本發(fā)明涉及模擬集成電路領(lǐng)域，特別涉及應(yīng)用于高精度混合信號電路中的一種可校準(zhǔn)基準(zhǔn)電壓源。

背景技術(shù)：

基準(zhǔn)電壓源是集成電路中不可缺少的基礎(chǔ)模塊，廣泛應(yīng)用于模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、電荷泵電路、傳感器讀出電路等眾多混合信號電路中。隨著科技進(jìn)步，人們對于高科技產(chǎn)品要求越來越高，導(dǎo)致對電路精度要求越來越高，相應(yīng)的對于基準(zhǔn)電壓源的要求也隨之提高。需要提升基準(zhǔn)電壓源的電源電壓抑制比，溫漂系數(shù)，輸出精度等各方面指標(biāo)。

近年來，隨著集成電路工藝尺寸越來越小，掩膜版制作逐漸逼近光學(xué)極限，從而導(dǎo)致芯片中各個器件物理尺寸發(fā)生偏差。與此同時，受限于制作工藝，芯片不同位置摻雜濃度也難以保持一致。因此實際在集成電路制作過程中，不可避免的會產(chǎn)生工藝偏差?；鶞?zhǔn)源電路受到工藝偏差的影響，會導(dǎo)致輸出基準(zhǔn)電壓偏離原先設(shè)計值，同時，很可能會導(dǎo)致輸出基準(zhǔn)電壓的溫度系數(shù)嚴(yán)重退化。因此，需要設(shè)計校準(zhǔn)技術(shù)對基準(zhǔn)電壓源輸出電壓進(jìn)行校準(zhǔn)，才能真正獲得穩(wěn)定而準(zhǔn)確的基準(zhǔn)電壓。

工藝偏差對基準(zhǔn)源精度影響來自多個方面，電流鏡失配導(dǎo)致的鏡像電流誤差和電阻阻值偏差是其中兩個主要影響因素。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明旨在提供帶有輸出電壓校準(zhǔn)功能的基準(zhǔn)電壓源結(jié)構(gòu)，獲得準(zhǔn)確的基準(zhǔn)電壓輸出。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，帶有輸出電壓校準(zhǔn)功能的基準(zhǔn)電壓源結(jié)構(gòu)，包括PTAT(Proportional to Absolute Temperature)電流產(chǎn)生電路,PTAT啟動電路，偏置電壓產(chǎn)生電路，CTAT(Complementary to Absolute Temperature)電流產(chǎn)生電路，CTAT啟動電路，電流校準(zhǔn)模塊和校準(zhǔn)電阻部分；其中PTAT電流產(chǎn)生電路產(chǎn)生正溫度系數(shù)電流，CTAT電流產(chǎn)生電路產(chǎn)生負(fù)溫度系數(shù)電流，利用正負(fù)溫度系數(shù)電流和電流校準(zhǔn)模塊獲得校準(zhǔn)后的總電流I，該電流流過校準(zhǔn)電阻，獲得輸出電壓。

校準(zhǔn)電阻為可調(diào)電阻，通過進(jìn)一步調(diào)節(jié)該電阻來對輸出電壓進(jìn)行校正。

PTAT啟動電路包括MP1、MP2、MP3、MP4、MN1、MN2、MN3、MN4，CTAT啟動電路包括MP16、MP17、MP18、MP19、MN8、MN9、MN10、MN11，當(dāng)電路正常工作時，PTAT啟動電路和CTAT啟動電路均不工作，此時MN1、MN2和MN8、MN9上都沒有電流流過，當(dāng)電路正常工作時MN3鏡像獲得MN4的電流，在MN3的漏極得到低電壓，MN1和MN2的柵極連接到MN3的漏極，此時MN1和MN2保持截止，當(dāng)電路不工作，處于簡并狀態(tài)時，MP3、MP4的柵極電壓VPTAT1和VPTAT2為高，MN4上沒有電流流過，此時MN3截止，在MN3的漏極得到高電壓，從而MN1和MN2的柵極成為高電壓，MN1和MN2導(dǎo)通，將節(jié)點VPTAT1和VPTAT2拉到低電平，從而使電路回歸到正常工作狀態(tài)，CTAT啟動電路部分的原理與此一致。

本發(fā)明的特點及有益效果是：

本發(fā)明提出的校準(zhǔn)方法同時利用了電流校準(zhǔn)和電阻校準(zhǔn)兩種方式，能夠補(bǔ)償工藝偏差導(dǎo)致的輸出電壓偏移。

附圖說明：

圖1是基準(zhǔn)源校準(zhǔn)原理示意圖；

圖2是基準(zhǔn)源整體電路圖；

圖3是基準(zhǔn)源校準(zhǔn)部分電路圖。

具體實施方式

本發(fā)明提出了一種帶有輸出電壓校準(zhǔn)功能的基準(zhǔn)電壓源結(jié)構(gòu)。包括PTAT(Proportional to Absolute Temperature)電流產(chǎn)生電路,PTAT啟動電路，偏置電壓產(chǎn)生電路，CTAT(Complementary to Absolute Temperature)電流產(chǎn)生電路，CTAT啟動電路，電流校準(zhǔn)模塊和校準(zhǔn)電阻部分。其中PTAT電流產(chǎn)生電路產(chǎn)生正溫度系數(shù)電流，CTAT電流產(chǎn)生電路產(chǎn)生負(fù)溫度系數(shù)電流，利用正負(fù)溫度系數(shù)電流和電流校準(zhǔn)模塊獲得校準(zhǔn)后的總電流I，該電流流過校準(zhǔn)電阻，獲得輸出電壓，并且可以通過進(jìn)一步調(diào)節(jié)電阻來對輸出電壓進(jìn)行校正。本發(fā)明提出的校準(zhǔn)方法同時利用了電流校準(zhǔn)和電阻校準(zhǔn)兩種方式，能夠補(bǔ)償工藝偏差導(dǎo)致的輸出電壓偏移。

本發(fā)明通過對電流鏡尺寸和電阻阻值進(jìn)行校準(zhǔn)，進(jìn)而獲得準(zhǔn)確的基準(zhǔn)電壓輸出。

下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地描述。

本發(fā)明提出的基準(zhǔn)源工作原理如圖1所示，首先產(chǎn)生一路正溫度系數(shù)電流和一路負(fù)溫度系數(shù)電流，電流校準(zhǔn)模塊產(chǎn)生一路校準(zhǔn)電流，三路電流之和為總電流I，總電流I流過電阻獲得基準(zhǔn)電壓。通過同時對電流大小和電阻的阻值進(jìn)行校準(zhǔn)，可以獲得準(zhǔn)確的輸出基準(zhǔn)電壓。

基準(zhǔn)源電路圖如圖2所示，包括PTAT(Proportional to Absolute Temperature)電流產(chǎn)生電路,PTAT啟動電路，偏置電壓產(chǎn)生電路，CTAT(Complementary to Absolute Temperature)電流產(chǎn)生電路，CTAT啟動電路，電流校準(zhǔn)模塊和校準(zhǔn)電阻部分。

PTAT啟動電路包括MP1、MP2、MP3、MP4、MN1、MN2、MN3、MN4，CTAT啟動電路包括MP16、MP17、MP18、MP19、MN8、MN9、MN10、MN11。當(dāng)電路正常工作時，PTAT啟動電路和CTAT啟動電路均不工作，此時MN1、MN2和MN8、MN9上都沒有電流流過。當(dāng)電路正常工作時MN3鏡像獲得MN4的電流，在MN3的漏極得到低電壓，MN1和MN2的柵極連接到MN3的漏極，此時MN1和MN2保持截止。當(dāng)電路不工作，處于簡并狀態(tài)時，MP3、MP4的柵極電壓VPTAT1和VPTAT2為高，MN4上沒有電流流過，此時MN3截止，在MN3的漏極得到高電壓，從而MN1和MN2的柵極成為高電壓，MN1和MN2導(dǎo)通，將節(jié)點VPTAT1和VPTAT2拉到低電平，從而使電路回歸到正常工作狀態(tài)。CTAT啟動電路部分的原理與此一致。

PTAT電流產(chǎn)生電路部分利用誤差放大器AMP1將節(jié)點A和節(jié)點B鉗位到相同電壓，在電阻R1上產(chǎn)生電勢差為ΔV_BE，ΔV_BE是PTAT電壓，從而在電阻R1上產(chǎn)生PTAT電流大小為ΔV_BE/R1，流過MP7、MP8。

偏置電壓產(chǎn)生電路用來產(chǎn)生共源共柵結(jié)構(gòu)中共柵極MOS管的偏置電壓，分別是VPTAT2和VCTAT2。

CTAT電流產(chǎn)生電路利用誤差放大器AMP2將節(jié)點A和C鉗位到相同電壓。在電阻R2上得到電壓V_BE，V_BE是CTAT電壓，從而在電阻R2上產(chǎn)生CTAT電流大小為V_BE/R2，流過MP11、MP12。

校準(zhǔn)部分如圖3所示，其中MP20、MP21產(chǎn)生固定的PTAT電流，MP22、MP23產(chǎn)生固定的CTAT電流。MP25和MP28是PTAT補(bǔ)償電流的開關(guān)，用來控制產(chǎn)生PTAT補(bǔ)償電流。MP31和MP34是CTAT補(bǔ)償電流的開關(guān)，用來控制產(chǎn)生CTAT補(bǔ)償電流。最終固定電流和補(bǔ)償電流共同流過電阻，產(chǎn)生輸出基準(zhǔn)電壓。

電阻校準(zhǔn)部分通過一組溫度計碼控制的開關(guān)，選擇校準(zhǔn)電阻R31、R32、R33、R34、R35、R36、R37是否接入電路。D7-D0為00000001的時候R31-R37都接入電路，輸出電壓最大；D7-D0為00000011時候，R31-R36接入電路，R37被短路；以此類推，D7-D0為11111111時候R31-R37都被短路，輸出電壓最小。

通過電流校準(zhǔn)和電阻是配合使用，可以實現(xiàn)對輸出電壓的準(zhǔn)確調(diào)節(jié)，解決因工藝偏差導(dǎo)致的輸出電壓偏移。

盡管上面結(jié)合圖對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下，還可以做出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。