[发明专利]一种高阶曲率补偿的带隙基准电压电路

说明书

技术领域

本发明涉及到一种高阶曲率补偿的带隙基准电压电路，补偿电流为亚阈值电流，该电流具有高阶正温度系数，用来和具有负温度系数的电流相加，该负温度系数电流具有高阶负温度系数，二者的相加可以消去电流的高阶温度系数，从而在输出端得到稳定的输出电压。该电路具有温度系数低，功耗小的优点。

背景技术

基准电压源是当代模拟集成电路极为重要的组成部分，它为串联型稳压电路、A/D和D/A转化器提供基准电压，也是大多数传感器的稳压供电电源或激励源。另外，基准电压源也可作为标准电池、仪器表头的刻度标准和精密电流源。其实现方式有多种，例如使用电阻分压、利用普通二极管两端的电压、利用齐纳二极管两端的电压、利用温度补偿性齐纳二极管以及带隙基准电压源。其中带隙基准电压应用最广，因为其输出电压具有很好的抗噪声性能，更因为其输出电压与其它电路的输出电压相比，其温度系数更小，所以带隙基准电压产生电路被广泛使用。更低的温度系数、更低的功耗、更好地抗噪声性能一直是设计者所追求的目标。

现在的带隙基准电压电路大致可以分为两种，一种是使用电阻、MOS管和三极管来实现，另一种是只是用MOS管和三极管来实现。近两年来还出现了使用MOS开关、电容、MOS管和三极管的带隙基准。其中使用电阻的基准电压电路在论文中出现比较多，不仅因为它容易进行二阶或者高阶温度补偿，还因为它的温度系数可以做的很小，在很大的温度范围内电压的变动很小。这种使用电阻的基准电压电路根据输出电压的大小不同也有好几种结构。输出的电压可以大于硅的带隙电压1.2V，也可以大于这个电压而小于电源电压，或者比1.2V的带隙电压还小。

使用电阻的带隙基准电压电路其原理如下：利用两个三极管工作在不相等的电流密度下，那么这两个三极管的基极-发射极电压的差值就与绝对温度成正比，即温度上升时，理想情况下，这一差值随温度线性增大。而单个三极管的基极-发射极电压具有负的温度系数，即温度上升时，三极管的基极-发射极电压是下降的，但是这种变化时非线性的。带隙基准电压将具有正温度系数的电压乘以一个系数，将具有负温度系数的电压也乘以一个适当的系数，然后将二者加起来，以实现一个零温度系数的基准电压。不过由于正温度系数电压与温度的关系是线性的，而负温度系数的电压与温度的变化是非线性的，所以这电压加起来只实现了一阶温度的补偿，获得的基准电压的温度系数不是很好。基于这个原因，电路需要进行高阶温度补偿。另外，随着集成电路对功耗的要求越来越高，使得电源电压越来越低，所以，低电源电压下低功耗的带隙基准电压电路也得到了普遍的重视和研究。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供一个在很大的温度范围内具有较低的温度系数的基准电压。该电路通过一个工作于亚阈值区的MOS管产生一个微小的亚阈值电流来实现温度的高阶补偿。由于这个电流产生电路的MOS管都工作在弱反型区，所以不会增加电路的功耗。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明公开了一种高阶曲率补偿的带隙基准电压源，其特征在于：该电压源包括曲率补偿电路、基准电压产生电路、启动电路、误差放大器；

曲率补偿电路包括第零PMOS管、第一PMOS管，第零NMOS管、第一NMOS管、第二NMOS管，第零三极管、第一三极管；

基准电压产生电路包括用于产生正温度系数电压的第二三极管、第三，用于产生正温度系数电流的第零电阻和用于产生负温度系数的第一电阻、第二电阻，用于产生输出基准电压的第四电阻，用于镜像电流的第三PMOS管，第四PMOS管、第五PMOS管；

启动电路包括第六PMOS管、第七PMOS管、第八PMOS管，第三电阻以及第四三极管；

电路连接关系如下：

第零PMOS管、第一PMOS管、第二PMOS管的栅极相连，第零PMOS管的漏极和第零NMOS管的漏极相连；

第一PMOS管的漏极分别和第一NMOS管的漏极、栅极相连，第零NMOS管、第一NMOS管的栅极相连，第一NMOS管的栅极连接到第二NMOS管的栅极；第零NMOS管的源极和第二NMOS管的漏极相连；

第零三极管的基极和集电极相连，第零三极管的基极连接到第一NMOS管的源极，第一三极管的基极和集电极相连并连接到第二NMOS管的源极；

第三NMOS管、第四NMOS管、第五NMOS管的栅极相连，第三NMOS管的栅极连接到第三NMOS管的漏极，同时第二PMOS管的漏极与第三NMOS管的漏极相连；

第三PMOS管、第四PMOS管、第五PMOS管的栅极相连，第五PMOS管栅极接到误差放大器的输出端；