一種高階溫度補(bǔ)償基準(zhǔn)源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及模擬集成電路【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種高階溫度補(bǔ)償基準(zhǔn)源。本發(fā)明的基準(zhǔn)源包括正溫系數(shù)電流模塊、負(fù)溫系數(shù)電流模塊和基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊；正溫系數(shù)電流模塊和負(fù)溫系數(shù)電流模塊的輸入端接電源VIN；正溫系數(shù)電流模塊的輸出端接基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊的第一輸入端，負(fù)溫系數(shù)電流模塊的輸出端接基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊的第二輸入端，基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊的輸出端輸出基準(zhǔn)電壓。本發(fā)明的有益效果為，輸出基準(zhǔn)源相比傳統(tǒng)的帶隙基準(zhǔn)源具有更高的精度；且相比傳統(tǒng)的高階補(bǔ)償帶隙基準(zhǔn)源，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的高精度基準(zhǔn)源的電路結(jié)構(gòu)更加簡單，受工藝的影響更小。本發(fā)明尤其適用于帶隙基準(zhǔn)電路。
【專利說明】一種高階溫度補(bǔ)償基準(zhǔn)源

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于模擬集成電路【技術(shù)領(lǐng)域】，具體的說是涉及一種基于遷移率溫度特性的 高階溫度補(bǔ)償基準(zhǔn)源。

【背景技術(shù)】
[0002] 在模擬集成電路或混合信號集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，基準(zhǔn)電壓源是非常重要且常用的 模塊，常應(yīng)用在ADC轉(zhuǎn)換器、DCDC換器、以及功率放大器等電路系統(tǒng)中，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(zhǔn)。
[0003] 在精密測量儀器儀表和廣泛應(yīng)用的數(shù)字通信系統(tǒng)中經(jīng)常把基準(zhǔn)電壓源用作系統(tǒng) 測量和校準(zhǔn)的基準(zhǔn)。因此，基準(zhǔn)電壓源在模擬集成電路中占有很重要的地位，它直接影響著 電子系統(tǒng)的性能和精度。
[0004] 現(xiàn)有的對帶隙基準(zhǔn)電路的高階補(bǔ)償方法一般分為兩種：1)通過減小PN結(jié)自身的 高階項(xiàng)來獲得較小的基準(zhǔn)源溫度系數(shù)。2)利用正溫電壓的高階項(xiàng)來補(bǔ)償PN結(jié)的高階項(xiàng)來 獲得較小的溫度系數(shù)。但通過這兩種方法來實(shí)現(xiàn)高精度的帶隙基準(zhǔn)源通常需要較復(fù)雜的電 路結(jié)構(gòu)，這會導(dǎo)致更大的版圖面積，且輸出基準(zhǔn)源的精度容易受到工藝漂移的影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的，就是針對上述傳統(tǒng)基準(zhǔn)源存在的問題，提出一種高階溫度補(bǔ)償基 準(zhǔn)源。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種高階溫度補(bǔ)償基準(zhǔn)源，包括正溫系數(shù)電流模塊、負(fù)溫系 數(shù)電流模塊和基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊；正溫系數(shù)電流模塊和負(fù)溫系數(shù)電流模塊的輸入端接電源 VIN ;正溫系數(shù)電流模塊的輸出端接基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊的第一輸入端，負(fù)溫系數(shù)電流模塊的 輸出端接基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊的第二輸入端，基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊的輸出端輸出基準(zhǔn)電壓；其 特征在于，所述正溫系數(shù)電流模塊由PM0S管MP1、MP2、M03, NM0S管麗1、麗2、麗3,電阻R1， 電容C2構(gòu)成；其中，MP1、MP2、MP3的柵極互連；MP1的源極接電源VIN，其柵極和漏極互連， 其漏極接麗1的漏極；麗1的柵極通過電容C2后接地，其源極接地；MP2的源極接電源VIN， 其漏極接麗2的漏極；MP2漏極與麗2漏極的連接點(diǎn)接麗1柵極與電容C2的連接點(diǎn)；麗2的 柵極接麗3的柵極，其源極接地；麗3的源極通過電阻R1后接地，其柵極與漏極互連，其漏 極接MP3的漏極；MP3的源極接電源VIN ;MP1漏極與麗1漏極的連接點(diǎn)接MP1柵極、MP2柵 極、MP3柵極的連接點(diǎn)作為正溫系數(shù)電流模塊的輸出端輸出第一偏置電壓；
[0007] 所述負(fù)溫系數(shù)電流模塊由PM0S管MP6、MP7,三極管Q1、Q2、Q3,電阻R2構(gòu)成；其中， MP6的源極接電源VIN，其柵極與漏極互連，其漏極接Q1的集電極；Q1的基極接Q2的基極， 其發(fā)射極通過電阻R2接地；Q2的基極和集電極互連，其集電極接MP7的漏極，其發(fā)射極接 Q3的集電極；Q3的基極和集電極互連，其發(fā)射極接地；MP7的柵極接第一偏置電壓，其源極 接電源VIN ;MP6漏極與Q1集電極的連接點(diǎn)接MP6柵極后作為負(fù)溫系數(shù)電流模塊的輸出端 輸出端第二偏置電壓；
[0008] 所述基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊由PM0S管MP4、MP5,電阻R3構(gòu)成；其中，MP4的源極接電 源VIN，其柵極接第一偏置電壓，其漏極通過電阻R3接地;MP5的源極接電源VIN，其柵極接 第二偏置電壓，其漏極通過電阻R3接地；MP4漏極、MP5漏極與電阻R3的連接點(diǎn)作為基準(zhǔn)電 壓產(chǎn)生模塊的輸出端輸出基準(zhǔn)電壓。
[0009] 本發(fā)明的有益效果為，輸出基準(zhǔn)源相比傳統(tǒng)的帶隙基準(zhǔn)源具有更高的精度；且相 比傳統(tǒng)的高階補(bǔ)償帶隙基準(zhǔn)源，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的高精度基準(zhǔn)源的電路結(jié)構(gòu)更加簡單，受工藝 的影響更小。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 圖1為本發(fā)明的基準(zhǔn)源的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011] 圖2為本發(fā)明的正溫系數(shù)電流模塊的電路示意圖；
[0012] 圖3為本發(fā)明的負(fù)溫系數(shù)電流模塊的電路示意圖；
[0013] 圖4為本發(fā)明的基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊的電路示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行描述
[0015] 本文提出一種基于遷移率溫度特性的高階溫度補(bǔ)償基準(zhǔn)源，具體電路架構(gòu)如圖1 所示，包括與溫度成η(η>1)次方關(guān)系的正溫度系數(shù)電流源模塊、負(fù)溫度系數(shù)電流源模塊以 及基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊；其中，正溫度系數(shù)電流源模塊產(chǎn)生的第一偏置電壓VB1連接到基準(zhǔn) 電壓產(chǎn)生模塊的一個輸入端；負(fù)溫度系數(shù)電流源模塊產(chǎn)生的第二偏置電壓VB2連接到基準(zhǔn) 電壓產(chǎn)生模塊的另一個輸入端；基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊的輸出端輸出基準(zhǔn)電壓VREF。
[0016] 如圖2所示，正溫系數(shù)電流模塊由PM0S管MP1、MP2、M03, NM0S管MN1、MN2、MN3， 電阻R1，電容C2構(gòu)成；其中，MP1、MP2、MP3的柵極互連；MP1的源極接電源VIN，其柵極和漏 極互連，其漏極接麗1的漏極；麗1的柵極通過電容C2后接地，其源極接地；MP2的源極接 電源VIN，其漏極接麗2的漏極；MP2漏極與麗2漏極的連接點(diǎn)接麗1柵極與電容C2的連接 點(diǎn)；麗2的柵極接麗3的柵極，其源極接地；麗3的源極通過電阻R1后接地，其柵極與漏極 互連，其漏極接MP3的漏極；MP3的源極接電源VIN ;MP1漏極與麗1漏極的連接點(diǎn)接MP1柵 極、MP2柵極、MP3柵極的連接點(diǎn)作為正溫系數(shù)電流模塊的輸出端輸出第一偏置電壓。
[0017] 如圖3所示，負(fù)溫系數(shù)電流模塊由PM0S管MP6、MP7,三極管Q1、Q2、Q3,電阻R2構(gòu) 成；其中，MP6的源極接電源VIN，其柵極與漏極互連，其漏極接Q1的集電極；Q1的基極接Q2 的基極，其發(fā)射極通過電阻R2接地；Q2的基極和集電極互連，其集電極接MP7的漏極，其發(fā) 射極接Q3的集電極；Q3的基極和集電極互連，其發(fā)射極接地；MP7的柵極接第一偏置電壓， 其源極接電源VIN ;MP6漏極與Q1集電極的連接點(diǎn)接MP6柵極后作為負(fù)溫系數(shù)電流模塊的 輸出端輸出第二偏置電壓。
[0018] 如圖4所示，基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊由PM0S管MP4、MP5,電阻R3構(gòu)成；其中，MP4的源 極接電源VIN，其柵極接第一偏置電壓，其漏極通過電阻R3接地;MP5的源極接電源VIN，其 柵極接第二偏置電壓，其漏極通過電阻R3接地；MP4漏極、MP5漏極與電阻R3的連接點(diǎn)作為 基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊的輸出端輸出基準(zhǔn)電壓。
[0019] 本發(fā)明的工作原理為：
[0020] 正溫度系數(shù)電流源模塊中，MP2、MP3、麗2、麗3、R1形成自偏置結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生正溫電流 Ii ;MP1、麗1加到自偏置結(jié)構(gòu)中形成負(fù)反饋環(huán)路，使MP2、MP3的漏端電壓保持相等，提高電 流鏡的精度，C2的目的是保證該負(fù)反饋環(huán)路的穩(wěn)定性。該電路中的所有M0S管均工作在飽 和區(qū)，由飽和區(qū)M0S的電壓電流特性知

【權(quán)利要求】
1. 一種高階溫度補(bǔ)償基準(zhǔn)源，包括正溫系數(shù)電流模塊、負(fù)溫系數(shù)電流模塊和基準(zhǔn)電壓 產(chǎn)生模塊；正溫系數(shù)電流模塊和負(fù)溫系數(shù)電流模塊的輸入端接電源VIN ;正溫系數(shù)電流模 塊的輸出端接基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊的第一輸入端，負(fù)溫系數(shù)電流模塊的輸出端接基準(zhǔn)電壓產(chǎn) 生模塊的第二輸入端，基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊的輸出端輸出基準(zhǔn)電壓；其特征在于，所述正溫系 數(shù)電流模塊由PMOS管MP1、MP2、M03, NMOS管MN1、MN2、MN3,電阻R1，電容C2構(gòu)成；其中， MP1、MP2、MP3的柵極互連；MP1的源極接電源VIN，其柵極和漏極互連，其漏極接麗1的漏 極；麗1的柵極通過電容C2后接地，其源極接地；MP2的源極接電源VIN，其漏極接麗2的漏 極；MP2漏極與麗2漏極的連接點(diǎn)接麗1柵極與電容C2的連接點(diǎn)；麗2的柵極接麗3的柵 極，其源極接地；MN3的源極通過電阻R1后接地，其柵極與漏極互連，其漏極接MP3的漏極； MP3的源極接電源VIN ;MP1漏極與麗1漏極的連接點(diǎn)接MP1柵極、MP2柵極、MP3柵極的連 接點(diǎn)作為正溫系數(shù)電流模塊的輸出端輸出第一偏置電壓； 所述負(fù)溫系數(shù)電流模塊由PMOS管MP6、MP7,三極管Q1、Q2、Q3,電阻R2構(gòu)成；其中，MP6 的源極接電源VIN，其柵極與漏極互連，其漏極接Q1的集電極；Q1的基極接Q2的基極，其發(fā) 射極通過電阻R2接地；Q2的基極和集電極互連，其集電極接MP7的漏極，其發(fā)射極接Q3的 集電極；Q3的基極和集電極互連，其發(fā)射極接地；MP7的柵極接第一偏置電壓，其源極接電 源VIN ;MP6漏極與Q1集電極的連接點(diǎn)接MP6柵極后作為負(fù)溫系數(shù)電流模塊的輸出端輸出 第二偏置電壓； 所述基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊由PMOS管MP4、MP5,電阻R3構(gòu)成；其中，MP4的源極接電源VIN， 其柵極接第一偏置電壓，其漏極通過電阻R3接地;MP5的源極接電源VIN，其柵極接第二偏 置電壓，其漏極通過電阻R3接地；MP4漏極、MP5漏極與電阻R3的連接點(diǎn)作為基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生 模塊的輸出端輸出基準(zhǔn)電壓。
【文檔編號】G05F1/567GK104156025SQ201410424227
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月26日
【發(fā)明者】周澤坤, 吳剛, 石躍, 王霞, 芮松鵬, 王卓, 張波 申請人:電子科技大學(xué)