專利名稱：無工藝依賴性高階修正參考電壓源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路領(lǐng)域，尤其涉及高階修正帶隙參考電壓源。
背景技術(shù)：
帶隙參考電壓源是指在電路中能起參考作用的電壓源，需要高精度，且其輸出的參考電壓隨外界溫度變化要盡量少的變化。參考電壓源應(yīng)用非常廣泛，比如數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器 (包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器)、傳感器、電源管理控制器和各種高精度測量儀表中。其精度直接影響到電路各模塊的性能，具有非常重要的作用。對(duì)于帶隙參考電壓源，考察性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)是溫度系數(shù)(TC，Temperature Coefficient)，溫度系數(shù)的單位為PPM/C°，溫度系數(shù)的表達(dá)式為TC= -VMAX-VMm- xl06溫度系數(shù)用于表明在限定溫度范圍內(nèi)，帶隙參考電壓源參考電壓的大小范圍。帶隙基準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)原理主要基于如下兩點(diǎn)第一點(diǎn)三極管的Vbe(基區(qū)——發(fā)射區(qū)電壓)具有負(fù)的溫度系數(shù)。Vbe具有如下表達(dá)式(參考文獻(xiàn)Y. P. Tsividis“Accurate Analysis ofTemperature Effects in/c-l/BE Characteristics with Application to Bandgap Reference Sources，，， IEEE Journal ofSolid-State Circuits, vol. SC-15. no. 6，pp.1076-1084，Dec.1980.)Vm (T) = Vgo + (Vbeo - FG0)(蚤)-η￥τ In(丟)+ Vr In-^-
』ο々Ic (7 Uj表達(dá)式中，\。為絕對(duì)零度時(shí)的參考電壓。Vbeci代表參考溫度為Ttj時(shí)的發(fā)射結(jié)電壓。 η與工藝相關(guān)的參數(shù)，一般為2。當(dāng)工藝確定時(shí)，η可以視為確定。Vt為熱電壓，其與溫度成正比，在常溫下(300Κ)，其值約為25. 85mv。從表達(dá)式中可以看出，在一定精度范圍內(nèi)，若忽略高階項(xiàng)。則Vbe(T)可認(rèn)為有恒定的溫度系數(shù)。第二點(diǎn)當(dāng)兩個(gè)三極管的集電極電流不相等時(shí)，二者的Vbe之差ΔνΒΕ具有正的溫度系數(shù)。當(dāng)集電極電流適當(dāng)小，基區(qū)調(diào)制效應(yīng)、大注入效應(yīng)及基區(qū)電阻可以忽略不計(jì)時(shí)， Δ Vbe表達(dá)式為AVBE = VT In^-Fr In^ = VT In^i-由于Vt具有正的溫度系數(shù)，且在溫度變化時(shí)其值幾乎不變，所以Δ Vbe具有正的溫度系數(shù)，且可以認(rèn)為其溫度系數(shù)不隨溫度變化而變化。這樣，將具有負(fù)溫度系數(shù)的Vbe與具有正溫度系數(shù)的ΔνΒΕ。通過合適比例相加，則可以得到與溫度無關(guān)的參考電壓。表達(dá)式為 Vref = VBE+k Δ Vbe這就是普通一階補(bǔ)償帶隙基準(zhǔn)電路的原理基于此原理的一階帶隙基準(zhǔn)的典型電路如

圖1所示.首先，通過運(yùn)算放大器10構(gòu)成的負(fù)反饋，保證了第一節(jié)點(diǎn)X與第二節(jié)點(diǎn)Y有相同的電壓值。這樣第一電阻Rl兩端的電壓差為
權(quán)利要求
1.一種高階修正帶隙參考電壓源，包括用于輸出參考電壓的輸出支路，其特征在于，還包括用于充當(dāng)電阻作用的接地電阻結(jié)構(gòu)和高階修正電路，所述高階修正電路和輸出支路并聯(lián)，且均連接至接地電阻結(jié)構(gòu)的電流輸入端，接地電阻結(jié)構(gòu)的電流輸出端接地，以及所述高階修正電路用于在溫度升高導(dǎo)致輸出支路中電流減小時(shí)向接地電阻的電流輸入端輸入電流。
2.如權(quán)利要求1所述的參考電壓源，其特征在于，所述高階修正電路包含一個(gè)或多個(gè)高階修正支路，所述高階修正支路由補(bǔ)償電阻結(jié)構(gòu)和金屬-氧化物-半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)連接而成， 其中補(bǔ)償電阻結(jié)構(gòu)的電流輸入端連接于金屬-氧化物-半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的狀態(tài)控制端，補(bǔ)償電阻結(jié)構(gòu)的電流輸出端接地或者其它高階修正支路中補(bǔ)償電路結(jié)構(gòu)的電流輸入端；以及金屬-氧化物-半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的電流輸出端連接至接地電阻結(jié)構(gòu)的電流輸入端。
3.如權(quán)利要求2所述的參考電壓源，其特征在于，所述補(bǔ)償電阻結(jié)構(gòu)由電阻和/或金屬-氧化物-半導(dǎo)體管組成。
4.如權(quán)利要求2所述的參考電壓源，其特征在于，所述金屬-氧化物-半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括 N型金屬-氧化物-半導(dǎo)體管和P型金屬-氧化物-半導(dǎo)體管，N型金屬-氧化物-半導(dǎo)體管和P型金屬-氧化物-半導(dǎo)體管串聯(lián)；其中N型金屬-氧化物-半導(dǎo)體管的柵極作為狀態(tài)控制端，連接至補(bǔ)償電阻結(jié)構(gòu)的電流輸入端；以及N型金屬-氧化物-半導(dǎo)體管的漏極連接至接地電阻結(jié)構(gòu)的電流輸入端。
5.如權(quán)利要求1所述的參考電壓源，其特征在于，所述接地電阻結(jié)構(gòu)由電阻或者金屬-氧化物-半導(dǎo)體管管組成。
全文摘要
本發(fā)明公開了無工藝依賴性高階修正參考電壓源，包括用于輸出參考電壓的輸出支路，其特征在于，還包括用于充當(dāng)電阻作用的接地電阻結(jié)構(gòu)和高階修正電路，所述高階修正電路和輸出支路并聯(lián)，且均連接至接地電阻結(jié)構(gòu)的電流輸入端，接地電阻結(jié)構(gòu)的電流輸出端接地，以及所述高階修正電路用于在溫度升高導(dǎo)致輸出支路中電流減小時(shí)向接地電阻的電流輸入端輸入電流，這種結(jié)構(gòu)無需依賴精確的工藝，適用很多種工藝，應(yīng)用范圍廣泛，此外不會(huì)大幅度增加電路面積，另外本發(fā)明提供的高階修正帶隙參考電壓源的溫度系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)有高階修正帶隙參考電壓源的溫度系數(shù)。
文檔編號(hào)G05F1/56GK102270005SQ201110063000
公開日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2011年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月16日
發(fā)明者張炯, 程曉峰 申請(qǐng)人:上海宏泰源電子技術(shù)有限公司