一種低溫度系數基準源電路的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種通用CMOS芯片中基準源電路的設計，具體為低溫度系數的基準 源電路。
【背景技術】
[0002] 電壓基準，電流基準和時間基準等在模擬電路和混合電路芯片中被廣泛的應用， 多數的模擬電路都需要電壓基準，例如模數轉換器，溫度傳感器，電源管理電路等等.絕 大多數的模擬電路所采用的電壓基準都是利用帶隙基準電路加以實現，由于這種結構中 VBE的溫度系數并不是個常數，具有一定的曲率，因此最后輸出的電壓通常具有一定的溫度 系數，未經特殊技術改進的輸出電壓往往有>10ppm/°C的溫度系數。為了在某些特定的場合 得到更低的溫度系數，近幾十年來不斷的有各種研究和方法來改善這個溫度系數，例如例 用電阻的溫度特性改善溫度系數，或者在某些節(jié)點施加額外的電流或者電壓來改善低溫段 和高溫段的溫度系數，目前所能打到的溫度系數大都>lppm/°C，依然不能滿足需要。

【發(fā)明內容】

[0003] 發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于提供一種電路結構，令輸出電壓的溫度系數能夠達 至ljlppm/°C以下。
[0004] 技術方案：本發(fā)明采用如下技術方案實現：
[0005] -種低溫度系數基準源電路，其特征在于：包括可變換阻值的電阻R0、Rl、R2、R3、 R4,場效應管Ml、M2、M3,運算放大器，二極管，場效應管Ml、M2、M3的源極相互連接、漏極相 互連接，Ml的源極連接R1的一端，M2的源極連接R2的一端，M3的源極連接R3的一端，R1、 R2的另一端接地，R3的另一端上串聯(lián)R4后接地，運算放大器的兩個輸入端分別連接兩個二 極管的正端，運算放大器的輸出端連接于Ml與M2的漏極之間，兩個二極管的負端接地。
[0006] 所述基準源電路利用AVBE的正溫度系數作為溫度傳感器。
[0007] 所述的帶隙電路設置可根據溫度分段改變電阻阻值的分段模塊，當環(huán)境溫度發(fā)生 變化時，AVBE發(fā)生改變，然后分段判斷模塊中的比較器將AVBE和參考電壓進行比較，確 定將環(huán)境溫度劃分的區(qū)間數，最后根據比較器的輸出結果調整相對應的比例電阻的阻值。
[0008] 有益效果：本發(fā)明與現有技術相比，其通過將電路的工作溫度進行分段，同時改變 阻值的大小以去除電壓偏離，令溫度系數對輸出電壓的影響降至最低。
【附圖說明】
[0009] 圖1為基準源電路結構不意圖；
[0010] 圖2為本發(fā)明電壓輸出示意圖；
[0011] 圖3為本發(fā)明邏輯框圖。
【具體實施方式】
[0012] 下面結合說明書附圖對本發(fā)明進行進一步詳述：
[0013] 本發(fā)明涉及了一種基準源電路，更加具體的來說，是一種低溫度系數的帶隙基準 源電路，其包括電阻R〇、Rl、R2、R3、R4，場效應管Ml、M2、M3，二極管，功放，場效應管Ml、M2、 M3的源極相互連接、漏極相互連接，Ml的源極連接R1的一端，M2的源極連接R2的一端，M3 的源極連接R3的一端，R1、R2的另一端接地，R3的另一端上串聯(lián)R4后接地，運算放大器的 兩個輸入端分別連接兩個二極管的正端，運算放大器的輸出端連接于Ml與M2的漏極之間， 兩個二極管的負端接地。
[0014] 為了保證溫度系數對輸出電壓的影響達到最小，本發(fā)明中所述輸出電壓為分段輸 出，更具體的說，是將具體的工作溫度的進行分段，尤其是在低溫段和高溫段這兩個對輸出 電壓影響明顯的溫度段，對這兩個溫度段，采取拼接的方式，即在每個溫度段的電壓輸出曲 線中截取受溫度影響小的一段，這樣在全溫度范圍內均可獲得較優(yōu)質的輸出電壓。
[0015] 具體來說，原理如下：
[0016] 正向偏置的二極管的電流電壓公式可以寫成如下形式
[0017]
[0018] 這里T是絕對溫度，A是結面積，y和〇都是與溫度無關的常數。這樣
[0019]
[0020] 其中A1和A2是兩個二極管的結面積，將上面的公式寫為以溫度為變量的形式得 到
[0021] Vref(T) =C0+ClT+C2TlnT
[0022] 其中
[0023] CO=VGR4/R1
[0024]
[0025]
[0026] 從上面的公式可以得到當溫度系數為零時，即電壓曲線為拐點時的溫度為
[0027]T=exp(-Cl/C2_l)，
[0028] 可以從上面的公式看到Vref在高溫段和低溫段都有一定的電壓偏離，這里我們 將采用多段拼接的方法在全溫度范圍內達到較小的溫度系數，為了實現多段的拼接，需要 在不同段調節(jié)電路的參數，這里R0-R4會根據不同的溫度段進行調整，在不同溫度段中 R0-R4的取值可以根據仿真得到。具有R0-R4可調節(jié)的帶隙基準電路需要配上自動調整邏 輯才能實現不同溫度段內的自動切換，這里，需要利用AVBE的正溫度系數作為溫度傳感 器，做多段的電壓比較來實現.例如通常帶隙基準源需要工作在_40°C~125°C的工作范圍 內，而在全溫度范圍內大概產生2%的電壓偏差，即約125ppm/°C.電壓偏離的較大點通常 分布在溫度的兩端。我們知道AVBE和環(huán)境溫度成正比為KTlnN/q。其中N為兩個二極管
【主權項】
1. 一種低溫度系數基準源電路，其特征在于：包括可變換阻值的電阻RO、RUR2、R3、 R4,場效應管Ml、M2、M3,運算放大器，二極管，場效應管Ml、M2、M3的源極相互連接、漏極相 互連接，Ml的源極連接Rl的一端，M2的源極連接R2的一端，M3的源極連接R3的一端，RU R2的另一端接地，R3的另一端上串聯(lián)R4后接地，運算放大器的兩個輸入端分別連接兩個二 極管的正端，運算放大器的輸出端連接于Ml與M2的漏極之間，兩個二極管的負端接地。2. 根據權利要求1所述的基準源電路，其特征在于：所述基準源電路利用AVBE的正 溫度系數作為溫度傳感器。3. 根據權利要求1所述的基準源電路，其特征在于：所述的帶隙電路設置可根據溫度 分段改變電阻阻值的分段模塊，當環(huán)境溫度發(fā)生變化時，AVBE發(fā)生改變，然后分段判斷模 塊中的比較器將AVBE和參考電壓進行比較，確定將環(huán)境溫度劃分的區(qū)間數，最后根據比 較器的輸出結果調整相對應的比例電阻的阻值。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種低溫度系數基準源電路，其特征在于：包括可變換阻值的電阻R0、R1、R2、R3、R4，場效應管M1、M2、M3，運算放大器，二極管，所述基準源電路利用ΔVBE的正溫度系數作為溫度傳感器。所述的帶隙電路設置可根據溫度分段改變電阻阻值的分段模塊，當環(huán)境溫度發(fā)生變化時,ΔVBE發(fā)生改變，然后分段判斷模塊中的比較器將ΔVBE和參考電壓進行比較，確定將環(huán)境溫度劃分的區(qū)間數，最后根據比較器的輸出結果調整相對應的比例電阻的阻值。本發(fā)明與現有技術相比，其通過將電路的工作溫度進行分段，同時改變阻值的大小以去除電壓偏離，令溫度系數對輸出電壓的影響降至最低。
【IPC分類】G05F1/56
【公開號】CN105204564
【申請?zhí)枴緾N201510725480
【發(fā)明人】蔣振雷
【申請人】無錫納訊微電子有限公司
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年10月30日