一种用于带隙基准源的高低温补偿电路制造技术

本发明专利技术公开了一种用于带隙基准源的高低温补偿电路，高温电流比较器的正极与PTAT电流镜像电路的第一输出端连接，负极与CTAT电流镜像电路的第一输出端连接，输出端通过高温补偿支路开关与PTAT补偿电流源连接；低温电流比较器的正极与PTAT电流镜像电路的第一输出端连接，负极与CTAT电流镜像电路的第二输出端连接，输出端通过低温补偿支路开关与CTAT补偿电流源连接；电流求和电路的第一输入端与高温补偿支路开关连接，电流求和电路的第二输入端与低温补偿支路开关连接，PTAT电流镜像电路的第二输出端和CTAT电流镜像电路的第三输出端均与电流求和电路的第三输入端连接，本发明专利技术能够大幅提高带隙基准源在全温度范围内的输出精度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
一种用于带隙基准源的高低温补偿电路


[0001]本专利技术属于带隙基准源领域，尤其是一种用于带隙基准源的高低温补偿电路。

技术介绍

[0002]在高精度大规模集成电路中，基准模块通常作为内部电源建立的重要参考模块，基准输出精度与整个系统的精度息息相关。带隙基准是目前应用最多，市场最广的基准类型，因其结构简单、性能优异、便于集成等优点，所以几乎可以在每一款大规模集成电路见到它的身影，通常在高性能模数转换电路中，内部供电电压要求精度低于
±
0.5％，但是传统一阶带隙基准源由于高阶温度项的影响使得工作温度区间内无法达到所要求精度式[1]，表现出离中心温度T0越远，误差越大，所以需要通过设置补偿电路消除温度有关高阶项对输出电压的影响，以上为补偿电路基本原理。
[0003]式[1]V
BE
＝V
g0
+α1(T
‑
T0)+α2(T
‑
T0)2+α3(T
‑
T0)3+L+α
n
(T
‑
T0)
n
[0004]图1为传统带隙基准源电路结构图，由PTAT产生支路、运放电路、镜像电路、基准产生支路构成，该基本结构使用了电流
‑
电压模叠加方法产生基准电压，但是不可避免引入了运放失调，电流镜失配等误差因素，基准精度受工艺影响严重。图2为采用分段补偿结构的带隙基准补偿结构图，在全工作温度区间内，三极管BE结开启电压随温度以
‑
2mV/℃下降，基准电压相较于该值变化量可以忽略不计，通过设置两条补偿支路N2、N3，在基准电路进入高温后从基准核心抽出更多电流，从而达到补偿目的。但图2中的补偿方法存在低温无法补偿的限制性，补偿温度点受工艺影响严重，很容易造成超量或欠量的补偿。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服传统基准较低精度的缺点，提供一种用于带隙基准源的高低温补偿电路，本专利技术能够大幅提高带隙基准源在全温度范围内的输出精度。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0007]一种用于带隙基准源的高低温补偿电路，包括高温电流比较器、低温电流比较器、PTAT电流镜像电路、CTAT电流镜像电路、CTAT补偿电流源、PTAT补偿电流源和电流求和电路；
[0008]高温电流比较器的正极与PTAT电流镜像电路的第一输出端连接，高温电流比较器的负极与CTAT电流镜像电路的第一输出端连接，高温电流比较器的输出端通过高温补偿支路开关与PTAT补偿电流源连接；
[0009]低温电流比较器的正极与PTAT电流镜像电路的第一输出端连接，低温电流比较器的负极与CTAT电流镜像电路的第二输出端连接，低温电流比较器的输出端通过低温补偿支路开关与CTAT补偿电流源连接；
[0010]电流求和电路的第一输入端与高温补偿支路开关连接，电流求和电路的第二输入端与低温补偿支路开关连接，PTAT电流镜像电路的第二输出端和CTAT电流镜像电路的第三输出端均与电流求和电路的第三输入端连接。
[0011]优选的，所述高温电流比较器包括第一电路单元和第二电路单元；
[0012]第一电路单元包括相互连接的第一两级二极管短接的PMOS和第一共源共栅接法的PMOS，第一两级二极管短接的PMOS漏端与PTAT电流镜像电路的第一输出端连接；
[0013]第二电路单元包括相互连接的第二两级二极管短接的NMOS和第二共源共栅接法的NMOS，第二两级二极管短接的NMOS漏端与CTAT电流镜像电路的第一输出端连接；
[0014]第一共源共栅接法的NMOS的输出端和第二共源共栅接法的NMOS的输出端连接并共同作为高温电流比较器的输出端。
[0015]优选的，所述低温电流比较器包括第三电路单元和第四电路单元；
[0016]第三电路单元包括相互连接的第三两级二极管短接的PMOS和第三共源共栅接法的PMOS，第三两级二极管短接的PMOS漏端与PTAT电流镜像电路的第一输出端连接；
[0017]第四电路单元包括相互连接的第四两级二极管短接的NMOS和第四共源共栅接法的NMOS，第四两级二极管短接的NMOS漏端与CTAT电流镜像电路的第二输出端连接；
[0018]第三共源共栅接法的PMOS的输出端和第四共源共栅接法的NMOS的输出端连接并共同作为低温电流比较器的输出端。
[0019]优选的，所述PTAT电流镜像电路中设有两组共源共栅镜像电路和一组二极管接法共源共栅镜像源电路。
[0020]优选的，所述CTAT电流镜像电路中设有三组共源共栅镜像电路和一组二极管接法共源共栅镜像源电路。
[0021]优选的，高温补偿支路开关采用大尺寸PMOS晶体管，大尺寸PMOS晶体管的源端接PTAT补偿电流源，大尺寸PMOS晶体管的栅端接高温电流比较器的输出端，大尺寸PMOS晶体管的漏端连接电流求和电路的第一输入端。
[0022]优选的，低温补偿支路开关采用大尺寸PMOS晶体管，大尺寸PMOS晶体管的源端接CTAT补偿电流源，大尺寸PMOS晶体管的栅端接低温电流比较器的输出端，大尺寸PMOS晶体管的漏端连接电流求和电路的第二输入端。
[0023]优选的，电流求和电路包括第一共源共栅电流镜、第二共源共栅电流镜和一阶带隙基准电流源，第一共源共栅电流镜的输入端与高温补偿支路开关连接，第二共源共栅电流镜的输入端与低温补偿支路开关连接，PTAT电流镜像电路的第二输出端和CTAT电流镜像电路的第三输出端均与一阶带隙基准电流源的输入端连接，第一共源共栅电流镜的输出端、第二共源共栅电流镜的输出端和一阶带隙基准电流源的输出端连接并作为整个电流求和电路的输出端。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0025]本专利技术用于带隙基准源的高低温补偿电路，采用高、低温电流比较器，能够比较不同温度系数的电流，两者产生控制信号能够用于控制对应支路对输出节点进行补偿。在低温区域，PTAT电流小于CTAT电流，由于高、低温电流比较器上下拉电流不匹配导致输出节点使能变高，选通CTAT电流支路对输出节点进行曲率补偿，使得电流求和电路中的一阶带隙基准在低温区域得到补偿，温度与补偿量互为反比关系，采用合适的电流比例可以极大的带隙基准低温温度漂移系数；在高温区域，过程类似，PTAT电流大于CTAT电流，选通PTAT电流支路对输出节点进行补偿，与低温区域不同，高温区域使用的是一阶正温度系数电流进行补偿，这是考虑了在传统工艺中，高温偏离中心参考温度值更远，在原本一阶补偿带隙基
准电流的基础上，再引入一阶正温度系数电流，减少了高温误差对基准电流的影响；本专利技术的高低温温度补偿电路采用电流模补偿基准电流，使得低压高精度基准可实现。
附图说明
[0026]图1为传统一阶带隙基准电路结构图；
[0027]图2为传统采用分段补偿结构的带隙基准补偿结构图；
[0028]图3为本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于带隙基准源的高低温补偿电路，其特征在于，包括高温电流比较器、低温电流比较器、PTAT电流镜像电路、CTAT电流镜像电路、CTAT补偿电流源、PTAT补偿电流源和电流求和电路；高温电流比较器的正极与PTAT电流镜像电路的第一输出端连接，高温电流比较器的负极与CTAT电流镜像电路的第一输出端连接，高温电流比较器的输出端通过高温补偿支路开关与PTAT补偿电流源连接；低温电流比较器的正极与PTAT电流镜像电路的第一输出端连接，低温电流比较器的负极与CTAT电流镜像电路的第二输出端连接，低温电流比较器的输出端通过低温补偿支路开关与CTAT补偿电流源连接；电流求和电路的第一输入端与高温补偿支路开关连接，电流求和电路的第二输入端与低温补偿支路开关连接，PTAT电流镜像电路的第二输出端和CTAT电流镜像电路的第三输出端均与电流求和电路的第三输入端连接。2.根据权利要求1所述的一种用于带隙基准源的高低温补偿电路，其特征在于，所述高温电流比较器包括第一电路单元和第二电路单元；第一电路单元包括相互连接的第一两级二极管短接的PMOS和第一共源共栅接法的PMOS，第一两级二极管短接的PMOS漏端与PTAT电流镜像电路的第一输出端连接；第二电路单元包括相互连接的第二两级二极管短接的NMOS和第二共源共栅接法的NMOS，第二两级二极管短接的NMOS漏端与CTAT电流镜像电路的第一输出端连接；第一共源共栅接法的PMOS的输出端和第二共源共栅接法的NMOS的输出端连接并共同作为高温电流比较器的输出端。3.根据权利要求1所述的一种用于带隙基准源的高低温补偿电路，其特征在于，所述低温电流比较器包括第三电路单元和第四电路单元；第三电路单元包括相互连接的第三两级二极管短接的PMOS和第三共源共栅接法的PMOS，第三两级二极管短接的PMOS漏端与PTAT电流镜像电路的第一输出端连接；第四电路单元包括相...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓轩，李海松，曹天骄，李婷，杨靓，
申请(专利权)人：西安微电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：