[发明专利]一种具有直流失调校准功能的低压带隙基准电路

说明书

本发明提供一种具有直流失调校准功能的低压带隙基准电路。所述低压带隙基准电路包括PNP三极管、电阻、PMOS晶体管、NMOS晶体管、放大器电路、逻辑电路、启动电路和开关，其中，逻辑电路将外部使能信号和外部时钟信号转换为第一内部信号、第二内部信号和第三内部信号，提供给具有直流失调校准功能的放大器电路，所述放大器电路，在闭环状态下存储输入失调电压，在开环状态下进行实时校准，以保证低压带隙基准电路输出参考电压VREF的精确度。与现有的低压带隙基准电路相比，本发明低压带隙基准电路的代价仅为两个外部数字信号，以及少量的额外器件和功耗，即能够消除放大器电路失调电压的影响，以保证低压带隙基准电路输出参考电压VREF的精确度。

技术领域

本发明属于模拟集成电路领域，涉及一种具有直流失调校准功能的低压带隙基准电路。

背景技术

互补金属-氧化物半导体(CMOS)工艺的日益发展为片上系统(SOC)的全集成以及混合信号电路设计提供了有力的技术支持。低压带隙基准电路是全集成芯片的一个重要基本电路，为芯片中的其他电路提供不随工艺、电源电压和温度变化的参考电压。参考电压的精确度会影响整个芯片的功能和性能，尤其是在涉及到模数转化器(ADC)和数模转化器(DAC)的系统应用，对参考电压的精确度要求比较高。

在现有的低压带隙基准电路中，影响输出参考电压精确度的主要有两个方面的因素，一个因素是放大器电路的输入失调电压，另一个因素是三极管主支路电流镜的失配。然而随着金属-氧化物半导体(MOS)晶体管的特征频率不断提高，芯片的电源电压逐渐下降，可提供给主支路电流镜的电压裕度受到低电源电压的限制。而且，采用共源共栅电流镜技术来降低电流镜的失配不适用于低压结构。因此，在低压带隙基准电路中，如何降低放大器电路的输入失调电压对输出电压的影响，成为了更为严峻的设计挑战。

如图1所示，为现有的低压带隙基准电路。其中，PMOS管P1、P2和P3具有相同的尺寸，构成1∶1∶1的电流镜，I₁＝I₂＝I₃，电阻R1＝R2。

考虑带输入失调电压V_OS的非理想放大器电路A1的“虚短”特性，有：

V_A+V_OS＝V_B (1)

从而PNP三极管PNP1与PNP2的发射集电压之差为：

ΔV_E＝V_A-V_E2＝(V_B-V_OS)-V_E2＝V_R3-V_OS (2)

PNP三极管PNP1与PNP2的发射集电流之比为：

PNP三极管的电压与电流关系为：

PNP三极管PNP1与PNP2的面积比为1∶N，则：

由I₃＝I₂＝I_E2+I_R2可知，输出参考电压为：