[发明专利]一种具有温度补偿的宽温度全MOS电压基准源

说明书

一种具有温度补偿的宽温度全MOS电压基准源，设有启动电路、基准核心电路、由温度检测电路、温度逻辑开启电路和高低温温度补偿电路构成的温度补偿电路。启动电路向基准核心电路注入电流使其正常工作，基准核心电路基于阈值电压和热电压的一阶温度补偿原理，采用CMOS型自偏置电流产生电路产生电流并经过有源负载产生基准电压V_REF，温度检测电路提取MOS器件的阈值电压进行温度检测，经温度补偿逻辑开启电路进行逻辑处理后输出给高低温温度补偿电路，高低温温度补偿电路针对对不同的工作温度范围进行补偿并将补偿结果反馈耦合到基准核心电路输出的基准电压中，实现宽温度工作条件下低温度系数和高电源抑制比的全MOS电压基准源。

技术领域

本发明涉及基准电压源，特别涉及一种具有温度补偿的宽温度全MOS电压基准源，属于电源技术领域。

背景技术

随着集成电路尺寸的不断缩小，同时芯片中所含晶体管日益增多，工艺越来越复杂，集成电路产业面临着新的瓶颈和挑战。工艺尺寸不断缩小，器件能够承受的电压越来越小，导致集成电路的工作电压越来越低，因而适合低压工作的电路才能迎合日新月异的技术和产品的换代更新。近几年各种穿戴设备以及便携式设备的迅猛发展，要求电路设计向低压低功耗方向发展。基准电路是集成电路设计中必不可少的一个核心模块，在数模转换器、模数转换器、传感器、动态存储设备、闪存等模拟电路或数模混合电路中广泛应用。基准源根据功能分为电流基准源和电压基准源，主要为系统中其他电路结构提供“标准”的电压或电流。MOS电压基准源与各种标准CMOS工艺兼容，全MOS基准因其低压、低功耗、低成本等优点，应用范围广泛。基准源的性能好坏直接决定了电路系统的稳定性和各项指标的优劣。电源管理最重要的便是稳压供电，尤其是极端环境高温、低温下全MOS基准的精度更是关乎系统能否正常工作的关键。

温漂系数是衡量基准参考源精度和稳定性的重要指标。全MOS电压基准源在宽温度范围内的工作精度往往决定了系统输出电压的品质，工作精度与温度系数、电源抑制比有关。温度系数越低，全MOS电压基准源在宽温度工作区间的精度越高；电源抑制比越高，基准输出电压受外界电源干扰越小，精度越高。对于一阶温度补偿的全MOS电压基准源在-55℃～125℃工作温度范围内，温度系数通常高达200～60ppm/℃。为了进一步降低基准电压源的温度系数就必须进行额外的温度补偿电路，目前必将常用CMOS参考源的温度补偿方法主要包括二阶曲率补偿技术，基于集成电阻温度系数的补偿电路、基于栅源极电压加权补偿技术、基于数字电路模式控制的温度补偿技术等。

发明内容

本发明提供一种带有高低温温度补偿电路的宽温度全MOS电压基准源，它是一种基于阈值电压和热电压进行温度补偿的原理，并利用阈值电压提取电路进行温度检测和高低温温度补偿电路实现低温度系数、高电源抑制比的电压基准源。采取如下技术方案：

一种具有温度补偿的宽温度全MOS电压基准源，其特征在于：设有启动电路、基准核心电路以及温度补偿电路，温度补偿电路采用高低温分段进行补偿，包括温度检测电路、温度补偿逻辑开启电路和高低温温度补偿电路，启动电路用于向基准核心电路注入电流使其正常工作，基准核心电路基于阈值电压和热电压的一阶温度补偿原理，采用CMOS型自偏置电流产生电路产生电流，并经过有源负载产生基准电压V_REF，温度检测电路利用提取MOS器件的阈值电压进行当前温度检测，其检测结果经温度补偿逻辑开启电路进行逻辑处理后输出给高低温温度补偿电路，高低温温度补偿电路针对对不同的工作温度范围进行补偿并将补偿结果反馈耦合到基准核心电路输出的基准电压中，实现宽温度工作条件下低温度系数和高电源抑制比的全MOS电压基准源；

启动电路包括3个MOS管：MS0、MS1和MS2；MS0的源极连接V_DD，MS0的栅极与漏极互连并连接MS1和MS2的栅极，MS1的源极与漏极互连并连接地，MS2的漏极接地；