一种采用指数补偿的带隙基准电压源制造技术

本发明专利技术涉及集成电路设计领域，尤其涉及一种采用指数补偿的带隙基准电压源。包括偏置电路、启动电路和低压带隙基准电路，低压带隙基准电路包括电流镜电路、运放电路和核心电路，偏置电路和启动电路均与电流镜电路连接，核心电路的输入端与电流镜电路连接，输出端与运放电路的输入端连接，运放电路的输出端与电流镜电路连接；核心电路用于对电流镜电路输出的电流进行一阶温度补偿，输出基准电压和两组输出电压；运放电路用于对电流镜电路输出的电流进行高阶温度补偿并能够根据两组输出电压的差值输出反馈电压，反馈电压用于偏置电流镜电路。本发明专利技术采用了低压带隙基准电路，可以提供低于1.2V的基准电压并能够在更低的电源电压下工作。下工作。下工作。

【技术实现步骤摘要】
一种采用指数补偿的带隙基准电压源


[0001]本专利技术涉及集成电路设计领域，尤其涉及一种采用指数补偿的带隙基准电压源。

技术介绍

[0002]基准电压源是许多模拟和混合信号电路系统中不可或缺的模块，旨在提供不随工艺、电源电压以及温度变化的稳定电压，带隙基准电路因为具有电路结构简单，电压输出稳定等特点，广泛地应用于片上基准电压的生成。而随着数据转换系统对精度的要求不断提高，对基准电压的稳定性要求也越来越高。
[0003]由Widlar和Brokaw提出的传统带隙基准电压源仅仅进行了一阶温度系数补偿，其基本原理为：一个与绝对温度互补的电压(CTAT电压)与另一个与绝对温度成正比的电压(PTAT电压)相互抵消，由此得到不随温度变化的基准电压。带隙基准中，BJT基极发射极电压VBE通常作为CTAT电压，两个处在不同偏置电流密度比下BJT的基极发射极电压之差ΔVBE作为PTAT电压。实际电路中，ΔVBE是温度的线性函数，而VBE是关于温度T的复杂函数，包含许多高阶项，其可以被表示为：
[0004][0005]其中，VT是热电压kT/q，k是波尔兹曼常数，q是电子电荷量。Tr是参考温度，VG是硅带隙电压，η是载流子迁移率的温度参数。一阶温度补偿可以将 VBE的线性项(上式第二项)完全抵消，而无法将高阶的非线性项(上式第三项)抵消，因而高阶项会在输出的基准电压中引起随温度变化的电压波动，该波动通常称为曲率。
[0006]为降低温漂，减小曲率对基准电压的影响，许多高阶的补偿技术相继被提出，如二阶补偿、分段线性补偿、对数补偿以及指数补偿等方法。传统的指数补偿带隙基准，多采用Brokaw基准作为电路架构，一般无法提供低于1.2V的基准电压，同时也限制电路所能工作的最小电源电压。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供了一种采用指数补偿的带隙基准电压源，解决了现有技术中传统的指数补偿带隙基准，多采用Brokaw基准作为电路架构，一般无法提供低于 1.2V的基准电压的问题。
[0008]本专利技术采用了如下方案：一种采用指数补偿的带隙基准电压源，包括偏置电路、启动电路和低压带隙基准电路，所述低压带隙基准电路包括电流镜电路、运放电路和核心电路，所述偏置电路和启动电路均与所述电流镜电路连接，所述核心电路的输入端与所述电流镜电路连接，输出端与所述运放电路的输入端连接，所述运放电路的输出端与所述电流镜电路连接；
[0009]所述启动电路能够生成启动电压，以使所述低压带隙基准电路摆脱简并偏置点；
[0010]所述偏置电路能够为所述电流镜电路和运放电路提供偏置电压；
[0011]所述电流镜电路用于镜像输出多组大小相同的电流；
[0012]所述核心电路用于对电流镜电路输出的电流进行一阶温度补偿，输出基准电压和两组输出电压；
[0013]所述运放电路用于对电流镜电路输出的电流进行高阶温度补偿，并能够根据两组输出电压的差值输出反馈电压，所述反馈电压用于偏置所述电流镜电路。
[0014]进一步地，所述核心电路包括第一核心电路和第二核心电路，所述第一核心电路的输入端与所述电流镜电路连接，输出端与所述运放电路连接；
[0015]所述第二核心电路的输入端与所述电流镜电路连接，输出端与所述运放电路连接。
[0016]进一步地，所述第一核心电路包括第三电阻、第五电阻和第二三极管，所述第二三极管的集电极分别与所述电流镜电路和第三电阻的一端连接，所述第二三极管的基极与集电极连接，所述第二三极管的发射极连接信号地，所述第三电阻的另一端连接信号地；
[0017]所述第五电阻的一端与所述电流镜电路连接，另一端连接信号地。
[0018]进一步地，所述第二核心电路包括第一三极管、第一电阻和第二电阻，所述第一三极管的集电极分别与所述电流镜电路和第二电阻的一端连接，所述第一三极管的基极与集电极连接，所述第二电阻的另一端连接信号地，所述第一三极管的发射极与第一电阻的一端连接。
[0019]进一步地，所述电流镜电路包括第五MOS管、第六MOS管、第七MOS 管、第八MOS管、第九MOS管和第十MOS管，所述第八MOS管的源极连接电源，漏极连接第五MOS管的源极，第五MOS管的漏极连接所述第一三极管的集电极，所述第九MOS管的源极连接电源，漏极连接第六MOS管的源极，第六MOS管的漏极连接所述第二三极管的集电极，所述第十MOS管的源极连接电源，漏极连接第七MOS管的源极，第七MOS管的漏极连接所述第五电阻的一端，所述第八MOS管、第九MOS管和第十MOS管的栅极均与运放电路的输出端和启动电路输出端的连接，所述第五MOS管、第六MOS管、第七 MOS管的栅极均与偏置电路输出端连接。
[0020]进一步地，所述运放电路包括第四电阻、第三三极管、第四三极管、第一 MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管，所述第三三极管的基极作为运放电路的一个输入端，发射极与第四电阻的一端，集电极与第一MOS管的源极连接，所述第一MOS管的漏极与第三MOS管的漏极连接，所述第三 MOS管的源极连接电源，所述第四三极管的基极作为运放电路的另一个输入端，发射极与第四电阻的一端，集电极与第二MOS管的源极连接，所述第二MOS 管的漏极与第四MOS管的漏极连接，所述第四MOS管的源极连接电源，所述第一MOS管与第二MOS管的栅极连接偏置电路的输出端，所述第四电阻的另一端连接信号地，所述第三MOS管的栅极与第四MOS管的栅极连接，所述第三MOS管的栅极与漏极连接，所述第四MOS管的漏极输出反馈电压。
[0021]进一步地，所述第三三极管与所述第四三极管均包括高增益NPN三极管。
[0022]进一步地，所述偏置电路包括第十六MOS管、第十七MOS管、第十八 MOS管、第十九MOS管、第二十MOS管、第二十一MOS管、第九电阻和第十电阻，所述第十电阻的一端连接电源，另一端连接第二十MOS管的栅极和第二十一MOS管的漏极，所述第二十一MOS管的源极连接信号地，所述第十九 MOS管的源极连接电源，栅极与漏极均连接第二十MOS管的漏极，第二十MOS 管的源极连接第二十一MOS管的栅极和第九电阻的一端，所述第九电阻的另一端
连接信号地，所述第十八MOS管的源极连接电源，栅极连接第十九MOS管的栅极，漏极连接第十七MOS管的漏极和栅极，第十七MOS管的源极连接第十六MOS管的漏极和栅极，所述第十六MOS管的源极连接信号地，所述第十八MOS管的栅极与所述电流镜电路连接，所述第十七MOS管的栅极与所述运放电路连接。
[0023]进一步地，所述启动电路包括第十一MOS管、第十二MOS管、第十三 MOS管、第十四MOS管、第十五MOS管、第六电阻、第七电阻、第八电阻和电容，所述第十五MOS管的漏极连接电流镜电路，源极连接第八电阻的一端，第八电阻的另一端连接信号地，所述第十四MOS管的漏极连接第十五MOS管的栅极，栅极连接基准电压，源极连接信号地，所述电容的一端连接第十四MOS 管的漏极，另一端连接信号地，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用指数补偿的带隙基准电压源，其特征在于，包括偏置电路（I1）、启动电路（I2）和低压带隙基准电路（I3），所述低压带隙基准电路（I3）包括电流镜电路（I5）、运放电路（I4）、核心电路和输出电路，所述偏置电路（I1）和启动电路（I2）均与所述电流镜电路（I5）连接，所述核心电路的输入端与所述电流镜电路（I5）连接，输出端与所述运放电路（I4）的输入端连接，所述运放电路（I4）的输出端与所述电流镜电路（I5）连接；所述启动电路（I2）能够生成启动电压，以使所述低压带隙基准电路（I3）摆脱简并偏置点；所述偏置电路（I1）能够为所述电流镜电路（I5）和运放电路（I4）提供偏置电压；所述电流镜电路（I5）用于镜像输出多组大小相同的电流；所述核心电路用于对电流镜电路（I5）输出的电流进行一阶温度补偿并能够输出基准电压和两组输出电压；所述运放电路（I4）用于对电流镜电路（I5）输出的电流进行高阶温度补偿，并能够根据两组输出电压的差值输出反馈电压，所述反馈电压用于偏置所述电流镜电路（I5）。2.如权利要求1所述的采用指数补偿的带隙基准电压源，其特征在于，所述核心电路包括第一核心电路（I6）和第二核心电路（I7），所述第一核心电路（I6）的输入端与所述电流镜电路（I5）连接，输出端与所述运放电路（I4）连接，所述第一核心电路（I6）用于输出基准电压和其中一组输出电压；所述第二核心电路（I7）的输入端与所述电流镜电路（I5）连接，输出端与所述运放电路（I4）连接，所述第二核心电路（I7）用于输出另一组输出电压。3.如权利要求2所述的采用指数补偿的带隙基准电压源，其特征在于，所述第一核心电路（I6）包括第三电阻（R3）、第五电阻（R5）和第二三极管（Q2），所述第二三极管（Q2）的集电极分别与所述电流镜电路（I5）和第三电阻（R3）的一端连接，所述第二三极管（Q2）的基极与集电极连接，所述第二三极管（Q2）的发射极连接信号地，所述第三电阻（R3）的另一端连接信号地；所述第五电阻（R5）的一端与所述电流镜电路（I5）连接，另一端连接信号地，所述第五电阻（R5）的一端输出基准电压。4.如权利要求3所述的所述的采用指数补偿的带隙基准电压源，其特征在于，所述第二核心电路（I7）包括第一三极管（Q1）、第一电阻（R1）和第二电阻（R2），所述第一三极管（Q1）的集电极分别与所述电流镜电路（I5）和第二电阻（R2）的一端连接，所述第一三极管（Q1）的基极与集电极连接，所述第二电阻（R2）的另一端连接信号地，所述第一三极管（Q1）的发射极与第一电阻（R1）的一端连接，所述第一电阻（R1）的另一端连接信号地。5.如权利要求4所述的采用指数补偿的带隙基准电压源，其特征在于，所述电流镜电路（I5）包括第五MOS管（M5）、第六MOS管（M6）、第七MOS管（M7）、第八MOS管（M8）、第九MOS管（M9）和第十MOS管（M10），所述第八MOS管（M8）的源极连接电源，漏极连接第五MOS管（M5）的源极，第五MOS管（M5）的漏极连接所述第一三极管（Q1）的集电极；所述第九MOS管（M9）的源极连接电源，漏极连接第六MOS管（M6）的源极，第六MOS管（M6）的漏极连接所述第二三极管（Q2）的集电极；所述第十MOS管（M10）的源极连接电源，漏极连接第七MOS管（M7）的源极，第七MOS管（M7）的漏极连接所述第五电阻（R5）的一端；
所述第八MOS管（M8）、第九MOS管（M9）和第十MOS管（M10）的栅极均与运放电路（I4）的输出端和启动电路（I2）输出端的连接，所述第五MOS管（M5）、第六MOS管（M6）和第七MOS管（M7）的栅极均与偏置电路（I1）输出端连接。6.如权利要求1所述的采用指数补偿的带隙基准电...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛森彪，黄伟，
申请(专利权)人：无锡中科微电子工业技术研究院有限责任公司，
类型：发明
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