一种高精度低噪声带隙基准电压源制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于高精度模数转换器的高精度低噪声带隙基准电压源。所述电路包括带隙核心电路、噪声抑制电路、修调电路；带隙核心电路能够产生一个高初始精度、低温度系数、低噪声的基准电压V

【技术实现步骤摘要】
一种高精度低噪声带隙基准电压源


[0001]本专利技术涉及半导体集成电路领域，具体涉及一种适用于高精度模数转换器的高精度低噪声带隙基准电压源。

技术介绍

[0002]在模数转换器(ADC)中，基准电压源的精度、噪声、稳定性和驱动能力是影响模数转换器有效位数的重要因素，基准电压源可以使用外接的单片集成电路，也可以将基准源集成在ADC内部，外接的基准电压源精度高适用于高精度的ADC中，内置的集成基准电压源精度相比外接的基准电压源精度低，但是稳定性更高、更能适用于微型化应用场合，比如生物传感芯片、物联网传感芯片等等。目前，内置的基准电压源大部分只能适用于10位以内的ADC中，而适用于12位及以上ADC的内部集成基准电压源有待研究与开发。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种适用于高精度模数转换器的高精度低噪声带隙基准电压源，基准电压源采用了高阶温度补偿技术以获得较低的温度系数，采用了修调技术可分别校正基准电压的温度系数与初始电压精度，采用了多重噪声抑制技术分别降低噪声与白噪声，并可为基准电压提供较大驱动能力。该基准电压源在
‑
40℃至125℃范围内的温度系数为3.6ppm/℃到5.0ppm/℃之间，初始精度误差在0.03％以内，总的输出噪声为18.8μV，可提供30mA拉电流与10mA灌电流。本专利技术的基准电压源具有高精度、低噪声、驱动能力强的特点，可适用于12位以上的模数转换器中。
[0004]本专利技术的带隙基准电压源包括带隙核心电路、噪声抑制电路、修调电路；带隙核心电路能够产生一个高初始精度、低温度系数、低噪声的基准电压V
REF
；噪声抑制电路用于抑制基准电压V
REF
中的噪声与白噪声并提供一个具有较大驱动能力的输出参考电压V
BG
；修调电路能够校正由于工艺角、失调、封装应力等因素影响使得输出参考电压V
BG
产生的温度漂移及初始偏差。
[0005]所述带隙核心电路包括运算放大器A1，3个PNPBJT管Q1、Q2、Q3，3个PMOS管M1、M2、M3,电容C1,7个电阻R1、R2、R4、R5、R
MA
、R
MB
、R
MC
，2个电阻修调模块R
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、R
3,trim
；其中：M1、M2、M3的源极都接到电源VDD；M1、M2、M3的栅极与C1的第一端子及A1的输出端相互连接；M1的漏极、C1的第二端子、R
MA
的第一端子与R
MB
的第一端子相互连接；M2的漏极与R
MC
的第一端子连接；M3的漏极与R
3,trim
的端子c连接构成核心电路的输出V
REF
；R
MA
的第二端子、A1的反相输入端、R2的第一端子、R5的第一端子、Q1的发射极连接到节点X；R
MB
的第二端子、A1的同相输入端、R4的第一端子、R
0,trim
的端子a、R1的第一端子连接到节点Y；R
MC
的第二端子、R4的第二端子、R5的第二端子与Q3的发射极相互连接；R
0,trim
的端子b与Q2的发射极连接；R2的第二端
子、Q1的基极与集电极、Q2的基极与集电极、R1的第二端子、Q3的基极与集电极、R
3,trim
的端子d接到地GND。
[0006]所述噪声抑制电路包括电阻R6、电容C2、运算放大器A2与ESR电容C3；R6的第一端子与所述带隙核心电路的输出V
REF
连接，R6的第二端子、C2的第一端子与A2的同相输入端连接；A2的反相输入端、A2的输出端与C3的第一端子相互连接构成整个带隙基准电压源的最终输出V
BG
；C3的第二端子、C2的第二端子与地GND连接。
[0007]所述修调电路包括2个电阻修调模块R
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、R
3,trim
。
[0008]所述电阻修调模块R
0,trim
包括7个电阻R0、Ra、2Ra、4Ra、8Ra、16Ra、32Ra，6个开关Sa1、Sa2、Sa3、Sa4、Sa5、Sa6；R0的第一端子构成所述电阻修调模块R
0,trim
的端子b；R0的第二端子、Ra的第一端子与Sa1的第一端子相互连接；Ra的第二端子、2Ra的第一端子、Sa1的第二端子与Sa2的第一端子相互连接；2Ra的第二端子、4Ra的第一端子、Sa2的第二端子与Sa3的第一端子相互连接；4Ra的第二端子、8Ra的第一端子、Sa3的第二端子与Sa4的第一端子相互连接；8Ra的第二端子、16Ra的第一端子、Sa4的第二端子与Sa5的第一端子相互连接；16Ra的第二端子、32Ra的第一端子、Sa5的第二端子与Sa6的第一端子相互连接；32Ra的第二端子与Sa6的第二端子连接构成所述电阻修调模块R
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的端子a。
[0009]所述电阻修调模块R
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包括9个电阻R3、Rb、2Rb、4Rb、8Rb、16Rb、32Rb、64Rb、128Rb，8个开关Sb1、Sb2、Sb3、Sb4、Sb5、Sb6、Sb7、Sb8；R3的第一端子构成所述电阻修调模块R
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的端子d；R3的第二端子、Rb的第一端子与Sb1的第一端子相互连接；Rb的第二端子、2Rb的第一端子、Sb1的第二端子与Sb2的第一端子相互连接；2Rb的第二端子、4Rb的第一端子、Sb2的第二端子与Sb3的第一端子相互连接；4Rb的第二端子、8Rb的第一端子、Sb3的第二端子与Sb4的第一端子相互连接；8Rb的第二端子、16Rb的第一端子、Sb4的第二端子与Sb5的第一端子相互连接；16Rb的第二端子、32Rb的第一端子、Sb5的第二端子与Sb6的第一端子相互连接；32Rb的第二端子、64Rb的第一端子、Sb6的第二端子与Sb7的第一端子相互连接；64Rb的第二端子、128Rb的第一端子、Sb7的第二端子与Sb8的第一端子相互连接；128Rb的第二端子与Sb8的第二端子连接构成所述电阻修调模块R
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的端子c。
[0010]所述带隙核心电路中的运算放大器A1与所述噪声抑制电路中的运算放大器A2需要采用斩波运算放大器。
附图说明
[0011]图1为本专利技术的整体电路图；
[0012]图2为本专利技术中的修调电路电路图；
[0013]图3为未采用噪声抑制技术的输出噪声谱与本专利技术的输出噪声谱对比图；
[0014]图4为未进行校正的输出电压V
BG
测试结果；
[0015]图5为温度系数校正后的输出电压V
BG
测试结果；
[0016]图6为初始精度校正后的输出电压V
BG
测试结果。
具体实施方式<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高精度低噪声带隙基准电压源，包括带隙核心电路、噪声抑制电路和修调电路，其特征在于：所述带隙核心电路包括斩波运算放大器A1，三个PNP BJT管Q1、Q2和Q3，三个PMOS管M1、M2和M3,一个电容C1，七个电阻R1、R2、R4、R5、R
MA
、R
MB
和R
MC
，两个电阻修调模块R
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和R
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；其中：M1、M2、M3的源极都接到电源VDD；M1、M2、M3的栅极与C1的第一端子及A1的输出端相互连接；M1的漏极、C1的第二端子、R
MA
的第一端子与R
MB
的第一端子相互连接；M2的漏极与R
MC
的第一端子连接；M3的漏极与R
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的端子c连接构成核心电路的输出V
REF
；R
MA
的第二端子、A1的反相输入端、R2的第一端子、R5的第一端子、Q1的发射极连接到节点X；R
MB
的第二端子、A1的同相输入端、R4的第一端子、R
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的端子a、R1的第一端子连接到节点Y；R
MC
的第二端子、R4的第二端子、R5的第二端子与Q3的发射极相互连接；R
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的端子b与Q2的发射极连接；R2的第二端子、Q1的基极与集电极、Q2的基极与集电极、R1的第二端子、Q3的基极与集电极、R
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的端子d接到地GND；所述噪声抑制电路包括电阻R6、电容C2、斩波运算放大器A2与ESR电容C3；R6的第一端子与所述带隙核心电路的输出V
REF
连接，R6的第二端子、C2的第一端子与A2的同相输入端连接；A2的反相输入端、A2的输出端与C3的第一端子相互连接构成整个带隙基准电压源的最终输出V
BG
；C3的第二端子、C2的第二端子接到地GND；所述修调电路由电阻修调模块R
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、R
...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡超波，宋树祥，岑明灿，钟树江，黎骑涛，
申请(专利权)人：广西师范大学，
类型：发明
国别省市：