高阶温度补偿电流基准源制造技术

本发明专利技术提供了一种高阶温度补偿电流基准源，包括：启动电路，该启动电路为第一一阶温度补偿电流发生器、第二一阶温度补偿电流发生器和比例求和电路提供启动偏置电压；第一一阶温度补偿电流发生器，以产生一个一阶温度补偿电流，其温度特性曲线为一开口向上的高次曲线；第二一阶温度补偿电流发生器，以产生另一个一阶温度补偿电流，其温度特性曲线为一开口向下的高次曲线；比例求和电路，将第一一阶温度补偿电流发生器和第二一阶温度补偿电流发生器所产生的一阶温度补偿电流进行按比例求和；输出电路，输出经高阶温度补偿后的电流。本发明专利技术所提供的高阶温度补偿电流基准源，具有非常低的温度系数，可以在电流模式电路、高精度数模转换电路和有长金属线的模拟集成电路中。

High order temperature compensated current reference

The invention provides a high order temperature compensation current reference source, including: start circuit, the starting circuit for a first order temperature compensation current generator, the 21 order temperature compensation current generator and proportional summation circuit provide start-up bias voltage; a first order temperature compensation current generator to produce a first-order temperature compensation current, the temperature characteristic curve is an opening to the high-order curve; 21 order temperature compensation current generator to produce another first-order temperature compensation current, the temperature characteristic curve is a downward opening higher curve; the proportion of summation circuit according to the proportion of the sum of the first order temperature compensation current will be generated first order temperature compensation current generator and the 21 order temperature compensation current generator; the output circuit, the current output by the high order temperature compensation after. The high temperature compensated current reference source provided by the present invention has very low temperature coefficients, and can be used in current mode circuits, high-precision digital to analog conversion circuits, and analog integrated circuits having long metal wires.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电源
，具体涉及一种温度补偿电流基准源。
技术介绍
电流基准源的功能是向电路中其他功能模块提供基准电流的，是模拟集成电路中非常重要的功能模块，常为振荡器、滤波器、数模转换和精确的时间延迟模块提供基准电流。对电流来说，在长金属线上传输时没有损失，而电压则有损失，所以，在有长互连金属线的模拟电路中，更倾向使用电流基准源。另外，如果电路采用电流模式，会比采用电压模式工作在更高的频率，提高电路的速度，但是，电流模式电路在大温度范围内工作时的准确性和准确性直接决定于电流源的温度稳定性。普通的电流基准源，由于采用互补式金属氧化物半导体(CMOS)工艺所制作的电阻都具有较大的正温度系数，所产生的电流随集成电路工作温度的增高而有百分之几十的增大，无法满足实际应用的要求，因此，要实现低温度系数的电流基准源，就必须对其进行温度补偿。公开号CN1340750A的专利文献(申请号00123710.1，专利技术名称低温度系数参考电流源产生电路)公开了一种低温度系数参考电流源产生电路，主要包括一用于产生能带间隙参考电压源的电路，其提供一低温度系数的能带间隙参考电压及一正温度系数的电流；一电压追随器，是产生追随该低温度系数能带间隙参考电压的电压，以驱动一具有正温度系数的电阻，而产生一负温度系数的电流；以及一电流镜电路，以将该正温度系数的电流及负温度系数的电流作比例组合，而获得一低温度系数的参考电流。该技术方案实质上采用了PTAT(与温度成正比)的电流与IPTAT(与温度成反比)的电流按比例相叠加的方式，来实现一阶温度补偿，输出基准电流，其原理示意图如图3所示。该技术方案经计算机仿真，在-25度到75度范围，输出的基准电流变化为1.4％即140ppm，显示其温度特性并不是很好。
技术实现思路
本专利技术提出了一种高阶温度补偿电流基准源，具有非常低的温度系数。该电流基准源的温度补偿原理如图1所示，先分别产生两支一阶温度补偿电流，这两支一阶温度补偿电流的温度特性曲线分别为开口向上的高次曲线a和开口向下的高次曲线b；然后，将这两支一阶温度补偿电流按一定比例叠加，得到输出温度特性曲线为c所示的高阶温度补偿电流源。本专利技术所述的高阶温度补偿电流基准源，其特征在于，包括启动电路，该启动电路为第一一阶温度补偿电流发生器、第二一阶温度补偿电流发生器和比例求和电路提供启动偏置电压；第一一阶温度补偿电流发生器，以产生一个一阶温度补偿电流，其温度特性曲线为一开口向上的高次曲线；第二一阶温度补偿电流发生器，以产生另一个一阶温度补偿电流，其温度特性曲线为一开口向下的高次曲线；比例求和电路，将第一一阶温度补偿电流发生器和第二一阶温度补偿电流发生器所产生的一阶温度补偿电流进行按比例求和；输出电路，输出经高阶温度补偿后的电流。一阶温度补偿电流发生器的原理如图3所示，是将PTAT(与温度成正比)电流与IPTAT(与温度成反比)的电流按比例相求和的方式，输出温度特性为开口向下的高次曲线的一阶温度补偿电流或者温度特性为开口向上的高次曲线的一阶温度补偿电流，其架构框图如图4所示，包括PTAT电流发生器，IPTAT电流发生器，比例求和电路。根据图2的架构框图，本专利技术提供了两种高阶温度补偿电流基准源，具体电路架构分别为图5和图6所示。图5所示的电流基准源电路包括启动电路，第一一阶温度补偿电流发生器，第二一阶温度补偿电流发生器，比例求和电路和输出电路，其中所述启动电路包括两个电阻(RS1，RS2)和三个NMOS管(MS1，MS2，MS3)；电阻RS1连接于电源和NMOS管MS1栅极之间；电阻RS2连接于NMOS管MS1的栅极和漏极之间；NMOS管MS2和NMOS管MS3的栅极接NMOS管MS1的漏极，NMOS管MS2的漏极分别接第一一阶温度补偿电流发生器的输出端和比例求和电路的输入端，NMOS管MS3的漏极分别接第二一阶温度补偿电流发生器的输出端和比例求和电路的另一输入端；NMOS管(MS1，MS2，MS3)的源极接地。所述第一一阶温度补偿电流发生器包括两个PMOS管(M1，M2)，两个NMOS管(M3，M4)和三个电阻(R0，R1，R2)和一个运算放大器OP1；两个PMOS管(M1，M2)构成电流镜，其源极与外接电源连接，其栅极共同连至运算放大器OP1的输出端，PMOS管M1的漏极连到运算放大器OP1的正输入端，PMOS管M2的漏极连到运算放大器OP1的负输入端；两个NMOS管(M3，M4)栅极共同连到运算放大器OP2的负输入端，NMOS管M3的源极接地，其漏极接运算放大器OP1的正输入端；NMOS管M4的漏极和栅极共同连到运算放大器OP1的负输入端，其源极通过电阻R0与地相连；电阻R1一端和NMOS管M3的漏极相连，另一一端接地；电阻R2一端NMOS管M4的漏极相连，另一端接地。所述第二一阶温度补偿电流发生器包括两个PMOS管(M8，M9)，两个NMOS管(M10，M11)和三个电阻(R3，R4，R5)和一个运算放大器OP2；两个PMOS管(M8，M9)构成电流镜，其源极与外接电源连接，其栅极共同连至运算放大器OP2的输出端，PMOS管M8的漏极连到运算放大器OP2的正输入端，PMOS管M9的漏极连到运算放大器OP2的负输入端；两个NMOS管(M10，M11)栅极共同连到运算放大器OP2的负输入端；NMOS管M10的源极接地，其漏极接运算放大器OP2的正输入端；NMOS管M11的漏极和栅极共同连到运算放大器OP2的负输入端，其源极通过电阻R3与地相连；电阻R4一端与NMOS管M10的漏极相连，另一端接地；电阻R5一端与和NMOS管M11的漏极相连，另一端接地。所述比例求和电路包括两个PMOS管(M5，M6)；两个PMOS管(M5，M6)漏极互连；PMOS管M5的栅极接第一一阶温度补偿电流源发生器的输出端(即运算放大器OP1的输出端)；PMOS管M6的栅极接第二一阶温度补偿电流源发生器的输出端(即运算放大器OP2的输出端)；两个PMOS管(M5，M6)的漏极互连作为比例求和电路的输出端。所述输出电路包括一个NMOS管M7，其源极接地，其漏极和栅极互连并接比例求和电路的输出端(即比例求和电路中互连的两个PMOS管<M5，M6>)的漏极)，向外提供电流输出。图6所示的电流基准源电路包括启动电路，第一一阶温度补偿电流发生器，第二一阶温度补偿电流发生器，比例求和电路和输出电路，其中，所述启动电路包括两个电阻(RS1，RS2)和三个NMOS管(MS1，MS2，MS3)；电阻RS1连接于电源和NMOS管MS1栅极之间；电阻RS2连接于NMOS管MS1的栅极和漏极之间；NMOS管MS2和NMOS管MS3的栅极接NMOS管MS1的漏极，NMOS管MS2的漏极分别接第一一阶温度补偿电流发生器的输出端和比例求和电路的输入端，NMOS管MS3的漏极分别接第二一阶温度补偿电流发生器的输出端和比例求和电路的另一输入端；NMOS管(MS1，MS2，MS3)的源极接地。所述第一一阶温度补偿电流发生器包括两个PMOS管(M1，M2)，两个NMOS管(M3，M4)和三个电阻(R0，R1，R2)和一个运算放大器OP1；两个PMOS管(M1，M2)构成电流镜，其源极本文档来自技高网...

【技术保护点】
高阶温度补偿电流基准源，其特征在于，包括：启动电路，该启动电路为第一一阶温度补偿电流发生器、第二一阶温度补偿电流发生器和比例求和电路提供启动偏置电压；第一一阶温度补偿电流发生器，以产生一个一阶温度补偿电流，其温度特性曲线为一开口向上的高次曲线；第二一阶温度补偿电流发生器，以产生另一个一阶温度补偿电流，其温度特性曲线为一开口向下的高次曲线；比例求和电路，将第一一阶温度补偿电流发生器和第二一阶温度补偿电流发生器所产生的一阶温度补偿电流进行按比例求和；输出电路，输出经高阶温度补偿后的电流。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周号，张波，李肇基，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]