技术特征：
1.一种指数型温度补偿带隙基准电压源，其特征在于：所述带隙基准电压源包括：启动电路，ptat产生电路，指数补偿电路，求和输出电路；其中，ptat产生电路包括第一三极管和第二三极管，指数补偿电路包括第三三极管，求和输出电路包括第四三极管和两个电阻；启动电路，用于启动ptat产生电路；ptat产生电路，用于基于第一三极管的基极-发射极电压与第二三极管的基极-发射极电压的差值产生第一电流；第一电流在求和输出电路中形成第二电流，第一电流在指数补偿电路中形成第三电流；指数补偿电路，用于基于第一电流和第三三极管的电流放大倍数与温度的关系生成第四电流；求和输出电路，用于利用第二电流在一个电阻上形成的电压、第二电流与第四电流的差值在另一个电阻上形成的电压和第四三极管的基极-发射极电压，产生基准电压；其中，第一电流是与绝对温度成正比的电流，第四电流是指数型温度系数的电流。2.根据权利要求1所述的指数型温度补偿带隙基准电压源，其特征在于：ptat产生电路包括：第一mos管，第二mos管，第三mos管，第四mos管，第一三极管，第二三极管，第一电阻；其中，ptat产生电路通过第一mos管的漏极与启动电路的输出端连接；第一mos管和第二mos管的源极均接入参考电压vdd，第一mos管的栅极连接第二mos管的栅极，第一mos管的漏极连接第三mos管的漏极，第二mos管的漏极与栅极短接，第三mos管的栅极和漏极短接，第三mos管的栅极连接第四mos管的栅极，第三mos管的源极连接第一三极管的发射极，第四mos管的漏极连接第二mos管的漏极，第四mos管的源极连接第一电阻的一端，第一电阻的另一端连接第二三极管的发射极，第一三极管和第二三极管的基极、集电极均接地；第一电阻上流过第一电流。3.根据权利要求2所述的指数型温度补偿带隙基准电压源，其特征在于：第一mos管和第二mos管的宽长比相同。4.根据权利要求2所述的指数型温度补偿带隙基准电压源，其特征在于：指数补偿电路包括：第五mos管，第六mos管，第七mos管，第三三极管；其中，指数补偿电路通过第五mos管的栅极连接第一mos管和第二mos管的栅极；第五mos管的源极和第三三极管的集电极均接入参考电压vdd，第五mos管的漏极连接第六mos管的漏极，第六mos管的栅极和漏极短接，第六mos管和第七mos管构成电流镜形式，第七mos管的漏极连接第三三极管的发射极，第三三极管的基极连接求和输出电路的输入端；第六mos管和第七mos管的源极均接地；第一电流流入指数补偿电路后，第三三极管的发射极上流过与第一电流成比例的第三电流，第三电流在第三三极管的基极产生第四电流。5.根据权利要求2所述的指数型温度补偿带隙基准电压源，其特征在于：启动电路包括：第八mos管，第九mos管，电容；其中，第八mos管、第九mos管的源极均接入参考电压vdd，并且第八mos管的栅极和漏极短接，第九mos管的栅极连接第八mos管的漏极，第九mos管的漏极与第一mos管的漏极、第三mos管的漏极均连接；电容的一端接第一mos管的漏极，电容的另一端接地。6.根据权利要求4所述的指数型温度补偿带隙基准电压源，其特征在于：求和输出电路包括：第十mos管，第四三极管，第二电阻，第三电阻；其中，第二电阻的一
端与第三电阻的一端均连接第三三极管的基极；第十mos管的源极接入参考电压vdd，第十mos管的栅极连接第一mos管的栅极，第十mos管的漏极连接第三电阻的另一端，第二电阻的另一端连接第四三极管的发射极，第四三极管的基极和集电极均接地；第十mos管的漏极输出基准电压；第三电阻上流过第二电流。7.一种使用权利要求1-6任一项权利要求所述指数型温度补偿带隙基准电压源的补偿方法，其特征在于，所述补偿方法包括：步骤1，电路接入参考电压时刻，启动电路中电容充电；启动电路使得ptat产生电路导通启动；步骤2，ptat产生电路中，流过第一三极管集电极的电流和流过第二三极管集电极的电流相等，在第三mos管和第四mos管的源极电位的钳位作用下，第一三极管的基极-发射极电压和第二三极管的基极-发射极电压之间的电压差值在第一电阻上产生第一电流；步骤3，从第三三极管的基极-发射极电压的非线性项之中提取高阶项；根据高阶项以及第一电流的第一比例系数计算得到第二电流，其中，第一比例系数是第一电流经过第二mos管、第十mos管的分流比例系数；根据高阶项以及第一电流的第二比例系数计算得到第三电流，其中，第二比例系数是第一电流经过第二mos管、第五mos管、第六mos管和第七mos管的分流比例系数；步骤4，基于第三三极管的电流放大倍数与温度的关系，计算第三电流在第三三极管的基极产生的第四电流；步骤5，利用第四三极管的基极-发射极电压、第二电阻、第三电阻、第二电流和第四电流，以如下关系式计算得到基准电压：v
ref
＝v
be4
+i2r3+(i
2-i4)r2式中，v
ref
为基准电压，v
be4
为第四三极管的基极-发射极电压，i2为第二电流，i4为第四电流，r2为第二电阻阻值，r3为第三电阻阻值；步骤6，第四电流i4以为补偿项，通过调节第一比例系数k1、第二比例系数k2、第一电阻的阻值、第二电阻的阻值以及第三电阻的阻值，使得输出的基准电压温漂为零；其中，δe
g
为硅带隙缩减因子，k为玻尔兹曼常数，t为温度。8.根据权利要求7所述的指数型温度补偿带隙基准电压源的补偿方法，其特征在于，步骤1包括：步骤1.1，电路接入参考电压时刻，第八mos管接成二极管连接形式，电容开始充电；步骤1.2，第九mos管导通，形成一条从参考电压vdd流经第九mos管、第三mos管、第一三极管到地的电流通路，ptat产生电路导通；步骤1.3，ptat产生电路中的其他部分电路元件均脱离零简并态；
步骤1.4，ptat产生电路中电流稳定后，启动电路中的电容充电至高电平，使得第八mos管和第九mos管均关断，ptat产生电路启动完毕。9.根据权利要求7所述的指数型温度补偿带隙基准电压源的补偿方法，其特征在于，步骤2中，第一三极管的基极-发射极电压v
be1
满足如下关系式：第二三极管的基极-发射极电压v
be2
满足如下关系式：式中，v
t
为热电压，常温下为26mv，i
c1
为流过第一三极管的集电极电流，i
c2
为流过第二三极管的集电极电流，i
s1
为流过第一三极管的发射结的反向饱和电流，i
s2
为流过第一三极管的发射结的反向饱和电流；在第三mos管和第四mos管的源极电位的钳位作用下，i
c1
＝i
c2
。10.根据权利要求9所述的指数型温度补偿带隙基准电压源的补偿方法，其特征在于，流过第一电阻的电流i1满足如下关系式：式中，r1为第一电阻阻值，n为第二三极管、第一三极管的发射结面积的比值。11.根据权利要求9所述的指数型温度补偿带隙基准电压源的补偿方法，其特征在于，步骤3中，从三极管的基极-发射极电压的非线性项满足如下关系式：式中，v
ref
(t)为温度t时的带隙基准电压，v
g
为参考温度t
r
下硅的带隙电压，t为温度，t
r
为参考温度，v
be
(t
r
)为在参考温度t
r
下的基极-发射极电压，η为硅中电子迁移率随着温度变化的指数项系数，q为电子电荷量；当参考温度t
r
为常数时，非线性项tln(t)是待补偿的高阶项。12.根据权利要求11所述的指数型温度补偿带隙基准电压源的补偿方法，其特征在于，根据高阶项以及第一电流的第一比例系数计算得到第二电流i2，满足如下关系式：
式中，k1为第一比例系数，k为玻尔兹曼常数。13.根据权利要求11所述的指数型温度补偿带隙基准电压源的补偿方法，其特征在于，根据高阶项以及第一电流的第二比例系数计算得到第三电流i3，满足如下关系式：式中，k2为第二比例系数，k为玻尔兹曼常数。14.根据权利要求13所述的指数型温度补偿带隙基准电压源的补偿方法，其特征在于，步骤4中，第三电流在第三三极管的基极产生的第四电流i4，满足如下关系式：式中，β(t)为第三三极管的电流放大倍数与温度的关系。15.根据权利要求14所述的指数型温度补偿带隙基准电压源的补偿方法，其特征在于，β(t)满足如下关系式：式中，β
∞
为β(t)随着温度变化而拟合出来的常数，δe
g
为硅带隙缩减因子。
技术总结
一种指数型温度补偿带隙基准电压源及其补偿方法，包括：启动电路启动PTAT产生电路；PTAT产生电路基于第一三极管与第二三极管的基极-发射极电压差值产生第一电流；第一电流在求和输出电路中形成第二电流，第一电流在指数补偿电路中形成第三电流；指数补偿电路基于第一电流和第三三极管的电流放大倍数与温度关系生成第四电流；求和输出电路利用第二电流在一个电阻上形成的电压、第二电流与第四电流的差值在另一个电阻上形成的电压和第四三极管的基极-发射极电压，产生基准电压；第四电流是指数型温度系数的电流。本发明利用三极管的电流放大系数与温度呈指数型关系，与基极-发射极电压中的高阶非线性项进行曲率补偿，从而达到低温漂。达到低温漂。达到低温漂。
技术研发人员：王镇 杨淼 丁凡
受保护的技术使用者：南京博芯电子技术有限公司
技术研发日：2022.10.26
技术公布日：2023/1/11