[发明专利]一种采用指数补偿的带隙基准电压源

说明书

本发明涉及集成电路设计领域，尤其涉及一种采用指数补偿的带隙基准电压源。包括偏置电路、启动电路和低压带隙基准电路，低压带隙基准电路包括电流镜电路、运放电路和核心电路，偏置电路和启动电路均与电流镜电路连接，核心电路的输入端与电流镜电路连接，输出端与运放电路的输入端连接，运放电路的输出端与电流镜电路连接；核心电路用于对电流镜电路输出的电流进行一阶温度补偿，输出基准电压和两组输出电压；运放电路用于对电流镜电路输出的电流进行高阶温度补偿并能够根据两组输出电压的差值输出反馈电压，反馈电压用于偏置电流镜电路。本发明采用了低压带隙基准电路，可以提供低于1.2V的基准电压并能够在更低的电源电压下工作。

技术领域

本发明涉及集成电路设计领域，尤其涉及一种采用指数补偿的带隙基准电压源。

背景技术

基准电压源是许多模拟和混合信号电路系统中不可或缺的模块，旨在提供不随工艺、电源电压以及温度变化的稳定电压，带隙基准电路因为具有电路结构简单，电压输出稳定等特点，广泛地应用于片上基准电压的生成。而随着数据转换系统对精度的要求不断提高，对基准电压的稳定性要求也越来越高。

由Widlar和Brokaw提出的传统带隙基准电压源仅仅进行了一阶温度系数补偿，其基本原理为：一个与绝对温度互补的电压(CTAT电压)与另一个与绝对温度成正比的电压(PTAT电压)相互抵消，由此得到不随温度变化的基准电压。带隙基准中，BJT基极发射极电压VBE通常作为CTAT电压，两个处在不同偏置电流密度比下BJT的基极发射极电压之差ΔVBE作为PTAT电压。实际电路中，ΔVBE是温度的线性函数，而VBE是关于温度T的复杂函数，包含许多高阶项，其可以被表示为：

其中，VT是热电压kT/q，k是波尔兹曼常数，q是电子电荷量。Tr是参考温度，VG是硅带隙电压，η是载流子迁移率的温度参数。一阶温度补偿可以将 VBE的线性项(上式第二项)完全抵消，而无法将高阶的非线性项(上式第三项)抵消，因而高阶项会在输出的基准电压中引起随温度变化的电压波动，该波动通常称为曲率。

为降低温漂，减小曲率对基准电压的影响，许多高阶的补偿技术相继被提出，如二阶补偿、分段线性补偿、对数补偿以及指数补偿等方法。传统的指数补偿带隙基准，多采用Brokaw基准作为电路架构，一般无法提供低于1.2V的基准电压，同时也限制电路所能工作的最小电源电压。

发明内容

本发明提供了一种采用指数补偿的带隙基准电压源，解决了现有技术中传统的指数补偿带隙基准，多采用Brokaw基准作为电路架构，一般无法提供低于 1.2V的基准电压的问题。

本发明采用了如下方案：一种采用指数补偿的带隙基准电压源，包括偏置电路、启动电路和低压带隙基准电路，所述低压带隙基准电路包括电流镜电路、运放电路和核心电路，所述偏置电路和启动电路均与所述电流镜电路连接，所述核心电路的输入端与所述电流镜电路连接，输出端与所述运放电路的输入端连接，所述运放电路的输出端与所述电流镜电路连接；

所述启动电路能够生成启动电压，以使所述低压带隙基准电路摆脱简并偏置点；

所述偏置电路能够为所述电流镜电路和运放电路提供偏置电压；

所述电流镜电路用于镜像输出多组大小相同的电流；

所述核心电路用于对电流镜电路输出的电流进行一阶温度补偿，输出基准电压和两组输出电压；

所述运放电路用于对电流镜电路输出的电流进行高阶温度补偿，并能够根据两组输出电压的差值输出反馈电压，所述反馈电压用于偏置所述电流镜电路。

进一步地，所述核心电路包括第一核心电路和第二核心电路，所述第一核心电路的输入端与所述电流镜电路连接，输出端与所述运放电路连接；

所述第二核心电路的输入端与所述电流镜电路连接，输出端与所述运放电路连接。