一種具有基極電流補償特性的帶隙基準電壓源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于集成電路技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種具有基極電流補償特性的帶隙基準電壓源。本發(fā)明主要通過在傳統(tǒng)的基準電壓源中，通過電路在適當結(jié)點增加電阻，利用電阻上額外的電壓差，從而消除基極電流對最終輸出電壓的影響，最后產(chǎn)生具有基極電流補償?shù)膸痘鶞孰妷涸?，因此該帶隙基準電壓源具有更好的溫度特性，能夠提供更高的基準電壓精度?br>【專利說明】
-種具有基極電流補償特性的帶隙基準電壓源
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于集成電路技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及一種具有基極電流補償特性的帶隙基準電壓 源。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為高精度A/D、D/A轉(zhuǎn)換器W及系統(tǒng)集成忍片(SOC)中的基本組件，基準電壓源始 終是集成電路中一個非常重要且常用的模塊，它的作用是為系統(tǒng)提供一個不隨溫度及供電 電壓變化的電壓基準。
[0003] 現(xiàn)在電路設(shè)計中通常采用將具有正溫度系數(shù)和負溫度系數(shù)的兩種電壓相加的方 式產(chǎn)生帶隙基準電壓，將兩個具有相反溫度系數(shù)的電壓W適當?shù)臋?quán)重相加，就會獲得具有 零溫度系數(shù)的電壓，傳統(tǒng)的帶隙基準電壓源由于基極電流的存在，將會影響=極管的集電 極電流大小，從而導(dǎo)致了較大的基準電壓溫度系數(shù)，需要進行基極電流補償。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的，就是針對上述問題，提出一種具有基極電流補償特性的帶隙 基準電壓源。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：如圖1所示，一種具有基極電流補償特性的帶隙基準電壓 源，包括第一 PMOS 管 MPl、第二 PMOS 管 MP2、第 SPMOS 管 MP3、第一 NMOS 管 MNl、第二 NMOS 管 MN2、 第一電阻RU第二電阻R2、第S電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第一 S極管QNl、第二S極 管QN2、第SS極管Q3和電流源;其中，第一PMOS管MPl的源極接電源，其柵極與漏極互連;第 二PMOS管MP2的源極接電源，其柵極接第一 PMOS管MP1的漏極;第SPMOS管MP3的源極接電 源，其柵極接第二PMOS管MP2的漏極;第一 S極管QNl的集電極接第一 PMOS管MPl的漏極，第 一 S極管QNl的基極通過第一電阻Rl后接第SPMOS管MP3的漏極;第二S極管QN2的集電極 接第二PMOS管MP2的漏極，第二S極管QN2的基極依次通過第S電阻R3和第二電阻R2后接第 一S極管QNl基極與第一電阻Rl的連接點；電流源的輸入接電源，輸出接第一NMOS管MNl的 漏極;第一 NMOS管MNl的柵極與漏極互連，其源極接地;第二NMOS管MN2的漏極接第一=極管 QNl的發(fā)射極和第二S極管QN2的發(fā)射極，第二醒OS管MN2的柵極接第一醒OS管MNl的漏極， 第二NMOS管MN2的源極接地;第==極管Q3的基極接第二電阻R2與第=電阻R3的連接點，第 SS極管Q3的基極與集電極互連，其發(fā)射極通過第四電阻R4后接地;第SPMOS管MP3的漏極 通過第五電阻R5后接地。
[0006] 本發(fā)明的有益效果為，通過電路在適當結(jié)點增加電阻，利用電阻上額外的電壓差， 從而消除基極電流對最終輸出電壓的影響，最后產(chǎn)生具有基極電流補償?shù)膸痘鶞孰妷?源，因此該帶隙基準電壓源具有更好的溫度特性，能夠提供更高的基準電壓精度。
【附圖說明】
[0007] 圖1為本發(fā)明的帶隙基準電壓源結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008] 圖2為本發(fā)明帶隙基準電壓產(chǎn)生的實際電路圖。
【具體實施方式】
[0009] 下面結(jié)合附圖，詳細描述本發(fā)明的技術(shù)方案：
[0010] 本發(fā)明的帶隙基準電壓具體電路如圖1所示，包括第一PMOS管MPl、第二PMOS管 MP2、第SPMOS管MP3、第一 NMOS管麗1、第二醒OS管麗2、第一電阻Rl、第二電阻R2、第S電阻 R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第一S極管QNl、第二S極管QN2、第SS極管Q3和電流源；其 中，第一PMOS管MPl的源極接電源，其柵極與漏極互連;第二PMOS管MP2的源極接電源，其柵 極接第一 PMOS管MP1的漏極;第SPMOS管MP3的源極接電源，其柵極接第二PMOS管MP2的漏 極;第一 S極管QNl的集電極接第一 PMOS管MPl的漏極，第一 S極管QNl的基極通過第一電阻 Rl后接第SPMOS管MP3的漏極;第二S極管QN2的集電極接第二PMOS管MP2的漏極，第二S極 管QN2的基極依次通過第S電阻R3和第二電阻R2后接第一 S極管QNl基極與第一電阻Rl的 連接點；電流源的輸入接電源，輸出接第一NMOS管麗1的漏極;第一醒OS管麗1的柵極與漏極 互連，其源極接地;第二NMOS管MN2的漏極接第一 S極管QNl的發(fā)射極和第二S極管QN2的發(fā) 射極，第二醒OS管MN2的柵極接第一 NMOS管MNl的漏極，第二NMOS管MN2的源極接地;第SS 極管Q3的基極接第二電阻R2與第=電阻R3的連接點，第==極管Q3的基極與集電極互連， 其發(fā)射極通過第四電阻R4后接地;第SPMOS管MP3的漏極通過第五電阻R5后接地。
[0011]本發(fā)明的工作原理為：
[001 ^ 設(shè)9化的集電極電流為I Gi，QN2的集電極電流為IG2，根據(jù)S極管集電極電流與Vbe之 間的關(guān)系，有：
[0013]
[0014]
[0015] 設(shè)QNl是一個管子、QN2是八個管子并聯(lián)，所WIs2 = 8Isi，又MPl和MP2構(gòu)成1:1的電 流鏡，所Wlci = Ic2,由式（1)和(2)相減得：
[0016]
[0017] S極管基極存在寄生基極電阻，因此我們可W把R3看作是QN2的寄生基極電阻，等 效之后帶隙基準電壓產(chǎn)生的電路如圖2所示，運樣R2兩端的電壓差即為A Vbe,設(shè)流過R2的電 流為I，S極管QNl和QN2的基極電流為Ib，則有：
[00181 八 Vw = Vt InS = TXR^
[0019；
[0020] 如果選取Rl和R4大小相等，則有：
[0021]
[0022] 從上式可W看出，基準的最終表達式中不包括基極電流Ib,基準電壓只與雙極型 晶體管發(fā)射極與基極電壓差Vbe,電阻的比值W及QN2與QNl的發(fā)射區(qū)面積比有關(guān)，消除了基 極電流Ib對基準電壓的影響，能夠提供更高的基準電壓精度。第一項Vbe具有負溫度系數(shù)，在 室溫時大約為-2mV/°C，第二巧
具有正的溫度系數(shù)，在室溫時大約為+〇.〇87mV/°C， 通過設(shè)定合適的工作點，便可W使兩項之和在某一溫度下達到零溫度系數(shù)，從而得到具有 一階溫度補償?shù)幕鶞孰妷骸?br>[0023] 本發(fā)明所提出的具有基極電流補償?shù)膸痘鶞试矗嘶鶚O電流對帶隙基準電 壓的影響，該帶隙基準電壓源具有更好的溫度特性，能夠提供更高的基準電壓精度。
【主權(quán)項】
1.一種具有基極電流補償特性的帶隙基準電壓源，包括第一PMOS管MPl、第二PMOS管 MP2、第三PMOS管MP3、第一 NMOS管MNl、第二NMOS管MN2、第一電阻Rl、第二電阻R2、第三電阻 R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第一三極管QNl、第二三極管QN2、第三三極管Q3和電流源；其 中，第一PMOS管MPl的源極接電源，其柵極與漏極互連;第二PMOS管MP2的源極接電源，其柵 極接第一 PMOS管MP1的漏極;第三PMOS管MP3的源極接電源，其柵極接第二PMOS管MP2的漏 極;第一三極管QNl的集電極接第一 PMOS管MPl的漏極，第一三極管QNl的基極通過第一電阻 Rl后接第三PMOS管MP3的漏極;第二三極管QN2的集電極接第二PMOS管MP2的漏極，第二三極 管QN2的基極依次通過第三電阻R3和第二電阻R2后接第一三極管QNl基極與第一電阻Rl的 連接點；電流源的輸入接電源，輸出接第一NMOS管麗1的漏極;第一WOS管麗1的柵極與漏極 互連，其源極接地;第二NMOS管MN2的漏極接第一三極管QNl的發(fā)射極和第二三極管QN2的發(fā) 射極，第二匪OS管MN2的柵極接第一 NMOS管MNl的漏極，第二NMOS管MN2的源極接地;第三三 極管Q3的基極接第二電阻R2與第三電阻R3的連接點，第三三極管Q3的基極與集電極互連， 其發(fā)射極通過第四電阻R4后接地;第三PMOS管MP3的漏極通過第五電阻R5后接地。
【文檔編號】G05F1/567GK105955392SQ201610395406
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月6日
【發(fā)明人】周澤坤, 李要, 何燁, 石躍, 王卓, 張波
【申請人】電子科技大學