一种高阶曲率校正基准电压源专利检索-曲率数学与统计专利检索查询-专利查询网

积极推动地理标志专门立法

2022-03-10 地理标志，立法，知识产权
保护知识产权是对创新最大的激励

2022-03-10 保护知识产权，创新，激励
谢商华：加快制定知识产权基本法

2022-03-10 知识产权基本法
擦亮“双奥之城”品牌

2022-03-10 双奥，知识产权
让冰雪运动“热”力全开

2022-03-10 冰雪运动，知识产权
携手共奋进　走好强国路

2022-03-10 强国，知识产权
坚持创新引领　方能稳中求进

2022-03-10 创新，稳中求进，知识产权
答好“两张卷” 奋进新征程

2022-03-10 知识产权
专家解读政府工作报告中的创新和知识产权相关部署

2022-03-10 政府工作报告，创新，知识产权
今年政府工作报告指出：加强知识产权保护和运用

2022-03-10 政府工作报告，知识产权保护

一种高阶曲率校正基准电压源

阅读：1050发布：2020-09-04

IPRDB可以提供一种高阶曲率校正基准电压源专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明属于模拟集成电路技术领域，具体涉及到一种高阶曲率校正基准电压源。本发明利用简单的分流电路对PTAT电流进行分流，从而产生一支CTAT电流，简化了CTAT电流产生电路，减小版图面积与设计难度；引入了一个新的正温电压对阈值电压进行预补偿，减弱对后级补偿电路的补偿能力的需求，保证两个PMOS管都工作在正常饱和状态；并利用分段电流曲率校正技术，得到了一个高阶曲率校正的输出基准电压。此外，本发明的基准电压源未使用电阻以及运放，有效地减小整个基准电路的版图面积和设计的复杂性。，下面是一种高阶曲率校正基准电压源专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种高阶曲率校正基准电压源，包括启动模块、正温电流产生模块、分流模块、VTH预补偿模块、高温电流补偿模块、低温电流补偿模块和电压叠加模块，其特征在于：

所述启动模块用于使整个基准电路摆脱“0”简并偏置点，由PMOS管MSP1和NMOS管MSN1～MSN2组成；

MSP1的源极和衬底与电源电压AVDD相连，MSP1和MSN2的漏极与MSN1的栅极相连，MSP1和MSN2的栅极与正温电流产生模块的VQ节点相连，MSN1的漏极与正温电流产生模块的VBP节点相连，MSN1和MSN2的源极以及衬底与地电位AGND相连；

所述正温电流产生模块用于产生一个PTAT电流，该PTAT电流与μnT成正比，其中μn是电子迁移率，T是绝对温度，由PMOS管MAP1～MAP5、MP1～MP6，NMOS管MAN1～MAN5、MN1～MN7、MNC以及PNP管Q1～Q3组成；

MAP1、MAP2、MAP3、MAP4、MP1、MP2、MP5的源极与电源电压AVDD相连，MAP1～MAP5和MP1～MP6的衬底与电源电压AVDD相连，MAP1、MP1、MP2和MP5的栅极与MP6和MN6的漏极以及VBP节点相连，MAP1和MAN1的漏极与MAN1、MAN2和MAN3的栅极相连，MAP2和MAP3的栅极与MAP2和MAN2的漏极相连，MAP3和MAN4的漏极与MAN4、MAN5、MN1、MN2和MN6的栅极以及VBN节点相连，MAP4、MAP5、MP3、MP4和MP6的栅极与MAP5和MAN3的漏极以及VBP_C节点相连，MAP4的漏极与MAP5的源极相连，MP1的漏极与MP3的源极相连，MP2的漏极与MP4的源极相连，MP5的漏极与MP6的源极相连，MP3和MN1的漏极与MN7和MNC的栅极以及VQ节点相连，MP4和MN2的漏极与MN3、MN4和MN5的栅极以及VBN_C节点相连；

QB、Q1、Q2和Q3的集电极以及基极与地电位AGND相连，MAN1、MAN2和MAN3的源极与地电位AGND相连，MAN4的源极与MAN5的漏极相连，MAN5的源极与QB的发射极相连，MN1的源极与MN3的漏极相连，MN2的源极与MN4的漏极相连，MN3的源极与Q2的发射极相连，MN4的源极与MN5的漏极相连，MN5的源极与Q1的发射极相连，MN6的源极与MN7的漏极相连，MN7的源极与Q3的发射极相连，MNC的漏极和源极以及衬底与地电位AGND相连，MN1～MN7和MAN1～MAN5的衬底与地电位AGND相连；

所述分流模块用于对正温电流产生模块产生的PTAT电流进行分流作用，从而产生一个CTAT电流，由PMOS管MP15、MP16、MPR和NMOS管MNR组成；

MP15的源极与电源电压AVDD相连，MP15的栅极与正温电流产生模块中的VBP节点相连，MP15的漏极与MP16的源极相连，MP16的栅极与正温电流产生模块中的VBP_C节点相连，MP16和MNR的漏极与MPR的源极、MNR的栅极以及VM节点相连，MNR的源极、MPR的栅极与MPR的漏极以及地电位AGND相连，MP15和MP16的衬底与电源电压AVDD相连，MNR的衬底与地电位AGND相连，MPR的衬底与VM节点相连；

所述VTH预补偿模块用于提取出NMOS的负温度的阈值电压VTH，并使用一个正温度系数电压对VTH进行预补偿操作；由PMOS管MP7～MP10和NMOS管MN8～MN11组成；正温度系数电压即线性区NMOS管MN11的漏源电压VDS；

MP7和MP9的源极以及MP7～MP10的衬底与电源电压AVDD相连，MP7和MP9的栅极与正温电流产生模块中的VBP节点相连，MP7的漏极与MP8的源极相连，MP9的漏极与MP10的源极相连，MP8和MP10的栅极与正温电流产生模块中的VBP_C节点相连，MP8和MN9的漏极、MN8的源极与MN10和MN11的栅极以及V2节点相连，MP10和MN8的漏极与MN8和MN9的栅极以及V1节点相连，MN9的源极与MN10的漏极以及Vg节点相连，MN10的源极与MN11的漏极相连，MN11的源极和MN8～MN11的衬底与地电位AGND相连；

所述高温电流补偿模块用于产生高温时补偿电流，由PMOS管MP17～MP22和NMOS管MN14～MN18组成；

MP17、MP18、MP19、MP21和MP22的源极以及MP17～MP22的衬底与电源电压AVDD相连，MP17和MP18的栅极与MP17和MN14的漏极相连，MP18、MP21和MN15的漏极与MP21和MP22的栅极相连，MP19的栅极与正温电流产生模块中的VBP节点相连，MP19的漏极与MP20的源极相连，MP20的栅极与正温电流产生模块中的VBP_C节点相连，MP20和MN16的漏极与MN15和MN16的栅极相连，MP22的漏极与MN18的漏极相连，MN14～MN18的源极和衬底与地电位AGND相连，MN14的栅极与分流模块中的VM节点相连；MN17和MN18的栅极与MN17的漏极以及电压叠加模块中的Vout节点相连；

所述低温电流补偿模块用于产生低温时补偿电流，由PMOS管MP23～MP28和NMOS管MN19～MN23组成；

MP23、MP24、MP25、MP27和MP28的源极与电源电压AVDD相连，MP23～MP28的衬底与电源电压AVDD相连，MP23和MP24的栅极与MP23和MN19的漏极相连，MP24、MN20和MN22的漏极与MN22和MN23的栅极相连，MP25的栅极与正温电流产生模块中的VBP节点相连，MP25的漏极与MP26的源极相连，MP26的栅极与正温电流产生模块202中的VBP_C节点相连，MP26和MN21的漏极与MN20和MN21的栅极相连，MP27的栅极与MP27和MN23的漏极相连，MP28的漏极与电压叠加模块中的VNM节点相连，MN19～MN23的源极和衬底与地电位AGND相连，MN19的栅极与分流模块中的VM节点相连；

所述电压叠加模块用于将正温度电压MT以及VTH预补偿模块产生的负温度电压相叠加，从而产生基准电压Vout；由PMOS管MP11～MP14和NMOS管MN12、MN13组成；

MP11的源极与电源电压AVDD相连，MP11和MP12的衬底与电源电压AVDD相连，MP11的栅极与正温电流产生模块中的VBP节点相连，MP11的漏极与MP12的源极相连，MP12的栅极与正温电流产生模块中的VBP_C节点相连，MP12的漏极、MP13的衬底、MP14的衬底与MP13和MP14的源极以及VK节点相连，MP13的栅极与VTH预补偿模块中的Vg节点相连，MP13和MN12的漏极与MN12和MN13的栅极以及VNM节点相连，MP14的栅极与MP14和MN13的漏极以及Vout节点相连，MN12和MN13的源极以及衬底与地电位AGND相连。

说明书全文

一种高阶曲率校正基准电压源

技术领域

[0001] 本发明属于模拟集成电路技术领域，具体涉及到一种高阶曲率校正基准电压源。

背景技术

[0002] 基准电压源作为模拟电路系统中的核心模块之一，为模拟电路系统提供一个精准的基准电压，被广泛应用于模数转换器、功率放大器、数据采集器等模拟和模数混合系统中，为系统提供不随温度变化的基准电压。

[0003] 由于双极晶体管基极-发射极电压VBE具有负温度特性，而工作在不同电流密度下的两支双极晶体管的基极-发射极电压VBE之差具有正温度特性，由Widlar和Brokaw提出的传统的带隙基准电压源利用这两种电压进行相互补偿，从而得到一个与温度无关的基准电压。

[0004] 传统带隙基准电压源利用与Widlar和Brokaw的带隙基准电压源相同原理，如附图1所示，其中，运算放大器使电路处于负反馈状态，钳制X点与Y点电压，使两点电压相等，三极管均为寄生纵向双极晶体管(BJT)。PMOS管尺寸相同，由它们构成的电流镜镜像得到三支相等电流。根据双极晶体管电流电压特性得到基准输出电压：

[0005]

[0006] 然而由于VBE的非线性，且只进行一阶补偿，传统带隙基准电压源产生的基准电压的温度系数较大。而且传统的带隙基准电压源需要使用运放钳位X与Y两点电位，运放的功耗与版图面积大约会占据整个带隙基准功耗和版图面积的一半。同时，传统的带隙基准电压源需要使用电阻，这也会极大地增加整个带隙基准电压源面积。

[0007] 由于传统的一阶补偿的基准电压源输出的基准电压随温度变化较大，而在实际运用中，许多情况下需要一个随温度变化更小的基准电压，因此，高阶曲率校正的基准电压源具有强烈的现实需求。

[0008] 基准电压源涉及的现有分段电流曲率校正技术(高阶曲率校正技术)是必须使用复杂电路分别产生两支电流——与绝对温度成正比(PTAT：proportional to absolute temperature)的电流以及与绝对温度成反比(CTAT：cognitive to absolute temperature)的电流；并利用电流镜镜像关系，分别产生低温段以及高温段补偿电流，补偿电流在低温段以及高温段分别调节输出基准电压，从而得到一个高阶补偿的基准电压。该技术产生CTAT电流的原理是利用三极管基极-发射极电压VBE(负温电压)，运用运放钳位作用，使电阻两端电压等于VBE，从而得到CTAT电流。但是这种得到CTAT电流的方案需要单独的CTAT电流产生电路，会占据大量的电路版图面积。

发明内容

[0009] 针对上述存在问题或不足，为了克服分段电流曲率校正技术产生CTAT电流电路过于复杂，本发明提供了一种高阶曲率校正基准电压源。

[0010] 该高阶曲率校正基准电压源，包括启动模块201，正温电流产生模块202，分流模块203，VTH预补偿模块204，高温电流补偿模块205，低温电流补偿模块206和电压叠加模块207。

[0011] 所述启动模块201由PMOS管MSP1，NMOS管MSN1～MSN2组成；MSP1的源极和衬底与电源电压AVDD相连，MSP1和MSN2的漏极与MSN1的栅极相连，MSP1和MSN2的栅极与正温电流产生模块202的VQ节点相连，MSN1的漏极与正温电流产生模块202的VBP节点相连，MSN1和MSN2的源极以及衬底与地电位AGND相连；启动模块201用于使整个基准电路摆脱“0”简并偏置点；如附图3所示。

[0012] 所述正温电流产生模块202由PMOS管MAP1～MAP5、MP1～MP6，NMOS管MAN1～MAN5、MN1～MN7、MNC，以及PNP管Q1～Q3组成。

[0013] MAP1、MAP2、MAP3、MAP4、MP1、MP2、MP5的源极与电源电压AVDD相连，MAP1～MAP5和MP1～MP6的衬底与电源电压AVDD相连，MAP1、MP1、MP2和MP5的栅极与MP6和MN6的漏极以及VBP节点相连，MAP1和MAN1的漏极与MAN1、MAN2和MAN3的栅极相连，MAP2和MAP3的栅极与MAP2和MAN2的漏极相连，MAP3和MAN4的漏极与MAN4、MAN5、MN1、MN2和MN6的栅极以及VBN节点相连，MAP4、MAP5、MP3、MP4和MP6的栅极与MAP5和MAN3的漏极以及VBP_C节点相连，MAP4的漏极与MAP5的源极相连，MP1的漏极与MP3的源极相连，MP2的漏极与MP4的源极相连，MP5的漏极与MP6的源极相连，MP3和MN1的漏极与MN7和MNC的栅极以及VQ节点相连，MP4和MN2的漏极与MN3、MN4和MN5的栅极以及VBN_C节点相连。

[0014] QB、Q1、Q2和Q3的集电极以及基极与地电位AGND相连，MAN1、MAN2和MAN3的源极与地电位AGND相连，MAN4的源极与MAN5的漏极相连，MAN5的源极与QB的发射极相连，MN1的源极与MN3的漏极相连，MN2的源极与MN4的漏极相连，MN3的源极与Q2的发射极相连，MN4的源极与MN5的漏极相连，MN5的源极与Q1的发射极相连，MN6的源极与MN7的漏极相连，MN7的源极与Q3的发射极相连，MNC的漏极和源极以及衬底与地电位AGND相连，MN1～MN7和MAN1～MAN5的衬底与地电位AGND相连；正温电流产生模块202用于产生一个PTAT电流，该PTAT电流与μnT2成正比，其中μn是电子迁移率，T是绝对温度；如附图3所示。

[0015] 所述分流模块203由PMOS管MP15、MP16、MPR，NMOS管MNR组成；MP15的源极与电源电压AVDD相连，MP15的栅极与正温电流产生模块202中的VBP节点相连，MP15的漏极与MP16的源极相连，MP16的栅极与正温电流产生模块202中的VBP_C节点相连，MP16和MNR的漏极与MPR的源极、MNR的栅极以及VM节点相连，MNR的源极、MPR的栅极与MPR的漏极以及地电位AGND相连，MP15和MP16的衬底与电源电压AVDD相连，MNR的衬底与地电位AGND相连，MPR的衬底与VM节点相连，所述分流模块203用于对模块202产生的PTAT电流进行分流作用，从而产生一个CTAT电流；如附图4所示。

[0016] 所述VTH预补偿模块204由PMOS管MP7～MP10，NMOS管MN8～MN11组成；MP7和MP9的源极以及MP7～MP10的衬底与电源电压AVDD相连，MP7和MP9的栅极与正温电流产生模块202中的VBP节点相连，MP7的漏极与MP8的源极相连，MP9的漏极与MP10的源极相连，MP8和MP10的栅极与正温电流产生模块202中的VBP_C节点相连，MP8和MN9的漏极、MN8的源极与MN10和MN11的栅极以及V2节点相连，MP10和MN8的漏极与MN8和MN9的栅极以及V1节点相连，MN9的源极与MN10的漏极以及Vg节点相连，MN10的源极与MN11的漏极相连，MN11的源极和MN8～MN11的衬底与地电位AGND相连。VTH预补偿模块204用于提取出NMOS的负温度的阈值电压VTH,并使用一个正温度系数电压(线性区NMOS管MN11的漏源电压VDS)对VTH进行预补偿操作；如附图3所示。

[0017] 所述高温电流补偿模块205由PMOS管MP17～MP22，NMOS管MN14～MN18组成；MP17、MP18、MP19、MP21和MP22的源极以及MP17～MP22的衬底与电源电压AVDD相连，MP17和MP18的栅极与MP17和MN14的漏极相连，MP18、MP21和MN15的漏极与MP21和MP22的栅极相连，MP19的栅极与正温电流产生模块202中的VBP节点相连，MP19的漏极与MP20的源极相连，MP20的栅极与正温电流产生模块202中的VBP_C节点相连，MP20和MN16的漏极与MN15和MN16的栅极相连，MP22的漏极与MN18的漏极相连，MN14～MN18的源极和衬底与地电位AGND相连，MN14的栅极与分流模块203中的VM节点相连；MN17和MN18的栅极与MN17的漏极以及电压叠加模块207中的Vout节点相连；高温电流补偿模块205用于产生高温时补偿电流；如附图4所示。

[0018] 所述低温电流补偿模块206由PMOS管MP23～MP28，NMOS管MN19～MN23组成；MP23、MP24、MP25、MP27和MP28的源极与电源电压AVDD相连，MP23～MP28的衬底与电源电压AVDD相连，MP23和MP24的栅极与MP23和MN19的漏极相连，MP24、MN20和MN22的漏极与MN22和MN23的栅极相连，MP25的栅极与正温电流产生模块202中的VBP节点相连，MP25的漏极与MP26的源极相连，MP26的栅极与正温电流产生模块202中的VBP_C节点相连，MP26和MN21的漏极与MN20和MN21的栅极相连，MP27的栅极与MP27和MN23的漏极相连，MP28的漏极与电压叠加模块207中的VNM节点相连，MN19～MN23的源极和衬底与地电位AGND相连，MN19的栅极与分流模块203中的VM节点相连；低温电流补偿模块206用于产生低温时补偿电流；如附图4所示。

[0019] 所述电压叠加模块207由PMOS管MP11～MP14，NMOS管MN12、MN13组成；MP11的源极与电源电压AVDD相连，MP11和MP12的衬底与电源电压AVDD相连，MP11的栅极与正温电流产生模块202中的VBP节点相连，MP11的漏极与MP12的源极相连，MP12的栅极与正温电流产生模块202中的VBP_C节点相连，MP12的漏极、MP13的衬底、MP14的衬底与MP13和MP14的源极以及VK节点相连，MP13的栅极与VTH预补偿模块204中的Vg节点相连，MP13和MN12的漏极与MN12和MN13的栅极以及VNM节点相连，MP14的栅极与MP14和MN13的漏极以及Vout节点相连，MN12和MN13的源极以及衬底与地电位AGND相连。电压叠加模块207用于将正温度电压MT以及VTH预补偿模块204产生的负温度电压相叠加，从而产生基准电压Vout。如附图3所示。

[0020] 本发明利用简单的分流电路对PTAT电流进行分流，从而产生一支CTAT电流，大大简化了CTAT电流产生电路，减小版图面积与设计难度。单独使用PMOS管栅源电压之差(△VGS)来补偿NMOS管阈值电压的温度系数，会导致两种情况：1).两支流经PMOS管的电流相差过大；2).两个PMOS管面积相差过大。而这都会加大版图面积以及可能促使流经小电流或者管子面积大的支路的PMOS管进入亚阈区。

[0021] 本发明引入了一个新的正温电压(工作在线性区NMOS管的漏源电压)对阈值电压进行预补偿，减弱对后级补偿电路的补偿能力的需求，这能保证两个PMOS管都工作在正常饱和状态；并利用分段电流曲率校正技术，得到了一个高阶曲率校正的输出基准电压。启动模块201、正温电流产生模块202、VTH预补偿模块204以及电压叠加模块207产生一个一阶补偿的基准电压Vout，分流模块203、高温电流补偿模块205以及低温电流补偿模块206对基准电压Vout进行高阶曲率校正。此外，本发明的基准电压源未使用电阻以及运放，有效地减小整个基准电路的版图面积和设计的复杂性。

[0022] 综上所述，本发明实现了高阶曲率校正的同时，简化CTAT电流产生电路，并有效地减小基准电压源的版图面积和设计的复杂性。

附图说明

[0023] 图1为传统的带隙基准电路示意图；

[0024] 图2为本发明的原理框图；

[0025] 图3为本发明的启动模块、正温电流产生模块、VTH预补偿模块以及电压叠加模块的实际电路图；

[0026] 图4为本发明的分流模块、高温电流补偿模块以及低温电流补偿模块的实际电路图；

[0027] 图5为实施例在电源上电时间为1us时输出基准电压仿真图；

[0028] 图6为实施例VTH预补偿模块有无MN11时输出电压Vg随温度变化的仿真结果图；

[0029] 图7为实施例分流模块三支支路电流IPTAT、I1和I2随温度变化的仿真结果图；

[0030] 图8为实施例高温电流补偿模块中Ir1随温度变化的仿真结果图；

[0031] 图9为实施例低温电流补偿模块中Ir2随温度变化的仿真结果图；

[0032] 图10为实施例有无曲率校正电路时输出基准电压Vout随温度变化的仿真结果图。

具体实施方式

[0033] 下面结合附图以及具体实施方式对本发明做进一步的详细描述。

[0034] 高阶曲率校正基准电压源架构如附图2所示，包括启动模块201，正温电流产生模块202，分流模块203，VTH预补偿模块204，高温电流补偿模块205，低温电流补偿模块206和电压叠加模块207。

[0035] 如附图3所示，启动电路201由MSP1、MSN1与MSN2组成，当电路的电源电压上电之前，基准电压电路处于“0”简并偏置点，VQ节点电位为低，VBP节点电位为高，MSP1与MSN2构成反相器，检测VQ电位，使MSN1管导通，将VBP节点电位拉低，打破电路“0”简并偏置点。当电路启动之后，VQ节点电位变高，MSN1关闭，启动电路不再影响电路正常工作。启动仿真结果如附图5，仿真结果表明基准电压电路能够正常启动。

[0036] 如附图3所示，正温电流产生模块202的原理如下：MAP1～MAP5、MAN1～MAN5与QB构成偏置电压电路，它为正温电流产生电路提供两个偏置电压：VBP_C节点电压以及VBN节点电压。MP3、MP4、MN1与MN2都为共源共栅管，它们的作用是增加环路增益以及电源抑制比。Q3、MP5、MP6、MN6与MN7作为负反馈支路，它们的作用是保证VQ节点与VBN_C节点电位相同，MNC作为补偿电容，保证环路稳定性。MN5管处于线性区，正温电流产生电路主要思路是：MN3与MN4工作在饱和区，保证MN5的漏源电压等于两个双极型晶体管基射电压之差，这个值的大小可以用下面公式表示：

[0037] VDS,MN5＝VBE,Q2-VBE,Q1＝VT In N (2)

[0038] 同时，MN5管作为一个线性电阻，其阻值为：

[0039]

[0040] 最终产生的PTAT电流为：

[0041] IPTAT＝VTInN×μnCOX(W/L)MN5(VGS,MN5-VTHn)～μnT2 (4)

[0042] 其中，N是PNP管Q1与Q2的面积之比，μn是电子迁移率，COX是栅氧化物单位面积电容，VTHn是NMOS管的阈值电压，在本次设计中，假设所有NMOS管阈值电压相同以及所有PMOS管阈值电压相同，忽略沟道长度调制效应。因为μn～T-1.5，则最终得到的电流为PTAT电流。

[0043] 如附图3所示，VTH预补偿模块204的原理如下：MP7、MP8与MP9、MP10构成电流镜,其中，(W/L)MP7,8/(W/L)MP9,10＝2:1，(W/L)MN10＝3(W/L)MN9＝3(W/L)MN8，MN9、MN11都处于线性区。其电流公式表示为：

[0044]

[0045]

[0046]

[0047] 化简(5)、(6)、(7)公式，我们可以得到：

[0048] Vg＝VTHn+V3 (8)

[0049] 同时，MN11处于线性区：

[0050] V3＝3VTInN×[(W/L)MN5/(W/L)MN11]×[(VGS,MN5-VTHn)/(VGS,MN11-VTHn)]～T (9)[0051] 有无MN11时VTH预补偿模块204的输出电压Vg随温度变化仿真曲线如附图6所示，仿真结果表明：存在MN11相对于不存在MN11，VTH预补偿模块204的输出电压Vg的温度系数相对减小，后级补偿电路更易实现。

[0052] 如附图4所示，分流模块203的原理如下：MP15与MP16镜像PTAT电流，MNR与MPR都是二极管连接方式，它们导通电阻分别用以下公式表示：

[0053]

[0054] 其中，μn是电子迁移率，μp是空穴迁移率，VTHn是NMOS管的阈值电压，VTHp是PMOS管的阈值电压，它们具有不同的温度系数，设置管子尺寸，可以得到两个具有不同温度系数的电阻。使用MNR和MPR对PTAT电流进行分流，它们导通电阻之间具有相反的温度系数，从而产生另一支与PTAT电流的温度系数相反的电流I2。IPTAT、I2与I3的电流随温度变化趋势如附图7所示。最终，I2电流被提供给后面的高温电流补偿模块205以及低温电流补偿模块206，仿真结果表明：I2电流的温度系数与PTAT电流的温度系数正好相反。

[0055] 如附图4所示，高温电流补偿模块205的原理如下：MP19、MP20镜像PTAT电流，MN14镜像MNR电流，MP17与MP18电流镜产生电流Iq1，MN16与MN15电流镜产生电流Iq2，两个电流与电流Ir1之间存在下面关系：

[0056]

[0057] 其中Ir1等于0时，MP18处于线性区，MP18与MP17电流镜只能镜像Iq2大小的电流。高温时，假设Ir1不为零时的转折温度为T1。调节管子尺寸，可以得到一个任意大小的电流Ir1和任意大小的T1。在得到电流Ir1之后，调节电流镜MP21与MP22、MN18与MN17的尺寸，最终得到在高温时的补偿电流。电流Ir1的温度特性曲线如附图8所示，电流Ir1在低温段为零，而在高温段不为零，该电流可以在高温段对输出基准电压进行温度曲率校正。

[0058] 如附图4所示，低温电流补偿模块206的原理如下：MP25以及MP26镜像PTAT电流，而MN19镜像MNR电流，MP23与MP24电流镜镜像产生电流Ip1，MN20与MN21电流镜镜像产生电流Ip2,两个电流与电流Ir2存在下面关系：

[0059]

[0060] 其中，Ir2等于0时，MN20会处于线性区，MN20与MN21电流镜只能镜像Ip1大小电流。低温时，假设Ir2为零时的转折温度为T2。调节管子尺寸，可以得到一个任意大小的电流Ir2和任意大小的T2。在得到电流Ir2之后，调节电流镜MN22与MN23、MP27与MP28的尺寸，最终得到在低温时的补偿电流。Ir2的温度特性曲线如附图9所示，电流Ir2在低温段不为零，而在高温段为零，该电流可以在低温段对输出基准电压进行温度曲率校正。

[0061] 如附图3所示，电压叠加模块207的原理如下：MP11与MP12镜像PTAT电流(其值正比于μnT2)，由于(W/L)MP14/(W/L)MP13＝SK1；(W/L)MN12/(W/L)MN13＝SK2，同时由于MP13、MP14都处于饱和区，由PMOS管饱和区的电流公式，可以得到：

[0062]

[0063]

[0064] 同时IMP13/IMP14＝SK2,则化简上述公式(13)(14)，可得：

[0065]

[0066] 其中，Vg是NMOS的阈值电压VTH经过预曲率校正的输出电压。由于IMP13正比于μnT2，忽略μn与μp的温度差异，则正比于绝对温度T。分别使用高温以及低温补偿电流进行曲率校正的方法：基准电压在低温以及高温时电压明显大于中间温度时的电压，分别在高温以及低温时减小上式(15)第二项的值(减小的值)，使输
出的基准电压Vout在低温以及高温段都实现一阶温度补偿的效果，最终达成高阶补偿的目标。有无曲率校正电路时的基准电压源输出的基准电压的仿真结果如附图10所示，其温度系数从28ppm/℃减小到3.18ppm/℃。

[0067] 综上所述，相对于传统的基准电压源，本发明不使用运放以及电阻，有效地减小了基准电压源的面积。并且本发明提出的基准电压源利用工作在线性区的NMOS管漏源电压对NMOS的阈值电压进行预补偿操作，简化后级补偿电路设计。同时本发明利用二极管连接的NMOS和PMOS导通电阻温度系数相互差异的特性，提出了分流电路，利用分流电路得到了一个CTAT电流，从而不需要复杂的CTAT电流产生电路。本发明使用分段电流曲率校正技术，最终得到了一个高阶曲率校正基准电压源。

标题	发布/更新时间	阅读量
曲率检测装置-专利编号CN110500935A	2020-05-11	553
可变曲率导管-专利编号CN105050646B	2020-05-13	102
车辆曲率确定-专利编号CN106965801A	2020-05-13	580
双曲率异形球柱-专利编号CN103286205B	2020-05-13	628
轮齿齿廓曲率-专利编号CN1898486A	2020-05-11	899
变曲率圆弧仪-专利编号CN1036730A	2020-05-12	105
一种角膜曲率仪-专利编号CN109758112A	2020-05-12	658
曲率规-专利编号CN1098781A	2020-05-11	316
带隙曲率校正-专利编号CN109471485A	2020-05-12	458
曲率油石-专利编号CN2456889Y	2020-05-11	1050

一种高阶曲率校正基准电压源

一种高阶曲率校正基准电压源

技术领域

背景技术

发明内容

附图说明

具体实施方式

IPRDB

热门服务

关于我们

友情链接

联系方式