[发明专利]高精度带隙基准源电路

说明书

技术领域

本发明涉及电路领域，特别是涉及一种高精度带隙基准源电路。

背景技术

电压基准电路是数模转换器（DAC）、模数转换器（ADC）、线性稳压器（LDO）等电路总不可缺少的基本模块。传统的带隙基准电路采用负温度系数的双极晶体管电压V_BE和正温度系数电压V_T相加的方式来降低输出电压的温度系数。

例如，如图1所示，其为现有CMOS标准工艺下的带隙基准源电路。MP2产生的PTAT电流被镜像到MP1和MP3，通过调节R1和R2的电阻值，便得到一阶补偿下的带隙基准源。但是由于pnp晶体管本身固有的非线性分量（随温度变化）很大程度上限制了基准源的精度。通常在一阶补偿的情况下，基准电压的仿真漂移量约为2-3mv（-40°到125°变化），但是实测结果往往远没那么理想，漂移的电压值很容易达到几十毫伏，因而难以适用于高精度的模拟系统中。

而且，上述带隙基准电路所得到的基准电压仅仅补偿了一阶温度T，V_BE固有的高阶温度lnT成为限制提高基电压温度特性的关键因素。虽然近年来已有研究人员提出了一些高阶温度补偿技术，例如，Leung等提出来利用电阻的高阶温度特性进行温度补偿的方案，使基准电压在0-100℃的温度范围，温度系数降至3.3ppm/℃，然而该方法在实际工艺制作中存在电阻失配问题；又例如，Malcovati等提出了利用双极晶体管的电压差形成高阶温度电流进行温度补偿，使基准电压在0-80℃的温度范围，温度系数达到7.53ppm/℃，但该方法在电路中有电阻回路，影响了基准电压的精度。

此外，作为一个理想的基准源，电源抑制比(PSRR)性能往往也是一个非常重要的技术指标。基本的参考源，如图1所示，电压源中的噪声以交流信号形式通过MP3直接耦合到输出端，因而使得基准电压受电源变化的影响较大。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高精度带隙基准源电路。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种高精度带隙基准源电路，其至少包括：

PTAT电流源与IPTAT电流源；

一阶补偿电路，用于将所述PTAT电流源输出的电流与IPTAT电流源输出的电流线性叠加；

低温补偿电路，用于在工作温度低于预定低温阈值时将IPTAT电流源输出的电流和PTAT电流源输出的电流线性相减；

高温补偿电路，用于在工作温度高于预定高温阈值时将PTAT电流源输出的电流和IPTAT电流源输出的电流线性相减；

输出电路，用于基于所述一阶补偿电路、低温补偿电路及高温补偿电路的输出电流来输出基准电压。

优选地，所述高精度带隙基准源电路还包括用于供电的预调制电压源；更为优选地，所述预调制电压源包括：自举基准源及包含运算放大器的电压转换电路。

优选地，所述预定低温阈值基于分别与所述IPTAT电流源及PTAT电流源成镜像的电流源的IPTAT电流源及PTAT电流源的比例来确定。

优选地，所述预定高温阈值基于分别与所述IPTAT电流源及PTAT电流源成镜像的电流源的IPTAT电流源及PTAT电流源的比例来确定。

优选地，所述PTAT电流源与IPTAT电流源由包含两个运算放大器、两个PNP型晶体管及电阻的负反馈电路来实现。

如上所述，本发明的高精度带隙基准源电路，具有以下有益效果：实现基准源的超低温漂性能；能有效抑制电源中的噪声等。

附图说明

图1显示为现有技术中的带隙基准源电路示意图。

图2显示为本发明的高精度带隙基准源电路示意图。

图3显示为本发明的高精度带隙基准源电路中的高增益运算放大器内部电路示意图。

图4显示为本发明的高精度带隙基准源电路的预调制电压源示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。