高精度的負(fù)壓分段補(bǔ)償帶隙基準(zhǔn)電壓源電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及集成電路穩(wěn)壓器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高精度的負(fù)壓分段補(bǔ)償帶隙 基準(zhǔn)電壓源電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 基準(zhǔn)電壓源電路是集成穩(wěn)壓器的核心部分之一，其精度和穩(wěn)定性直接關(guān)系整個(gè)系 統(tǒng)的整體性能。帶隙基準(zhǔn)源具有顯著的優(yōu)點(diǎn)：與標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝完全兼容；可以工作在低電 源電壓下；溫度漂移、噪聲和電源抑制比性能等都能滿(mǎn)足大部分系統(tǒng)的要求。所以帶隙基 準(zhǔn)源得到廣泛的研宄。如今，基準(zhǔn)電壓源在AD/DA轉(zhuǎn)換器、電源芯片、鎖相環(huán)（PLL，Phase Locked Loop)、高精度的電壓表、電流表、歐姆表等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。
[0003] -種傳統(tǒng)的帶隙基準(zhǔn)源的工作原理是：利用雙極型晶體管的基極-發(fā)射極電壓Vbe和它們的差值△ Vbe的溫度系數(shù)符號(hào)相反以及集成電路中元器件間匹配和溫度跟蹤較好的 特點(diǎn)，將這兩個(gè)電壓加以不同的組合，可得到對(duì)電源電壓和溫度不敏感的基準(zhǔn)電壓，圖1給 出了一種典型的帶隙基準(zhǔn)基本原理。
[0004] 然而這種傳統(tǒng)的帶隙基準(zhǔn)源的輸出電壓達(dá)到的溫度系數(shù)通常限制在 20-100ppm/°C。這是由于Vbe負(fù)溫度系數(shù)具有非線性，八￥%的線性正溫度特性?xún)H能抵消一 階負(fù)溫度系數(shù)，因此在所需要的工作溫度范圍如_40°C~125°C內(nèi)，現(xiàn)有的帶隙基準(zhǔn)源不能 使基準(zhǔn)電壓得到有效地補(bǔ)償，不能滿(mǎn)足負(fù)壓集成穩(wěn)壓器對(duì)高精度高穩(wěn)定性的負(fù)壓基準(zhǔn)源的 要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種高精度的負(fù)壓分段補(bǔ)償帶隙基準(zhǔn)電壓源 電路，所述電壓源電路通過(guò)指數(shù)補(bǔ)償和不同高溫段的兩次分段補(bǔ)償，對(duì)雙極型兩管負(fù)壓帶 隙基準(zhǔn)電路進(jìn)行曲率補(bǔ)償，確保了高精度的負(fù)壓基準(zhǔn)電壓輸出，負(fù)反饋回路提高了負(fù)壓基 準(zhǔn)源的電源抑制比。
[0006] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種高精度的負(fù)壓分段補(bǔ)償 帶隙基準(zhǔn)電壓源電路，其特征在于：包括啟動(dòng)電路、帶指數(shù)補(bǔ)償?shù)妮o助基準(zhǔn)電流生成電路、 第一分段補(bǔ)償電流生成電路、第二分段補(bǔ)償電流生成電路和負(fù)壓分段曲率補(bǔ)償帶隙基準(zhǔn)電 壓輸出電路，啟動(dòng)電路產(chǎn)生一個(gè)負(fù)值高電壓輸出，用于使帶指數(shù)補(bǔ)償?shù)妮o助基準(zhǔn)電流生成 電路脫離零穩(wěn)態(tài)；帶指數(shù)補(bǔ)償?shù)妮o助基準(zhǔn)電流生成電路用于產(chǎn)生一個(gè)輔助負(fù)壓帶隙基準(zhǔn) 電壓，反饋到啟動(dòng)電路，使啟動(dòng)電路脫離正常工作狀態(tài)，還產(chǎn)生一個(gè)指數(shù)補(bǔ)償?shù)妮o助基準(zhǔn)電 流，經(jīng)比例電流鏡分別輸出給第一分段補(bǔ)償電流生成電路、第二分段補(bǔ)償電流生成電路和 負(fù)壓分段曲率補(bǔ)償帶隙基準(zhǔn)電壓輸出電路，此外，還產(chǎn)生一個(gè)正比于溫度的電流IPTAT，經(jīng) 比例電流鏡分別輸出給第一分段補(bǔ)償電流生成電路、第二分段補(bǔ)償電流生成電路；第一分 段補(bǔ)償電流生成電路和第二分段補(bǔ)償電流生成電路分別產(chǎn)生第一分段補(bǔ)償電流和第二分 段補(bǔ)償電流，然后經(jīng)比例電流鏡輸出給負(fù)壓分段曲率補(bǔ)償帶隙基準(zhǔn)電壓輸出電路；負(fù)壓分 段曲率補(bǔ)償帶隙基準(zhǔn)電壓輸出電路將所述的輔助基準(zhǔn)電流、第一分段補(bǔ)償電流和第二分段 補(bǔ)償電流與三個(gè)電阻進(jìn)行運(yùn)算，得到負(fù)壓分段曲率補(bǔ)償帶隙基準(zhǔn)輸出電壓。
[0007] 進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述啟動(dòng)電路包括兩個(gè)PMOS晶體管PO和Pl，一個(gè)NMOS 晶體管Nl，晶體管PO的源極連接地電位GND，晶體管PO的漏極連接晶體管Nl的漏極和晶 體管Pl的柵極，晶體管PO的柵極連接晶體管Nl的柵極和帶指數(shù)補(bǔ)償?shù)妮o助基準(zhǔn)電流生成 電路的反饋輸出端A ;晶體管Pl的源極連接地電位GND，晶體管Pl的漏極連接帶指數(shù)補(bǔ)償 的輔助基準(zhǔn)電流生成電路的雙向端口 B ;晶體管Nl管的源極連接電源電壓VSS。
[0008] 進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述帶指數(shù)補(bǔ)償?shù)妮o助基準(zhǔn)電流生成電路包括兩個(gè)PNP 晶體管：Q1、Q2 ;三個(gè)NMOS晶體管：N2、N3、N4 ;三個(gè)電阻：R1、R5、R6 ;電阻R5的一端連接地 電位GND，另一端分別與電阻R6的一端和晶體管Ql的發(fā)射極連接，電阻R6的另一端連接晶 體管Q2的發(fā)射極；晶體管Q2的基極第一路連接晶體管Ql的基極，第二路連接電阻Rl與晶 體管N的漏極形成的反饋輸出端A，電阻Rl的另一端連接地電位GND ;晶體管Ql集電極的 第一路與晶體管N3的漏極連接，第二路接晶體管N3的柵極與晶體管M的柵極形成的結(jié)點(diǎn) C ;晶體管Q2的集電極分別與晶體管M的漏極以及晶體管N2的柵極連接，晶體管M的漏 極與晶體管N2的柵極形成雙向端口 B ;晶體管N2、晶體管N3和晶體管M的源極連接電源 電壓VSS。
[0009] 進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述第一分段補(bǔ)償電流生成電路包括：兩個(gè)PNP晶體管： Q3、Q4 ;三個(gè)NMOS晶體管：N5、N6、N10 ;三個(gè)PMOS晶體管：P2、P3、P4 ;-個(gè)電阻：R7 ;電阻R7 的一端連接地電位GND，另一端連接晶體管Q3的發(fā)射極與晶體管NlO的柵極的結(jié)點(diǎn)；晶體 管Q3的基極連接晶體管Q4的基極與晶體管P2的源極的結(jié)點(diǎn)，晶體管Q3的集電極連接晶 體管N5的漏極與晶體管P2的柵極的結(jié)點(diǎn)；晶體管N5的柵極連接帶指數(shù)補(bǔ)償?shù)妮o助基準(zhǔn)電 流生成電路的一個(gè)輸出端B，晶體管N5的源極連接電源電壓VSS ;晶體管Q4的發(fā)射極連接 地電位GND，集電極連接晶體管N6的漏極和晶體管NlO的源極；晶體管N6的柵極連接帶指 數(shù)補(bǔ)償?shù)妮o助基準(zhǔn)電流生成電路的另一個(gè)輸出端C，源極連接電源電壓VSS ;晶體管NlO的 漏極分別與晶體管P3的漏極、晶體管P3柵極以及晶體管P4管的柵極連接；晶體管P3的源 極連接地電位GND ;晶體管P4的源極連接地電位GND，漏極連接負(fù)壓分段曲率補(bǔ)償帶隙基準(zhǔn) 電壓輸出電路的輸入端D。
[0010] 進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述第二分段補(bǔ)償電流生成電路包括兩個(gè)PNP晶體管： Q5、Q6 ;三個(gè)NMOS晶體管：N7、N8、N11 ;三個(gè)PMOS晶體管：P5、P6、P7 ;-個(gè)電阻：R8 ;電阻R8 的一端連接地電位GND，另一端分別連接晶體管Q5的發(fā)射極和晶體管Nll管的柵極；晶體 管Q5的基極分別連接晶體管Q6的基極和晶體管P5管的源極，集電極分別連接晶體管N7 的漏極和晶體管P5管的柵極；晶體管N7的柵極連接帶指數(shù)補(bǔ)償?shù)妮o助基準(zhǔn)電流生成電路 的一個(gè)輸出端B，源極連接電源電壓VSS ;晶體管Q6的發(fā)射極連接地電位GND，集電極分別 連接晶體管N8的漏極和晶體管Nll的源極；晶體管N8的柵極連接帶指數(shù)補(bǔ)償?shù)妮o助基準(zhǔn) 電流生成電路另一個(gè)輸出端C，源極連接電源電壓VSS ;晶體管Nll的漏極分別連接晶體管 P6的漏極、晶體管P6的柵極以及晶體管P7的柵極；晶體管P6的源極連接地電位GND ;晶體 管P7的源極連接地電位GND，漏極連接負(fù)壓分段曲率補(bǔ)償帶隙基準(zhǔn)電壓輸出電路的另一個(gè) 輸入端E。
[0011] 進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述負(fù)壓分段曲率補(bǔ)償帶隙基準(zhǔn)電壓輸出電路包括：三 個(gè)電阻：R2、R3、R4 ;-個(gè)NMOS管：N9 ;電阻R2的一端連接地電位GND，另一端連接電阻R3 的一端，電阻R2與電阻R3之間形成負(fù)壓分段曲率補(bǔ)償帶隙基準(zhǔn)電壓輸出電路的一個(gè)輸入 端D ;電阻R3的另一端連接電阻R4的一端，電阻R3與電阻R4之間形成負(fù)壓分段曲率補(bǔ)償 帶隙基準(zhǔn)電壓輸出電路的另一個(gè)輸入端E ;電阻R4的另一端連接晶體管N9的漏極，電阻R4 與晶體管N9之間形成負(fù)壓分段曲率補(bǔ)償帶隙基準(zhǔn)電壓輸出電路的一個(gè)輸出端F，F(xiàn)點(diǎn)電壓 為所述電壓源電路產(chǎn)生的高精度的負(fù)壓基準(zhǔn)輸出電壓；晶體管N9的柵極連接帶指數(shù)補(bǔ)償 的輔助基準(zhǔn)電流生成電路的一個(gè)輸出端B，源極連接電源電壓