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帶隙基準(zhǔn)源電路及其基極電流補(bǔ)償電路的制作方法

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帶隙基準(zhǔn)源電路及其基極電流補(bǔ)償電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請(qǐng)?jiān)O(shè)及集成電路,特別設(shè)及在集成電路中使用的電壓基準(zhǔn)源。
【背景技術(shù)】
[0002] 電壓基準(zhǔn)源作為一個(gè)獨(dú)立的功能模塊被廣泛地應(yīng)用于模擬及數(shù)?;旌霞呻娐?中,其性能決定了整個(gè)巧片的可靠性。電壓基準(zhǔn)源的電路結(jié)構(gòu)有很多,帶隙基準(zhǔn)源應(yīng)用廣 泛。
[0003] 傳統(tǒng)的帶隙基準(zhǔn)源由于基極電流的存在,將會(huì)影響S級(jí)管的集電極的電流密度, 不能保證運(yùn)算放大器輸入端的兩個(gè)支路上=級(jí)管集電極電流的一致性,從而導(dǎo)致了較大的 基準(zhǔn)電壓溫漂系數(shù),需要進(jìn)行基極電流補(bǔ)償。例如:申請(qǐng)?zhí)枮?01010127309. 9,名為《自適 應(yīng)基極電流補(bǔ)償曲率校正的帶隙基準(zhǔn)源》的發(fā)明專利申請(qǐng),公開(kāi)了包含"自適應(yīng)基極電流補(bǔ) 償電路"的帶隙基準(zhǔn)源,針對(duì)一條支路只有一個(gè)=極管的情況進(jìn)行補(bǔ)償。但是該種帶隙基準(zhǔn) 結(jié)構(gòu)運(yùn)算放大器失調(diào)電壓對(duì)輸出電壓產(chǎn)生的誤差比較大,失調(diào)電壓本身隨溫度變化,因此 增大了輸出電壓溫度系數(shù)。
[0004] 通常,利用兩個(gè)PN結(jié)串聯(lián)的結(jié)構(gòu)降低運(yùn)放的輸入失調(diào)電壓影響,即;運(yùn)算放大器 輸入端的支路上通過(guò)兩個(gè)PNP S級(jí)管串聯(lián),一個(gè)PNP S極管的基極相連到另外一個(gè)PNP S 級(jí)管的發(fā)射極。采用=級(jí)管基極-發(fā)射極的負(fù)溫度系數(shù)的結(jié)電壓與它們具有正溫度系數(shù)的 基極-發(fā)射極電壓差進(jìn)行相加得到與溫度無(wú)關(guān)的基準(zhǔn)電壓。目P ;通過(guò)采用兩個(gè)具有相反溫 度系數(shù)的量W適當(dāng)?shù)臋?quán)重相加,得到零溫度系數(shù)的輸出結(jié)果。如圖1所示,常規(guī)的帶隙基準(zhǔn) 源包括共源共柵電流鏡(MOS管M3、M6,Ml、M7,M2、M8,M9、M4,M33、M34)、運(yùn)算放大器A1、S 極管91、92、93、94、97化及電阻31、32組成。^極管的特性相同,且^極管91、92及97的 發(fā)射結(jié)面積為Q3、Q4的1/n。
[0005] 負(fù)溫度系數(shù)的推導(dǎo)過(guò)程如下:
[0006] PNP S極管的發(fā)射極與基極的電壓VBE為;
[0007]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種帶隙基準(zhǔn)源用基極電流補(bǔ)償電路,連接所述帶隙基準(zhǔn)源中待補(bǔ)償三極管所在的 支路,所述帶隙基準(zhǔn)源的運(yùn)算放大器的輸入端接雙三極管PN結(jié)串聯(lián)結(jié)構(gòu),其特征在于,包 括: 第一電流鏡,鏡像所述支路的電流; 采樣三極管,接收鏡像的支路電流以采樣待補(bǔ)償三極管的基極電流;以及 第二電流鏡,鏡像所述采樣三極管采樣得到的基極電流并輸出給所述支路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶隙基準(zhǔn)源用基極電流補(bǔ)償電路,其特征在于,所述第二電 流鏡包括: N型共源共柵電流鏡,鏡像所述采樣三極管輸出的基極電流;以及 P型共源共柵電流鏡,鏡像所述N型共源共柵電流鏡輸出的基極電流,輸出給所述支 路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶隙基準(zhǔn)源用基極電流補(bǔ)償電路,其特征在于, 所述N型共源共柵電流鏡包括:第一 NMOS管(M17)、第二NMOS管(M18)、第三NMOS管 (M19)和第四NMOS管(M20),其中, 所述第三NMOS管(M19)的漏極接所述采樣三極管的輸出端,柵極接所述第一電流鏡的 輸出端,源極接所述第四NMOS管(M20)的漏極; 所述第四NMOS管(M20)的源極接地,柵極接所述采樣三極管的輸出端; 所述第二NMOS管(M18)的源極接地,柵極接所述采樣三極管的輸出端,漏極接所述第 一 NMOS管(M17)的源極; 所述第一 NMOS管(M17)的柵極接所述第一電流鏡的輸出端; 所述P型共源共柵電流鏡包括:第一 PM0S管(M10)、第二PM0S管(M5)、第三PM0S管 (M12)和第四PM0S管(M11),其中, 所述第四PM0S管(Mil)的漏極接所述第一 NMOS管(M17)的漏極,柵極接偏置電壓,源 極接所述第三PM0S管(M12)的漏極; 所述第三PM0S管(M12)的源極接電源,柵極接所述第一 NMOS管(M17)的漏極; 所述第一 PM0S管(M10)的源極接電源,漏極接所述第二PM0S管(M5)的源極,柵極接 所述第一 NMOS管(M17)的漏極; 所述第二PM0S管(M5)的柵極接偏置電壓,漏極接所述支路。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶隙基準(zhǔn)源用基極電流補(bǔ)償電路,其特征在于,所述第一 電流鏡包括:第五PM0S管(M14)、第六PM0S管(M13)、第七PM0S管(M16)和第八PM0S管 (M15),其中, 所述第五PM0S管(M14)的源極接電源,漏極接所述第六PM0S管(M13)的源極,柵極接 所述第一 NMOS管(M17)的漏極; 所述第六PM0S管(M13)的柵極接偏置電壓; 所述第七PM0S管(M16)的源極接電源,柵極接運(yùn)算放大器的輸出端,漏極接所述第八 PM0S管(M15)的源極; 所述第八PM0S管(M15)的柵極接偏置電壓; 所述第六PM0S管(M13)的漏極和所述第八PM0S管(M15)的漏極相接,作為所述第一 電流鏡的輸出端。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的帶隙基準(zhǔn)源用基極電流補(bǔ)償電路,其特征在于,所述采樣三 極管與待補(bǔ)償三極管的特性、發(fā)射結(jié)面積均相同,該采樣三極管的發(fā)射極接所述第一電流 鏡的輸出端,集電極接地,基極作為所述采樣三極管的輸出端。
6. -種帶隙基準(zhǔn)源電路,包括: 運(yùn)算放大器; 連接運(yùn)算放大器反相輸入端的第一雙三極管PN結(jié)串聯(lián)支路,包括待補(bǔ)償?shù)牡谝蝗龢O 管(Q1); 連接運(yùn)算放大器同相輸入端的第二雙三極管PN結(jié)串聯(lián)支路,包括待補(bǔ)償?shù)牡谌龢O 管(Q3);以及 在基準(zhǔn)電壓輸出支路中待補(bǔ)償?shù)牡谖迦龢O管(Q7); 其特征在于,所述帶隙基準(zhǔn)源電路還包括: 給所述第一雙三極管PN結(jié)串聯(lián)支路補(bǔ)償?shù)谝蝗龢O管(Q1)的基極電流的如權(quán)利要求1 至5中任一項(xiàng)所述基極電流補(bǔ)償電路; 給所述第二雙三極管PN結(jié)串聯(lián)支路補(bǔ)償?shù)谌龢O管(Q3)的基極電流的如權(quán)利要求1 至5中任一項(xiàng)所述基極電流補(bǔ)償電路;以及 給所述基準(zhǔn)電壓輸出支路補(bǔ)償?shù)谖迦龢O管(Q7)的基極電流的如權(quán)利要求1至5中任 一項(xiàng)所述基極電流補(bǔ)償電路。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的帶隙基準(zhǔn)源電路,其特征在于, 所述第一雙三極管PN結(jié)串聯(lián)支路還包括第二三極管(Q2); 所述第二雙三極管PN結(jié)串聯(lián)支路還包括第四三極管(Q4); 所述帶隙基準(zhǔn)源電路還包括:引出第一至第五電流輸出端的共源共柵電流鏡; 所述第一三極管(Q1)的基極接地,集電極接地,發(fā)射極接第一電流輸出端; 所述第二三極管(Q2)的發(fā)射極接運(yùn)算放大器反相輸入端和第二電流輸出端,集電極 接地,基極接所述第一三極管(Q1)的發(fā)射極; 所述第四三極管(Q4)的發(fā)射極通過(guò)第一電阻(R1)接運(yùn)算放大器同相輸入端和第三電 流輸出端,集電極接地,基極接所述第三三極管(Q3)的發(fā)射極; 所述第三三極管(Q3)的發(fā)射極接第四電流輸出端,基極接地,集電極接地; 所述第五三極管(Q7)的基極接地,集電極接地,發(fā)射極通過(guò)第二電阻(R2)接第五電流 輸出端;所述第五電流輸出端為基準(zhǔn)電壓輸出端; 所述第二三極管(Q2)的發(fā)射極、第四三極管(Q4)的發(fā)射極和第五三極管(Q7)的發(fā)射 極分別接各自對(duì)應(yīng)基極電流補(bǔ)償電路的輸出端。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的帶隙基準(zhǔn)源電路,其特征在于,所述第一三極管(Q1)、第二三 極管(Q2)和第五三極管(Q7)各自的發(fā)射結(jié)面積為所述第三三極管(Q3)和第四三極管 (Q4)發(fā)射結(jié)面積的1/n。
【專利摘要】本實(shí)用新型針對(duì)雙三極管PN結(jié)串聯(lián)結(jié)構(gòu)的帶隙基準(zhǔn)源公開(kāi)了一種基極電流補(bǔ)償電路,包括鏡像待補(bǔ)償支路電流的第一電流鏡,接收鏡像的支路電流以采樣待補(bǔ)償三極管的基極電流的采樣三極管,以及鏡像基極電流并輸出給待補(bǔ)償支路的第二電流鏡。保證了補(bǔ)償?shù)木_性的同時(shí),有效消除基極電流導(dǎo)致的基準(zhǔn)電壓溫度系數(shù)較大的現(xiàn)象。本實(shí)用新型還公開(kāi)了包含上述基極電流補(bǔ)償電路的帶隙基準(zhǔn)源電路,能在降低運(yùn)算放大器失調(diào)電壓的影響的同時(shí)也消除了基極電流導(dǎo)致的基準(zhǔn)電壓溫度系數(shù)較大的現(xiàn)象。
【IPC分類】G05F1-567
【公開(kāi)號(hào)】CN204331532
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420779530
【發(fā)明人】王淪
【申請(qǐng)人】中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十七研究所
【公開(kāi)日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2014年12月10日
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