[发明专利]一种非带隙基准电压源

说明书

技术领域

本发明实施例涉及电子技术领域，尤其涉及一种非带隙基准电压源。

背景技术

基准电压源广泛应用于振荡器、锁相环、电源管理和数据转换器等各种模拟和数模混合集成电路中，其基准电压的精度、电源抑制比和功耗很大程度上决定了系统性能的优劣。传统电流模式带隙基准电压源的电路如图1所示，由运算放大器OPA、晶体管M1和晶体管M2组成高增益的反馈回路，使得运算放大器反向输入端的电压V_A与正向输入端两端的电压V_B相等。同时组成电流镜晶体管的M1、M2和M3的尺寸相同且栅极相连，因此I1＝I2＝I3。在这种情况下，I1a＝I2a，I1b＝I2b。正温度系数的电压V_P如下式所示：

其中，V_EB2为三极管Q2发射极和基极之间的电压，V_EB1为三极管Q1发射极和基极之间的电压，N为三极管Q1与Q2发射极的面积比，k为玻尔兹曼常数，q为单位电荷的电量，V_T为正温度系数。由于电流I3＝I2＝I2a+I2b，输出电压Vref如下式所示：

其中，由于V_T为正温度系数，V_EB2为负温度系数，合理的调节系数R2/R1*lnN的大小，便可以实现输出电压Vref在一定的温度下随温度的变化为零，从而提供一个随温度变化很小的基准电压源。

但是由于运算放大器OPA随工艺偏差的变化，使得输入电压之间存在直流偏差。考虑到直流偏差的影响，且带隙基准电压源是工作在V_A＝V_B+V_os的情况下，输出电压就变为

由于输出电压Vref会受运算放大器直流偏差的影响，这就会影响带隙基准电压源的输出精度。

传统CMOS带隙基准电压源是采用寄生PNP三极管的射极与基极的电压差来实现负温度系数，负温度系数约为-2mV/℃。由于V_T的正温度系数为0.086mV/℃，为了实现带隙输出电压在常温下的温度变化系数为0，R2/R1*lnN的值约为23。传统CMOS带隙基准电压源核心电路的功耗是由I2a＝V_T*lnN/R1决定的，当lnN一定时，R1越小，功耗就越大则面积相对较小，相反，R1越大，面积就越大则功耗相对较小。所以其功耗和面积是一对不可调解的矛盾。

发明内容

本发明提供一种非带隙基准电压源，以解决输出电压受运算放大器直流偏差影响，精度降低的问题。

本发明实施例提供了一种非带隙基准电压源，包括电流镜、运算放大器、正温度系数电流产生电路和输出电压产生电路；

所述电流镜的第一电流输出端与所述运算放大器的反向输入端以及所述正温度系数电流产生电路的第一电流输入端电连接，所述电流镜的第二电流输出端与所述运算放大器的正向输入端以及所述正温度系数电流产生电路的第二电流输入端电连接，所述电流镜的偏置信号输入端与所述运算放大器的输出端电连接；

所述输出电压产生电路与所述电流镜的基准电流输出端电连接；

所述正温度系数电流产生电路用于产生正比于温度的电流，并且产生的所述正比于温度的电流与所述运算放大器的正向输入端电压和反向输入端的电压不相关联；

所述电流镜用于将所述正比于温度的电流镜像至所述电流镜的基准电流输出端；

所述输出电压产生电路用于根据所述电流镜的基准电流输出端的输出电流生成正温度系数的电压和生成负温度系数的电压，并基于所述正温度系数的电压与所负温度系数的电压产生基准电压，在输出电压产生电路的输出端输出所述基准电压。

本发明实施例提供的非带隙基准电压源，正温度系数产生电路用于产生正比于温度的电流，并且产生的正比于温度的电流与运算放大器的正向输入端电压和反向输入端的电压不相关联，可使正比于温度的电流不受运算放大器直流偏差得影响，输出电压产生电路根据所述电流镜的基准电流输出端的输出电流生成正温度系数的电压和生成负温度系数的电压，并基于正温度系数的电压与负温度系数的电压产生基准电压也不受运算放大器直流偏差的影响，消除了运算放大器直流偏差对输出电压的影响，提高了基准电压源的精度。

附图说明

图1为现有技术的一种传统电流模式带隙基准电压源的电路图；

图2是本发明实施例提供的第一种非带隙基准电压源的电路图；