專利名稱：一種與電阻絕對值非相關(guān)的能隙基準(zhǔn)電壓源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基準(zhǔn)參考電壓源的電源技術(shù)，尤其涉及溫度穩(wěn)定性高且被廣泛地應(yīng)用在模擬系統(tǒng)中作為測量標(biāo)準(zhǔn)的一種與電阻絕對值非相關(guān)的能隙基準(zhǔn)電壓源。
背景技術(shù)：
在模擬、數(shù)?；旌?、甚至純數(shù)字電路中都需要參考電壓源，參考電壓源的穩(wěn)定性直接決定了電路的性能。描寫參考電壓源穩(wěn)定性的指標(biāo)主要有電源抑制比、溫度系數(shù)等。為了滿足電路在惡劣的外界溫度環(huán)境下正常工作的要求，參考電壓源必須具有非常小的溫度系數(shù)。
能隙參考電壓源是目前具有最小溫度系數(shù)的參考電壓源，能隙參考電壓源的原理如下所述PN結(jié)的正向?qū)妷壕哂胸?fù)溫度特性，而兩個(gè)PN結(jié)的正向?qū)妷翰钫扔跍囟?稱為PTAT電壓)，具有正的溫度特性，能隙基準(zhǔn)電壓源正是利用PN結(jié)的這種特性，把具有負(fù)溫度特性的PN結(jié)的正向?qū)妷汉途哂姓郎囟忍匦缘膬蓚€(gè)PN結(jié)的正向?qū)妷翰钕嗷パa(bǔ)償，取得了良好的溫度特性。
下面我們簡單地?cái)⑹霈F(xiàn)有技術(shù)能隙基準(zhǔn)電壓源的工作原理。
請參見圖1所示，圖1給出了現(xiàn)有技術(shù)基本能隙基準(zhǔn)電壓源的電原理圖。由于電流鏡的作用，M1和M2中流過的電流相等，所以N1和N2點(diǎn)的電壓相等，N2點(diǎn)的電壓就是T1的正向?qū)妷?，T1和T2的正向?qū)妷翰瞀be具有正的溫度系數(shù)，它在R1上產(chǎn)生具有正的溫度系數(shù)的電流IPTAT，該電流通過電流鏡的復(fù)制流過R2，在該電阻上產(chǎn)生具有正的溫度系數(shù)的電壓VPTAT＝nΔVbe，其中n是比例因子。VPTAT和T3、T4的正向?qū)妷合喁B加就得到了能隙基準(zhǔn)電壓輸出。
Vout=Vbe3+Vbe4+(R3/R4)ΔVbe----(1)]]>式(1)中的Vbe3和Vbe4可以表示成Vbe＝(KT/q)ln(I/Is)，其中I是流過PN結(jié)的正向電流，可以表示成I＝ΔVbe/R1，所以可以將式(1)表示成式(2)Vout=2KTqln(IIs)+R3R4ΔVbe=2KTqln(ΔVbeIsR1)+R3R4ΔVbe]]>=2KTq(ln(ΔVbe)-ln(Is)-ln(R1))R3R4ΔVbe----(2)]]>式(2)表明能隙基準(zhǔn)電壓輸出不僅和電阻的比值有關(guān)，而且和電阻絕對值及溫度系數(shù)有關(guān)。
在集成電路工藝中，電阻的絕對值和溫度系數(shù)隨工藝波動較大，難于用一個(gè)統(tǒng)一的模型來描述，導(dǎo)致最后實(shí)際結(jié)果和仿真結(jié)果不能很好地吻合，產(chǎn)品的一致性差，工藝波動大，成品率低。同時(shí)由于Vbe和電阻的溫度系數(shù)有關(guān)，導(dǎo)致最后的能隙基準(zhǔn)電壓輸出的溫度系數(shù)較大。如果電阻的絕對值變化±20％，那么Vbe的最大變化量為(KT/q)ln40％≈23.8mV，引起Vbe的溫度系數(shù)變化約為K/qln40％≈80ppm/oC。圖2給出了現(xiàn)有技術(shù)基本能隙基準(zhǔn)電壓源中輸出電壓和電阻絕對值的關(guān)系的曲線示意圖；圖3給出了現(xiàn)有技術(shù)基本能隙基準(zhǔn)電壓源中輸出電壓和電阻的溫度系數(shù)的關(guān)系的曲線示意圖。由此可見，在現(xiàn)有技術(shù)能隙基準(zhǔn)電壓源中，電阻的絕對值和電阻的溫度系數(shù)直接影響電壓源的輸出電壓。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種與電阻絕對值和溫度系數(shù)非相關(guān)的能隙基準(zhǔn)電壓源，它能降低能隙基準(zhǔn)電壓源對電阻的絕對值和溫度特性的依賴，減小基準(zhǔn)電壓輸出和電阻工藝的相關(guān)性，從而提高產(chǎn)品的成品率和溫度特性。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種與電阻絕對值非相關(guān)的能隙基準(zhǔn)電壓源，其特征在于包括
一產(chǎn)生主偏置電流的偏置電路；兩與偏置電路連接的且能產(chǎn)生具有負(fù)溫度系數(shù)電流的負(fù)溫度系數(shù)電路I和負(fù)溫度系數(shù)電路II；一正溫度系數(shù)電路I，該正溫度系數(shù)電路I與負(fù)溫度系數(shù)電路I和II連接且能對負(fù)溫度系數(shù)電路I和II所產(chǎn)生的電流進(jìn)行相減的從而產(chǎn)生具有正溫度系數(shù)電流；一與負(fù)溫度系數(shù)電路II和偏置電路相連的負(fù)溫度系數(shù)電路III，用來產(chǎn)生用于輸出的負(fù)溫度系數(shù)電流；一與正溫度隙系數(shù)電路I和負(fù)溫度系數(shù)電路III相連的基準(zhǔn)電壓輸出電路；一輸出電路。
在上述的一種與電阻絕對值非相關(guān)的能隙基準(zhǔn)電壓源中，其中，所述的偏置電路1由六個(gè)MOS管和兩個(gè)PNP三極管連接組成，其中，MOS管M15和M16的源極與直流電源相連，MOS管M15和M16的漏極分別與MOS管M13和M14的源極連接，MOS管M15和M16的柵極共接于MOS管M15的漏極和MOS管M13的源極；MOS管M13和M14的柵極共接于MOS管M13和M11的漏極，MOS管M14的漏極與MOS管M12的漏極、MOS管M11和M12的柵極共接，MOS管M11的源極和PNP管Q1的集電極相連，MOS管M12的源極和PNP管Q2的集電極相連；PNP管Q1、Q2的基極和發(fā)射極相連，連接到公共地端。
在上述的一種與電阻絕對值非相關(guān)的能隙基準(zhǔn)電壓源中，其中，所述的負(fù)溫度系數(shù)電路I由九個(gè)MOS管、一個(gè)PNP三極管和一個(gè)電阻連接組成和兩個(gè)電流源組成；其中，MOS管M25和M29的源極與直流電源相連；MOS管M25和M29的漏極分別與MOS管M24和M28的源極連接，MOS管M24和M28的柵極與MOS管M24和M23的漏極和MOS管M23柵極共接；MOS管M25和M29的柵極與MOSM27的漏極共接，M27接收電流源1的Ibias的電流，MOS管M26和M27的柵極和MOS管M26的漏極共接，M26接收電流源2的Ibias的電流，MOS管M26和M27的源極分別與MOS管M21和M22的漏極連接；MOS管M21的源極與PNP管Q3的集電極相連；PNP管Q3的基極和發(fā)射極在公共地端相連；在MOS管M22、M23的源極和公共地之間設(shè)置一電阻R1；MOS管M28的漏極輸出VBE1/R1-Ibias電流。
在上述的一種與電阻絕對值非相關(guān)的能隙基準(zhǔn)電壓源中，其中，所述的負(fù)溫度系數(shù)電路II由九個(gè)MOS管連接組成、一個(gè)PNP三極管和一個(gè)電阻連接組成和三個(gè)電流源組成；其中，MOS管M35和M39的源極與直流電源相連；MOS管M35和M39的漏極分別與MOS管M34和M38的源極連接，MOS管M34和M38的柵極與MOS管M34和M33的漏極和MOS管M33柵極共接；MOS管M35和M39的柵極與MOS管M37的漏極共接，M37接收電流源3的Ibias的電流，MOS管M36和M37的柵極和MOS管M36的漏極共接，M36接收電流源4的Ibias的電流，MOS管M36和M37的源極分別與MOS管M31和M32的漏極連接；在MOS管M32和M33的源極設(shè)置一電阻R1_1，M31的源極和PNP管Q4的集電極相連；PNP管Q4的基極和發(fā)射極相連至公共地端；電流源5的輸出端輸出KIbias的電流并接至Q4的集電極；MOS管M38的漏極輸出VBE2/R1_1-Ibias電流。
在上述的一種與電阻絕對值非相關(guān)的能隙基準(zhǔn)電壓源中，其中，所述的正溫度系數(shù)電路I由12個(gè)MOS管和兩個(gè)電流源連接組成，MOS管M412和M413的柵極相連，M412的漏極和由M28和M29組成的電流源的負(fù)端相連，M411的漏極和M43的漏極相連，它的源極分別和M49和M410的漏極相連；M49和M410的柵極相連并連接至M49的漏極；MOS管M43和M44的柵極與MOS管M43的漏極、M411的漏極、由M39和M38組成的電流源的負(fù)端相連；MOS管M43和M44的源極分別與MOS管M41和M42的漏極連接；MOS管M45和M46的柵極和M45的漏極相連，并連接至M44的漏端；M47和M48源極接至電源端，柵極相連后與M47的漏極相連，并與M45的源極相連；M48的漏極接至M46得源極；M48和49作為輸出端的電流源，輸出具有正溫度特性的電流。
在上述的一種與電阻絕對值非相關(guān)的能隙基準(zhǔn)電壓源中，其中，所述的負(fù)溫度系數(shù)電路III由八個(gè)MOS管和兩個(gè)電流源組成。兩個(gè)電流源8、9的電流分別為VBE2/R1_1-Ibias和Ibias；它們的正端接直流電源，負(fù)端接M53的漏極；M53和M54的柵極和M53的漏極相連，它們的源極分別和M51和M52的漏極相連；M51和M52的柵極和M51的漏極相連，它們的源極和電源地相連；M55和M56的柵極和M55的漏極相連，它們的源極分別和M57和M58的漏極相連，M55的漏極和M54的漏極相連；M57和M58的柵極相連并和M57的漏極相連，它們的源極和直流電源相連。M58和M56作為輸出端電路的電流源，輸出具有負(fù)溫度特性的電流。
在上述的一種與電阻絕對值非相關(guān)的能隙基準(zhǔn)電壓源中，其中，所述的基準(zhǔn)電壓輸出電路(6)由電阻R2和電流源10，11構(gòu)成，電流源10由M48和M46構(gòu)成，流過的電流為nVBE1/R1；電流源11由M58和M56構(gòu)成，流過的電流為mΔVBE1/R1，電阻R2接這兩個(gè)電流源的負(fù)端。
本發(fā)明，一種與電阻絕對值非相關(guān)的能隙基準(zhǔn)電壓源，由于采用了上述的技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和積極效果。本發(fā)明由于采用了有別于傳統(tǒng)的能隙基準(zhǔn)電壓源的電流偏置的辦法，使得偏置電流與工藝的相關(guān)程度大大地降低，輸出基準(zhǔn)電壓的絕對值和溫度特性與電阻的絕對值和溫度特性的相關(guān)性也大大地降低，基準(zhǔn)電壓輸出的一致性和溫度特性都有很大的提高。


通過以下對本發(fā)明一種與電阻絕對值非相關(guān)的能隙基準(zhǔn)電壓源的一實(shí)施例結(jié)合其附圖的描述，可以進(jìn)一步理解本發(fā)明的目的、具體結(jié)構(gòu)特征和優(yōu)點(diǎn)。其中，附圖為圖1是現(xiàn)有技術(shù)基本能隙基準(zhǔn)電壓源的電原理圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)基本能隙基準(zhǔn)電壓源的輸出電壓和電阻絕對值的關(guān)系的曲線示意圖；圖3是現(xiàn)有技術(shù)基本能隙基準(zhǔn)電壓源的輸出電壓和電阻的溫度系數(shù)的關(guān)系的曲線示意圖；圖4是本發(fā)明一種與電阻絕對值非相關(guān)的能隙基準(zhǔn)電壓源的電原理圖；圖5是圖4中偏置電路的電原理圖；圖6是圖4中負(fù)溫度系數(shù)電路的電原理圖；圖7是圖4中正溫度系數(shù)電路的電原理圖；圖8是圖4中基準(zhǔn)電壓輸出電路的電原理圖；圖9是本發(fā)明一種與電阻絕對值非相關(guān)的能隙基準(zhǔn)電壓源中電阻的絕對值變化±20％對能隙基準(zhǔn)電壓輸出的影響的曲線示意圖；圖10是本發(fā)明一種與電阻絕對值非相關(guān)的能隙基準(zhǔn)電壓源中電阻的溫度系數(shù)變化對能隙基準(zhǔn)電壓輸出的影響的曲線示意圖。
具體實(shí)施例方式
在現(xiàn)有技術(shù)基本能隙基準(zhǔn)電壓源中電阻的絕對值和溫度系數(shù)對能隙基準(zhǔn)電壓源的影響主要是通過偏置電流影響PN結(jié)的正向結(jié)電壓實(shí)現(xiàn)的。因此本發(fā)明的中心任務(wù)是產(chǎn)生一個(gè)和電阻無關(guān)的偏置電流，用該電流偏置所有PN結(jié)，使能隙基準(zhǔn)電壓的輸出與電阻的溫度系數(shù)和絕對值無關(guān)。
請參見圖4所示，這是本發(fā)明一種與電阻絕對值非相關(guān)的能隙基準(zhǔn)電壓源的電原理圖。本發(fā)明包括一能產(chǎn)生主偏置電流的偏置電路1；與偏置電路1連接的標(biāo)號為2和3的負(fù)溫度系數(shù)電路I和負(fù)溫度系數(shù)電路II，該負(fù)溫度系數(shù)電路I和II用以產(chǎn)生具有負(fù)溫度系數(shù)的電流；一標(biāo)號為4的正溫度系數(shù)電路I，該正溫度系數(shù)電路I由負(fù)溫度系數(shù)電路I通過由M412、M411、M49、和M410組成的電流鏡和負(fù)溫度系數(shù)電路II連接，能對負(fù)溫度系數(shù)電路I和II所產(chǎn)生的電流進(jìn)行相減，從而在M43和M41上產(chǎn)生具有正溫度系數(shù)的電流，該電流通過由M41、M43、M42和M44組成的電流鏡復(fù)制到M45和M46中，再通過由M45、M46、M47和M48組成的電流鏡按照一定的比例復(fù)制到M46和M48中；負(fù)溫度系數(shù)電路III和負(fù)溫度系數(shù)電路II、主偏置電路I相連，將由負(fù)溫度系數(shù)電路II產(chǎn)生的電流和偏置電路產(chǎn)生的電流復(fù)制后相加，產(chǎn)生具有負(fù)溫度特性的電流，然后按照一定的比例在它的輸出端輸出具有負(fù)溫度特性的電流；基準(zhǔn)電壓輸出電路，和正溫度系數(shù)電路III的輸出端，及負(fù)溫度系數(shù)電路III的輸出端相連，產(chǎn)生基準(zhǔn)輸出電壓。
請結(jié)合圖4參見圖5所示，圖5是圖4中偏置電路的電原理圖。所述的偏置電路1由六個(gè)MOS管和兩個(gè)PNP三極管連接組成，其中，MOS管M15和M16的源極與直流電源相連，MOS管M15和M16的漏極分別與MOS管M13和M14的源極連接，MOS管M15和M16的柵極共接于MOS管M15的漏極和MOS管M13的源極；MOS管M13和M14的柵極共接于MOS管M13和M11的漏極，MOS管M14的漏極與MOS管M12的漏極、MOS管M11和M12的柵極共接，MOS管M11的源極和PNP管Q1的集電極相連，MOS管M12的源極和PNP管Q2的集電極相連；PNP管Q1、Q2的基極和發(fā)射極相連，連接到公共地端。
在該偏置電路1中，將兩個(gè)正向偏置的PN結(jié)的電壓差作為工作在飽和區(qū)的M11管的Vdsat，產(chǎn)生偏置電流，該偏置電流取決于兩個(gè)PN結(jié)的正向電壓差，該電壓差的工藝相關(guān)性非常小，因此得到的偏置電流的工藝相關(guān)性也非常小。
本發(fā)明的另外一個(gè)內(nèi)容是產(chǎn)生具有負(fù)溫度系數(shù)的電壓VNT和正溫度系數(shù)的電壓VPTAT進(jìn)行補(bǔ)償?shù)玫綔囟认禂?shù)小的能隙基準(zhǔn)電壓輸出。為此設(shè)計(jì)了圖6所示的負(fù)溫度系數(shù)電路和圖7所示的正溫度系數(shù)電路。
請結(jié)合圖4參見圖6所示，圖6是圖4中負(fù)溫度系數(shù)電路的電原理圖。所述的負(fù)溫度系數(shù)電路I2由九個(gè)MOS管、一個(gè)PNP三極管和一個(gè)電阻連接組成。其中，MOS管M25和M29的源極與直流電源相連；MOS管M25和M29的漏極分別與MOS管M24和M28的源極連接，MOS管M24和M28的柵極與MOS管M24和M23的漏極和MOS管M23柵極共接；MOS管M25和M29的柵極與MOSM27的漏極共接且接收Ibias的信號，MOS管M26和M27的柵極和MOS管M26的漏極共接且接收Ibias的信號，MOS管M26和M27的源極分別與MOS管M21和M22的漏極連接；MOS管M21的源極與PNP管Q3的集電極相連；PNP管Q3的基極和發(fā)射極在公共地端相連；在MOS管M22、M23的源極和公共地之間設(shè)置一電阻R1；MOS管M28的漏極輸出VBE1/R1-Ibia電流。
在圖6所示的負(fù)溫度系數(shù)電路中，將正向偏置的PNP管Q3的電壓降作用到電阻R1上，產(chǎn)生了具有負(fù)溫度系數(shù)的電流，該電流流過另外一個(gè)電阻(見圖8的電阻R2)就可以在該電阻的兩端得到了具有負(fù)溫度系數(shù)的電壓VNT。
如果將圖6中的PNP管的面積或流過的電流增加，就可以產(chǎn)生另外一個(gè)具有負(fù)溫度系數(shù)的電流，這兩個(gè)電流的差就是一個(gè)具有正溫度系數(shù)的電流，請結(jié)合圖4參見圖7所示，圖7是圖4中正溫度系數(shù)電路的電原理圖。電流VBE2/R1_1-Ibias與電流VBE1/R1-Ibias差為ΔVBE2/R1，流過M43和M44，然后在M44和M42上產(chǎn)生正溫度特性的輸出電流ΔVBE2/R1；該溫度特性的電流通過圖(4)中的由M45、M46、M47和M48組成的電流鏡，在M47和M48上得到了按照一定比例放大的電流nΔVBE2/R1。
將該正溫度特性的電流流過具有一定值的電阻就可以在該電阻的兩端產(chǎn)生就有正溫度系數(shù)的電壓VPTAT。將VNT和VPTAT相疊加，就得到了具有很小溫度系數(shù)的能隙基準(zhǔn)電壓輸出。
請結(jié)合圖4參見圖5和圖6所示，為了對本發(fā)明的偏置電流產(chǎn)生方式和能系電壓溫度補(bǔ)償?shù)脑碛懈M(jìn)一步的了解，詳細(xì)敘述偏置電流的產(chǎn)生和能系電壓的溫度補(bǔ)償。
在圖5偏置電路1中，MOS管M12管的W2/L2遠(yuǎn)大于MOS管M11管的W/L，所以對MOS管M12管滿足Vgs2≈Vth2，由該偏置電路1產(chǎn)生的偏置電流可以表示成式(3)Ibias=12β1(VBE2-VBE1+Vgs2-Vth1)2≈12β1(ΔVBE1)2----(3)]]>其中β1=μnCoxWL,]]>μn是電子遷移率，Cox是NMOS的單位面積電容，W是M1的溝道寬度，L是M1的溝道長度。
在圖6負(fù)溫度系數(shù)電路2的電路用來產(chǎn)生Vbe/R，MOS管M21和M22中流過的是偏置電流Ibias，MOS管M23中流過的是VBE1/R1-Ibias(電流)，MOS管M25的柵連接到N4上，用來實(shí)現(xiàn)反饋，控制N2電壓和N1電壓相等，MOS管M23的作用是抬高M(jìn)OS管M24的柵壓，有利于將電流VBE1/R1-Ibias正確的復(fù)制出來。
請結(jié)合圖4參見圖6所示，由另外一塊和圖6相似的標(biāo)號為3電路，即負(fù)溫度系數(shù)電路II，該負(fù)溫度系數(shù)電路II 3由九個(gè)MOS管連接組成、一個(gè)PNP三極管和一個(gè)電阻連接組成。其中，MOS管M35和M39的源極與直流電源相連；MOS管M35和M39的漏極分別與MOS管M34和M38的源極連接，MOS管M34和M38)的柵極與MOS管M34和M33的漏極和MOS管M33柵極共接；MOS管M35和M39的柵極與MOS管M37的漏極共接且接收Ibias的信號，MOS管M36和M37的柵極和MOS管M36的漏極共接且接收Ibias的信號，MOS管M36和M37的源極分別與MOS管M31和M32的漏極連接；在MOS管M32和M33的源極設(shè)置一電阻R1_1，M31的源極和PNP管Q4的集電極相連；PNP管Q4的基極和發(fā)射極相連至公共地端；MOS管M38的漏極輸出VBE2/R1_1-Ibia電流。
通過圖7的電路相減，產(chǎn)生了電流ΔVBE2/R1，由此可見，該ΔVBE2的偏置電流是與電阻無關(guān)的，因此它不同于圖1的基本能隙基準(zhǔn)源中的ΔVBE。
將電流VBE2/R1_1-Ibia通過由M38、M66組成的電流鏡復(fù)制到M66中，將電流Ibias通過由M1、M68組成的電流鏡復(fù)制到M68中，然后將這兩個(gè)電流相加，得到VBE2/R2的電流，將該電流流過M70、M71，通過由M70，M71、M72和M73組成的電流鏡將該電流按照一定的比例復(fù)制到M72、M73中；然后將該電流通過由M74、M75、M76和M77組成的電流鏡復(fù)制到M76和M77中，該電流和由M49，M50中流出的正溫度系數(shù)的電流相加然后通過電阻R2，在電阻R2上產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓輸出。
請結(jié)合圖4參見圖8所示，圖8是圖4中基準(zhǔn)電壓輸出電路的電原理圖。所述的基準(zhǔn)電壓輸出電路8由電阻R2構(gòu)成，該電阻R2的一端與nVBE1/R1、mΔVBE1/R1連接，另一端接地。
將ΔVBE2/R1乘以一個(gè)系數(shù)n，加上VBE1/R1乘以一個(gè)系數(shù)m最后得到了輸出電壓。將該電流流過電阻R2得到輸出電壓可以表示成式(4)Vout=(mVBE1+nΔVBE2)R2R1----(4)]]>式(4)中的VBE可以表示成式(5)VBE=KTqln(IbiasIs)=KTqln(β1(ΔVBE1)22Is)----(5)]]>由此可見，VBE是一個(gè)與電阻無關(guān)的量，因此式(4)括號中的項(xiàng)與電阻無關(guān)，而括號外的項(xiàng)與電阻的比值有關(guān)，所以由式(4)決定的能隙基準(zhǔn)電壓源的輸出電壓與電阻的絕對值和溫度系數(shù)無關(guān)。
請參見圖9和圖10所示，圖9和圖10給出了電阻的絕對值變化和電阻的溫度系數(shù)變化對基準(zhǔn)電壓輸出的影響，對比圖2可以發(fā)現(xiàn)電阻的絕對值和溫度系數(shù)對基準(zhǔn)電壓輸出的影響大大地減小了。
綜上所述，本發(fā)明，一種與電阻絕對值非相關(guān)的能隙基準(zhǔn)電壓源，由于采用了有別于傳統(tǒng)的能隙基準(zhǔn)電壓源的電流偏置的辦法，使得偏置電流與工藝的相關(guān)程度降低，同時(shí)降低了能隙基準(zhǔn)電壓源對電阻的絕對值和溫度特性的依賴，并且基準(zhǔn)電壓輸出的一致性和溫度特性都有很大的提高，因此極為實(shí)用。
權(quán)利要求
1.一種與電阻絕對值非相關(guān)的能隙基準(zhǔn)電壓源，其特征在于包括一產(chǎn)生主偏置電流的偏置電路(1)；兩與偏置電路(1)連接的且能產(chǎn)生具有負(fù)溫度系數(shù)電流的負(fù)溫度系數(shù)電路I(2)和負(fù)溫度系數(shù)電路II(3)；一正溫度系數(shù)電路I(4)，該正溫度系數(shù)電路I(4)與負(fù)溫度系數(shù)電路I和II連接且能對負(fù)溫度系數(shù)電路I和II(2、3)所產(chǎn)生的電流進(jìn)行相減的從而產(chǎn)生具有正溫度系數(shù)電流；一與負(fù)溫度系數(shù)電路II(3)和偏置電路(1)相連的負(fù)溫度系數(shù)電路III(6)，用來產(chǎn)生用于輸出的負(fù)溫度系數(shù)電流；一與正溫度隙系數(shù)電路I(4)和負(fù)溫度系數(shù)電路III(5)相連的基準(zhǔn)電壓輸出電路(8)；一輸出電路(6)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種與電阻絕對值非相關(guān)的能隙基準(zhǔn)電壓源，其特征在于所述的偏置電路1由六個(gè)MOS管和兩個(gè)PNP三極管連接組成，其中，MOS管M15和M16的源極與直流電源相連，MOS管M15和M16的漏極分別與MOS管M13和M14的源極連接，MOS管M15和M16的柵極共接于MOS管M15的漏極和MOS管M13的源極；MOS管M13和M14的柵極共接于MOS管M13和M11的漏極，MOS管M14的漏極與MOS管M12的漏極、MOS管M11和M12的柵極共接，MOS管M11的源極和PNP管Q1的集電極相連，MOS管M12的源極和PNP管Q2的集電極相連；PNP管Q1、Q2的基極和發(fā)射極相連，連接到公共地端。
3.如權(quán)利要求1所述的一種與電阻絕對值非相關(guān)的能隙基準(zhǔn)電壓源，其特征在于所述的負(fù)溫度系數(shù)電路I(2)由九個(gè)MOS管、一個(gè)PNP三極管和一個(gè)電阻連接組成和兩個(gè)電流源組成；其中，MOS管M25和M29的源極與直流電源相連；MOS管M25和M29的漏極分別與MOS管M24和M28的源極連接，MOS管M24和M28的柵極與MOS管M24和M23的漏極和MOS管M23柵極共接；MOS管M25和M29的柵極與MOSM27的漏極共接，M27接收電流源1的Ibias的電流，MOS管M26和M27的柵極和MOS管M26的漏極共接，M26接收電流源2的Ibias的電流，MOS管M26和M27的源極分別與MOS管M21和M22的漏極連接；MOS管M21的源極與PNP管Q3的集電極相連；PNP管Q3的基極和發(fā)射極在公共地端相連；在MOS管M22、M23的源極和公共地之間設(shè)置一電阻R1；MOS管M28的漏極輸出VBE1/R1-Ibias電流。
4.如權(quán)利要求1所述的一種與電阻絕對值非相關(guān)的能隙基準(zhǔn)電壓源，其特征在于所述的負(fù)溫度系數(shù)電路II3由九個(gè)MOS管連接組成、一個(gè)PNP三極管和一個(gè)電阻連接組成和三個(gè)電流源組成；其中，MOS管M35和M39的源極與直流電源相連；MOS管M35和M39的漏極分別與MOS管M34和M38的源極連接，MOS管M34和M38的柵極與MOS管M34和M33的漏極和MOS管M33柵極共接；MOS管M35和M39的柵極與MOS管M37的漏極共接，M37接收電流源3的Ibias的電流，MOS管M36和M37的柵極和MOS管M36的漏極共接，M36接收電流源4的Ibias的電流，MOS管M36和M37的源極分別與MOS管M31和M32的漏極連接；在MOS管M32和M33的源極設(shè)置一電阻R1_1，M31的源極和PNP管Q4的集電極相連；PNP管Q4的基極和發(fā)射極相連至公共地端；電流源5的輸出端輸出KIbias的電流并接至Q4的集電極；MOS管M38的漏極輸出VBE2/R1_1-Ibias電流。
5.如權(quán)利要求1所述的一種與電阻絕對值非相關(guān)的能隙基準(zhǔn)電壓源，其特征在于所述的正溫度系數(shù)電路I(4)由12個(gè)MOS管和兩個(gè)電流源連接組成，MOS管M412和M413的柵極相連，M412的漏極和由M28和M29組成的電流源的負(fù)端相連，M411的漏極和M43的漏極相連，它的源極分別和M49和M410的漏極相連；M49和M410的柵極相連并連接至M49的漏極；MOS管M43和M44的柵極與MOS管M43的漏極、M411的漏極、由M39和M38組成的電流源的負(fù)端相連；MOS管M43和M44的源極分別與MOS管M41和M42的漏極連接；MOS管M45和M46的柵極和M45的漏極相連，并連接至M44的漏端；M47和M48源極接至電源端，柵極相連后與M47的漏極相連，并與M45的源極相連；M48的漏極接至M46得源極；M48和49作為輸出端的電流源，輸出具有正溫度特性的電流。
6.如權(quán)力要求1所述的一種與電阻絕對值非相關(guān)的能隙基準(zhǔn)電壓源，其特征在于所述的負(fù)溫度系數(shù)電路III(5)由八個(gè)MOS管和兩個(gè)電流源組成。兩個(gè)電流源8、9的電流分別為VBE2/R1_1-Ibias和Ibias；它們的正端接直流電源，負(fù)端接M53的漏極；M53和M54的柵極和M53的漏極相連，它們的源極分別和M51和M52的漏極相連；M51和M52的柵極和M51的漏極相連，它們的源極和電源地相連；M55和M56的柵極和M55的漏極相連，它們的源極分別和M57和M58的漏極相連，M55的漏極和M54的漏極相連；M57和M58的柵極相連并和M57的漏極相連，它們的源極和直流電源相連。M58和M56作為輸出端電路的電流源，輸出具有負(fù)溫度特性的電流。
7.如權(quán)利要求1所述的一種與電阻絕對值非相關(guān)的能隙基準(zhǔn)電壓源，其特征在于所述的基準(zhǔn)電壓輸出電路(6)由電阻R2和電流源10，11構(gòu)成，電流源10由M48和M46構(gòu)成，流過的電流為nVBE1/R1；電流源11由M58和M56構(gòu)成，流過的電流為mΔVBE1/R1，電阻R2接這兩個(gè)電流源的負(fù)端。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種與電阻絕對值非相關(guān)的能隙基準(zhǔn)電壓源，其特點(diǎn)是包括一產(chǎn)生主偏置電流的偏置電路；兩與偏置電路連接的且能產(chǎn)生具有負(fù)溫度系數(shù)電流的負(fù)溫度系數(shù)電路I和II；一正溫度系數(shù)電路I，它與負(fù)溫度系數(shù)電路I和II連接且能對負(fù)溫度系數(shù)電路I和II所產(chǎn)生的電流進(jìn)行相減的從而產(chǎn)生具有正溫度系數(shù)電流；一與負(fù)溫度系數(shù)電路II和偏置電路相連的負(fù)溫度系數(shù)電路III，以產(chǎn)生用于輸出的負(fù)溫度系數(shù)電流；一與正溫度隙系數(shù)電路I和負(fù)溫度系數(shù)電路III相連的基準(zhǔn)電壓輸出電路；一輸出電路。本發(fā)明使得偏置電流與工藝的相關(guān)程度降低，輸出基準(zhǔn)電壓的絕對值和溫度特性與電阻的絕對值和溫度特性的相關(guān)性降低；基準(zhǔn)電壓輸出的一致性和溫度特性有很大的提高。
文檔編號G05F1/46GK1635435SQ20031012283
公開日2005年7月6日 申請日期2003年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月26日
發(fā)明者劉家洲 申請人:上海貝嶺股份有限公司