[发明专利]一种高精度的高阶补偿带隙基准电路

说明书

本发明公开了一种高精度的高阶补偿带隙基准电路；包括电阻R2、R1和两个三极管还有一个放大器，由电阻R2、R1和两个三极管还有一个放大器组成了一阶基准核结构，并通过电阻R3、R4、R5来调整补偿电流和基准电压的大小、精度；本次设计的带隙基准源采用不同于以往的高阶温度补偿技术，不仅进一步降低了温度系数，而且采用了新型的基准核结构，使其电压精度和分辨率可以做到很高，使其可以应用在物联网系统中的高精度模数转换器中。

技术领域

本发明涉及集成电路设计领域，具体讲是一种高精度的高阶补偿带隙基准 电路。

背景技术

带隙基准电路广泛应用于模拟电路、数字电路以及数模混合电路中，带隙 基准电压源的精度与稳定性对整个系统起着至关重要的作用。传统的带隙基准 电路由于通常采用一阶温度系数补偿，温度系数为(20～100)*10^-6/℃，难以 得到较低的温度系数。

传统的一阶带隙基准电路通常分为两大类：电压模基准和电流模基准，其 基本原理如下：

通常的带隙基准电压由PTAT电压(Proportional to Absolute TemperatureVoltage)和CTAT电压(Complementary to Absolute TemperatureVoltage)两部 分组成，如图1所示。CTAT电压可以通过BJT管来获得，而PTAT电压可以通过偏 置在不同电流密度下BJT管的两个V_BE之差来实现。BJT管△V_BE关系式如下：

用△V_BE除以电阻R就可以得到一个PTAT电流源：

而一个BJT管的V_BE与绝对温度T之间的关系可以用式(3)表示：

V_G(T_r)是半导体材料在参考温度下的带隙基准电压；q是一个电子的电荷；n 是工艺常数；k是玻尔兹曼常数；T是绝对温度；I_C是集电极电流；V_BE(T_r)是在 参考温度下的基极和发射极压差。式(3)中的最后的高阶项很小，可以忽略， 这就得到了所需的CTAT电压。因此，基准的输出电压可以用式(4)来表示：

V_BER＝V_BE+KΔV_BE(4)

由于CTAT电压V_BE具有负温度系数，而PTAT电压△V_BE具有正温度系数，因此K 只要选择合适，就可以使V_BER的温度系数为零。

在上述分析中我们忽略了V_BE的高阶项，所以这在一定程度上限制了传统一 阶带隙基准的温度系数不可能做到很低，所以为了进一步降低基准电压的温度 系数，现在的补偿技术普遍采用分段补偿、二阶温度补偿等补偿方法，以提高 带隙基准源的稳定性。

传统的一阶带隙基准源的温度系数普遍较高，稳定性较差，而现有的二阶 温度补偿技术虽然能降低温度系数，但是其基准电压的精度、分辨率一般较差， 电源抑制比PSRR也普遍较低，而在当今这个物联网高速发展的社会，许多传输 系统对模数转换器(ADC)的分辨率要求越来越高，而要实现一个高分辨率的ADC， 就需要有一个高精度的基准源。

发明内容

因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种高精度的高阶补偿带隙基 准电路；本次设计的带隙基准源采用不同于以往的高阶温度补偿技术，不仅进 一步降低了温度系数，而且采用了新型的基准核结构，使其电压精度和分辨率 可以做到很高，使其可以应用在物联网系统中的高精度模数转换器中。