一种曲率补偿高压带隙基准电路的制作方法

本发明涉及模拟集成电路设计，具体涉及一种曲率补偿高压带隙基准电路。

背景技术：

1、基准电路是芯片中十分重要的一个模块，而带隙基准是基准电路里最常用的一种技术，能够产生与温度无关的基准电压或者电流，给系统中的其他模块提供准确可靠的参考。

2、如图1所示的一种传统的带隙基准电路，其中电阻r3与r4阻值相等，在运算放大器a1的及其负反馈环路的作用下，电阻r3与r4两端的电压相等，则流过三极管q1和q2的电流也相等，其中q2的发射结面积比q1的发射面积要大，假设其发射结面积比为1:n，则可确定流过两个三极管的电流为：

3、vtlnn/r1

4、其中，vt＝kt/q，k是玻尔兹曼常数，t是绝对温度，q是电子电荷，该电流是随着温度升高而升高的正温度系数(ptat)电流，流过电阻r2产生一个正温度系数电压，三极管q1的基极-发射极电压vbe1是一个随着温度升高而降低的负温度系数(ctat)电压，利用正负温度系数的电压相互抵消的原则，理想情况下，则基准电压输出为：

5、vref＝(2r2/r1)·vt·lnn+vbe1

6、这是一个零温度系数的带隙电压，在1.25v左右。但是该参考电压是由工艺决定的，不可调整，若是需要电压更高的基准电压，则还另外需要一个电压调整模块。此外，其正负温度系数的抵消只是一阶的部分，剩下的高阶温度系数是造成温漂的主要因素。由此可见，传统的带隙基准电路已经无法满足当今高精度数据转换器芯片的要求了。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是如何实现一种能够产生输出任意可控的且具有低温漂性能的基准电压的带隙基准电路。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种曲率补偿高压带隙基准电路，包括：

3、正温度系数电流模块，用于产生随温度升高而增大的正温度系数电流；

4、正温度系数电压模块，用于结合所述正温度系数电流模块产生随温度升高而增大的正温度系数电压；

5、负温度系数电压模块，用于产生随温度升高而降低的负温度系数电压，所述正温度系数电压与所述负温度系数电压相互叠加得到一个与温度变化无关的带高阶效应的基准电压；

6、平衡电阻模块，用于控制两路三极管的电流值相等进而产生正温度系数电流；

7、缓冲模块，连接于两个高电阻节点之间用以做阻抗变换；

8、高阶曲率补偿模块，用于产生高阶补偿电流，进而得到一个补偿的高阶温度系数电压以补偿输出基准电压的高阶效应，所述带高阶效应的基准电压与所述补偿的高阶温度系数电压相互叠加得到任意基准电压；以及

9、运算放大器以及反馈模块，用于调节控制所述任意基准电压的输出。

10、进一步的，所述正温度系数电流模块、正温度系数电压模块以及负温度系数电压模块整体包括三极管q1、三极管q2、三极管q3、三极管q4、三极管q5、三极管q6、三极管q7、三极管q8、电阻r1以及电阻r2；

11、所述平衡电阻模块包括电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9以及三极管q11；

12、所述缓冲模块包括三极管q9、三极管q10、三极管q11以及电阻r5；

13、所述运算放大器以及反馈模块包括运算放大器a1、电阻r3以及电阻r4。

14、进一步的，所述电阻r6的阻值与所述电阻r7的阻值相等；所述电阻r8的阻值与所述电阻r9的阻值相等。

15、进一步的，控制所述电阻r2与电阻r1的比例用以在所述三极管q9的基极获得所述与温度变化无关的带高阶效应的基准电压；控制所述电阻r3与电阻r4的比例用以获得所述任意基准电压。

16、进一步的，在所述正温度系数电流模块中：

17、所述三极管q1的基极与集电极连接，并一同与所述三极管q3的发射极连接；

18、所述三极管q3的基极与集电极连接，并一同与所述三极管q5的发射极连接；

19、所述三极管q5的基极与集电极连接，并一同与所述三极管q7的发射极连接；

20、所述三极管q7的基极与所述三极管q8的基极相连，所述三极管q7的集电极与所述电阻r6的一端连接；

21、所述三极管q2的基极与集电极连接，并一同与所述三极管q4的发射极连接；

22、所述三极管q4的基极与集电极连接，并一同与所述三极管q6的发射极连接；

23、所述三极管q6的基极与集电极连接，并一同与所述三极管q8的发射极连接；

24、所述三极管q8的基极与所述三极管q7的基极连接，所述三极管q8的集电极与所述电阻r7的一端相连；

25、所述电阻r1的一端与所述三极管q2的发射极连接，另一端与所述三极管q1的发射极连接，并一同与所述电阻r2连接。

26、进一步的，在所述正温度系数电压模块中：

27、所述电阻r2的一端连接到地，另一端与所述三极管q1的发射极以及所述电阻r1连接。

28、进一步的，在所述负温度系数电压模块中：

29、所述三极管q9的发射极与所述三极管q7和所述三极管q8的发射极连接，并一同与所述电阻r5连接。

30、进一步的，在所述平衡电阻模块中：

31、所述电阻r6的一端与所述三极管q7的集电极连接，另一端与所述电阻r8的一端以及所述运算放大器a1的同相输入端连接；

32、所述电阻r7的一端与所述三极管q8的集电极连接，另一端与所述电阻r9的一端以及所述运算放大器a1的反相输入端连接；

33、所述电阻r8的一端与所述三极管q11的发射极和所述电阻r9的一端连接，另一端与所述电阻r6的一端以及所述运算放大器a1的同相输入端连接；

34、所述电阻r9的一端与所述三极管q11的发射极和所述电阻r8的一端相连，另一端与所述电阻r7的一端以及所述运算放大器a1的反相输入端连接。

35、进一步的，在所述缓冲模块中：

36、所述三极管q9的发射极与所述电阻r5的一端相连，所述三极管q9的基极与所述电阻r3和电阻r4相接的一端连接，所述三极管q9的集电极与所述三极管q11的发射极连接；

37、所述三极管q10的基极与所述运算放大器a1的输出端连接、并与所述三极管q11的基极连接，所述三极管q10的发射极与所述电阻r3连接，所述三极管q10的集电极连接有高压电源；

38、所述三极管q11的基极与所述运算放大器a1的输出端、三极管q10的基极相连，所述三极管q11的发射极与所述电阻r8和电阻r9连接的一端相连，所述三极管q11的集电极连接有高压电源。

39、进一步的，所述三极管q1、三极管q2、三极管q3、三极管q4、三极管q5、三极管q6、三极管q7、三极管q8、三极管q9、三极管q10、三极管q11均为npn型三极管。

40、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

41、与传统结构相比，该基准电压电路可以产生任意可控的基准电压输出，并且由于有高阶曲率补偿电路的存在，其基准电压的温漂性能也有很大提升。此外，在电路结构上，也比传统的1.25v带隙基准电压加低压差线性稳压器来得更简单以及更低的功耗。