，PMOS管M5的漏极分别与放大器A3的正向输入端以及电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端分别与放大器A1的反向输入端、PMOS管M3的栅极、PMOS管M3的源极以及PMOS管M3的漏极相连，PMOS管M6的栅极分别与放大器A3的输出端、PMOS管M7的栅极以及NMOS管M28的漏极相连，PMOS管M6的漏极分别与放大器A3的反向输入端以及电阻R5的一端相连，PMOS管M7的漏极分别与带隙基准电路输出端VREF以及电阻R6的一端相连，电阻R6的另一端分别与PMOS管M16的漏极、PMOS管M22的漏极、PMOS管M24的漏极、NMOS管M27的栅极以及电阻R7的一端相连，电阻R7的另一端分别与电阻R5的另一端、PMOS管M3的衬底、PMOS管M2的衬底、电阻R1的另一端以及外部地线GND相连。进一步的，所述高温区域曲率补偿电路包括：PMOS管M8、PMOS管M11、PMOS管M12、PMOS管M13、PMOS管M14、PMOS管M16、NMOS管M9、NMOS管M10以及NMOS管M15，其中PMOS管M8的源极分别与PMOS管M12的源极、PMOS管M16的源极以及外部电源VDD相连，PMOS管M8的漏极分别与NMOS管M9的栅极、NMOS管M9的漏极、NMOS管M10的栅极以及NMOS管M15的栅极相连，PMOS管M12的栅极分别与PMOS管M11的栅极、PMOS管M11的漏极以及NMOS管M10的漏极相连，PMOS管M12的漏极分别与PMOS管M11的源极以及PMOS管M13的源极相连，PMOS管M13的漏极分别与PMOS管M14的源极以及PMOS管M16的栅极相连，PMOS管M13的栅极分别与PMOS管M14的栅极、PMOS管M14的漏极以及NMOS管M15的漏极相连，NMOS管M15的源极分别与NMOS管M9的源极、NMOS管M10的源极以及外部地线GND相连。进一步的，所述低温区域分段补偿电路包括：PMOS管M17、PMOS管M20、PMOS管M21、PMOS管M22、NMOS管M18以及NMOS管M19，其中PMOS管M17的源极分别与PMOS管M20的源极、PMOS管M21的源极、PMOS管M22的源极以及外部电源VDD相连，PMOS管M17的漏极分别与NMOS管M18的漏极、NMOS管M18的栅极以及NMOS管M19的栅极相连，PMOS管M20的漏极分别与PMOS管M21的漏极、PMOS管M21的栅极、PMOS管M22的栅极以及NMOS管M19的漏极相连，NMOS管M19的源极分别与NMOS管M18的源极以及外部地线GND相连。进一步的，所述低温区域曲率补偿电路包括：PMOS管M23、PMOS管M24以及电阻R8，所述PMOS管M23的源极分别与PMOS管M24的源极以及外部电源VDD相连，PMOS管M23的漏极分别与PMOS管M24的栅极以及电阻R8的一端相连，电阻R8的另一端与外部地线GND相连。进一步的，所述启动电路包括：PMOS管M25、PMOS管M26、NMOS管M27、NMOS管M28、NMOS管M29以及NMOS管M30，PMOS管M25的源极与外部电源VDD相连，PMOS管M25的栅极分别与PMOS管M25的漏极以及PMOS管M26的源极相连，PMOS管M26的栅极分别与PMOS管M26的漏极、NMOS管M28的栅极、NMOS管M29的栅极、NMOS管M30的栅极以及NMOS管M27的漏极相连，NMOS管M27的源极分别与NMOS管M28的源极、NMOS管M29的源极、NMOS管M30的源极以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高阶温度补偿的带隙基准电路，其特征在于，包括：一阶带隙基准电路(1)、高温区域曲率补偿电路(2)、低温区域分段补偿电路(3)、低温区域曲率补偿电路(4)及启动电路(5)，其中，所述一阶带隙基准电路(1)的信号输出端分别接所述高温区域曲率补偿电路(2)的信号输入端、低温区域分段补偿电路(3)的信号输入端、低温区域曲率补偿电路(4)的信号输入端及启动电路(5)的信号输入端，所述启动电路(5)的信号输出端接所述一阶带隙基准电路(1)的启动信号输入端，所述高温区域曲率补偿电路(2)、所述低温区域分段补偿电路(3)以及所述低温区域曲率补偿电路(4)的电信号输出端分别接所述一阶带隙基准电路的电信号输入端；所述一阶带隙基准电路(1)用于产生一阶带隙基准参考电压，所述高温区域曲率补偿电路(2)的电流I16在电阻R7上产生的电压VNL1、所述低温区域分段补偿电路(3)的电流I22在电阻R7上产生的电压VNL2以及所述低温区域曲率补偿电路(4)的电流I24在电阻R7上产生的电压VNL3对所述一阶带隙基准电路(1)所产生的一阶带隙基准参考电压进行温度补偿，所述启动电路(5)为所述一阶带隙基准电路(1)提供启动信号。...

【技术特征摘要】
1.一种高阶温度补偿的带隙基准电路，其特征在于，包括：一阶带隙基准电路(1)、高温区域曲率补偿电路(2)、低温区域分段补偿电路(3)、低温区域曲率补偿电路(4)及启动电路(5)，其中，所述一阶带隙基准电路(1)的信号输出端分别接所述高温区域曲率补偿电路(2)的信号输入端、低温区域分段补偿电路(3)的信号输入端、低温区域曲率补偿电路(4)的信号输入端及启动电路(5)的信号输入端，所述启动电路(5)的信号输出端接所述一阶带隙基准电路(1)的启动信号输入端，所述高温区域曲率补偿电路(2)、所述低温区域分段补偿电路(3)以及所述低温区域曲率补偿电路(4)的电信号输出端分别接所述一阶带隙基准电路的电信号输入端；所述一阶带隙基准电路(1)用于产生一阶带隙基准参考电压，所述高温区域曲率补偿电路(2)的电流I16在电阻R7上产生的电压VNL1、所述低温区域分段补偿电路(3)的电流I22在电阻R7上产生的电压VNL2以及所述低温区域曲率补偿电路(4)的电流I24在电阻R7上产生的电压VNL3对所述一阶带隙基准电路(1)所产生的一阶带隙基准参考电压进行温度补偿，所述启动电路(5)为所述一阶带隙基准电路(1)提供启动信号。2.根据权利要求1所述的一种高阶温度补偿的带隙基准电路，其特征在于，所述一阶带隙基准电路(1)包括：PMOS管M1、PMOS管M2、PMOS管M3、PMOS管M4、PMOS管M5、PMOS管M6、PMOS管M7、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、放大器A1、放大器A2以及放大器A3，其中PMOS管M1的源极分别与PMOS管M4的源极、PMOS管M5的源极、PMOS管M6的源极、PMOS管M7的源极以及外部电源VDD相连，所述PMOS管M1的漏极分别与放大器A2的正向输入端以及电阻R1的一端相连，所述PMOS管M1的栅极分别与放大器A2的输出端、PMOS管M17的栅极以及NMOS管M30的漏极相连，PMOS管M4的漏极与电阻R3的一端相连，电阻R3的另一端分别与放大器A2的反向输入端、放大器A1的正向输入端以及电阻R2的一端相连，电阻R2的另一端分别与PMOS管M2的栅极、PMOS管M2的源极以及PMOS管M2的漏极相连，PMOS管M4的栅极分别与PMOS管M5的栅极、PMOS管M8的栅极、PMOS管M20的栅极、PMOS管M23的栅极、NMOS管M29的漏极以及放大器A1的输出端相连，PMOS管M5的漏极分别与放大器A3的正向输入端以及电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端分别与放大器A1的反向输入端、PMOS管M3的栅极、PMOS管M3的源极以及PMOS管M3的漏极相连，PMOS管M6的栅极分别与放大器A3的输出端、PMOS管M7的栅极以及NMOS管M28的漏极相连，PMOS管M6的漏极分别与放大器A3的反向输入端以及电阻R5的一端相连，PMOS管M7的漏极分别与带隙基准电路输出端VREF以及电阻R6的一端相连，电阻R6的另一端分别与PMOS管M16的漏极、PMOS管M22的漏极、PMOS管M24的漏极、NMOS管M27的栅极以及电阻R7的一端相连，电阻R7的另一端分别与电阻R5的另一端、PMOS管M3的衬底、PMOS管M2的衬底、电阻R1的另一端以及外部地线GND相连。3.根据权利要求1所述的一种高阶温度补偿的带隙基准电路，其特征在于，所述高温区域曲率补偿电路(2)包括：PMOS管M8、PMOS管M11、PMOS管M12、PMOS管M13、PMOS管M14、PMOS管M16、NMOS管M9、NMOS管M10以及NMOS管M15，其中PMOS管M8的源极分别与PMOS管M12的源极、PMOS管M16的源极以及外部电源VDD相连，PMOS管M8的漏极分别与NMOS管M9的栅极、NMOS管M9的漏极、NMOS管M10的栅极以及NMOS管M15的栅极相连，PMOS管M12的栅极分别与PMOS管M11的栅极、PMOS管M11的漏极以及NMOS管M10的漏极相连，PMOS管M12的漏极分别与PMOS管M11的源极以及PMOS管M13的源极相连，PMOS管M13的漏极分别与PMOS管M14的源极以及PMOS管M16的栅极相连，PMOS管M13的栅极分别与PMOS管M14的栅极、PMOS管M14的漏极以及NMOS管M15的漏极相连，NMOS管M15的源极分别与NMOS管M9的源极、NMOS管M10的源极以及外部地线GND相连。4.根据权利要求1所述的一种高阶温度补偿的带隙基准电路，其特征在于，所述低温区域分段补偿电路(3)包括：PMOS管M17、PMOS管M20、PMOS管M21、PMOS管M22、NMOS管M18以及NMOS管M19，其中PMOS管M17的源极分别与PMOS管M20的源极、PMOS管M21的源...

【专利技术属性】
技术研发人员：周前能，彭志强，李红娟，范霆铠，郭涛，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50