[发明专利]高精度低漂移集成电压基准源电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种模拟集成基准电压源电路。

背景技术

基准电压源(voltage references)是指被用作电压参考的高精确、高稳定 度的电压源，理想的基准电压是一个与电源、温度、负载变化无关的量。基准电 压源是现代模拟电路极为重要的组成部分，它对高新模拟电子技术的应用与发展 具有重要作用。在许多模拟电路中，如数模转换器(DAC)、模数转换器(ADC)、 线性稳压器和开关稳压器中都需要高精度、高稳定度的电压基准源。特别是在精 密测量仪器仪表和现代数字通信系统中，经常把集成电压基准源作为系统测量和 校准的基准。

世界半导体业的持续稳定增长将带动全球电子信息产品市场的进一步发展， 通信、消费类便携式电子产品及汽车电子领域将成为先导，国外许多模拟集成电 路制造厂商，如美国模拟器件公司(ADI)、德州仪器(TI)等公司相继推出许 多种类的高精度集成电压基准产品。国内市场上的产品绝大多数为上述公司的产 品，国内企业只是把基准电压源集成在其他集成电路芯片中，而不是把它作为单 纯的一个通用产品来推向市场，这就大大的限制了基准电压源的使用范围。随着 MCM(multi-chip module)技术的飞速发展和广泛应用，研究单芯片集成电压基准 源对我国国防工业和通信、消费类便携式电子产品及汽车电子市场的发展有着十 分重大的意义。

从工作原理角度来看，设计集成基准电压源最关键的问题是高精度和低温度 系数。为了实现高精度，通常是利用硅半导体材料本身固有的特征电压作为基准 电压，20世纪70年代初，Widlar首先提出带隙基准电压源的概念和基本设计思想， 带隙基准电压源由于在电源电压、功耗、稳定性等方面的优点，而得到了广泛的 应用。为了获得低的温度系数，很多研究者在这方面进行了大量的研究，例如 Timothy利用“ΔV_BE梯子”(ΔV_BE ladder)技术对所设计的能隙基准进行高阶温 度补偿，从而将能隙基准的温度系数降至5ppm/℃以下。但报道的这些研究结论 基本上是基于CMOS工艺的仿真的结果。常规CMOS工艺中MOSFET的D-S之间的最高 耐压一般在18V左右，电流驱动能力不强，而双极型晶体管的C-E之间最高耐压可 以达到36V，甚至高到80V。并且，双极型晶体管本身就是电流驱动型器件，更适 用于处理大电流的电路。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种高精度低漂移集成电压基准源电路， 该电路具有精度高、电源范围宽、驱动能力强、电源电压调整率低、温度系数小 和保护功能完善，以克服现有技术存在的不足。

本发明的技术方案如下：它包括

PTAT电流产生电路，用于产生PTAT电流；

电压提升电路，用于提升PTAT电压，实现了电路的启动隔离；

电流反馈电路，用于稳定输出电压，提高其电流的温度稳定性；

过热保护电路，用于输出管的过热保护；

大电流驱动及过流保护电路，用于调整大负载电流时输出管的输出电压；用 于大电流驱动电路中晶体管的过流保护；

电源电压分配电路，用于提高输出基准电压的直流电源抑制特性；

输出驱动和反接保护电路，用于加强输出基准的驱动能力和电路反接保护。

所述的PTAT电流产生电路由电阻R₀、R₂、R₃和NPN管Q₁、Q₂组成；NPN管Q₁、Q₂和电阻R₀构成微电流源，电阻R₂的一端连接在NPN管Q₂的集电极上，电阻R₃的一端 连接在NPN管Q₁的集电极上，电阻R₂、R₃的另一端连接在一起；