电流模带隙基准电压源的校准电路制造技术

本申请实施例提供了一种电流模带隙基准电压源的校准电路，包括：基准电压产生子电路、校准电压产生子电路、校准引擎子电路、斩波比较器及电流型数模转换器；基准电压产生子电路的第一端与斩波比较器的非反相输入端连接，基准电压产生子电路的第二端接地；斩波比较器的反相输入端与校准电压产生子电路的第一端连接，校准电压产生子电路的第二端接地，斩波比较器的输出端与校准引擎子电路的输入端连接；校准引擎子电路的输出端与电流型数模转换器的输入端连接；电流型数模转换器的输出端与基准电压产生子电路的中间节点连接。通过所提供的校准方案，能够消除高温段和低温段的电压偏差，改善电流模带隙基准电压源的抗制程偏移能力，降低成本。降低成本。降低成本。

【技术实现步骤摘要】
电流模带隙基准电压源的校准电路


[0001]本申请涉及电源
，尤其涉及一种电流模带隙基准电压源的校准电路。

技术介绍

[0002]现有技术中的带隙基准电压源是集成电路中的基本组成电路之一，带隙基准电压源能为其他电路提供一个对工作温度、电源电压以及电路负载不敏感的精确参考电压。与芯片外置电源相比，带隙基准电压源的精确度及稳定性更佳，而且能有效减少电路面积，因此其在数据转换器、电源管理电路、储存器等集成电路系统中均得到了广泛的应用。
[0003]随着近年互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)集成电路制程及集成片上系统(System
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Chip，SoC)的发展，设计适用于先进CMOS工艺集成电路上的带隙基准电压源得越来越受到关注。传统的电流模带隙基准电压源(Current mode Bandgap voltage Reference，CBGR)设计采用双极性晶体管(Bipolar Junction Transistor，BJT)产生负温度系数(Complementary To Absolute Temperature，CTAT)的电压曲线，并将两个斜率不同的负温度系数电压相减以得到一个正温度系数(Proportional To Absolute Temperature，PTAT)的电压曲线，最后利用电流镜电路及输出电阻，将CTAT的电压曲线及PTAT的电压曲线相加，理论上便可得到一个温度系数近乎于零的电压曲线。但是，受到CMOS工艺所限，上述CTAT的电压曲线及PTAT电压曲线是非线性的，而且制程越先进，非线性度越大。此外，在不同的CMOS工艺角上，同一设计产生的基准电压也会出现偏差；而在越先进的工艺下，这个偏差也会越大。可见设计适用于先进制程的电流模带隙基准电压源的难度之大。
[0004]上述在不同工艺角下的基准电压偏差，很可能会影响集成电路系统中其他电路的运作。对此，在工业上，带隙基准电压源需要经过人工校准，使得其输出基准电压在可接受的误差范围内。人工校准需要大量人力，会为集成电路系统的大规模生产增加大量成本，而且也耗费时间，降低效率。
[0005]此外，现有的人工校准一般是在单个温度点(如室温)下针对PTAT电压的比率进行调校。但是，这种校准方式也会改变基准电压曲线的整体斜率，因此并不能从根本上消除电流模带隙基准电压源在不同工艺角下，高温段和低温段的基准电压偏差。

技术实现思路

[0006]为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种电流模带隙基准电压源的校准电路。
[0007]第一方面，本申请实施例提供了一种电流模带隙基准电压源的校准电路，所述电路包括：
[0008]基准电压产生子电路、校准电压产生子电路、校准引擎子电路、斩波比较器及电流型数模转换器；
[0009]所述基准电压产生子电路的第一端与所述斩波比较器的非反相输入端连接，所述
基准电压产生子电路的第二端接地；
[0010]所述斩波比较器的反相输入端与所述校准电压产生子电路的第一端连接，所述校准电压产生子电路的第二端接地，所述斩波比较器的输出端与所述校准引擎子电路的输入端连接；
[0011]所述校准引擎子电路的输出端与所述电流型数模转换器的输入端连接；
[0012]所述电流型数模转换器的输出端与所述基准电压产生子电路的中间节点连接。
[0013]可选的，所述基准电压产生子电路包括：第一偏置电阻与第二偏置电阻；
[0014]所述第二偏置电阻的第一端为所述基准电压产生子电路的第一端；
[0015]所述第二偏置电阻的第二端与所述第一偏置电阻的第一端连接，所述第二偏置电阻与所述第一偏置电阻的连接点为所述基准电压产生子电路的中间节点；
[0016]第一偏置电阻的第二端为所述基准电压产生子电路的第二端；
[0017]所述校准电压产生子电路包括校准电阻，所述校准电阻的第一端为所述校准电压产生子电路的第一端，所述校准电阻的第二端为所述校准电压产生子电路的第二端；
[0018]所述电流型数模转换器的输出端与所述第二偏置电阻与所述第一偏置电阻的连接点相连接；
[0019]所述电流型数模转换器向所述第一偏置电阻输入负温度系数校准电流、正温度系数校准电流，以使所述第一偏置电阻产生的修正电压，通过所述修正电压对所述第一偏置电阻及所述第二偏置电阻产生的初始基准电压进行校准，得到修正基准电。
[0020]可选的，所述电路还包括：
[0021]电流镜，所述电流镜的输出端与所述基准电压产生子电路的第一端连接，所述电流镜产生负温度系数电流及正温度系数电流，向所述基准电压产生子电路的第一端输入负温度系数电流及正温度系数电流，使得所述基准电压产生子电路产生所述初始基准电压。
[0022]可选的，所述电流镜包括：第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、第四场效应管、第五场效应管及第六场效应管；
[0023]所述电流模带隙基准电压源的校准电路还包括：
[0024]第七场效应管、第八场效应管、第九场效应管、第十一场效应管、第一分压电阻、第一三极管、第二分压电阻、第二三极管；
[0025]所述第一场效应管的漏极与所述第七场效应管的源极连接，所述第七场效应管的漏极与所述第一分压电阻连接；
[0026]所述第二场效应管的漏极与所述第八场效应管的源极连接，所述第八场效应管的漏极与所述第一三极管的发射极连接；
[0027]所述第三场效应管的栅极与所述第二场效应管的栅极连接，所述第三场效应管的漏极与所述第九场效应管的源极连接，所述第九场效应管的漏极与所述第二分压电阻连接，所述第二分压电阻与所述第二三极管的发射极连接；
[0028]所述第四场效应管的栅极与所述第三场效应管的栅极连接，所述第四场效应管的漏极与所述第十一场效应管的源极连接；
[0029]所述第五场效应管的栅极与所述第四场效应管的栅极连接，所述第五场效应管的漏极与所述第二偏置电阻的第一端连接；
[0030]所述第六场效应管的栅极与所述第一场效应管的栅极连接，所述第六场效应管的
漏极分别与所述第二偏置电阻的第一端及所述斩波比较器的非反相输入端连接。
[0031]可选的，所述电路还包括：
[0032]第一运算放大器及第二运算放大器；
[0033]所述第一运算放大器的反相输入端与所述第七场效应管的漏极连接，所述第一运算放大器的非反相输入端与所述第八场效应管的漏极连接，所述第一运算放大器的输出端与所述第一场效应管的栅极连接；
[0034]所述第二运算放大器的反相输入端与所述第九场效应管的漏极连接，所述第二运算放大器的非反相输入端与所述第八场效应管的漏极连接，所述第二运算放大器的输出端与所述第二场效应管的栅极连接。
[0035]可选的，所述电路还包括：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电流模带隙基准电压源的校准电路，其特征在于，包括：基准电压产生子电路、校准电压产生子电路、校准引擎子电路、斩波比较器及电流型数模转换器；所述基准电压产生子电路的第一端与所述斩波比较器的非反相输入端连接，所述基准电压产生子电路的第二端接地；所述斩波比较器的反相输入端与所述校准电压产生子电路的第一端连接，所述校准电压产生子电路的第二端接地，所述斩波比较器的输出端与所述校准引擎子电路的输入端连接；所述校准引擎子电路的输出端与所述电流型数模转换器的输入端连接；所述电流型数模转换器的输出端与所述基准电压产生子电路的中间节点连接。2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述基准电压产生子电路包括：第一偏置电阻与第二偏置电阻；所述第二偏置电阻的第一端为所述基准电压产生子电路的第一端；所述第二偏置电阻的第二端与所述第一偏置电阻的第一端连接，所述第二偏置电阻与所述第一偏置电阻的连接点为所述基准电压产生子电路的中间节点；第一偏置电阻的第二端为所述基准电压产生子电路的第二端；所述校准电压产生子电路包括校准电阻，所述校准电阻的第一端为所述校准电压产生子电路的第一端，所述校准电阻的第二端为所述校准电压产生子电路的第二端；所述电流型数模转换器的输出端与所述第二偏置电阻与所述第一偏置电阻的连接点相连接；所述电流型数模转换器向所述第一偏置电阻输入负温度系数校准电流、正温度系数校准电流，以使所述第一偏置电阻产生的修正电压，通过所述修正电压对所述第一偏置电阻及所述第二偏置电阻产生的初始基准电压进行校准，得到修正基准电。3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，还包括：电流镜，所述电流镜的输出端与所述基准电压产生子电路的第一端连接，所述电流镜产生负温度系数电流及正温度系数电流，向所述基准电压产生子电路的第一端输入负温度系数电流及正温度系数电流，使得所述基准电压产生子电路产生所述初始基准电压。4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述电流镜包括：第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、第四场效应管、第五场效应管及第六场效应管；所述电流模带隙基准电压源的校准电路还包括：第七场效应管、第八场效应管、第九场效应管、第十一场效应管、第一分压电阻、第一三极管、第二分压电阻、第二三极管；所述第一场效应管的漏极与所述第七场效应管的源极连接，所述第七场效应管的漏极与所述第一分压电阻连接；所述第二场效应管的漏极与所述第八场效应管的源极连接，所述第八场效应管的漏极与所述第一三极管的发射极连接；所述第三场效应管的栅极与所述第二场效应管的栅极连接，所述第三场效应管的漏极与所述第九场效应管的源极连接，所述第九场效应管的漏极与所述第二分压电阻连接，所述第二分压电阻与所述第二三极管的发射极连接；
所述第四场效应管的栅极与所述第三场效应管的栅极连接，所述第四场效应管的漏极与所述第十一场效应管的源极连接；所述第五场效应管的栅极与所述第四场效应管的栅极连接，所述第五场效应管的漏极与所述第二偏置电阻的第一端连接；所述第六场效应管的栅极与所述第一场效应管的栅极连接，所述第六场效应管的漏极分别与所述第二偏置电阻的第一端及所述斩波比较器的非反相输入端连接。5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，还包括：第一运算放大器及第二运算放大器；所述第一运算放...

【专利技术属性】
技术研发人员：余志桦，李俊辉，罗文基，林智声，马许愿，
申请(专利权)人：澳门大学，
类型：发明
国别省市：