專利名稱：寬輸入帶曲率補償?shù)膸痘鶞孰妷涸吹闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微電子學(xué)領(lǐng)域，涉及集成電路的電壓基準電路，具體涉及一種寬輸入帶曲率溫度補償?shù)膸痘鶞孰妷涸础?br> 背景技術(shù)：
基準電壓源，是許多模擬電路和數(shù)?；旌霞呻娐分斜夭豢缮俚膯卧?，電路系統(tǒng)的正常工作及穩(wěn)定的性能都離不開獨立于溫度和電源變化的穩(wěn)定的基準電壓。隨著電路系統(tǒng)復(fù)雜程度的增加及芯片功能的增強，對基準電壓源的某些性能指標(biāo)的要求也隨之提高。 在某些集成電路芯片中常要求輸入電源電壓范圍從幾伏到幾十伏的變化，如將直流電轉(zhuǎn)換為交流電的功率MOSFET、IGBT驅(qū)動芯片，用于提高電力利用率的功率因數(shù)校正芯片以及充電器、適配器中恒壓恒流控制芯片。目前公認的電壓基準技術(shù)為帶隙電壓基準。傳統(tǒng)帶隙基準電壓源的設(shè)計原理是根據(jù)硅材料的帶隙電壓與電源和溫度無關(guān)的特性，通過將兩個具有相反溫度系數(shù)的電壓進行線性組合來得到零溫度系數(shù)，其中負溫度系數(shù)電壓是由雙極型晶體管的BE結(jié)產(chǎn)生，正溫度系數(shù)是由兩個工作在不同電流密度下的雙極型晶體管的BE結(jié)電壓的差值A(chǔ)Vbe產(chǎn)生。一方面，由于工藝和電路結(jié)構(gòu)的限制，傳統(tǒng)帶隙基準電壓源的輸入范圍通常較窄。另一方面，由于Δ VBE隨溫度的變化是線性的而VBE隨溫度的變化是非線性的，傳統(tǒng)的一階溫度補償存在誤差。2008年中國專利申請200810231711. 4提出了一種“寬輸入CMOS帶隙基準電路結(jié)構(gòu)”，該帶隙基準電路結(jié)構(gòu)由高壓MOS管構(gòu)成的自偏置電流鏡，擴展了輸入電源電壓的范圍， 但此自偏置電流鏡的電源抑制比較差，電源上的噪聲將影響基準輸出電壓。同時，相對低壓 MOS管而言，這種高壓MOS管為達到耐壓高的要求，不僅工藝制程較為復(fù)雜，而且輸出基準電壓精度較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種寬輸入帶曲率溫度補償?shù)膸痘鶞孰妷涸矗蕴岣呋鶞实碾娫匆种票群蜏囟确€(wěn)定性，從而提升基準電壓的精度，滿足集成電路發(fā)展的要求。實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)關(guān)鍵是設(shè)計了一種預(yù)偏置電路，在保證了寬輸入的同時提高了基準的電源抑制比，并且設(shè)計了一種曲率溫度補償電路，以抵消工作在線性區(qū)的BJT管Vbe 隨溫度變化的非線性特性，提高基準的溫度穩(wěn)定性。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明包括預(yù)偏置電路，用于為曲率溫度補償電路提供偏置電壓Vbias和偏置電流Ibias ；曲率溫度補償電路，用于產(chǎn)生具有曲率溫度補償?shù)幕鶞瘦敵鲭妷篤KEF。上述的寬輸入帶曲率溫度補償?shù)膸痘鶞孰妷涸?，其中所述的預(yù)偏置電路，包括六個高壓PMOS管HMl HM6、兩個高壓NMOS管HM7 HM8、兩個穩(wěn)壓電容Cl C2、四個NPN 管Ql Q4、電阻Rl和齊納二極管ZDl ；該六個高壓PMOS管HMl HM6與兩個高壓NMOS管HM7 HM8構(gòu)成帶源極負反饋的自偏置電流鏡，高壓PMOS管HMl的跨導(dǎo)大于HM3的跨導(dǎo)， 使所述的預(yù)偏置電路能從啟動狀態(tài)過渡到正常工作狀態(tài)；電阻Rl跨接在第一高壓NMOS管 HM7的漏極和源極，它與第一 NPN管Ql和第二 NPN管Q2構(gòu)成啟動電路，使電路擺脫簡并點； 兩個穩(wěn)壓電容Cl C2分別連接在兩個高壓NMOS管HM7 HM8的柵極與地之間，使柵極電壓穩(wěn)定；齊納二極管ZDl與第三NPN管Q3、第四NPN管Q4構(gòu)成穩(wěn)壓電路，該Q4的發(fā)射極輸出偏置電壓信號Vbias到曲率溫度補償電路。上述的帶隙基準電壓源，其中所述的曲率溫度補償電路，包括正負溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路、電壓/電流轉(zhuǎn)換電路和基準電壓產(chǎn)生電路，該正負溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路產(chǎn)生的正、負溫度系數(shù)電流Ip I2和雙極型晶體管BE結(jié)電壓Vbe，分別輸出到基準電壓產(chǎn)生電路和電壓/電流轉(zhuǎn)換電路；該電壓/電流轉(zhuǎn)換電路，將雙極型晶體管BE結(jié)電壓Vbe轉(zhuǎn)化為電流 13，并輸出到基準電壓產(chǎn)生電路，通過基準電壓產(chǎn)生電路，產(chǎn)生基準電壓VKEF。上述的曲率溫度補償電路，其中所述的正負溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路，包括十二個低壓PMOS管Ml M8和Mll M14、六個雙極型晶體管Q5 QlO及兩個電阻R2 R3 ；第五 NPN管Q5的集電極與預(yù)偏置電路輸出的偏置電流Ibias連接，獲得直流偏置；第五NPN管Q5 與第六NPN管Q6的發(fā)射極面積之比為8 1，第七NPN管Q7與第八NPN管Q8的發(fā)射極面積之比為1 8，第五NPN管Q5、第六NPN管Q6、第七NPN管Q7和第八NPN管Q8構(gòu)成跨導(dǎo)線性電路，該跨導(dǎo)線性電路與電阻R2產(chǎn)生正溫度系數(shù)電流I1 ；第五NPN管Q5的基極與NPN 管QlO的基極連接，為所述的QlO提供電壓偏置，該QlO與電阻R3連接產(chǎn)生負溫度系數(shù)電流I2 ；低壓PMOS管Ml M4構(gòu)成第一共源共柵電流鏡，低壓PMOS管M5 M8構(gòu)成第二共源共柵電流鏡，低壓PMOS管M4的漏極分別與低壓PMOS管M6、PNP管Q9的發(fā)射極連接，第一和第二共源共柵電流鏡構(gòu)成電流加法電路，用于對正溫度系數(shù)電流I1和負溫度系數(shù)電流I2 進行相加，為第九PNP管Q9提供直流偏置，該Q9的BE結(jié)產(chǎn)生的電壓Vbe輸出到電壓/電流轉(zhuǎn)換電路；低壓PMOS管M7、M8、M11和M12構(gòu)成第三共源共柵電流鏡，并由低壓PMOS管Ml2 的漏極輸出負溫度系數(shù)電流I2到基準電壓產(chǎn)生電路；低壓PMOS管Ml、M2、M13和M14構(gòu)成第四共源共柵電流鏡，并由低壓PMOS管M14的漏極輸出正溫度系數(shù)電流I1到基準電壓產(chǎn)生電路。上述的曲率溫度補償電路，其中所述的電壓/電流轉(zhuǎn)換電路，包括運算跨導(dǎo)放大器0ΤΑ、兩個低壓PMOS管M9 MlO及電阻R4 ；運算跨導(dǎo)放大器OTA的正相輸入端、反相輸入端和輸出端分別接電阻R4、正負溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路產(chǎn)生的電壓Vbe，和低壓PMOS管M9 的柵極，運算放大器OTAdSS PMOS管M9和電阻R4構(gòu)成電流串聯(lián)負反饋電路，用于把電壓 Vbe轉(zhuǎn)化為電流I3 ；低壓PMOS管M9和MlO構(gòu)成第一電流鏡電路，用于把電流I3輸出到基準電壓產(chǎn)生電路。上述的曲率溫度補償電路，其中所述的基準電壓產(chǎn)生電路，包括兩個低壓NMOS管 M15 M16及兩個電阻R5 R6 ；低壓匪OS管M15與M16構(gòu)成第二電流鏡電路，用于把正負溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路產(chǎn)生的電流I2與電壓/電流轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生電流I3進行相減，相減后的電流通過電阻R5和R6產(chǎn)生負溫度系數(shù)電壓V1 ；電阻R6通過正負溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路產(chǎn)生的電流I1,產(chǎn)生正溫度系數(shù)電壓V2 ；電阻R5和R6的兩端電壓之和構(gòu)成基準電壓Vkef， 即 Vkef = %+%。上述的預(yù)偏置電路，高壓PMOS管HMl的跨導(dǎo)大于HM3的跨導(dǎo)。
5
上述正負溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路，第五NPN管Q5與第六NPN管Q6的發(fā)射極面積之比為8 1，第七NPN管Q7與第八NPN管Q8的發(fā)射極面積之比為1 8。本發(fā)明的優(yōu)點是(1)本發(fā)明通過在帶隙基準電路中增加了預(yù)偏置電路，與傳統(tǒng)帶隙基準比較擴展了輸入電源電壓的范圍。(2)本發(fā)明與其它寬輸入帶隙基準比較，由于采用帶源極負反饋的自偏置電流鏡和共源共柵電流鏡，有效地提高了電源抑制比。(3)本發(fā)明由于設(shè)計了一種Vbe線性化的曲率溫度補償電路，與傳統(tǒng)一階溫度補償比較此方法減小了帶隙基準的溫度系數(shù)，提高了溫度穩(wěn)定性。仿真結(jié)果表明，本發(fā)明所提供的寬輸入帶曲率溫度補償?shù)膸痘鶞孰妷涸?，在保證基準寬電源電壓范圍的同時提高了帶隙基準的電源抑制比和溫度穩(wěn)定性，因而提高了帶隙基準的精度。


圖1為本發(fā)明提供的寬輸入帶曲率溫度補償?shù)膸痘鶞孰妷涸吹目驁D；圖2為本發(fā)明提供的寬輸入帶曲率溫度補償?shù)膸痘鶞孰妷涸吹碾娐吩韴D；圖3為本發(fā)明的輸出基準電壓隨電源電壓變化的仿真曲線圖；圖4為本發(fā)明輸出基準電壓的溫度特性仿真曲線圖；圖5為本發(fā)明輸出基準電壓的電源抑制比特性仿真曲線圖。
具體實施例方式以下參照附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。參照圖1，本發(fā)明包括預(yù)偏置電路1，曲率溫度補償電路2。其中曲率溫度補償電路2主要由正負溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路3、電壓/電流轉(zhuǎn)換電路4和基準電壓產(chǎn)生電路5組成。正負溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路3包括一路電壓輸入端、一路電流輸入端、一路電壓輸出端 Vbe和兩個電流輸出端Ip I2 ；電壓/電流轉(zhuǎn)換電路4包括兩個電壓輸入端和一路電流輸出端I3 ；基準電壓產(chǎn)生電路5包括一路電壓輸入端、三路電流輸入端和一路電壓輸出端VKEF。 正負溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路3的電壓輸入端和電流輸入端分別與預(yù)偏置電路1的輸出電壓 Vbias和輸出電流Ibias連接，它的一路電壓輸出Vbe與電壓/電流轉(zhuǎn)換電路4的電壓輸入端連接，另兩路電流輸出IpI2與基準電壓產(chǎn)生電路5的兩路電流輸入端連接；電壓/電流轉(zhuǎn)換電路4的另一路電壓輸入端與預(yù)偏置電路1的輸出電壓Vbias連接，它的電流輸出I3與基準電壓產(chǎn)生電路5的電流輸入端連接；基準電壓產(chǎn)生電路5的電壓輸入端與預(yù)偏置電路1的電壓輸出Vbias連接，輸出電壓VKEF。預(yù)偏置電路1為正負溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路3、電壓/電流轉(zhuǎn)換電路4和基準電壓產(chǎn)生電路5提供偏置電壓VBIAS，同時為正負溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路3提供偏置電流Ibias ；正負溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路3產(chǎn)生的電壓Vbe，通過電壓/電流轉(zhuǎn)換電路4轉(zhuǎn)化為電流I3輸出到基準電壓產(chǎn)生電路5，同時將其產(chǎn)生的正、負溫度系數(shù)電流Ip I2直接輸出到基準電壓產(chǎn)生電路5 ；基準電壓產(chǎn)生電路5輸出基準電壓VKEF。參照圖2，本發(fā)明各單元電路的結(jié)構(gòu)及原理描述如下
預(yù)偏置電路1，包括但不限于六個高壓PMOS管HMl HM6、兩個高壓匪OS管HM7 HM8、兩個穩(wěn)壓電容Cl C2、四個NPN管Ql Q4、電阻Rl和齊納二極管ZDl ；該六個高壓 PMOS管HMl HM6與兩個高壓NMOS管HM7 HM8構(gòu)成帶源極負反饋的自偏置電流鏡，高壓 PMOS管HMl的跨導(dǎo)大于HM3的跨導(dǎo)，使所述的預(yù)偏置電路能從啟動狀態(tài)過渡到正常工作狀態(tài)；高壓NMOS管HM7的源極分別與電阻R1、兩個NPN管Ql、Q3的集電極和發(fā)射極連接，高壓PMOS管HM6的漏極輸出偏置電流信號Ibias到正負溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路3 ；電阻Rl跨接在高壓NMOS管HM7的漏極和源極，它與串聯(lián)的NPN管Ql和NPN管Q2構(gòu)成啟動電路，使電路擺脫簡并點；兩個穩(wěn)壓電容Cl C2分別連接在兩個高壓NMOS管HM7 HM8的柵極與地之間，使柵極電壓穩(wěn)定；齊納二極管ZDl的正極和負端分別與地和NPN管Q2的發(fā)射極連接，與串聯(lián)的NPN管Q3、NPN管Q4構(gòu)成穩(wěn)壓電路，該Q4的發(fā)射極輸出偏置電壓信號Vbias到正負溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路3、電壓/電流轉(zhuǎn)換電路4和基準電壓產(chǎn)生電路5。
正負溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路3，包括但不限于十二個低壓PMOS管Ml M8和Ml 1 M14、六個雙極型晶體管Q5 QlO及兩個電阻R2 R3 ’第五NPN管Q5的集電極、基極和發(fā)射極分別與預(yù)偏置電路輸出的偏置電流Ibias和NPN管Q5、Q7的集電極連接；第六NPN管Q6 的集電極和發(fā)射極分別與低壓PMOS管M2的漏極和NPN管Q8的集電極連接；第七NPN管Q7 的基極和發(fā)射極分別與NPN管Q6的發(fā)射極和地連接；第八NPN管Q8的基極和發(fā)射極分別與NPN管Q5的發(fā)射極和電阻R2連接；第五NPN管Q5與第六NPN管Q6的發(fā)射極面積之比為8 1，第七NPN管Q7與第八NPN管Q8的發(fā)射極面積之比為1 8，NPN管QS Q8構(gòu)成跨導(dǎo)線性電路，該跨導(dǎo)線性電路與電阻R2產(chǎn)生正溫度系數(shù)電流I1 ；第五NPN管Q5的基極與 NPN管QlO的基極連接，為第九NPN管QlO提供電壓偏置，該QlO與電阻R3連接產(chǎn)生負溫度系數(shù)電流I2 ；第一至第四低壓PMOS管Ml M4構(gòu)成第一共源共柵電流鏡，第五至第八低壓 PMOS管M5 M8構(gòu)成第二共源共柵電流鏡，該第一和第二共源共柵電流鏡構(gòu)成電流加法電路，用于對正溫度系數(shù)電流I1和負溫度系數(shù)電流I2進行相加，為第九PNP管Q9提供直流偏置；第四低壓PMOS管M4的漏極分別與低第六低壓PMOS管M6和PNP管Q9的發(fā)射極連接， 該Q9的BE結(jié)產(chǎn)生的電壓Vbe輸出到電壓/電流轉(zhuǎn)換電路4 ；第七、第八、第十一和第十二低壓PMOS管M7、M8、Mll和M12構(gòu)成第三共源共柵電流鏡，用于輸出負溫度系數(shù)電流I2到基準電壓產(chǎn)生電路5 ；第一、第二、第十三和第十四低壓PMOS管M1、M2、M13和M14構(gòu)成第四共源共柵電流鏡，用于輸出正溫度系數(shù)電流I1到基準電壓產(chǎn)生電路5。
ν JrV -V -V IV In8所述的正溫度系數(shù)電流I1的值為A=BE6 BE7r:BE5所述的負溫度系數(shù)電流I2的值為=^；其中電壓Vbe5、Vbe6、Vbe7、Vbe8和Vbeiq分別為第五、第六、第七、第八和第九NPN管Q5、 Q6、Q7、Q8和QlO的BE結(jié)電壓，Vt為熱電壓，通過選擇電阻R2和R3的阻值之比，可實現(xiàn)流過PNP管Q9的電流關(guān)于溫度的一階補償。
(τ '\ τ '\所述的電壓Vra的值為-.Vbe =Vgo-(Vgo-V刪)--(η-α)ντ\η -，其中乂⑶是硅的帶
V7O JV7O J
隙電壓，τ是絕對溫度，T0為25°C對應(yīng)的絕對溫度，Vbeo是溫度Ttl時的BE結(jié)電壓，η是依賴于BJT管結(jié)構(gòu)的常數(shù)，α是取決于雙極型晶體管發(fā)射極電流溫度特性的常數(shù)。此時流過 PNP管Q9的電流近似與溫度無關(guān)，則α = I0
電壓/電流轉(zhuǎn)換電路4，包括但不限于運算跨導(dǎo)放大器0ΤΑ、兩個低壓PMOS管M9 MlO及電阻R4 ；運算跨導(dǎo)放大器OTA的正相輸入端、反相輸入端和輸出端分別接電阻R4、正負溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路產(chǎn)生的電壓Vbe和第九低壓PMOS管M9的柵極；運算放大器0ΤΑ、 第九低壓PMOS管M9和電阻R4構(gòu)成電流串聯(lián)負反饋電路，用于把電壓Vbe轉(zhuǎn)化為電流
A = ^ ；第九和第十低壓PMOS管M9和MlO構(gòu)成第一電流鏡，用于把電流I3輸出到基準電壓
產(chǎn)生電路5?；鶞孰妷寒a(chǎn)生電路5，包括但不限于兩個低壓匪OS管Μ15 Μ16及兩個電阻R5 R6 ；NMOS管Μ15與Μ16構(gòu)成第二電流鏡，用于把正負溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路產(chǎn)生的電流I2 與電壓/電流轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生電流I3進行相減，相減后的電流通過電阻R5和R6產(chǎn)生負溫度系數(shù)電壓V1 ；電阻R6通過正負溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路產(chǎn)生的電流I1,產(chǎn)生正溫度系數(shù)電壓 V2 ；電阻R5和R6的兩端電壓之和構(gòu)成基準電壓Vkef，即Veef = VV2Q所述的正溫度系數(shù)電壓V1的值為=V1 = (I2-I3) (R5+R6)；所述的負溫度系數(shù)電壓V2的值為V2 = I1R6 ；通過設(shè)置電阻R2 R6的尺寸，可獲得零溫度系數(shù)的基準電壓，其值為
f 1 1 ^
Vref= --— (R5+R6)Vgo。 kJ本發(fā)明的效果可通過以下仿真進一步說明1)仿真條件利用Cadence電路設(shè)計和仿真軟件對本發(fā)明提出的寬輸入帶曲率溫度補償?shù)膸痘鶞孰妷涸催M行了仿真。仿真1的條件為電源電壓從OV變化到40V ；仿真2的條件為電源電壓為30V,溫度從-40°C變化到125°C ；仿真3的條件為電源電壓為30V，溫度為_40°C、 25°C、125°C。2)仿真內(nèi)容與結(jié)果仿真1，對基準電壓隨電源電壓的變化進行仿真，仿真結(jié)果如圖3。圖3表明電源電壓在7. 2V 40V變化時，基準電壓僅變化5. 21mV，用基準電壓的變化除以電源電壓的變化得到基準電壓的線性調(diào)整率為159uV/V，可見基準電壓受電源電壓變化的影響小。仿真2，對基準電壓的溫度特性進行仿真，仿真結(jié)果如圖4。圖4表明溫度在-40°C 125°C變化時基準電壓的溫度系數(shù)僅為3. 5ppm/°C，可見基準電壓溫度穩(wěn)定性好。仿真3對基準電壓的電源抑制比特性進行仿真，仿真結(jié)果如圖5。圖5表明-40°C、25°C、125°C時基準電壓的低頻電源抑制比分別為_96dB、-94dB、-83dB，可見基準電壓的電源抑制比高。以上僅是本發(fā)明的一個最佳實例，不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制，顯然在本發(fā)明的構(gòu)思下，可以對其電路進行不同的變更與改進，但這些均在本發(fā)明的保護之列。
權(quán)利要求
1.一種寬輸入帶曲率溫度補償?shù)膸痘鶞孰妷涸矗A(yù)偏置電路(1)，用于為曲率溫度補償電路⑵提供偏置電壓Vbias和偏置電流Ibias ；曲率溫度補償電路O)，用于產(chǎn)生具有曲率溫度補償?shù)幕鶞瘦敵鲭妷篤kef ；其特征在于所述的預(yù)偏置電路(1)，包括六個高壓PMOS管HMl HM6、兩個高壓NMOS管HM7 HM8、 兩個穩(wěn)壓電容Cl C2、四個NPN管Ql Q4、電阻Rl和齊納二極管ZDl ；該六個高壓PMOS 管HMl HM6與兩個高壓NMOS管HM7 HM8構(gòu)成帶源極負反饋的自偏置電流鏡；電阻Rl 跨接在第一高壓NMOS管HM7的漏極和源極，它與第一 NPN管Ql和第二 NPN管Q2構(gòu)成啟動電路，使電路擺脫簡并點；兩個穩(wěn)壓電容Cl C2分別連接在兩個高壓NMOS管HM7 HM8 的柵極與地之間，使柵極電壓穩(wěn)定；齊納二極管ZDl與第三NPN管Q3、第四NPN管Q4構(gòu)成穩(wěn)壓電路，該Q4的發(fā)射極輸出偏置電壓信號Vbias到曲率溫度補償電路(2)。所述的曲率溫度補償電路O)，包括正負溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路(3)、電壓/電流轉(zhuǎn)換電路⑷和基準電壓產(chǎn)生電路(5)，該正負溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路(3)產(chǎn)生的正、負溫度系數(shù)電流I1U2*雙極型晶體管BE結(jié)電壓Vbe，分別輸出到基準電壓產(chǎn)生電路(5)和電壓/電流轉(zhuǎn)換電路⑷；該電壓/電流轉(zhuǎn)換電路G)，將雙極型晶體管BE結(jié)電壓Vbe轉(zhuǎn)化為電流13， 并輸出到基準電壓產(chǎn)生電路(5)，通過基準電壓產(chǎn)生電路(5)，產(chǎn)生基準電壓VKEF。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬輸入帶曲率溫度補償?shù)膸痘鶞孰妷涸?，其特征在于所述的正負溫度系?shù)電流產(chǎn)生電路(3)，包括十二個低壓PMOS管Ml M8和Mll M14、六個雙極型晶體管Q5 QlO及兩個電阻R2 R3 ；第五NPN管Q5的集電極與預(yù)偏置電路⑴輸出的偏置電流Ibias連接，獲得直流偏置 ’第五NPN管Q5、第六NPN管Q6、第七NPN管Q7和第八NPN管Q8構(gòu)成跨導(dǎo)線性電路，該跨導(dǎo)線性電路與電阻R2產(chǎn)生正溫度系數(shù)電流I1 ；第五 NPN管Q5的基極與NPN管QlO的基極連接，為所述的QlO提供電壓偏置，該QlO與電阻R3 連接產(chǎn)生負溫度系數(shù)電流I2 ；低壓PMOS管Ml M4構(gòu)成第一共源共柵電流鏡，低壓PMOS管 M5 M8構(gòu)成第二共源共柵電流鏡，低壓PMOS管M4的漏極分別與低壓PMOS管M6、PNP管 Q9的發(fā)射極連接，第一和第二共源共柵電流鏡構(gòu)成電流加法電路，用于對正溫度系數(shù)電流 I1和負溫度系數(shù)電流I2進行相加，為第九PNP管Q9提供直流偏置，該Q9的BE結(jié)產(chǎn)生的電壓Vbe輸出到電壓/電流轉(zhuǎn)換電路⑷；低壓PMOS管M7、M8、Mll和Ml2構(gòu)成第三共源共柵電流鏡，并由低壓PMOS管M12的漏極輸出負溫度系數(shù)電流I2到基準電壓產(chǎn)生電路(5)；低壓PMOS管M1、M2、M13和M14構(gòu)成第四共源共柵電流鏡，并由低壓PMOS管M14的漏極輸出正溫度系數(shù)電流I1到基準電壓產(chǎn)生電路(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬輸入帶曲率溫度補償?shù)膸痘鶞孰妷涸矗涮卣髟谟谒鲭妷?電流轉(zhuǎn)換電路，包括運算跨導(dǎo)放大器0ΤΑ、兩個低壓PMOS管M9 MlO及電阻 R4 ；運算跨導(dǎo)放大器OTA的正相輸入端、反相輸入端和輸出端分別接電阻R4、正負溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路產(chǎn)生的電壓Vbe和低壓PMOS管M9的柵極，運算放大器(7^、低壓PMOS管M9和電阻R4構(gòu)成電流串聯(lián)負反饋電路，用于把電壓Vbe轉(zhuǎn)化為電流I3 ；低壓PMOS管M9和MlO構(gòu)成第一電流鏡，用于把電流I3輸出到基準電壓產(chǎn)生電路(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬輸入帶曲率溫度補償?shù)膸痘鶞孰妷涸矗涮卣髟谟谒龌鶞孰妷寒a(chǎn)生電路( ，包括兩個低壓NMOS管M15 M16及兩個電阻R5 R6 ；低壓NMOS 管M15與M16構(gòu)成第二電流鏡，用于把正負溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路(3)產(chǎn)生的電流I2與電壓/電流轉(zhuǎn)換電路⑷產(chǎn)生電流I3進行相減，相減后的電流通過電阻R5和R6產(chǎn)生負溫度系數(shù)電壓V1 ；電阻R6通過正負溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路(3)產(chǎn)生的電流I1，產(chǎn)生正溫度系數(shù)電壓V2 ；電阻R5和R6的兩端電壓之和構(gòu)成基準電壓Vkef，即Vkef = \+ 20
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬輸入帶曲率溫度補償?shù)膸痘鶞孰妷涸?，其特征在于高壓PMOS管HMl的跨導(dǎo)大于ΗΜ3的跨導(dǎo)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的寬輸入帶曲率溫度補償?shù)膸痘鶞孰妷涸矗涮卣髟谟诘谖錘PN管Q5與第六NPN管Q6的發(fā)射極面積之比為8 1，第七NPN管Q7與第八NPN管Q8 的發(fā)射極面積之比為1 8。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種寬輸入帶曲率溫度補償?shù)膸痘鶞孰妷涸?，主要解決現(xiàn)有技術(shù)電源抑制比低、溫度穩(wěn)定性差的問題。它包括預(yù)偏置電路(1)，正負溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路(3)，電壓/電流轉(zhuǎn)換電路(4)和基準電壓產(chǎn)生電路(5)。預(yù)偏置電路(1)輸出電壓VBIAS分別到正負溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路(3)、電壓/電流轉(zhuǎn)換電路(4)和基準電壓產(chǎn)生電路(5)，同時將產(chǎn)生的電流IBIAS輸出到正負溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路(3)；正負溫度系數(shù)電流產(chǎn)生電路(3)產(chǎn)生電流I1和I2輸出給基準電壓產(chǎn)生電路(5)，同時將產(chǎn)生的電壓VBE通過電壓/電流轉(zhuǎn)換電路(4)轉(zhuǎn)換為電流I3輸出到基準電壓產(chǎn)生電路(5)，由基準電壓產(chǎn)生電路(5)輸出基準電壓VREF。本發(fā)明抑制比高、溫度穩(wěn)定性好，可應(yīng)用于寬輸入高精度的集成電路中。
文檔編號G05F3/18GK102270008SQ201110171670
公開日2011年12月7日 申請日期2011年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月23日
發(fā)明者何惠森, 劉晨, 葉強, 來新泉, 馬行 申請人:西安電子科技大學(xué)