一种具有高阶温度补偿电路的电压基准源.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201010283053.0

申请日:

2010.09.16

公开号:

CN101950191A

公开日:

2011.01.19

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

未缴年费专利权终止 IPC(主分类):G05F 1/567申请日:20100916授权公告日:20120509终止日期:20140916|||授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G05F 1/567申请日:20100916|||公开

IPC分类号:

G05F1/567

主分类号:

G05F1/567

申请人:

电子科技大学

发明人:

周泽坤; 马颖乾; 甄少伟; 明鑫; 张波; 戴瑶

地址:

611731 四川省成都市高新区(西区)西源大道2006号

优先权:

专利代理机构:

电子科技大学专利中心 51203

代理人:

葛启函

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内容摘要

一种具有高阶温度补偿电路的电压基准源,属于电子技术领域。包括启动及正温系数电流产生电路、负温系数电流产生电路、高阶温度补偿电流产生电路以及叠加求和输出电路。通过增加的高阶温度补偿电路产生电路对三极管基极与发射极电压之间的导通电压VBE进行线性化,得到一个与PN结电压的高阶温度量近似一致的高阶补偿量,经比例抵消后从根本上消除PN结电压的高阶温度系数,从而实现一种更低低温度系数的CMOS电压基准源。本发明采用成本较低的普通CMOS工艺制作,具有极低的温度系数、较小的功耗和面积,可用于模拟、数模混合电路需要产生低温度系数的基准电路中。

权利要求书

1: 一种具有高阶温度补偿电路的电压基准源, 包括启动及正温系数电流产生电路、 负 温系数电流产生电路、 高阶温度补偿电流产生电路以及叠加求和输出电路 ; 所述启动及电路正温系数电流产生电路由 PMOS 管 PS1、 PA1 和 PA2, NMOS 管 NS1、 NS2、 NA1 和 NA2, 三极管 Q1 和 Q2, 以及电阻 R1 组成 ; PS1、 PA1 和 PA2 管的源极和衬底端接直流 电源 VIN, PS1 管的漏极接 NS1 管的栅极和 NS2 管的漏极 ; PS1 管和 NS2 管的栅极互连并接 NA1、 NA2 管的栅极和 PA2、 NA2 管的漏极 ; PA1 管的漏极接 NA1 管的漏极, NA1 管的源极通过 电阻 R1 接三极管 Q1 的发射极, NA2 管的源极接三极管 Q2 的发射极 ; NS1、 NS2 管的源极和 衬底端接地, 三极管 Q1、 Q2 的基极和集电极接地 ; 所述负温系数电流产生电路由 PMOS 管 PA3、 PA4 和 PA5, 第一电压 - 电流转换模块 V-I, 以及三极管 Q3 组成 ; PA3、 PA4 和 PA5 管的源极和衬底端接直流电源 VIN, PA3、 PA4 管的栅极 互连并接启动及电路正温系数电流产生电路中 PA1 管的栅极, PA3 管的漏极接第一电压 - 电 流转换模块 V-I 的端口 1, PA4 管的漏极接第一电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 2, PA5 管的 栅极和漏极互连并接第一电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 3, 第一电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 4 接三极管 Q3 的发射极, 三极管 Q3 的基极、 集电极和第一电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 5 接地 ; 所述高阶温度补偿电流产生电路由 12 个 PMOS 管 PA6 ~ PA17, 4 个 NMOS 管 NA3 ~ NA6, 第二、 三电压 - 电流转换模块 V-I, 以及 2 个三极管 Q5、 Q6 组成 ; 12 个 PMOS 管 PA6 ~ PA17 的源极和衬底端接直流电源 VIN ; PA6 管的栅极 PA5 管的栅极, PA7、 PA12 和 PA13 管的栅极 互连并接启动及电路正温系数电流产生电路中 PA1 管的栅极 ; PA6、 PA7 管的漏极互连并接 NA3 管的栅极和漏极以及 NA4 管的栅极 ; PA8 管和 PA9 管的栅极互连并接 PA8 管和 NA4 管 的漏极以及 PA10 管的栅极 ; PA9 管的漏极接第二电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 1, PA10 管的漏极接第二电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 2, PA11 管的栅极和漏极互连并接第二电 压 - 电流转换模块 V-I 的端口 3 和 PA16 管的栅极, 第二电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 4 接三极管 Q4 的发射极 ; PA12 管的漏极接第三电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 1, PA13 管的 漏极接第三电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 2, P14 管的栅极和漏极互连并接 P15 管的栅极 和第三电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 3, 第三电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 4 接三极管 Q5 的发射极 ; NA5 管的栅极和漏极互连并接 PA15 管的漏极和 NA6 管的栅极 ; PA17 管的栅极 和漏极互连并接 PA16 管和 NA6 管的漏极 ; 4 个 NMOS 管 NA3 ~ NA6 的源极和衬底端, 三极管 Q5、 Q6 的基极和集电极, 以及第三电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 5 接地 ; 所述叠加求和输出电路由 3 个 PMOS 管 PA18 ~ PA20 和 1 个电阻 R2 组成。3 个 PMOS 管 PA18 ~ PA20 的源极和衬底端接直流电源 VIN ; PA18 管的栅极接高阶温度补偿电流产生电 路中 PA17 管的栅极, PA18、 PA19 和 PA20 管的漏极共接并通过电阻 R2 接地 ; PA19 管的栅极 接启动及电路正温系数电流产生电路中 PA1 管的栅极, PA20 管的栅极接负温系数电流产生 电路中 PA5 管的栅极 ; 所述第一、 二、 三电压 - 电流转换模块 V-I 具有相同的电路结构, 由三个 NMOS 管 NB1、 NB2 和 NB3 以及两个电阻 R3、 R4 组成 ; NB1 管的栅极、 漏极和 NB2 管的栅极共接并作为电 压 - 电流转换模块 V-I 的端口 1, NB2 管的漏极和 NB3 管的栅极相连并作为电压 - 电流转换 模块 V-I 的端口 2, NB3 管的漏极作为电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 3, NB2 管的源极通 过电阻 R4 与电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 4 相连, NB1 管和 NB3 的源极相连并通过电阻 2 R3 与电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 5 相连。

说明书


一种具有高阶温度补偿电路的电压基准源

    技术领域 本发明属于电子技术领域, 涉及电压基准源, 尤其涉及一种具有高阶温度补偿电 流产生电路的 CMOS 电压基准源, 主要用于模拟、 数模混合电路需要产生低温度系数的基准 电路中。
     背景技术 在模拟、 数模混合以至纯数字电路中都需要用到基准源电路。基准源电路要求在 电源电压或温度变化时保持稳定的输出, 同时, 要求其不随工艺的变化而变化。 按照输出方 式的不同, 基准电路可分为 : 电压型基准源 ( 以输出恒定电压为目的的电路 ) 和电流型基准 源 ( 以输出恒定电流为目的的电路 )。
     传统的带隙基准电压源的一般产生方式为 : 具有负温度系数的三极管的 BE 结电 压 VBE 叠加上一个正温度系数的电压 VC, 从而得到在一定范围内温漂较小的基准电压 VREF = VBE+VC, 其中 VC = K1VT, VT = kT/q 为热电压, 与温度成正比。已经证明, 三极管的 BE 结电压
     VBE 随温度变化的表达式如下 :
     VEB(T) = VG0-VTln(EG)-(η-α)VTln(T) (1)
     其中 VG0 为硅元素在 0K 温度时的带隙电压 ; E 和 G 为与温度无关但与制造工艺相 关的项, η 为与温度无关但与三极管迁移率的温度指数相关的项 ; α 为三极管集电极电流 的温度指数项。
     由于 VBE 中除了含有与温度有关的线性项 -VTln(EG) 外, 还含有与温度 T 有关的非 线性项 -(η-α)VTlnT。 这样使得传统的由 VBE 叠加一个正温度系数电压 K1VT 得到的基准电 压很难达到较高的温度特性, 也因此产生了一些高阶温度补偿方法来修正基准电压, 以使 其达到更好的温度特性。
     为进一步优化基准电压的温度系数, 许多高阶温度补偿技术应运而生, 其基本思 想是引入高级的数学函数抵消 PN 结电压中的高阶温度系数, 如二阶温度补偿、 分段线性补 偿、 指数阶温度补偿和具有温度特性的电阻比例补偿技术等。 然而上述方法, 都仅仅是实现 一定幂次的函数, 以局部补偿 PN 结电压的高阶温度系数, 并且对工艺的敏感度较高。
     文献 “一个 1.1v 电流模式分段线性曲率校正带隙基准源” 中, 提出了一种低温度 系数参考电压源产生电路, 主要包括 : 一用于产生正温系数电流的电路, 一个用于产生负温 系数电流的电路, 一个电流减法器, 用于产生一个非线性电流。低温度时, 将正温系数电流 和负温系数电流按一定比例流入一个电阻网络, 产生一个一阶补偿的带隙基准电压。高温 时, 一个非线性电流流入这个电阻网络, 用来提高正温电流所占的比例, 而获得一个低温度 系数的基准电压源。该技术方案原理图如图 2 所示。该技术方案经计算机仿真, 在 -15 ~ 90℃范围内, 输出基准电压的变化为 0.68%, 即 6.5ppm/℃。 发明内容
     本发明提供一种具有高阶温度补偿电路的电压基准源, 采用成本较低的普通 CMOS工艺, 通过增加的高阶温度补偿电路产生电路对三极管基极与发射极电压之间的导通电压 VBE 进行线性化, 得到一个与 PN 结电压的高阶温度量近似一致的高阶补偿量, 经比例抵消后 从根本上消除 PN 结电压的高阶温度系数, 从而实现一种更低低温度系数的 CMOS 电压基准 源。本发明通过电阻温度系数的合理抵消, 降低了电阻温度系数及工艺漂移对基准源输出 量的影响, 具有优异的温度稳定性, 可用于恶劣的外界温度环境中。
     本发明在传统的带隙基准源的基础上, 增加了一个与 VTlnT 成正比的电压项来修 正基准电压非线性量的影响。如图 3 所示, 具体原理如下 :
     分别将与 VBE 相关的负温系数电压、 与热电压 VT 相关的正温系数电压和与 VTlnT 相 关的补偿电压叠加 :
     VREf = VBE+C1VT+C2VTlnT
     将 (1) 代入上式, 得:
     VERF = VG0+[K1-ln(EG)]VT+[K2-(η-α)]VTlnT
     若设置 C1 = ln(EG), C2 = (η-α), 则可以得到一个与温度无关的基准电压 VREF = VG0。
     为实现上述目的, 本发明采用的技术方案如下 :
     一种具有高阶温度补偿电路的电压基准源, 如图 1 所示, 包括启动及正温系数电 流产生电路、 负温系数电流产生电路、 高阶温度补偿电流产生电路以及叠加求和输出电路。
     所述启动及电路正温系数电流产生电路如图 4 所示, 由 PMOS 管 PS1、 PA1 和 PA2, NMOS 管 NS1、 NS2、 NA1 和 NA2, 三极管 Q1 和 Q2, 以及电阻 R1 组成。PS1、 PA1 和 PA2 管的源 极和衬底端接直流电源 VIN, PS1 管的漏极接 NS1 管的栅极和 NS2 管的漏极 ; PS1 管和 NS2 管的栅极互连并接 NA1、 NA2 管的栅极和 PA2、 NA2 管的漏极 ; PA1 管的漏极接 NA1 管的漏极, NA1 管的源极通过电阻 R1 接三极管 Q1 的发射极, NA2 管的源极接三极管 Q2 的发射极 ; NS1、 NS2 管的源极和衬底端接地, 三极管 Q1、 Q2 的基极和集电极接地。
     所述负温系数电流产生电路如图 6 所示, 由 PMOS 管 PA3、 PA4 和 PA5, 第一电压 - 电 流转换模块 V-I, 以及三极管 Q3 组成。PA3、 PA4 和 PA5 管的源极和衬底端接直流电源 VIN, PA3、 PA4 管的栅极互连并接启动及电路正温系数电流产生电路中 PA1 管的栅极, PA3 管的 漏极接第一电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 1, PA4 管的漏极接第一电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 2, PA5 管的栅极和漏极互连并接第一电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 3, 第一电 压 - 电流转换模块 V-I 的端口 4 接三极管 Q3 的发射极, 三极管 Q3 的基极、 集电极和第一电 压 - 电流转换模块 V-I 的端口 5 接地。
     所述高阶温度补偿电流产生电路如图 7 所示, 由 12 个 PMOS 管 PA6 ~ PA17, 4个 NMOS 管 NA3 ~ NA6, 第二、 三电压 - 电流转换模块 V-I, 以及 2 个三极管 Q5、 Q6 组成。12 个 PMOS 管 PA6 ~ PA17 的源极和衬底端接直流电源 VIN ; PA6 管的栅极 PA5 管的栅极, PA7、 PA12 和 PA13 管的栅极互连并接启动及电路正温系数电流产生电路中 PA1 管的栅极 ; PA6、 PA7 管 的漏极互连并接 NA3 管的栅极和漏极以及 NA4 管的栅极 ; PA8 管和 PA9 管的栅极互连并接 PA8 管和 NA4 管的漏极以及 PA10 管的栅极 ; PA9 管的漏极接第二电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 1, PA10 管的漏极接第二电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 2, PA11 管的栅极和漏极互 连并接第二电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 3 和 PA16 管的栅极, 第二电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 4 接三极管 Q4 的发射极 ; PA12 管的漏极接第三电压 - 电流转换模块 V-I 的端口1, PA13 管的漏极接第三电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 2, P14 管的栅极和漏极互连并接 P15 管的栅极和第三电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 3, 第三电压 - 电流转换模块 V-I 的端 口 4 接三极管 Q5 的发射极 ; NA5 管的栅极和漏极互连并接 PA15 管的漏极和 NA6 管的栅极 ; PA17 管的栅极和漏极互连并接 PA16 管和 NA6 管的漏极 ; 4 个 NMOS 管 NA3 ~ NA6 的源极和 衬底端, 三极管 Q5、 Q6 的基极和集电极, 以及第三电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 5 接地。
     所述叠加求和输出电路如图 8 所示, 由 3 个 PMOS 管 PA18 ~ PA20 和 1 个电阻 R2 组成。3 个 PMOS 管 PA18 ~ PA20 的源极和衬底端接直流电源 VIN ; PA18 管的栅极接高阶温 度补偿电流产生电路中 PA17 管的栅极, PA18、 PA19 和 PA20 管的漏极共接并通过电阻 R2 接 地; PA19 管的栅极接启动及电路正温系数电流产生电路中 PA1 管的栅极, PA20 管的栅极接 负温系数电流产生电路中 PA5 管的栅极。
     所述第一、 二、 三电压 - 电流转换模块 V-I 具有相同的电路结构, 如图 5(a) 所示, 由三个 NMOS 管 NB1、 NB2 和 NB3 以及两个电阻 R3、 R4 组成。NB1 管的栅极、 漏极和 NB2 管的 栅极共接并作为电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 1, NB2 管的漏极和 NB3 管的栅极相连并作 为电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 2, NB3 管的漏极作为电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 3, NB2 管的源极通过电阻 R4 与电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 4 相连, NB1 管和 NB3 的源极 相连并通过电阻 R3 与电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 5 相连。 本发明提供的具有高阶温度补偿电路的电压基准源, 其工作过程如下 :
     由 MOS 管 PS1、 NS1 和 NS2 组成的启动电路率先工作 : 当接通电源电压 VIN 后, 由于 NS2 和 PS1 的栅电位为地电位, PS1 管导通, 所以 NS1 的栅电位经 PS1 管被拉到高电位使得 NS1 管导通, 从而将正温系数电流产生电路的栅电位拉低, 使正温系数电流产生电路启动。 正温系数电流产生电路启动后, MOS 管 NA2 的栅电位升高, 将 NS2 管导通、 PS1 管关断, 从而 将 NS1 的栅电位拉低, 关断 NS1, 从而启动电路与其他电路分离, 电路进入正常工作状态。
     PA1、 PA2、 NA1、 NA2、 Q1、 Q2 和电阻 R1 组成正温系数电流产生电路, 其主要作用是 产生一个与绝对温度成正比的电流。PA1, PA2 组成电流镜, 使得流过 PA1 和 PA2 的电流相 等, 从而使得流过 Q1, Q2 的电流相等。NA1、 NA2 的栅极连在一起, 两者的宽长比相等, 从而 流过 NA1、 NA2 的电流相等, 使得 NA1、 NA2 的源极电位相等, 则电阻 R1 两端的电压为 Q1 和 Q2 导通电压之差, 不考虑电阻 R1 的温度系数 ( 在基准输出电压中, 电阻的温度系数会相互
     抵消 ), 因此流过电阻 R1 的电流 为正温系数电流, 其大小为 :
     其中 N 为三极管 Q1 和 Q2 发射极面积之比。忽略电阻 R1 的温度系数, 则电流 IPA1 为一个与温度成正比的电流。
     PA3、 PA4、 PA5 管和三极管 Q3 以及第一个电压 - 电流转换模块 V-I 组成一个负温 系数电流产生电路, 如图 6 所示。负温系数电流产生电路中, 第一个电压 - 电流转换模块 V-I 如图 5 所示, 该模块用来将电压信号转为相关的电流信号。流过 NB1 和 NB2 管的电流均 为 IBIAS, 流过左边电阻 R3 的电流为 IBIAS 与 IOUT 之和, 流过右边电阻 R4 的电流为 IBIAS。设置 NB1、 NB2 管的宽长比相等, 并均工作在饱和区, 则 NB1 和 NB2 管的源端电压相等 ; 同时设置 电阻 R3 和 R4 的阻值均为 r3, 根据基尔霍夫电压定律, 可得到以下方程,
     VDC = (IBIAS+INB3)×R3-IBIAS×R4
     6101950191 A CN 101950194
     说明书(3)4/6 页= IOUT×r3 流过 PA5 管的电流为将 (1) 代入上式得,当流过 PMOS 管 PA3 和 PA4 的电流为一阶温度电流时,不考虑电阻 R3 或 R4 的温度特性, 则 IPA5 为与 VBE3 成正比的负温系数电压。
     高阶温度补偿电流产生电路如图 7 所示, 由 12 个 PMOS 管 PA6 ~ PA17, 4 个 NMOS 管 NA3 ~ NA6, 第二、 三电压 - 电流转换模块 V-I, 以及 2 个三极管 Q5、 Q6 组成。该电路首先由 5 个晶体管 PA6 ~ PA8, NA3、 NA4 共同组成一个近似零温系数电流源, 产生一个近似零温系 流入晶体管 PA6 的电流 IPA6 由流过 PA5 管的电流 IPA5 镜像而来, 且 IPA6 = 数电流 INA3。其中, B·IPA5, 其中 B 为 PA6 管的宽长比与 PA5 管的宽长比的比值 ; 而流过 PA7 的电流 IPA7 是由流
     过 PA1 管的电流镜像而来, 该电流为正温系数电流 的电流为 IPA6+IPA7, 经过调整 B 和 K1 的值, 满足 似零温度系数的电流, 此零温度系数电流可表示为
     则流过 NA3、 NA4 和 PA8 即可以得到近
     将这股零温度系数电流 INA3 流入由晶体管 Q4 和第二电压 - 电流转换模块 V-I 组 成的负温系数电流产生电路中可以得到一个负温系数电流 :
     其中 r4 为第二电压 - 电流转换模块 V-I 内电阻 R3 或 R4 的阻值, IS4 为三极管 Q4 的反向饱和电流。
     晶体管 Q5 和第三电压 - 电流转换模块 V-I 组成另一个负温系数电流产生电路, 因 为流入三极管 Q5 的电流为 K2T, 则流出晶体管 PA14 的电流为
     其中 r5 为第三电压 - 电流转换模块 V-I 内电阻 R3 或 R4 的阻值, IS5 为三极管 Q5 的反向饱和电流。
     经过由 PA15、 PA16、 PA17、 NA5 和 NA6 管组成的电流减法器, 得到流入晶体管 PA17
     的电流为
     其中 E 为 PA15 管的宽长比和 PA14 管的宽长比的比值, F 为 PA16 管的宽长比和 PA11 管的宽长比的比值,
     设置 E = F = S1, r4 = r5, IS4 = IS5 则
     因此 IPA17 为一个含有与 VTlnT 成正比电流项的电流, 具体为一个与 VTlnT 成正比电 流和一个正温系数电流之差。
     叠加求和电路如图 8 所示, 由 PA18、 PA19 和 PA20 管以及电阻 R2 组成。整个电压 基准源的输出电压为流过 PA18、 PA19 和 PA20 管的电流之和在电阻 R2 上产生的压降, 可表 示为
     VREF = R2(IPA18+IPA19+IPA20)
     (12)= R2(a1IPA17+a2IPA1+a3IPA5)
     其中 a1 为 PA18 管的宽长比和 PA17 管的宽长比的比值, a2 为 PA19 管的宽长比和 PA1 管的宽长比的比值, a3 为 PA20 管的宽长比和 PA5 管的宽长比的比值,
     将式 (2)、 (6)、 (11) 代入 (12) 式, 得
     (13)从式 (13) 可以看出, 通过合理设置参数, 可以得到一个经过高阶温度补偿的、 性 能优异的电压基准源。并且由于合理的使电阻的温度系数之间相互抵消, 所以可以有效的 减少电阻特性对 VREF 的影响, 由于没有采用运放结构, 因此也可以有效的避免由运放失调带 来的影响, 并且可以减小功耗和面积。
     本发明的有益效果是 :
     1、 本发明实现一个与 PN 结电压的高阶温度量近似一致的高阶补偿量, 从本质上 消除 PN 结电压的高阶温度系数, 从而减小了基准源的温漂。
     2、 本发明采用电压型基准源, 通过电阻间温度系数的合理抵消, 降低了电阻温度 系数对输出量的影响, 从而具有较好的温度的稳定性。
     3、 基于本发明中提出的电压 - 电流转换模块 V-I, 使得本发明即使采用成本较低 的普通 CMOS 工艺制作, 也能实现高阶温度补偿。
     4、 本发明和现有的基准源电路相比, 没有采用运放结构, 可以有效避免运放的失 调电压对输出电压的影响, 同时可以相应的减小芯片的功耗和面积。
     附图说明 :
     图 1 为本发明提供的具有高阶温度补偿电路的电压基准源的电路框图。
     图 2 为现有技术中分段线性温度校正带隙基准源电路原理图。 其中 (a) 为电路图, (b) 为分段线性温度校正原理图。
     图 3 为本发明提供的具有高阶温度补偿电路的电压基准源的温度补偿原理图。
     图 4 为本发明提供的具有高阶温度补偿电路的电压基准源中启动及电路正温系 数电流产生电路图。
     图 5 为本发明提供的具有高阶温度补偿电路的电压基准源中电压 - 电流转换模块 V-I 示意图。其中 (a) 为电路结构图, (b) 为电压 - 电流转换原理图。
     图 6 本发明提供的具有高阶温度补偿电路的电压基准源中负温系数电流产生电 路图。
     图 7 本发明提供的具有高阶温度补偿电路的电压基准源中高阶温度补偿电流产 生电路图。
     图 8 本发明提供的具有高阶温度补偿电路的电压基准源中叠加求和输出电路图。
     图 9 本发明提供的具有高阶温度补偿电路的电压基准源整体电路结构图。
     图 10 本发明提供的具有高阶温度补偿电路的电压基准源在不同直流电源电压 VIN 下输出电压的温度特性。 具体实施方案
     图 8 为本发明所述具有高阶温度补偿电路的电压基准源在不同直流电源电压 VIN 下的输出电压温度特性曲线。 经 Hspice 仿真, 当温度在 -33 ~ 167℃范围内, 电路的温度系 数典型情况可达 2.5ppm/℃, 并且最大的温漂在 5ppm/℃以内。

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1、(10)申请公布号 CN 101950191 A (43)申请公布日 2011.01.19 CN 101950191 A *CN101950191A* (21)申请号 201010283053.0 (22)申请日 2010.09.16 G05F 1/567(2006.01) (71)申请人 电子科技大学 地址 611731 四川省成都市高新区 ( 西区 ) 西源大道 2006 号 (72)发明人 周泽坤 马颖乾 甄少伟 明鑫 张波 戴瑶 (74)专利代理机构 电子科技大学专利中心 51203 代理人 葛启函 (54) 发明名称 一种具有高阶温度补偿电路的电压基准源 (57) 摘要 一种具有高阶。

2、温度补偿电路的电压基准源, 属于电子技术领域。包括启动及正温系数电流产 生电路、 负温系数电流产生电路、 高阶温度补偿电 流产生电路以及叠加求和输出电路。通过增加的 高阶温度补偿电路产生电路对三极管基极与发射 极电压之间的导通电压 VBE进行线性化, 得到一个 与 PN 结电压的高阶温度量近似一致的高阶补偿 量, 经比例抵消后从根本上消除 PN 结电压的高阶 温度系数, 从而实现一种更低低温度系数的 CMOS 电压基准源。本发明采用成本较低的普通 CMOS 工艺制作, 具有极低的温度系数、 较小的功耗和面 积, 可用于模拟、 数模混合电路需要产生低温度系 数的基准电路中。 (51)Int.Cl。

3、. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 6 页 附图 4 页 CN 101950194 A1/2 页 2 1. 一种具有高阶温度补偿电路的电压基准源, 包括启动及正温系数电流产生电路、 负 温系数电流产生电路、 高阶温度补偿电流产生电路以及叠加求和输出电路 ; 所述启动及电路正温系数电流产生电路由 PMOS 管 PS1、 PA1 和 PA2, NMOS 管 NS1、 NS2、 NA1 和 NA2, 三极管 Q1 和 Q2, 以及电阻 R1 组成 ; PS1、 PA1 和 PA2 管的源极和衬底端接直流 电源 VIN, PS1 管的漏极接 NS。

4、1 管的栅极和 NS2 管的漏极 ; PS1 管和 NS2 管的栅极互连并接 NA1、 NA2 管的栅极和 PA2、 NA2 管的漏极 ; PA1 管的漏极接 NA1 管的漏极, NA1 管的源极通过 电阻 R1 接三极管 Q1 的发射极, NA2 管的源极接三极管 Q2 的发射极 ; NS1、 NS2 管的源极和 衬底端接地, 三极管 Q1、 Q2 的基极和集电极接地 ; 所述负温系数电流产生电路由 PMOS 管 PA3、 PA4 和 PA5, 第一电压 - 电流转换模块 V-I, 以及三极管 Q3 组成 ; PA3、 PA4 和 PA5 管的源极和衬底端接直流电源 VIN, PA3、 PA。

5、4 管的栅极 互连并接启动及电路正温系数电流产生电路中PA1管的栅极, PA3管的漏极接第一电压-电 流转换模块 V-I 的端口 1, PA4 管的漏极接第一电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 2, PA5 管的 栅极和漏极互连并接第一电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 3, 第一电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 4 接三极管 Q3 的发射极, 三极管 Q3 的基极、 集电极和第一电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 5 接地 ; 所述高阶温度补偿电流产生电路由 12 个 PMOS 管 PA6 PA17, 4 个 NMOS 管 NA3 NA6, 第二、 三电压 - 电流转换模块。

6、 V-I, 以及 2 个三极管 Q5、 Q6 组成 ; 12 个 PMOS 管 PA6 PA17 的源极和衬底端接直流电源 VIN ; PA6 管的栅极 PA5 管的栅极, PA7、 PA12 和 PA13 管的栅极 互连并接启动及电路正温系数电流产生电路中 PA1 管的栅极 ; PA6、 PA7 管的漏极互连并接 NA3 管的栅极和漏极以及 NA4 管的栅极 ; PA8 管和 PA9 管的栅极互连并接 PA8 管和 NA4 管 的漏极以及 PA10 管的栅极 ; PA9 管的漏极接第二电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 1, PA10 管的漏极接第二电压 - 电流转换模块 V-I 的端口。

7、 2, PA11 管的栅极和漏极互连并接第二电 压 - 电流转换模块 V-I 的端口 3 和 PA16 管的栅极, 第二电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 4 接三极管 Q4 的发射极 ; PA12 管的漏极接第三电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 1, PA13 管的 漏极接第三电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 2, P14 管的栅极和漏极互连并接 P15 管的栅极 和第三电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 3, 第三电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 4 接三极管 Q5 的发射极 ; NA5 管的栅极和漏极互连并接 PA15 管的漏极和 NA6 管的栅极 ; PA17。

8、 管的栅极 和漏极互连并接 PA16 管和 NA6 管的漏极 ; 4 个 NMOS 管 NA3 NA6 的源极和衬底端, 三极管 Q5、 Q6 的基极和集电极, 以及第三电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 5 接地 ; 所述叠加求和输出电路由 3 个 PMOS 管 PA18 PA20 和 1 个电阻 R2 组成。3 个 PMOS 管 PA18 PA20 的源极和衬底端接直流电源 VIN ; PA18 管的栅极接高阶温度补偿电流产生电 路中 PA17 管的栅极, PA18、 PA19 和 PA20 管的漏极共接并通过电阻 R2 接地 ; PA19 管的栅极 接启动及电路正温系数电流产生电路中。

9、 PA1 管的栅极, PA20 管的栅极接负温系数电流产生 电路中 PA5 管的栅极 ; 所述第一、 二、 三电压 - 电流转换模块 V-I 具有相同的电路结构, 由三个 NMOS 管 NB1、 NB2 和 NB3 以及两个电阻 R3、 R4 组成 ; NB1 管的栅极、 漏极和 NB2 管的栅极共接并作为电 压 - 电流转换模块 V-I 的端口 1, NB2 管的漏极和 NB3 管的栅极相连并作为电压 - 电流转换 模块 V-I 的端口 2, NB3 管的漏极作为电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 3, NB2 管的源极通 过电阻 R4 与电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 4 相连。

10、, NB1 管和 NB3 的源极相连并通过电阻 权 利 要 求 书 CN 101950191 A CN 101950194 A2/2 页 3 R3 与电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 5 相连。 权 利 要 求 书 CN 101950191 A CN 101950194 A1/6 页 4 一种具有高阶温度补偿电路的电压基准源 技术领域 0001 本发明属于电子技术领域, 涉及电压基准源, 尤其涉及一种具有高阶温度补偿电 流产生电路的 CMOS 电压基准源, 主要用于模拟、 数模混合电路需要产生低温度系数的基准 电路中。 背景技术 0002 在模拟、 数模混合以至纯数字电路中都需要用到基准。

11、源电路。基准源电路要求在 电源电压或温度变化时保持稳定的输出, 同时, 要求其不随工艺的变化而变化。 按照输出方 式的不同, 基准电路可分为 : 电压型基准源(以输出恒定电压为目的的电路)和电流型基准 源 ( 以输出恒定电流为目的的电路 )。 0003 传统的带隙基准电压源的一般产生方式为 : 具有负温度系数的三极管的 BE 结电 压VBE叠加上一个正温度系数的电压VC, 从而得到在一定范围内温漂较小的基准电压VREF VBE+VC, 其中 VC K1VT, VT kT/q 为热电压, 与温度成正比。已经证明, 三极管的 BE 结电压 VBE随温度变化的表达式如下 : 0004 VEB(T) 。

12、VG0-VTln(EG)-(-)VTln(T) (1) 0005 其中 VG0为硅元素在 0K 温度时的带隙电压 ; E 和 G 为与温度无关但与制造工艺相 关的项, 为与温度无关但与三极管迁移率的温度指数相关的项 ; 为三极管集电极电流 的温度指数项。 0006 由于 VBE中除了含有与温度有关的线性项 -VTln(EG) 外, 还含有与温度 T 有关的非 线性项-(-)VTlnT。 这样使得传统的由VBE叠加一个正温度系数电压K1VT得到的基准电 压很难达到较高的温度特性, 也因此产生了一些高阶温度补偿方法来修正基准电压, 以使 其达到更好的温度特性。 0007 为进一步优化基准电压的温度。

13、系数, 许多高阶温度补偿技术应运而生, 其基本思 想是引入高级的数学函数抵消 PN 结电压中的高阶温度系数, 如二阶温度补偿、 分段线性补 偿、 指数阶温度补偿和具有温度特性的电阻比例补偿技术等。 然而上述方法, 都仅仅是实现 一定幂次的函数, 以局部补偿 PN 结电压的高阶温度系数, 并且对工艺的敏感度较高。 0008 文献 “一个 1.1v 电流模式分段线性曲率校正带隙基准源” 中, 提出了一种低温度 系数参考电压源产生电路, 主要包括 : 一用于产生正温系数电流的电路, 一个用于产生负温 系数电流的电路, 一个电流减法器, 用于产生一个非线性电流。低温度时, 将正温系数电流 和负温系数电。

14、流按一定比例流入一个电阻网络, 产生一个一阶补偿的带隙基准电压。高温 时, 一个非线性电流流入这个电阻网络, 用来提高正温电流所占的比例, 而获得一个低温度 系数的基准电压源。该技术方案原理图如图 2 所示。该技术方案经计算机仿真, 在 -15 90范围内, 输出基准电压的变化为 0.68, 即 6.5ppm/。 发明内容 0009 本发明提供一种具有高阶温度补偿电路的电压基准源, 采用成本较低的普通 CMOS 说 明 书 CN 101950191 A CN 101950194 A2/6 页 5 工艺, 通过增加的高阶温度补偿电路产生电路对三极管基极与发射极电压之间的导通电压 VBE进行线性化。

15、, 得到一个与 PN 结电压的高阶温度量近似一致的高阶补偿量, 经比例抵消后 从根本上消除 PN 结电压的高阶温度系数, 从而实现一种更低低温度系数的 CMOS 电压基准 源。本发明通过电阻温度系数的合理抵消, 降低了电阻温度系数及工艺漂移对基准源输出 量的影响, 具有优异的温度稳定性, 可用于恶劣的外界温度环境中。 0010 本发明在传统的带隙基准源的基础上, 增加了一个与 VTlnT 成正比的电压项来修 正基准电压非线性量的影响。如图 3 所示, 具体原理如下 : 0011 分别将与VBE相关的负温系数电压、 与热电压VT相关的正温系数电压和与VTlnT相 关的补偿电压叠加 : 0012 。

16、VREf VBE+C1VT+C2VTlnT 0013 将 (1) 代入上式, 得 : 0014 VERF VG0+K1-ln(EG)VT+K2-(-)VTlnT 0015 若设置C1ln(EG), C2(-), 则可以得到一个与温度无关的基准电压VREF VG0。 0016 为实现上述目的, 本发明采用的技术方案如下 : 0017 一种具有高阶温度补偿电路的电压基准源, 如图 1 所示, 包括启动及正温系数电 流产生电路、 负温系数电流产生电路、 高阶温度补偿电流产生电路以及叠加求和输出电路。 0018 所述启动及电路正温系数电流产生电路如图 4 所示, 由 PMOS 管 PS1、 PA1 和。

17、 PA2, NMOS 管 NS1、 NS2、 NA1 和 NA2, 三极管 Q1 和 Q2, 以及电阻 R1 组成。PS1、 PA1 和 PA2 管的源 极和衬底端接直流电源 VIN, PS1 管的漏极接 NS1 管的栅极和 NS2 管的漏极 ; PS1 管和 NS2 管的栅极互连并接 NA1、 NA2 管的栅极和 PA2、 NA2 管的漏极 ; PA1 管的漏极接 NA1 管的漏极, NA1 管的源极通过电阻 R1接三极管 Q1 的发射极, NA2 管的源极接三极管 Q2 的发射极 ; NS1、 NS2 管的源极和衬底端接地, 三极管 Q1、 Q2 的基极和集电极接地。 0019 所述负温系。

18、数电流产生电路如图6所示, 由PMOS管PA3、 PA4和PA5, 第一电压-电 流转换模块 V-I, 以及三极管 Q3 组成。PA3、 PA4 和 PA5 管的源极和衬底端接直流电源 VIN, PA3、 PA4 管的栅极互连并接启动及电路正温系数电流产生电路中 PA1 管的栅极, PA3 管的 漏极接第一电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 1, PA4 管的漏极接第一电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 2, PA5 管的栅极和漏极互连并接第一电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 3, 第一电 压 - 电流转换模块 V-I 的端口 4 接三极管 Q3 的发射极, 三极管 Q3 的基极。

19、、 集电极和第一电 压 - 电流转换模块 V-I 的端口 5 接地。 0020 所述高阶温度补偿电流产生电路如图 7 所示, 由 12 个 PMOS 管 PA6 PA17, 4 个 NMOS 管 NA3 NA6, 第二、 三电压 - 电流转换模块 V-I, 以及 2 个三极管 Q5、 Q6 组成。12 个 PMOS管PA6PA17的源极和衬底端接直流电源VIN ; PA6管的栅极PA5管的栅极, PA7、 PA12 和 PA13 管的栅极互连并接启动及电路正温系数电流产生电路中 PA1 管的栅极 ; PA6、 PA7 管 的漏极互连并接 NA3 管的栅极和漏极以及 NA4 管的栅极 ; PA8。

20、 管和 PA9 管的栅极互连并接 PA8 管和 NA4 管的漏极以及 PA10 管的栅极 ; PA9 管的漏极接第二电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 1, PA10 管的漏极接第二电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 2, PA11 管的栅极和漏极互 连并接第二电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 3 和 PA16 管的栅极, 第二电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 4 接三极管 Q4 的发射极 ; PA12 管的漏极接第三电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 说 明 书 CN 101950191 A CN 101950194 A3/6 页 6 1, PA13 管的漏极接第三电。

21、压 - 电流转换模块 V-I 的端口 2, P14 管的栅极和漏极互连并接 P15 管的栅极和第三电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 3, 第三电压 - 电流转换模块 V-I 的端 口 4 接三极管 Q5 的发射极 ; NA5 管的栅极和漏极互连并接 PA15 管的漏极和 NA6 管的栅极 ; PA17 管的栅极和漏极互连并接 PA16 管和 NA6 管的漏极 ; 4 个 NMOS 管 NA3 NA6 的源极和 衬底端, 三极管 Q5、 Q6 的基极和集电极, 以及第三电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 5 接地。 0021 所述叠加求和输出电路如图 8 所示, 由 3 个 PMOS 。

22、管 PA18 PA20 和 1 个电阻 R2 组成。3 个 PMOS 管 PA18 PA20 的源极和衬底端接直流电源 VIN ; PA18 管的栅极接高阶温 度补偿电流产生电路中 PA17 管的栅极, PA18、 PA19 和 PA20 管的漏极共接并通过电阻 R2 接 地 ; PA19 管的栅极接启动及电路正温系数电流产生电路中 PA1 管的栅极, PA20 管的栅极接 负温系数电流产生电路中 PA5 管的栅极。 0022 所述第一、 二、 三电压 - 电流转换模块 V-I 具有相同的电路结构, 如图 5(a) 所示, 由三个 NMOS 管 NB1、 NB2 和 NB3 以及两个电阻 R3。

23、、 R4 组成。NB1 管的栅极、 漏极和 NB2 管的 栅极共接并作为电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 1, NB2 管的漏极和 NB3 管的栅极相连并作 为电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 2, NB3 管的漏极作为电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 3, NB2 管的源极通过电阻 R4 与电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 4 相连, NB1 管和 NB3 的源极 相连并通过电阻 R3 与电压 - 电流转换模块 V-I 的端口 5 相连。 0023 本发明提供的具有高阶温度补偿电路的电压基准源, 其工作过程如下 : 0024 由 MOS 管 PS1、 NS1 和 NS。

24、2 组成的启动电路率先工作 : 当接通电源电压 VIN 后, 由于 NS2 和 PS1 的栅电位为地电位, PS1 管导通, 所以 NS1 的栅电位经 PS1 管被拉到高电位使得 NS1 管导通, 从而将正温系数电流产生电路的栅电位拉低, 使正温系数电流产生电路启动。 正温系数电流产生电路启动后, MOS 管 NA2 的栅电位升高, 将 NS2 管导通、 PS1 管关断, 从而 将 NS1 的栅电位拉低, 关断 NS1, 从而启动电路与其他电路分离, 电路进入正常工作状态。 0025 PA1、 PA2、 NA1、 NA2、 Q1、 Q2 和电阻 R1 组成正温系数电流产生电路, 其主要作用是 。

25、产生一个与绝对温度成正比的电流。PA1, PA2 组成电流镜, 使得流过 PA1 和 PA2 的电流相 等, 从而使得流过 Q1, Q2 的电流相等。NA1、 NA2 的栅极连在一起, 两者的宽长比相等, 从而 流过 NA1、 NA2 的电流相等, 使得 NA1、 NA2 的源极电位相等, 则电阻 R1 两端的电压为 Q1 和 Q2 导通电压之差, 不考虑电阻 R1 的温度系数 ( 在基准输出电压中, 电阻的温度系数会相互 抵消 ), 因此流过电阻 R1 的电流为正温系数电流, 其大小为 : 0026 0027 其中 N 为三极管 Q1 和 Q2 发射极面积之比。忽略电阻 R1 的温度系数, 。

26、则电流 IPA1 为一个与温度成正比的电流。 0028 PA3、 PA4、 PA5 管和三极管 Q3 以及第一个电压 - 电流转换模块 V-I 组成一个负温 系数电流产生电路, 如图 6 所示。负温系数电流产生电路中, 第一个电压 - 电流转换模块 V-I 如图 5 所示, 该模块用来将电压信号转为相关的电流信号。流过 NB1 和 NB2 管的电流均 为 IBIAS, 流过左边电阻 R3 的电流为 IBIAS与 IOUT之和, 流过右边电阻 R4 的电流为 IBIAS。设置 NB1、 NB2 管的宽长比相等, 并均工作在饱和区, 则 NB1 和 NB2 管的源端电压相等 ; 同时设置 电阻 R。

27、3 和 R4 的阻值均为 r3, 根据基尔霍夫电压定律, 可得到以下方程, 0029 VDC (IBIAS+INB3)R3-IBIASR4 说 明 书 CN 101950191 A CN 101950194 A4/6 页 7 0030 (3) 0031 IOUTr3 0032 流过 PA5 管的电流为 0033 0034 将 (1) 代入上式得, 0035 0036 当流过 PMOS 管 PA3 和 PA4 的电流为一阶温度电流时, 0037 0038 不考虑电阻 R3 或 R4 的温度特性, 则 IPA5为与 VBE3成正比的负温系数电压。 0039 高阶温度补偿电流产生电路如图7所示, 由。

28、12个PMOS管PA6PA17, 4个NMOS管 NA3 NA6, 第二、 三电压 - 电流转换模块 V-I, 以及 2 个三极管 Q5、 Q6 组成。该电路首先由 5 个晶体管 PA6 PA8, NA3、 NA4 共同组成一个近似零温系数电流源, 产生一个近似零温系 数电流 INA3。其中, 流入晶体管 PA6 的电流 IPA6由流过 PA5 管的电流 IPA5镜像而来, 且 IPA6 BIPA5, 其中 B 为 PA6 管的宽长比与 PA5 管的宽长比的比值 ; 而流过 PA7 的电流 IPA7是由流 过 PA1 管的电流镜像而来, 该电流为正温系数电流则流过 NA3、 NA4 和 PA8。

29、 的电流为 IPA6+IPA7, 经过调整 B 和 K1的值, 满足即可以得到近 似零温度系数的电流, 此零温度系数电流可表示为 0040 0041 将这股零温度系数电流 INA3流入由晶体管 Q4 和第二电压 - 电流转换模块 V-I 组 成的负温系数电流产生电路中可以得到一个负温系数电流 : 0042 0043 其中 r4为第二电压 - 电流转换模块 V-I 内电阻 R3 或 R4 的阻值, IS4为三极管 Q4 的反向饱和电流。 0044 晶体管 Q5 和第三电压 - 电流转换模块 V-I 组成另一个负温系数电流产生电路, 因 为流入三极管 Q5 的电流为 K2T, 则流出晶体管 PA1。

30、4 的电流为 0045 0046 其中 r5为第三电压 - 电流转换模块 V-I 内电阻 R3 或 R4 的阻值, IS5为三极管 Q5 的反向饱和电流。 0047 经过由 PA15、 PA16、 PA17、 NA5 和 NA6 管组成的电流减法器, 得到流入晶体管 PA17 说 明 书 CN 101950191 A CN 101950194 A5/6 页 8 的电流为 0048 0049 其中 E 为 PA15 管的宽长比和 PA14 管的宽长比的比值, F 为 PA16 管的宽长比和 PA11 管的宽长比的比值, 0050 设置 E F S1, r4 r5, IS4 IS5则 0051 0。

31、052 因此IPA17为一个含有与VTlnT成正比电流项的电流, 具体为一个与VTlnT成正比电 流和一个正温系数电流之差。 0053 叠加求和电路如图 8 所示, 由 PA18、 PA19 和 PA20 管以及电阻 R2 组成。整个电压 基准源的输出电压为流过 PA18、 PA19 和 PA20 管的电流之和在电阻 R2 上产生的压降, 可表 示为 0054 VREF R2(IPA18+IPA19+IPA20) 0055 (12) 0056 R2(a1IPA17+a2IPA1+a3IPA5) 0057 其中 a1为 PA18 管的宽长比和 PA17 管的宽长比的比值, a2为 PA19 管的。

32、宽长比和 PA1 管的宽长比的比值, a3为 PA20 管的宽长比和 PA5 管的宽长比的比值, 0058 将式 (2)、 (6)、 (11) 代入 (12) 式, 得 0059 0060 (13) 0061 0062 从式 (13) 可以看出, 通过合理设置参数, 可以得到一个经过高阶温度补偿的、 性 能优异的电压基准源。并且由于合理的使电阻的温度系数之间相互抵消, 所以可以有效的 减少电阻特性对VREF的影响, 由于没有采用运放结构, 因此也可以有效的避免由运放失调带 来的影响, 并且可以减小功耗和面积。 0063 本发明的有益效果是 : 0064 1、 本发明实现一个与 PN 结电压的高。

33、阶温度量近似一致的高阶补偿量, 从本质上 消除 PN 结电压的高阶温度系数, 从而减小了基准源的温漂。 0065 2、 本发明采用电压型基准源, 通过电阻间温度系数的合理抵消, 降低了电阻温度 系数对输出量的影响, 从而具有较好的温度的稳定性。 0066 3、 基于本发明中提出的电压 - 电流转换模块 V-I, 使得本发明即使采用成本较低 的普通 CMOS 工艺制作, 也能实现高阶温度补偿。 0067 4、 本发明和现有的基准源电路相比, 没有采用运放结构, 可以有效避免运放的失 调电压对输出电压的影响, 同时可以相应的减小芯片的功耗和面积。 说 明 书 CN 101950191 A CN 1。

34、01950194 A6/6 页 9 附图说明 : 0068 图 1 为本发明提供的具有高阶温度补偿电路的电压基准源的电路框图。 0069 图2为现有技术中分段线性温度校正带隙基准源电路原理图。 其中(a)为电路图, (b) 为分段线性温度校正原理图。 0070 图 3 为本发明提供的具有高阶温度补偿电路的电压基准源的温度补偿原理图。 0071 图 4 为本发明提供的具有高阶温度补偿电路的电压基准源中启动及电路正温系 数电流产生电路图。 0072 图5为本发明提供的具有高阶温度补偿电路的电压基准源中电压-电流转换模块 V-I 示意图。其中 (a) 为电路结构图, (b) 为电压 - 电流转换原理。

35、图。 0073 图 6 本发明提供的具有高阶温度补偿电路的电压基准源中负温系数电流产生电 路图。 0074 图 7 本发明提供的具有高阶温度补偿电路的电压基准源中高阶温度补偿电流产 生电路图。 0075 图 8 本发明提供的具有高阶温度补偿电路的电压基准源中叠加求和输出电路图。 0076 图 9 本发明提供的具有高阶温度补偿电路的电压基准源整体电路结构图。 0077 图 10 本发明提供的具有高阶温度补偿电路的电压基准源在不同直流电源电压 VIN 下输出电压的温度特性。 具体实施方案 0078 图 8 为本发明所述具有高阶温度补偿电路的电压基准源在不同直流电源电压 VIN 下的输出电压温度特性。

36、曲线。 经Hspice仿真, 当温度在-33167范围内, 电路的温度系 数典型情况可达 2.5ppm/, 并且最大的温漂在 5ppm/以内。 说 明 书 CN 101950191 A CN 101950194 A1/4 页 10 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 101950191 A CN 101950194 A2/4 页 11 图 4 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 101950191 A CN 101950194 A3/4 页 12 图 7 图 8 图 9 说 明 书 附 图 CN 101950191 A CN 101950194 A4/4 页 13 图 10 说 明 书 附 图 CN 101950191 A 。

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