一種低壓低功耗的帶隙基準電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于集成電路領域，涉及一種低壓低功耗的帶隙基準電路。
【背景技術】
[0002]隨著系統集成技術的飛速發展，基準電壓源已成為大規模、超大規模集成電路和幾乎所有數字模擬系統中不可缺少的基本電路模塊。基準電壓源是超大規模集成電路和電子系統的重要組成部分，可廣泛應用于高精度比較器、A/D和D/A轉換器、隨機動態存儲器、閃存以及系統集成芯片中。帶隙基準是所有基準電壓中最受歡迎的一種，其主要作用是在集成電路中提供穩定的參考電壓或參考電流，這就要求帶隙基準對電源電壓的變化和溫度的變化不敏感。
[0003]如圖1所示，為現有技術中的帶隙基準電壓電路。該電路包括正溫度系數電路、負溫度系數電路、放大器(AMP)和輸出電路。正溫度系數電路具體包括兩個NPN三極管QO和Q1，以及電阻R0，其中QO和Ql的發射極和基極連接；負溫度系數電路包括NPN三極管Q2和電阻R3。輸出電路包括三個PMOS管MPl、MP2和MP3，用于將電流轉換為電壓輸出。其中，三極管Ql與QO的發射極-基極之間的面積比例為K:1，MP1、MP2和MP3的漏極和柵極之間的電壓差為1:1:N。放大器的兩個輸入端分別與三極管Ql與QO的集電極相連，且輸出端分別連接輸出電路中MPl和MP2的柵極。
[0004]帶隙基準電壓VBG的表達式為:VBG = Vbe (q2) + [Vt*ln (K) /R0] *R3，根據此表達式的結果看，Vbe (q2)為具有負溫度系數的Q2的基射結電壓，K為三極管Ql的個數，Vt為正溫度系數電壓，Vt = kT/e，T 為溫度，k= L 38X 10 23J/K，e = 1.6X10 19C0
[0005]由上述帶隙基準電壓VBG的表達式可以看出，要想得到想要的VBG，必須對溫度系數進行精確調節，而溫度系數的調節比較困難，且VBG隨溫度系數的變化而改變，因此，該電路很難實現對帶隙基準電壓的調節。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型的目的是提出一種低壓低功耗的帶隙基準電路，以解決帶隙基準電壓難以調節的問題。
[0007]本實用新型實施例提供了一種低壓低功耗的帶隙基準電路，包括正溫度系數電路、負溫度系數電路、比較器和輸出電路，
[0008]其中，所述正溫度系數電路包括對置設置的兩個三極管，和與一個三極管的集電極相連的正溫度電阻；
[0009]所述負溫度系數電路包括負溫度電阻；
[0010]該帶隙基準電路還包括調節電阻，與正溫度系數電路的三極管并聯。
[0011]上述電路中，優選的是:
[0012]所述調節電阻的一端連接三極管的基極，另一端與正溫度電阻遠離三極管的一端相連。
[0013]上述電路中，優選的是:
[0014]所述負溫度電阻的阻值可調。
[0015]本實用新型實施例的技術方案，為了滿足芯片對于低壓低功耗需求而進行了改進，對于靜態功耗要求較高的芯片有極其重大的意義。該帶隙基準電路中，由于不需要輸出級接三極管，改善了由于三極管數目的不匹配帶來的版圖面積的增加的問題。
[0016]為了得到更大范圍的帶隙基準源的輸出，負溫度電阻的阻值可調，可以通過調整負溫度電阻的阻值得到零溫漂溫度系數的不同帶隙基準源的輸出，溫度系數不隨帶隙基準源的變化而改變。
【附圖說明】
[0017]圖1為現有帶隙基準電路的電路圖；
[0018]圖2為本實用新型實施例提供的一種帶隙基準電路的電路圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本實用新型，而非對本實用新型的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本實用新型相關的部分而非全部結構。
[0020]圖2為本實用新型實施例提供的一種帶隙基準電路的電路圖，該低壓低功耗的帶隙基準電路，包括正溫度系數電路、負溫度系數電路、比較器和輸出電路。
[0021]其中，上述正溫度系數電路包括對置設置的兩個三極管QO和Q1，和與一個三極管Ql的集電極相連的正溫度電阻RO ;
[0022]上述負溫度系數電路包括負溫度電阻R3 ;
[0023]該帶隙基準電路還包括調節電阻R1，與正溫度系數電路的三極管并聯。
[0024]具體的，正溫度系數電路具體包括對置設置的兩個NPN三極管，即第零三極管QO和第一三極管Ql，和與一個三極管Ql的集電極相連的正溫度電阻RO。QO和Ql的基極和發射極相連，QO的集電極和輸出電路相連，Ql的集電極通過RO和輸出電路中相連。其中，Ql與QO的發射極-基極之間的面積比例為K:1。
[0025]負溫度系數電路包括一個負溫度電阻R3。R3的一端和Ql的發射極相連，另一端和輸出電路相連，且R3的另一端與輸出電路的連接點為電壓輸出端。
[0026]比較器AMP的兩個輸入端分別與三極管Ql與QO的集電極相連，且輸出端分別連接輸出電路中PMOS管MPl和MP2的柵極。
[0027]輸出電路包括三個PMOS管MPl、MP2和MP3，用于將電流轉換為電壓輸出。MPUMP2和MP3并聯，即MP1、MP2和MP3的柵極相連，源極相連，且漏極分別連接正溫度系數電路中的三極管QO的集電極、正溫度電阻RO遠離三極管Ql的一端和負溫度系數電路中的負溫度電阻R3的另一端。其中，MP1、MP2和MP3的漏極和柵極之間的電壓差為1:1:N。
[0028]上述電路中，調節電阻Rl的一端連接三極管Ql的基極，另一端與正溫度電阻RO遠離三極管Ql的一端相連。
[0029]調節電阻Rl和/或正溫度電阻R0，其阻值優選可調，通過調節Rl與RO的比值可以調整最終的溫度系數。
[0030]上述電路中，優選的，負溫度電阻R3的阻值可調。只需調節R3就可以保證溫度系數不變的帶隙基準電壓源的大范圍輸出。
[0031]本實用新型實施例的技術方案，為了滿足芯片對于低壓低功耗需求而進行了改進，對于靜態功耗要求較高的芯片有極其重大的意義。該帶隙基準電路中，由于不需要輸出級接三極管，改善了由于三極管數目的不匹配帶來的版圖面積增加的問題。為了得到更大范圍的帶隙基準源的輸出，負溫度電阻的阻值可調，可以通過調整負溫度電阻的阻值得到零溫漂溫度系數的不同帶隙基準源的輸出，溫度系數不隨電阻值以及輸出電壓值的變化而改變。
[0032]上述電路結構的輸出電壓VBG的表達式為:
[0033]VBG = N* (R3/R1) * [Vbe (qO) + (R1/R0) *Vt*ln (K)]
[0034]其中，Vbe (qO)為QO的發射結電壓，具有負溫度系數；Vt = KT/q，具有正溫度系數，q為電子電荷(1.6*10E_19庫侖)，K為玻爾茲曼常量，T為溫度。
[0035]根據此表達式可以看出，輸出電壓VBG的溫度特性與RO以及Rl強相關，通過調節Rl與RO的比值可以調整最終的溫度系數，通過改變R3與Rl的比值又可以修正調整溫度系數帶來的最終電壓值的偏差；只需調節R3就可以保證溫度系數不變的帶隙基準電壓源的大范圍輸出，實現了輸出電壓可調的情況下保持溫度系數不變。
[0036]注意，上述僅為本實用新型的較佳實施例及所運用技術原理。本領域技術人員會理解，本實用新型不限于這里所述的特定實施例，對本領域技術人員來說能夠進行各種明顯的變化、重新調整和替代而不會脫離本實用新型的保護范圍。因此，雖然通過以上實施例對本實用新型進行了較為詳細的說明，但是本實用新型不僅僅限于以上實施例，在不脫離本實用新型構思的情況下，還可以包括更多其他等效實施例，而本實用新型的范圍由所附的權利要求范圍決定。
【主權項】
1.一種低壓低功耗的帶隙基準電路，包括正溫度系數電路、負溫度系數電路、比較器和輸出電路，其特征在于: 所述正溫度系數電路包括對置設置的兩個三極管，和與一個三極管的集電極相連的正溫度電阻； 所述負溫度系數電路包括負溫度電阻； 該帶隙基準電路還包括調節電阻，與正溫度系數電路的三極管并聯。2.根據權利要求1所述的電路，其特征在于: 所述調節電阻的一端連接三極管的基極，另一端與正溫度電阻遠離三極管的一端相連。3.根據權利要求1所述的電路，其特征在于: 所述負溫度電阻的阻值可調。
【專利摘要】本實用新型提出一種低壓低功耗的帶隙基準電路。該電路包括正溫度系數電路、負溫度系數電路、比較器和輸出電路，其中，所述正溫度系數電路包括對置設置的兩個三極管，和與一個三極管的集電極相連的正溫度電阻；所述負溫度系數電路包括負溫度電阻；該帶隙基準電路還包括調節電阻，與正溫度系數電路的三極管并聯。該電路的輸出級不再引入三極管，削減了版圖面積，通過并聯一個調節電阻，實現了與溫度系數無關的帶隙基準電壓源的大范圍輸出。
【IPC分類】G05F1/567
【公開號】CN204808101
【申請號】CN201520489157
【發明人】鄧龍利, 劉銘
【申請人】北京兆易創新科技股份有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年7月8日