[发明专利]一种二阶温度补偿的高电源抑制比的带隙基准电路

说明书

本发明公开一种二阶温度补偿的高电源抑制比的带隙基准电路，包括正温度系数电路、负温度系数电路和二阶温度补偿电路；所述正温度系数电路包括：PMOS管M1a、PMOS管M1b、PMOS管M2a、PMOS管M2b、PMOS管M3a、PMOS管M3b、PMOS管M8a、PMOS管M8b，NMOS管M4、NMOS管M5、NMOS管M6。述负温度系数电路包括：PMOS管M7a、PMOS管M7b、PMOS管M9a、PMOS管M9b，NPN型三极管Q3。二阶补偿电路的输出端D点与经过一阶温度补偿的带隙基准源的输出端连接，并将具有二阶温度系数的电流转化为电压输出的形式对输出电压的二阶负温度项进行补偿；同时采用全mos管的结构，这样全Cmos工艺，可以避免工艺间的差异。同时共源共栅结构电流镜提高了输出基准电压的电源抑制比（PSRR）。

技术领域

本发明涉及一种二阶温度补偿、高电源抑制比的带隙基准电路

背景技术

带隙基准电路作为高精度的ADC、DAC转换器以及在通信电路中的基本组件，它为其他电路模块提供一个精准的电压源或电流源。带隙基准源始终是集成电路中重要的单元模块，它的温度特性和抗噪声干扰能力是影响到集成电路精度和性能的关键因素。传统的带隙基准电路在0～70℃的温度范围内产生温度系数为50ppm/℃左右的基准电压。

近年来，国内外提出了多种不同的高阶补偿技术来改善基准电路的温度特性，目前出现的高阶补偿技术包括：指数曲线补偿技术、分段线性补偿技术、基于电阻的高阶温度特性补偿方法等，例如，YingCao等提出了利用动态基础泄露补偿技术进行高阶补偿，使基准电压在-40～125℃范围内温度系数达到15ppm/℃；GongXiao-feng等利用不同的电阻材料进行高阶温度补偿，电路的温度变化范围大，但产生的温度系数很高；LeilaKoushaeian等利用电流镜和运算放大器来减小温度系数，其温度系数为4.7ppm/℃；

随着当前集成电路的电源电压不断的下降以及各性能指标的不断提高，以往的频率补偿结构以及无法满足设计的需求了，同时常用的两级运放电路由于电源抑制比较差，增益不够大也难以满足当下设计的需要。同时还由于需要提高电路的信噪比、电源抑制比、增大带宽来获得高增益、高稳定的工作区域，在此基础上新的补偿技术和新的电路架构是这里的关键部分。传统的频率补偿是单电容密勒补偿技术，使两极点分离。而在此基础上新的补偿技术的新的补偿技术的不断涌现，如控制零点的密勒补偿，通过控制零点来补偿极点；增加源跟随器来消除零点等。另一方面传统的两级运放电路由于性能的现在增益不够大；同时由于无法控制电路中的高阶极点而引起的有限带宽；以及由于传统的密勒补偿而引起的电源抑制比的降低。

传统的带隙基准电路如图1所示，其温度补偿的基本原理是将两个拥有相反温度系数的电压以合适的权重相加，最终获得具有与温度无关的基准电压。传统的基准电压源的缺点在于：由于晶体管VBE与温度不是线性关系，除一阶项还有高阶非线性项，而传统的带隙基准只对VBE的一阶项进行了补偿，其负温度相关性的VBE高阶项并没有得到补偿，从而导致电路的温度特性较差。

对于目前出现的高阶补偿方法大都采用运算放大器去实现，或者只补偿了VBE的一阶和部分高阶项，运算放大器的性能本身会随着温度的变化而降低。同时由于运算放大器产生的失调电压对带隙基准的输出电压带来很大影响，因此，温度系数依然不能降到很低。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种二阶温度补偿的高电源抑制比的带隙基准电路。该电路使用全mos管的二阶温度补偿基准电路将具有正的一阶和二阶温度系数对VBE的负温度系数进行补偿，同时共源共栅结构电流镜提高了输出基准电压的电源抑制比（PSRR）。

为了实现上述的实验目标，本发明采用的技术方案是:一种二阶温度补偿的高电源抑制比的带隙基准电路包含了：正温度系数电路、二阶温度补偿电路、负温度系数电路。