一种低温漂系数的带隙基准源的制作方法

1.本发明涉及模拟集成电路设计技术领域，尤其涉及一种低温漂系数的带隙基准源。


背景技术：

2.集成电路(integrated circuit)是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面迈进了一大步。它在电路中用字母“ic”表示
3.在集成电路中，带隙基准电压源是所有模拟电路不可或缺的一部分。由于有着非常好的温度系数和电源抑制比，能够达到很低的噪声，因此被大量应用于ldo、dcdc、adc和dac等芯片里。带隙基准源的原理是通过将两个相反温度系数的电压以一定比例相加，获得零温度系数的基准电压。一般两个不同温度系数的产生分为：负温度系数即双极型晶体管的基极发射极电压vbe；正温度系数即不同集电极电流下，两个晶体管vbe的差值δvbe。常见的带隙基准源核心电路可以得到：
[0004][0005]
由于只有一阶温度曲率补偿，基准电压的温度系数无法做得很好。


技术实现要素：

[0006]
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种低温漂系数的带隙基准源。
[0007]
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种低温漂系数的带隙基准源，包括带隙基准核电路、电阻反馈网络和发射级局部负反馈网络；
[0008]
所述带隙基准核电路由电阻器r1、r2、r3、r4和双极型晶体管q1、q2器件组成；
[0009]
所述电阻反馈网络由运算放大器a1、电阻器r5和r6组成的电阻反馈网络；
[0010]
所述发射级局部负反馈网络由若干个的双极型晶体管qc1、qc2、
……
qcn、若干个的电阻器rc1、rc2、
……
rcn和若干个的电压源v1、v2、
……
vn组成的发射级局部负反馈网络。
[0011]
作为上述技术方案的进一步描述：
[0012]
所述双极型晶体管qc1的发射极连接电阻器r1的一端、电阻器r2的另一端、双极型晶体管qc1、qc2、
……
qcn的集电极。
[0013]
作为上述技术方案的进一步描述：
[0014]
所述双极型晶体管qc1的基极接到电压源v1的正电压端，所述电压源v1的负电压端接电源地，所述qc2的基极接到电压源v2的正电压端，电压源v2的负电压端接电源地，依
次相对类似连接直到最后，所述qcn的基极接到电压源vn的正电压端，电压源vn的负电压端接电源地。
[0015]
作为上述技术方案的进一步描述：
[0016]
所述双极型晶体管qc1的发射极与电阻器rc1的一端相连，电阻器rc1的另一端接电源地，所述双极型晶体管qc2的发射极与电阻器rc2的一端相连，所述电阻器rc2的另一端接电源地，依次相对类似连接直到最后，所述双极型晶体管qcn的发射极与电阻器rcn的一端相连，所述电阻器rcn的另一端接电源地。
[0017]
作为上述技术方案的进一步描述：
[0018]
所述双极型晶体管q2的发射极连接电阻器r2的一端；双极型晶体管q1的基极连接双极型晶体管q2的基极、电阻器r5的另一端和电阻器r6的一端，电阻器r6的另一端连接电源地。
[0019]
作为上述技术方案的进一步描述：
[0020]
所述运算放大器a1的输出vref连接电阻器r3、电阻器r4和电阻器r5的一端，电阻器r3的另一端连接运算放大器a1的正向输入端和双极型晶体管q1的集电极，电阻器r4的另一端连接运算放大器a1的负向输入端和双极型晶体管q2的集电极。
[0021]
与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0022]
本发明为一种低温漂系数的带隙基准源，解决了普通基准电压温度系数较高的问题，其温度系数能达到极低，本发明结构较为简单能达到的效果为：温度补偿电路不会造成较大失配而影响电路温漂系数，能够在全温范围内达到更精确的参考电压，由于vbe对应温度并不是线性函数,δvbe只能线性补偿vbe的曲线，所以vref在整个温度范围内无法做到线性，此发明通过分段线性补偿方法能实现vref全温度曲线的补偿很好地解决了这个问题。
附图说明
[0023]
图1为本发明提出的一种低温漂系数的带隙基准源的结构示意图；
[0024]
图2为本发明中实施例2的结构示意图。
具体实施方式
[0025]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0026]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒
介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0027]
实施例一：参照图1，一种低温漂系数的带隙基准源，包括带隙基准核电路、电阻反馈网络和发射级局部负反馈网络；
[0028]
所述带隙基准核电路由电阻器r1、r2、r3、r4和双极型晶体管q1、q2器件组成；
[0029]
所述电阻反馈网络由运算放大器a1、电阻器r5和r6组成的电阻反馈网络；
[0030]
所述发射级局部负反馈网络由若干个的双极型晶体管qc1、qc2、
……
qcn、若干个的电阻器rc1、rc2、
……
rcn和若干个的电压源v1、v2、
……
vn组成的发射级局部负反馈网络。
[0031]
双极型晶体管qc1的发射极连接电阻器r1的一端、电阻器r2的另一端、双极型晶体管qc1、qc2、
……
qcn的集电极。
[0032]
双极型晶体管qc1的基极接到电压源v1的正电压端，所述电压源v1的负电压端接电源地，所述qc2的基极接到电压源v2的正电压端，电压源v2的负电压端接电源地，依次相对类似连接直到最后，所述qcn的基极接到电压源vn的正电压端，电压源vn的负电压端接电源地。
[0033]
双极型晶体管qc1的发射极与电阻器rc1的一端相连，电阻器rc1的另一端接电源地，所述双极型晶体管qc2的发射极与电阻器rc2的一端相连，所述电阻器rc2的另一端接电源地，依次相对类似连接直到最后，所述双极型晶体管qcn的发射极与电阻器rcn的一端相连，所述电阻器rcn的另一端接电源地。
[0034]
双极型晶体管q2的发射极连接电阻器r2的一端；双极型晶体管q1的基极连接双极型晶体管q2的基极、电阻器r5的另一端和电阻器r6的一端，电阻器r6的另一端连接电源地。
[0035]
运算放大器a1的输出vref连接电阻器r3、电阻器r4和电阻器r5的一端，电阻器r3的另一端连接运算放大器a1的正向输入端和双极型晶体管q1的集电极，电阻器r4的另一端连接运算放大器a1的负向输入端和双极型晶体管q2的集电极。
[0036]
本实施例中，当温度很低时，电压源v1至vn上的电压值低于相应的晶体管qc1至qcn的基极
‑
发射极正向导通电压vbeqc1至vbeqcn，晶体管qc1至qcn处于关断的状态；温度不断升高后，qc1至qcn相应的导通电压vbeqc1至vbeqcn随之不断下降，而在温度上升到某一点时,电压源v1至vn上的电压值等于相应的晶体管qc1至qcn的基极
‑
发射极正向导通电压vbeqc1至vbeqcn，晶体管qc1至qcn开始进入导通的状态，导通电压vbeqc1至vbeqcn的负温度系数具有非线性，但电路中电阻器rc1至rcn的阻值较大，当晶体管qc1至qcn支路导通时，iqc1至iqcn温度曲线在小温度范围内近似为一条斜率固定且为正的直线。
[0037][0038]
对i qc i进行温度的求导：
[0039][0040]
在电压源vi与vbeqci相差不大【i＝1,2,3,
…
,n】、rci阻值较大的情况下，iqci温度曲线在小温度范围内近似为一条斜率固定且为正的直线。
[0041]
实施二：参照图2，当发射级局部负反馈网络由三个的双极型晶体管qc1、qc2、qc3、
三个的电阻器rc1、rc2、rc3和三个的电压源v1、v2、v3组成的发射级局部负反馈网络。
[0042]
本实施例中，利用运算放大器a1构成的负反馈回路使得双极型晶体管q1和q2的集电极相等,从而使流过电阻器r3和电阻器r4上的两路电流相等i r＝i r3＝i r4。当vref电压升高时,双极型晶体管q1和q2的基极电压升高,运算放大器a1的两个输入端电压升高,由于电阻器r2的局部负反馈让q2的集电极电流小于q1的集电极电流，这两个电流流过相同值的电阻器r3和r4,导致运算放大器的同相端电压低于反相端电压,vref的电压值也就降低了，这样使输出电压趋于稳定值。当vref电压降低时,负反馈以同样的机理升高vref使其达到稳定值。
[0043]
当温度低的时候，电压源v1、v2、v3的电压分别小于晶体管qc1、qc2、qc3的导通电压，无补偿电流；当温度升高到t1点时，电压源v1的电压等于晶体管qc1的导通电压，产生晶体管qc1的集电极电流iqc1；当温度继续升高到t2点时，电压源v2的电压等于晶体管qc2的导通电压，产生晶体管qc2的集电极电流iqc2；当温度再升高到t3点时，电压源v3的电压等于晶体管qc3的导通电压，产生晶体管qc3的集电极电流iqc3。
[0044]
晶体管qc1的集电极电流为iqc1，晶体管qc2的集电极电流为iqc2，晶体管qc3的集电极电流为iqc3，引入此曲率补偿电流iqc＝iqc1 iqc2 iqc3后,补偿后的基准电压为：
[0045][0046]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。