一种具有基极电流补偿的带隙基准电路的制作方法

本发明涉及一种基准电路，特别是一种具有基极电流补偿的带隙基准电路，属于半导体集成电路。

背景技术：

1、基准电路作为集成电路中的重要组成部分，为电路中其他模块提供精准的参考电压和偏置电流。随着电路系统性能的不断提升，基准源的重要性日益凸显，一个受工艺电源电压及温度影响较小的基准电路，对整个芯片的性能至关重要。

2、传统的带隙基准电路结构如图2所示，其基本原理是通过mos管nm1、nm2、pm1、pm2构成的环路使得pmos电流镜pm1、pm2的漏源电压vds相等，抑制pmos管的沟道长度调制效应，进而使得左右两路电流复制相等。在三极管q1和q2两支路电流相等的情况下，由于三极管q1和q2的面积不同，因此两个三极管的基极发射极电压vbe存在差异，该电压差即为正温度系数的电压△vbe。将负温度系数的基极发射极电压vbe与一定比例正温度系数的基极发射极电压之差△vbe相加，从而实现对输出电压的温度补偿，得到一个与温度无关的电压vref。该电压vref除以零温度系数的电阻r3产生零温度系数的基准电流iref,该电流通过pm3、pm4构成的pmos电流镜复制出去供电路中其他电路模块使用。但是该结构中nm1、nm2、pm1、pm2构成的环路需要消耗的电压裕度为pm2的栅源电压vgs2与nm1的栅源电压vgs1之和，导致该电路在电源电压vdd较低时电压裕度不够难以正常工作。另外由于三极管q1和q2存在着随温度变化的基极电流ib，使得输出基准电压vref除以零温度系数电阻r3产生的基准电流会被三极管q1和q2的基极电流ib分流，不能全部流入电流镜pm3中，导致输出的基准电流iref不是零温度系数的电流。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种具有基极电流补偿的带隙基准电路，解决低压裕度不够难以正常工作的问题且不被温度影响。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

3、一种具有基极电流补偿的带隙基准电路，包含基准电压温度补偿模块、基准电流产生模块和基极电流补偿模块，基准电压温度补偿模块的第一端口与基极电流补偿模块的第一端口连接，基准电压温度补偿模块的第二端口与基准电流产生模块的第一端口连接，基准电压温度补偿模块的第三端口与基准电流产生模块的第二端口和基极电流补偿模块的第二端口连接并产生基准电压vref，基准电流产生模块的第三端口产生基准电流iref。

4、进一步地，所述基准电压温度补偿模块包含三极管q1、三极管q2、pmos管pm1、pmos管pm2、电阻r1、电阻r2、电阻r4和电阻r5，电阻r1的一端接地，电阻r1的另一端与三极管q1的发射极和电阻r2的一端连接，电阻r2的另一端与三极管q2的发射极连接，三极管q1的基极与三极管q2的基极连接并作为基准电压温度补偿模块的第三端口并产生基准电压vref，三极管q1的集电极与pmos管pm1的漏极、pmos管pm1的栅极和pmos管pm2的栅极连接并作为基准电压温度补偿模块的第一端口，三极管q2的集电极与pmos管pm2的漏极连接并作为基准电压温度补偿模块的第二端口，pmos管pm1的源极与电阻r4的一端连接，pmos管pm2的源极与电阻r5的一端连接，电阻r4的另一端和电阻r5的另一端连接电源vdd。

5、进一步地，所述基准电流产生模块包含pmos管pm3、pmos管pm4、电阻r3、电阻r6和电阻r7，电阻r3的一端接地，电阻r3的另一端与pmos管pm3的漏极连接并作为基准电流产生模块的第二端口，pmos管pm3的栅极与pmos管pm4的栅极连接并作为基准电流产生模块的第一端口，pmos管pm4的漏极作为基准电流产生模块的第三端口并产生基准电流iref，pmos管pm3的源极与电阻r6的一端连接，pmos管pm4的源极与电阻r7的一端连接，电阻r6的另一端和电阻r7的另一端连接电源vdd。

6、进一步地，所述基极电流补偿模块包含pmos管pm5、pmos管pm6、pmos管pm7、nmos管nm1、三极管q3、电阻r8、电阻r9和电阻r10，三极管q3的发射极接地，三极管q3的集电极与nmos管nm1的栅极和pmos管pm5的漏极连接，三极管q3的基极与nmos管nm1的源极连接，pmos管pm5的栅极作为基极电流补偿模块的第一端口，pmos管pm5的源极与电阻r8的一端连接，nmos管nm1的漏极与pmos管pm6的漏极、pmos管pm6的栅极和pmos管pm7的栅极连接，pmos管pm6的源极与电阻r9的一端连接，pmos管pm7的漏极作为基极电流补偿模块的第二端口，pmos管pm7的源极与电阻r10的一端连接，电阻r8的另一端、电阻r9的另一端和电阻r10的另一端连接电源vdd。

7、进一步地，所述pmos管pm1、pmos管pm2和pmos管pm5构成第一电流镜，pmos管pm3和pmos管pm4构成第二电流镜，pmos管pm6和pmos管pm7构成第三电流镜。

8、进一步地，调整电阻r3的阻值大小进而调整流过pmos管pm3的电流以及pmos管pm3的宽长比，使得pmos管pm3的栅源电压vgs3等于pmos管pm1的栅源电压vgs1。

9、进一步地，所述第三电流镜中pmos管pm7以2倍的比例复制pmos管pm6的电流。

10、本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

11、1、本发明在消耗的电压裕度仅为pm1的栅源电压vgs1的情况下，抑制了第一pmos电流镜的沟道长度调制效应，使得三极管q1和q2的集电极电流ic复制相等，同时避免了传统带隙基准电路在低电源电压不能正常工作的问题；

12、2、本发明通过基极电流补偿模块补偿了三极管q1和q2的基极电流，使得输出基准电流iref不受三极管q1和q2的基极电流影响，从而使得温度变化后基准电流仍是零温度系数的电流；

13、3、本发明在pm1、pm2、和pm5构成的第一pmos电流镜、pm3、pm4构成的第二pmos电流镜和pm6、pm7构成的第三pmos电流镜的源端引入一个适当的源极负反馈电阻，降低了pmos电流镜的失调电压，提高了复制精度。

技术特征：

1.一种具有基极电流补偿的带隙基准电路，其特征在于：包含基准电压温度补偿模块、基准电流产生模块和基极电流补偿模块，基准电压温度补偿模块的第一端口与基极电流补偿模块的第一端口连接，基准电压温度补偿模块的第二端口与基准电流产生模块的第一端口连接，基准电压温度补偿模块的第三端口与基准电流产生模块的第二端口和基极电流补偿模块的第二端口连接并产生基准电压vref，基准电流产生模块的第三端口产生基准电流iref。

2.根据权利要求1所述的一种具有基极电流补偿的带隙基准电路，其特征在于：所述基准电压温度补偿模块包含三极管q1、三极管q2、pmos管pm1、pmos管pm2、电阻r1、电阻r2、电阻r4和电阻r5，电阻r1的一端接地，电阻r1的另一端与三极管q1的发射极和电阻r2的一端连接，电阻r2的另一端与三极管q2的发射极连接，三极管q1的基极与三极管q2的基极连接并作为基准电压温度补偿模块的第三端口并产生基准电压vref，三极管q1的集电极与pmos管pm1的漏极、pmos管pm1的栅极和pmos管pm2的栅极连接并作为基准电压温度补偿模块的第一端口，三极管q2的集电极与pmos管pm2的漏极连接并作为基准电压温度补偿模块的第二端口，pmos管pm1的源极与电阻r4的一端连接，pmos管pm2的源极与电阻r5的一端连接，电阻r4的另一端和电阻r5的另一端连接电源vdd。

3.根据权利要求2所述的一种具有基极电流补偿的带隙基准电路，其特征在于：所述基准电流产生模块包含pmos管pm3、pmos管pm4、电阻r3、电阻r6和电阻r7，电阻r3的一端接地，电阻r3的另一端与pmos管pm3的漏极连接并作为基准电流产生模块的第二端口，pmos管pm3的栅极与pmos管pm4的栅极连接并作为基准电流产生模块的第一端口，pmos管pm4的漏极作为基准电流产生模块的第三端口并产生基准电流iref，pmos管pm3的源极与电阻r6的一端连接，pmos管pm4的源极与电阻r7的一端连接，电阻r6的另一端和电阻r7的另一端连接电源vdd。

4.根据权利要求3所述的一种具有基极电流补偿的带隙基准电路，其特征在于：所述基极电流补偿模块包含pmos管pm5、pmos管pm6、pmos管pm7、nmos管nm1、三极管q3、电阻r8、电阻r9和电阻r10，三极管q3的发射极接地，三极管q3的集电极与nmos管nm1的栅极和pmos管pm5的漏极连接，三极管q3的基极与nmos管nm1的源极连接，pmos管pm5的栅极作为基极电流补偿模块的第一端口，pmos管pm5的源极与电阻r8的一端连接，nmos管nm1的漏极与pmos管pm6的漏极、pmos管pm6的栅极和pmos管pm7的栅极连接，pmos管pm6的源极与电阻r9的一端连接，pmos管pm7的漏极作为基极电流补偿模块的第二端口，pmos管pm7的源极与电阻r10的一端连接，电阻r8的另一端、电阻r9的另一端和电阻r10的另一端连接电源vdd。

5.根据权利要求4所述的一种具有基极电流补偿的带隙基准电路，其特征在于：所述pmos管pm1、pmos管pm2和pmos管pm5构成第一电流镜，pmos管pm3和pmos管pm4构成第二电流镜，pmos管pm6和pmos管pm7构成第三电流镜。

6.根据权利要求4所述的一种具有基极电流补偿的带隙基准电路，其特征在于：调整电阻r3的阻值大小进而调整流过pmos管pm3的电流以及pmos管pm3的宽长比，使得pmos管pm3的栅源电压vgs3等于pmos管pm1的栅源电压vgs1。

7.根据权利要求5所述的一种具有基极电流补偿的带隙基准电路，其特征在于：所述第三电流镜中pmos管pm7以2倍的比例复制pmos管pm6的电流。

技术总结
本发明公开了一种具有基极电流补偿的带隙基准电路，包含基准电压温度补偿模块、基准电流产生模块和基极电流补偿模块，基准电压温度补偿模块的第一端口与基极电流补偿模块的第一端口连接，基准电压温度补偿模块的第二端口与基准电流产生模块的第一端口连接，基准电压温度补偿模块的第三端口与基准电流产生模块的第二端口和基极电流补偿模块的第二端口连接并产生基准电压VREF，基准电流产生模块的第三端口产生基准电流IREF。本发明避免了传统带隙基准电路在低电源电压不能正常工作的问题，温度变化后基准电流仍是零温度系数的电流，并降低了PMOS电流镜的失调电压，提高了复制精度。

技术研发人员：边强,朱丽丽,靳瑞英,张开友
受保护的技术使用者：上海帝迪集成电路设计有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/7/15