一种高阶补偿带隙基准源制造技术

一种高阶补偿带隙基准源，属于集成电路设计领域。本发明专利技术的带隙基准模块中，利用第十三NMOS管、第一三极管和第二三极管构成β‑help结构，采用源极跟随器接法的第十三NMOS管为三极管的基极提供电流，不从第一三极管和第二三极管抽取基极电流，保证在β值较小的工艺下第一三极管和第二三极管的集电极电流相等，从而使得带隙基准源不受三极管正向电流放大倍数β小带来的影响；运算放大器采用折叠共源共栅结构，提供高增益；偏置模块为运算放大器提供合适的偏置电压；另外利用三极管的电流放大系数β的温度特性，引入了指数型曲率温度补偿，提高了带隙基准电压源的精度，使得本发明专利技术提出的带隙基准源温漂系数仅为1ppm/℃。

A high order compensated bandgap reference

【技术实现步骤摘要】
一种高阶补偿带隙基准源
本专利技术属于集成电路设计领域，特别涉及一种高阶补偿带隙基准源。
技术介绍
基准电压源是集成电路中非常重要的单元模块电路，可提供高精度高稳定性的基准电压，被广泛应用于模拟和数字系统中。随着移动通信技术的不断发展，对基准电压源模块的要求越来越高。由于在一些工艺中，三极管的正向电流放大倍数β很小，导致三极管基极电流的分流会对基准电压产生很大的影响，使得基准电压的温漂系数很大。且一阶温度补偿基准的精度不够高。所以，如何设计一种基准电压不受三极管正向电流放大倍数β影响的高精度带隙基准源，成为我们当前要解决的问题。
技术实现思路
针对传统带隙基准源存在的三极管基极电流分流导致基准电压的温漂系数很大，以及一阶温度补偿基准的精度不够高等不足之处，本专利技术提出一种高阶补偿带隙基准源，基于利用MOS管形成的β-help结构，使得带隙基准源不受三极管正向电流放大倍数β小带来的影响，同时引入了高阶的指数型曲率温度补偿，能够得到更高精度的基准电压。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种高阶补偿带隙基准源，包括基准电流源、运算放大器和带隙基准模块，所述基准电流源用于为所述运算放大器提供基准电流；所述带隙基准模块包括第一三极管、第二三极管、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第十三NMOS管、第十二PMOS管、第十三PMOS管、第十四PMOS管和第十五PMOS管，第一三极管的基极连接第二三极管的基极和第二电阻的一端，其集电极连接第十三NMOS管的栅极、第十三PMOS管的漏极和所述运算放大器的反相输入端，其发射极一方面通过第三电阻让后连接第二三极管的发射极，另一方面通过第四电阻后接地；第十五PMOS管的漏极连接第二三极管的集电极和所述运算放大器的同相输入端，其栅极连接第十三PMOS管的栅极，其源极连接第十四PMOS管的漏极；第十三NMOS管的漏极连接电源电压，其源极连接第二电阻的另一端并作为所述高阶补偿带隙基准源的输出端；第十二PMOS管的栅极连接第十四PMOS管的栅极和所述运算放大器的输出端，其漏极连接第十三PMOS管的源极，其源极连接第十四PMOS管的源极并连接电源电压。具体的，所述运算放大器包括第六NMOS管、第七NMOS管、第八NMOS管、第九NMOS管、第十NMOS管、第十一NMOS管、第十二NMOS管、第八PMOS管、第九PMOS管、第十PMOS管、第十一PMOS管、第一电容和第五电阻，第六NMOS管的栅极作为所述运算放大器的反相输入端，其源极连接第七NMOS管的源极和第八NMOS管的漏极，其漏极连接第十一NMOS管和第十一PMOS管的漏极并作为所述运算放大器的输出端；第八NMOS管用于将所述基准电流镜像到第八NMOS管支路；第七NMOS管的栅极作为所述运算放大器的同相输入端，其漏极连接第九PMOS管的漏极、第十一NMOS管的栅极、第九NMOS管的栅极和漏极；第八PMOS管的栅极连接第十PMOS管的栅极和第一偏置电压，其源极连接第十PMOS管的源极并连接电源电压，其漏极连接第九PMOS管的源极；第十一PMOS管的栅极连接第九PMOS管的栅极和第二偏置电压，其源极连接第十PMOS管的漏极；第十二NMOS管的栅极连接第十NMOS管的栅极和漏极以及第九NMOS管的源极，其源极连接第十NMOS管的源极并接地，其漏极连接第十一NMOS管的源极；第五电阻的一端连接所述运算放大器的输出端，另一端通过第一电容后连接电源电压。具体的，所述高阶补偿带隙基准源还包括偏置模块，用于产生所述第一偏置电压和第二偏置电压，所述偏置模块包括第五PMOS管、第六PMOS管、第七PMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管和第五NMOS管，第五PMOS管用于将所述基准电流镜像到第五PMOS管所在支路，其漏极连接第三NMOS管的栅极和漏极、第四NMOS管和第五NMOS管的栅极；所述运算放大器中第八NMOS管的源极接地，其栅极连接第三NMOS管的栅极；第八NMOS管与第三NMOS管形成电流镜结构，用于将第五PMOS管支路的所述基准电流镜像到第八NMOS管所在支路；第四NMOS管的漏极连接第六PMOS管的栅极和漏极并产生所述第二偏置电压，其源极连接第三NMOS管和第五NMOS管的源极并接地；第七PMOS管的源极连接第六PMOS管的源极并连接电源电压，其栅极和漏极连接第五NMOS管的漏极并产生所述第一偏置电压。具体的，所述基准电流源包括第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第一NMOS管、第二NMOS管和第一电阻，第三PMOS管的栅漏短接并连接第一PMOS管的栅极和第四PMOS管的源极，其源极连接第一PMOS管的源极并连接电源电压；第二PMOS管的源极连接第一PMOS管的漏极，其栅极连接第四PMOS管的栅极和漏极以及第二NMOS管的漏极，其漏极连接第一NMOS管的栅极和漏极以及第二NMOS管的栅极；第一NMOS管的源极接地；第二NMOS管的源极通过第一电阻后接地；流过第三PMOS管的电流即为所述基准电流；所述偏置模块中第五PMOS管的源极连接电源电压，其栅极连接第三PMOS管的栅极；第五PMOS管与第三PMOS管形成电流镜，用于将所述基准电流镜像到第五PMOS管所在支路。本专利技术的有益效果为：本专利技术通过MOS管形成β-help结构，使得带隙基准源不受三极管正向电流放大倍数β小带来的影响；另外将高阶补偿嵌入带隙基准模块中，引入带有指数项的高阶补偿电压进行温度补偿，在不增加结构复杂性的前提下达到了高阶补偿的效果；利用本专利技术产生的基准电压能实现很低的温漂系数。附图说明图1为本专利技术提出的一种高阶补偿带隙基准源在实施例中的一种实现结构示意图。图2为本专利技术提出的一种高阶补偿带隙基准源在实施例中产生的基准电压在-40～125℃的变化示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例，详细描述本专利技术的技术方案。本专利技术提出的高阶补偿带隙基准源，包括基准电流源、运算放大器和带隙基准模块，其中带隙基准模块基于β-help结构，如图1所示，本专利技术提出的带隙基准模块包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第十三NMOS管MN13、第十二PMOS管MP12、第十三PMOS管MP13、第十四PMOS管MP14和第十五PMOS管MP15，第一三极管Q1的基极连接第二三极管Q2的基极和第二电阻R2的一端，其集电极连接第十三NMOS管MN13的栅极、第十三PMOS管MP13的漏极和运算放大器的反相输入端，其发射极一方面通过第三电阻让后连接第二三极管Q2的发射极，另一方面通过第四电阻R4后接地；第十五PMOS管MP15的漏极连接第二三极管Q2的集电极和运算放大器的同相输入端，其栅极连接第十三PMOS管MP13的栅极，其源极连接第十四PMOS管MP14的漏极；第十三NMOS管MN13的漏极连接电源电压VDD，其源极连接第二电阻R2的另一端并作为高阶补偿带隙基准源的输出端；第十二PMOS管MP12的栅极连接第十四PMOS管MP14的栅极和运算放大器的输出端，其漏极连接第十三PMOS管MP13的源极，其源极连接第十四PMOS管MP14的源极并连接电源电压VDD。第十三NMOS管MN13采用源极跟随器接法，第十三NMOS管MN本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高阶补偿带隙基准源，包括基准电流源、运算放大器和带隙基准模块，所述基准电流源用于为所述运算放大器提供基准电流；其特征在于，所述带隙基准模块包括第一三极管、第二三极管、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第十三NMOS管、第十二PMOS管、第十三PMOS管、第十四PMOS管和第十五PMOS管，第一三极管的基极连接第二三极管的基极和第二电阻的一端，其集电极连接第十三NMOS管的栅极、第十三PMOS管的漏极和所述运算放大器的反相输入端，其发射极一方面通过第三电阻让后连接第二三极管的发射极，另一方面通过第四电阻后接地；第十五PMOS管的漏极连接第二三极管的集电极和所述运算放大器的同相输入端，其栅极连接第十三PMOS管的栅极，其源极连接第十四PMOS管的漏极；第十三NMOS管的漏极连接电源电压，其源极连接第二电阻的另一端并作为所述高阶补偿带隙基准源的输出端；第十二PMOS管的栅极连接第十四PMOS管的栅极和所述运算放大器的输出端，其漏极连接第十三PMOS管的源极，其源极连接第十四PMOS管的源极并连接电源电压。

【技术特征摘要】
1.一种高阶补偿带隙基准源，包括基准电流源、运算放大器和带隙基准模块，所述基准电流源用于为所述运算放大器提供基准电流；其特征在于，所述带隙基准模块包括第一三极管、第二三极管、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第十三NMOS管、第十二PMOS管、第十三PMOS管、第十四PMOS管和第十五PMOS管，第一三极管的基极连接第二三极管的基极和第二电阻的一端，其集电极连接第十三NMOS管的栅极、第十三PMOS管的漏极和所述运算放大器的反相输入端，其发射极一方面通过第三电阻让后连接第二三极管的发射极，另一方面通过第四电阻后接地；第十五PMOS管的漏极连接第二三极管的集电极和所述运算放大器的同相输入端，其栅极连接第十三PMOS管的栅极，其源极连接第十四PMOS管的漏极；第十三NMOS管的漏极连接电源电压，其源极连接第二电阻的另一端并作为所述高阶补偿带隙基准源的输出端；第十二PMOS管的栅极连接第十四PMOS管的栅极和所述运算放大器的输出端，其漏极连接第十三PMOS管的源极，其源极连接第十四PMOS管的源极并连接电源电压。2.根据权利要求1所述的高阶补偿带隙基准源，其特征在于，所述运算放大器包括第六NMOS管、第七NMOS管、第八NMOS管、第九NMOS管、第十NMOS管、第十一NMOS管、第十二NMOS管、第八PMOS管、第九PMOS管、第十PMOS管、第十一PMOS管、第一电容和第五电阻，第六NMOS管的栅极作为所述运算放大器的反相输入端，其源极连接第七NMOS管的源极和第八NMOS管的漏极，其漏极连接第十一NMOS管和第十一PMOS管的漏极并作为所述运算放大器的输出端；第八NMOS管用于将所述基准电流镜像到第八NMOS管支路；第七NMOS管的栅极作为所述运算放大器的同相输入端，其漏极连接第九PMOS管的漏极、第十一NMOS管的栅极、第九NMOS管的栅极和漏极；第八PMOS管的栅极连接第十PMOS管的栅极和第一偏置电压，其源极连接第十PMOS管的源极并连接电源电压，其漏极连接第九PMOS管的源极；第十一PMOS管的栅极连接第九PMOS管的栅极和第二偏置电压，其源极连接第十PMOS管的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李泽宏，蔡景宜，洪至超，孙河山，杨耀杰，仪梦帅，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51