一种与电阻绝对值非相关的能隙基准电压源制造技术

一种与电阻绝对值非相关的能隙基准电压源，其特征在于包括：一产生主偏置电流的偏置电路（１）；两与偏置电路（１）连接的且能产生具有负温度系数电流的负温度系数电路Ⅰ（２）和负温度系数电路Ⅱ（３）；一正温度系数电路Ⅰ（４）， 该正温度系数电路Ⅰ（４）与负温度系数电路Ⅰ和Ⅱ连接且能对负温度系数电路Ⅰ和Ⅱ（２、３）所产生的电流进行相减的从而产生具有正温度系数电流；一与负温度系数电路Ⅱ（３）和偏置电路（１）相连的负温度系数电路Ⅲ（６），用来产生用于输出的负温度 系数电流；一与正温度隙系数电路Ⅰ（４）和负温度系数电路Ⅲ（５）相连的基准电压输出电路（８）；一输出电路（６）。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

An energy gap reference voltage source independent of the absolute value of resistance

A resistance and absolute value of non related bandgap, which comprises a bias circuit and bias current (1); two (1) is connected with a biasing circuit and can generate negative temperature coefficient of the circuit has a negative temperature coefficient current (2) and negative temperature coefficient circuit II (3); a positive temperature coefficient circuit I (4), the positive temperature coefficient of the circuit (4) connected with the negative temperature coefficient circuit I and II and the negative temperature coefficient circuit I and II (2, 3) by subtracting current generated by the positive temperature coefficient current is generated; a and the negative temperature coefficient circuit II (3) and bias circuit (1) connected to the negative temperature coefficient circuit III (6), used to generate negative temperature coefficient current for output; and a positive temperature coefficient circuit gap I (4) and the negative temperature coefficient circuit 3 (5) are connected to a reference voltage output circuit (8); an output circuit (6).

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基准参考电压源的电源技术，尤其涉及温度稳定性高且被广泛地应用在模拟系统中作为测量标准的一种与电阻绝对值非相关的能隙基准电压源。
技术介绍
在模拟、数模混合、甚至纯数字电路中都需要参考电压源，参考电压源的稳定性直接决定了电路的性能。描写参考电压源稳定性的指标主要有电源抑制比、温度系数等。为了满足电路在恶劣的外界温度环境下正常工作的要求，参考电压源必须具有非常小的温度系数。能隙参考电压源是目前具有最小温度系数的参考电压源，能隙参考电压源的原理如下所述PN结的正向导通电压具有负温度特性，而两个PN结的正向导通电压差正比于温度(称为PTAT电压)，具有正的温度特性，能隙基准电压源正是利用PN结的这种特性，把具有负温度特性的PN结的正向导通电压和具有正温度特性的两个PN结的正向导通电压差相互补偿，取得了良好的温度特性。下面我们简单地叙述现有技术能隙基准电压源的工作原理。请参见图1所示，图1给出了现有技术基本能隙基准电压源的电原理图。由于电流镜的作用，M1和M2中流过的电流相等，所以N1和N2点的电压相等，N2点的电压就是T1的正向导通电压，T1和T2的正向导通电压差ΔVbe具有正的温度系数，它在R1上产生具有正的温度系数的电流IPTAT，该电流通过电流镜的复制流过R2，在该电阻上产生具有正的温度系数的电压VPTAT＝nΔVbe，其中n是比例因子。VPTAT和T3、T4的正向导通电压相叠加就得到了能隙基准电压输出。Vout=Vbe3+Vbe4+(R3/R4)ΔVbe----(1)]]>式(1)中的Vbe3和Vbe4可以表示成Vbe＝(KT/q)ln(I/Is)，其中I是流过PN结的正向电流，可以表示成I＝ΔVbe/R1，所以可以将式(1)表示成式(2)Vout=2KTqln(IIs)+R3R4ΔVbe=2KTqln(ΔVbeIsR1)+R3R4ΔVbe]]>=2KTq(ln(ΔVbe)-ln(Is)-ln(R1))R3R4ΔVbe----(2)]]>式(2)表明能隙基准电压输出不仅和电阻的比值有关，而且和电阻绝对值及温度系数有关。在集成电路工艺中，电阻的绝对值和温度系数随工艺波动较大，难于用一个统一的模型来描述，导致最后实际结果和仿真结果不能很好地吻合，产品的一致性差，工艺波动大，成品率低。同时由于Vbe和电阻的温度系数有关，导致最后的能隙基准电压输出的温度系数较大。如果电阻的绝对值变化±20％，那么Vbe的最大变化量为(KT/q)ln40％≈23.8mV，引起Vbe的温度系数变化约为K/qln40％≈80ppm/oC。图2给出了现有技术基本能隙基准电压源中输出电压和电阻绝对值的关系的曲线示意图；图3给出了现有技术基本能隙基准电压源中输出电压和电阻的温度系数的关系的曲线示意图。由此可见，在现有技术能隙基准电压源中，电阻的绝对值和电阻的温度系数直接影响电压源的输出电压。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种与电阻绝对值和温度系数非相关的能隙基准电压源，它能降低能隙基准电压源对电阻的绝对值和温度特性的依赖，减小基准电压输出和电阻工艺的相关性，从而提高产品的成品率和温度特性。本专利技术的目的是这样实现的一种与电阻绝对值非相关的能隙基准电压源，其特征在于包括 一产生主偏置电流的偏置电路；两与偏置电路连接的且能产生具有负温度系数电流的负温度系数电路I和负温度系数电路II；一正温度系数电路I，该正温度系数电路I与负温度系数电路I和II连接且能对负温度系数电路I和II所产生的电流进行相减的从而产生具有正温度系数电流；一与负温度系数电路II和偏置电路相连的负温度系数电路III，用来产生用于输出的负温度系数电流；一与正温度隙系数电路I和负温度系数电路III相连的基准电压输出电路；一输出电路。在上述的一种与电阻绝对值非相关的能隙基准电压源中，其中，所述的偏置电路1由六个MOS管和两个PNP三极管连接组成，其中，MOS管M15和M16的源极与直流电源相连，MOS管M15和M16的漏极分别与MOS管M13和M14的源极连接，MOS管M15和M16的栅极共接于MOS管M15的漏极和MOS管M13的源极；MOS管M13和M14的栅极共接于MOS管M13和M11的漏极，MOS管M14的漏极与MOS管M12的漏极、MOS管M11和M12的栅极共接，MOS管M11的源极和PNP管Q1的集电极相连，MOS管M12的源极和PNP管Q2的集电极相连；PNP管Q1、Q2的基极和发射极相连，连接到公共地端。在上述的一种与电阻绝对值非相关的能隙基准电压源中，其中，所述的负温度系数电路I由九个MOS管、一个PNP三极管和一个电阻连接组成和两个电流源组成；其中，MOS管M25和M29的源极与直流电源相连；MOS管M25和M29的漏极分别与MOS管M24和M28的源极连接，MOS管M24和M28的栅极与MOS管M24和M23的漏极和MOS管M23栅极共接；MOS管M25和M29的栅极与MOSM27的漏极共接，M27接收电流源1的Ibias的电流，MOS管M26和M27的栅极和MOS管M26的漏极共接，M26接收电流源2的Ibias的电流，MOS管M26和M27的源极分别与MOS管M21和M22的漏极连接；MOS管M21的源极与PNP管Q3的集电极相连；PNP管Q3的基极和发射极在公共地端相连；在MOS管M22、M23的源极和公共地之间设置一电阻R1；MOS管M28的漏极输出VBE1/R1-Ibias电流。在上述的一种与电阻绝对值非相关的能隙基准电压源中，其中，所述的负温度系数电路II由九个MOS管连接组成、一个PNP三极管和一个电阻连接组成和三个电流源组成；其中，MOS管M35和M39的源极与直流电源相连；MOS管M35和M39的漏极分别与MOS管M34和M38的源极连接，MOS管M34和M38的栅极与MOS管M34和M33的漏极和MOS管M33栅极共接；MOS管M35和M39的栅极与MOS管M37的漏极共接，M37接收电流源3的Ibias的电流，MOS管M36和M37的栅极和MOS管M36的漏极共接，M36接收电流源4的Ibias的电流，MOS管M36和M37的源极分别与MOS管M31和M32的漏极连接；在MOS管M32和M33的源极设置一电阻R1_1，M31的源极和PNP管Q4的集电极相连；PNP管Q4的基极和发射极相连至公共地端；电流源5的输出端输出KIbias的电流并接至Q4的集电极；MOS管M38的漏极输出VBE2/R1_1-Ibias电流。在上述的一种与电阻绝对值非相关的能隙基准电压源中，其中，所述的正温度系数电路I由12个MOS管和两个电流源连接组成，MOS管M412和M413的栅极相连，M412的漏极和由M28和M29组成的电流源的负端相连，M411的漏极和M43的漏极相连，它的源极分别和M49和M410的漏极相连；M49和M410的栅极相连并连接至M49的漏极；MOS管M43和M44的栅极与MOS管M43的漏极、M411的漏极、由M39和M38组成的电流源的负端相连；MOS管M43和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘家洲，
申请(专利权)人：上海贝岭股份有限公司，
类型：发明
国别省市：