【技术实现步骤摘要】
本公开总体上涉及在宽温度范围内，甚至在低电流增益(低β)条件下生成准确的带隙电压基准，并且更具体地说，涉及使用低β晶体管生成这种带隙电压基准的电路、系统和方法。
技术介绍
1、带隙电压基准电路(或简称带隙电路)被用于生成准确的带隙基准电压，该带隙基准电压在各种工艺、电压、温度(pvt)条件下保持稳定，以供需要此类电压的其他电路使用，例如模数转换器(adc)、数模转换器(dac)和精确比较器(诸如在数据转换器和锁相环系统中使用的比较器)。带隙电路被广泛地用于集成电路中。一般来说，带隙电路通过用正温度系数电压补偿正向偏置的基极-发射极结的负温度系数电压来提供准确且相对稳定的基准电压。
2、常规带隙电路使用二极管配置的第一和第二竖直p型双极结型晶体管，其中每个晶体管的基极和集电极被耦合在一起(pnp1和pnp2)。pnp1和pnp2中的每一个的基极和集电极也被耦合到接地。
3、分别设置在电路的第一分支和第二分支中的pnp1和pnp2具有被设定大小以在不同的电流密度下操作的发射极区域，其中电流密度比为n。p型金属-氧化物-硅场效应晶体管(p型mosfet或pmos晶体管)的源极耦合到电压供电端子，并且pmos晶体管的漏极在电路的输出节点处耦合到第一分支和第二分支，在该输出节点处输出带隙基准电压。第一分支和第二分支中的每一个具有耦合到输出节点的电阻为r2的电阻器。第二分支具有耦合在值为r2的电阻器和pnp2的发射极之间电阻值为r1的第二电阻器。
4、该带隙电路还包括运算跨导放大器(ota)，该ota具有
5、pmos晶体管迫使相等的电流沿每条分支流向pnp1和pnp2中的每一个的发射极。在电流增益足够高的情况下，基极电流可以忽略不计。pnp之间的电流密度差会导致正向电压差(δvbe)，该电压差用于在第二分支中的值为r1的电阻器中生成与绝对温度成比例(ptat)的电流。ptat电流为其中vt是pnp2的热电压。带隙基准电压由(pnp2的)vbe(其是绝对温度互补(ctat)项)和ptat项(δvbe*(1+–r2/r1))的总和给出。通过缩放电阻值r2和r1，可以生成接近带隙的输出电压，其在pvt条件下表现出极小的变化。
6、然而，当两个pnp的电流增益不够高而无法忽略所创建的基极电流时，就会出现问题。在弱冷拐角处，电流增益可能下降到低至0.5。即使在更有利的条件下，增益也可能保持在10以下，这通常是基极电流相对于发射极电流(近似为5-10μa)变得显著的范围的上限。虽然ota仍然操作以迫使近似相等的电流进入两个分支，但值为r1的电阻器两端的压降并非纯ptat。这就引入了基极电流误差，并且上述常规带隙电路并没有被配置为对这种误差进行补偿。
7、因此，期望对该问题的解决方案。在这种情况下，本专利技术的实施方案应运而生。
技术实现思路
1、在一个示例中，一种电路包括输入电路系统和主电路系统。该输入电路系统具有尾电流晶体管(例如，m9)以及第一输入晶体管和第二输入晶体管(例如，m3和m4)，每个输入晶体管具有耦合到尾电流晶体管的电流端子，其中第二输入晶体管与第一输入晶体管的电流密度比为n。该主电路系统包括：第一核心晶体管(例如m1)，其具有第一电流端子、第二电流端子和控制端子，第二电流端子耦合到基准节点(例如接地)；以及第二核心晶体管(例如m2)，其具有第一电流端子、第二电流端子和控制端子，第二电流端子耦合到基准节点，其中第二核心晶体管与第一核心晶体管的电流密度比为n。该主电路系统还包括：第一上分支和第一下分支，第一下分支耦合在第一上分支与第一核心晶体管的第一电流端子之间，第一上分支和第一下分支之间的耦合限定耦合到第一输入晶体管的控制端子的第一电流输入；以及第二上分支和第二下分支，第二下分支耦合在第二上分支与第二核心晶体管的第一电流端子之间，第二上分支与第二下分支之间的耦合限定耦合到第二输入晶体管的控制端子的第二电流输入。主电路系统的基极电阻元件被耦合在第一核心晶体管的控制端子与第一核心晶体管的第二电流端子之间。
2、在一个示例中，一种带隙电路包括复制电路系统和放大器、核心以及输出区段。该复制电路系统被配置为在放大器的控制下生成偏置电流。该核心包括输入电路系统和主电路系统。该核心被配置为响应于电压输入和偏置电流而输出中间输出电压。该输出区段包括误差校正电路系统，该误差校正电路系统被配置为去除中间输出电压的误差分量并输出带隙基准电压，该带隙基准电压是中间输出电压与误差分量之间的差值。
3、在一个示例中，一种方法包括：生成偏置电流；将偏置电流成镜像到带隙电路的核心部分以生成用于核心的第一输入晶体管和第二输入晶体管的尾电流；响应于施加到核心的输入，分别在核心的主电路系统的第一上分支和第二上分支中生成第一电流和第二电流，其中第一电流和第二电流近似相等；以及响应于尾电流，分别在第一输入晶体管和第二输入晶体管的基极处生成用于主电路系统的第一基极电流和第二基极电流，其中第一基极电流和第二基极电流近似相等。
4、参照附图，从下面的详细描述中可以更好地理解这些特征和其他特征。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种电路，其包括：
2.根据权利要求1所述的电路，其进一步包括：
3.根据权利要求2所述的电路，其中所述误差校正电路系统包括：
4.根据权利要求3所述的电路，其中所述第一输出电阻元件和所述第二输出电阻元件具有近似相同的电阻值。
5.根据权利要求1所述的电路，其中所述主电路系统进一步包括：
6.根据权利要求1所述的电路，其进一步包括复制电路系统和放大器，
7.根据权利要求6所述的电路，其中所述复制电路系统包括分别耦合到所述第一支路和所述第二支路的第一复制晶体管和第二复制晶体管，其中所述第二复制晶体管与所述第一复制晶体管的电流密度比是N。
8.根据权利要求7所述的电路，其中：
9.根据权利要求8所述的电路，其进一步包括：
10.根据权利要求1所述的电路，其中：
11.根据权利要求1所述的电路，其进一步包括：
12.一种带隙电路，其包括：
13.根据权利要求12所述的带隙电路，其中所述复制电路系统是所述主电路系统的复制品，所述复制电路系统和
14.根据权利要求13所述的带隙电路，其中所述输入电路系统包括具有为N的电流密度比的第一输入晶体管和第二输入晶体管。
15.根据权利要求14所述的带隙电路，其中所述输入电路系统被配置为分别从所述第一输入晶体管和所述第二输入晶体管的控制端子生成第一基极电流和第二基极电流。
16.根据权利要求15所述的带隙电路，其中所述主电路系统被配置为：
17.根据权利要求16所述的带隙电路，其中所述核心被配置为：
18.根据权利要求17所述的带隙电路，其中所述主电路系统被配置为生成通过基极电阻器的误差电流，所述基极电阻器耦合在所述主电路系统的所述第一核心晶体管的控制端子与基准节点之间。
19.根据权利要求18所述的带隙电路，其中所述误差校正电路系统包括放大器，所述放大器被配置为感测所述基极电阻器两端的压降。
20.一种方法，其包括：
21.根据权利要求20所述的方法，其进一步包括：
22.根据权利要求21所述的方法，其包括：
23.根据权利要求22所述的方法，其中去除所述中间输出电压的所述误差分量包括：
...【技术特征摘要】
1.一种电路，其包括：
2.根据权利要求1所述的电路，其进一步包括：
3.根据权利要求2所述的电路，其中所述误差校正电路系统包括：
4.根据权利要求3所述的电路，其中所述第一输出电阻元件和所述第二输出电阻元件具有近似相同的电阻值。
5.根据权利要求1所述的电路，其中所述主电路系统进一步包括：
6.根据权利要求1所述的电路，其进一步包括复制电路系统和放大器，
7.根据权利要求6所述的电路，其中所述复制电路系统包括分别耦合到所述第一支路和所述第二支路的第一复制晶体管和第二复制晶体管，其中所述第二复制晶体管与所述第一复制晶体管的电流密度比是n。
8.根据权利要求7所述的电路，其中：
9.根据权利要求8所述的电路，其进一步包括：
10.根据权利要求1所述的电路，其中：
11.根据权利要求1所述的电路，其进一步包括：
12.一种带隙电路，其包括：
13.根据权利要求12所述的带隙电路，其中所述复制电路系统是所述主电路系统的复制品，所述复制电路系统和所述主电路系统中的每一个包括具有为n的电流密度比的第一核心晶体管和...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·甘谷拉，J·多伦博斯，D·特里福诺夫，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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