專利名稱：一種非對(duì)稱帶隙基準(zhǔn)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基準(zhǔn)電壓補(bǔ)償電路，尤其是一種非對(duì)稱帶隙基準(zhǔn)電路。
(二)
背景技術(shù)：
在一般系統(tǒng)中，帶隙基準(zhǔn)電路一般有兩種。(1)如圖l-a所示，普通帶隙基準(zhǔn)電路， 啟動(dòng)電壓高，輸出電壓不可調(diào)；(2)如圖l-b所示，普通低壓帶隙基準(zhǔn)電路，啟動(dòng)電壓低，輸 出電壓可以為任意值，且以上電路在運(yùn)放存在較大失調(diào)電壓時(shí)會(huì)發(fā)生無(wú)法啟動(dòng)的問(wèn)題，如 圖4所示，這樣會(huì)限制芯片的成品率。
(三)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種非對(duì)稱帶隙基準(zhǔn)電路，它可以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足， 使獲得的帶隙基準(zhǔn)電壓除了低電源電壓動(dòng)作、極低的溫漂、較好的電源特性外，還可以在運(yùn) 放存在較大失調(diào)電壓時(shí)仍能正常動(dòng)作。 本發(fā)明的技術(shù)方案一種非對(duì)稱帶隙基準(zhǔn)電路，包括電源電壓端子VDD，其特征在 于它包括正溫度系數(shù)電流生成單元、負(fù)溫度系數(shù)電流生成單元、零溫度系數(shù)基準(zhǔn)電壓VREF 生成單元、開關(guān)管控制單元以及啟動(dòng)電路Start up ;其中，所說(shuō)的正溫度系數(shù)電流生成單 元的輸入端連接開關(guān)管控制單元的輸出端，其輸出端接地；所說(shuō)的負(fù)溫度系數(shù)電流生成單 元的輸入端端連接開關(guān)管控制單元的輸出端，其輸出端接地；所說(shuō)的零溫度系數(shù)基準(zhǔn)電壓 VREF生成單元的輸入端連接端連接開關(guān)管控制單元的輸出端，其輸出端接地；所說(shuō)的開關(guān) 管控制單元的輸入端連接電源電壓端子VDD，其輸出端連接在啟動(dòng)電路Start up兩端，且 零溫度系數(shù)輸出基準(zhǔn)電壓VREF。 上述所說(shuō)的正溫度系數(shù)電流生成單元是由晶體管Ql 、晶體管Q2和電阻Rl組成，其 中晶體管Q1的基極與晶體管Q2的基極連接，并同時(shí)接地，其發(fā)射極接地，集電極則與開關(guān) 控制單元的輸出端連接；所說(shuō)的晶體管Q2的發(fā)射極接地，集電極則經(jīng)電阻R1與開關(guān)控制單 元的輸出端連接；且由電阻R1得到正溫度系數(shù)電流II. 上述所說(shuō)的負(fù)溫度系數(shù)電流生成單元由電阻R2構(gòu)成，且電阻R2并聯(lián)在電阻Rl和 晶體管Q2的發(fā)射極之間，生成負(fù)溫度系數(shù)電流12。 上述所說(shuō)的零溫度系數(shù)基準(zhǔn)電壓生成單元是由電阻R3組成，其一端連接開關(guān)管 控制單元的輸出端，另一端接地。 上述所說(shuō)的開關(guān)管控制單元是由放大器AMP、開關(guān)管M1、開關(guān)管M2、開關(guān)管M3組 成；其中，放大器AMP的負(fù)向輸入端VN與開關(guān)管M1的漏極以及晶體管Q1的集電極連接，其 正向輸入端VP與電阻Rl遠(yuǎn)離晶體管Q2的一端、電阻R2的非接地端以及開關(guān)管M2的漏極 連接，其輸出端與開關(guān)管M1的柵極、開關(guān)管M2的柵極和開關(guān)管M3的柵極連接；所說(shuō)的開關(guān) 管M1的漏極與晶體管Q1的集電極連接，源極與開關(guān)管M2的源極、開關(guān)管M3的源極連接， 并共同連接電源電壓端子VDD，其柵極則與開關(guān)管M2的柵極、開關(guān)管M3的柵極連接，并共同 連接放大器AMP的輸出端；所說(shuō)的開關(guān)管M2的漏極連接放大器AMP的正向輸入端、電阻R1遠(yuǎn)離晶體管Q2的一端和電阻R2的非接地端；開關(guān)管M3的漏極連接電阻R3的非接地端，且 由電阻R3得到零溫度系數(shù)基準(zhǔn)電壓VREF。 上述所說(shuō)的啟動(dòng)電路Start up輸入端連接基準(zhǔn)電壓輸出VREF，輸出端連接放大 器AMP的輸出端。 上述所說(shuō)的VP、VN兩點(diǎn)電壓相同。 上述所說(shuō)的正溫度系數(shù)電流II和負(fù)溫度系數(shù)電流12相等。 —種非對(duì)稱帶隙基準(zhǔn)電路，其特征在于它可以作為基準(zhǔn)電壓生成電路應(yīng)用在需要 取得基準(zhǔn)電壓的系統(tǒng)中。 本發(fā)明的工作原理根據(jù)運(yùn)放的虛短虛斷原理，VP = VN，根據(jù)II = (Vt*lnn*(I0/ I1))/R1， 12 = VBE1/R2，可知正溫度系數(shù)略有降低，也就是說(shuō)溫度特性略有下降；但是，由 于只存在單邊電阻，在VP、 VN電壓較低，即Q1、Q2截止時(shí)，兩條支路阻抗相差很大，這樣，即 使運(yùn)放存在較大失調(diào)電壓，該結(jié)構(gòu)電路能仍正常動(dòng)作；總之，該結(jié)構(gòu)通過(guò)單邊進(jìn)行電阻補(bǔ)償 的方式，在略微降低溫度特性的前提下，使運(yùn)放存在較大失調(diào)電壓時(shí)仍能正常動(dòng)作。
本發(fā)明的優(yōu)越性①使用單邊電阻R2作為溫度補(bǔ)償?shù)牡蛪簬痘鶞?zhǔn)電路；②獲得 的帶隙基準(zhǔn)電壓VREF具有低電源電壓動(dòng)作、極低的溫漂以及較好的電源特性；③可以在運(yùn) 放存在較大失調(diào)電壓時(shí)仍能正常動(dòng)作；④電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，可為任何系統(tǒng)提供精確 穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓。
(四)


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的電路結(jié)構(gòu)圖(其中，l-a為普通BandG即電路結(jié)構(gòu)圖；圖l_b為 低電源電壓BandG即電路結(jié)構(gòu)圖)。 圖2為本發(fā)明所涉一種非對(duì)稱帶隙基準(zhǔn)電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明所涉一種非對(duì)稱帶隙基準(zhǔn)電路的特性曲線圖(其中，圖3-a為溫度 特性曲線；圖3-b為電源特性曲線；圖3-c為運(yùn)放存在較大失調(diào)電壓時(shí)的特性曲線)。
圖4為普通低壓帶隙基準(zhǔn)電路在運(yùn)放存在較大失調(diào)電壓時(shí)的特性曲線。
(五)
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一種非對(duì)稱帶隙基準(zhǔn)電路(見圖2)，包括電源電壓端子VDD，其特征在于 它包括正溫度系數(shù)電流生成單元、負(fù)溫度系數(shù)電流生成單元、零溫度系數(shù)基準(zhǔn)電壓VREF生 成單元、開關(guān)管控制單元以及啟動(dòng)電路Start up ;其中，所說(shuō)的正溫度系數(shù)電流生成單元的 輸入端連接開關(guān)管控制單元的輸出端，其輸出端接地；所說(shuō)的負(fù)溫度系數(shù)電流生成單元的 輸入端端連接開關(guān)管控制單元的輸出端，其輸出端接地；所說(shuō)的零溫度系數(shù)基準(zhǔn)電壓VREF 生成單元的輸入端連接端連接開關(guān)管控制單元的輸出端，其輸出端接地；所說(shuō)的開關(guān)管控 制單元的輸入端連接電源電壓端子VDD，其輸出端連接在啟動(dòng)電路Start up兩端，且零溫 度系數(shù)輸出基準(zhǔn)電壓VREF。 上述所說(shuō)的(見圖2)正溫度系數(shù)電流生成單元是由晶體管Ql、晶體管Q2和電阻 Rl組成，其中晶體管Ql的基極與晶體管Q2的基極連接，并同時(shí)接地，其發(fā)射極接地，集電極 則與開關(guān)控制單元的輸出端連接；所說(shuō)的晶體管Q2的發(fā)射極接地，集電極則經(jīng)電阻R1與開 關(guān)控制單元的輸出端連接；且由電阻Rl得到正溫度系數(shù)電流II ;
上述所說(shuō)的(見圖2)負(fù)溫度系數(shù)電流生成單元由電阻R2構(gòu)成，且電阻R2并聯(lián)在 電阻Rl和晶體管Q2的發(fā)射極之間，生成負(fù)溫度系數(shù)電流12 ; 上述所說(shuō)的(見圖2)零溫度系數(shù)基準(zhǔn)電壓生成單元是由電阻R3組成，其一端連 接開關(guān)管控制單元的輸出端，另一端接地； 上述所說(shuō)的(見圖2)開關(guān)管控制單元是由放大器AMP、開關(guān)管M1、開關(guān)管M2、開關(guān) 管M3組成；其中，放大器AMP的負(fù)向輸入端VN與開關(guān)管M1的漏極以及晶體管Q1的集電極 連接，其正向輸入端VP與電阻Rl遠(yuǎn)離晶體管Q2的一端、電阻R2的非接地端以及開關(guān)管M2 的漏極連接，其輸出端與開關(guān)管M1的柵極、開關(guān)管M2的柵極和開關(guān)管M3的柵極連接；所說(shuō) 的開關(guān)管M1的漏極與晶體管Q1的集電極連接，源極與開關(guān)管M2的源極、開關(guān)管M3的源極 連接，并共同連接電源電壓端子VDD，其柵極則與開關(guān)管M2的柵極、開關(guān)管M3的柵極連接， 并共同連接放大器AMP的輸出端；所說(shuō)的開關(guān)管M2的漏極連接放大器AMP的正向輸入端、 電阻Rl遠(yuǎn)離晶體管Q2的一端和電阻R2的非接地端；開關(guān)管M3的漏極連接電阻R3的非接 地端，且由電阻R3得到零溫度系數(shù)基準(zhǔn)電壓VREF ; 上述所說(shuō)的(見圖2)啟動(dòng)電路Start up輸入端連接基準(zhǔn)電壓輸出VREF，輸出端
連接放大器AMP的輸出端。 上述所說(shuō)的VP、 VN兩點(diǎn)電壓相同。 上述所說(shuō)的正溫度系數(shù)電流II和負(fù)溫度系數(shù)電流12相等。 —種非對(duì)稱帶隙基準(zhǔn)電路，其特征在于它可以作為基準(zhǔn)電壓生成電路應(yīng)用在需要 取得基準(zhǔn)電壓的系統(tǒng)中。 圖3-a是本次發(fā)明的溫度特性曲線，其溫漂為(4m/996m) /165deg = 24卯m/deg，仍 然很好； 圖3-b是本次發(fā)明的電源特性曲線，其漂移為(2m/996m)/l. 5V = 1. 3m/V，也很 好； 圖3-c是本次發(fā)明電路在運(yùn)放存在較大失調(diào)電壓時(shí)的結(jié)果曲線，與圖4普通低壓 帶隙基準(zhǔn)相比，在同樣失調(diào)電壓時(shí)，本發(fā)明電路仍能正常動(dòng)作，而普通低壓帶隙基準(zhǔn)電路則 無(wú)法正常動(dòng)作。
權(quán)利要求
一種非對(duì)稱帶隙基準(zhǔn)電路，包括電源電壓端子VDD，其特征在于它包括正溫度系數(shù)電流生成單元、負(fù)溫度系數(shù)電流生成單元、零溫度系數(shù)基準(zhǔn)電壓VREF生成單元、開關(guān)管控制單元以及啟動(dòng)電路Start up；其中，所說(shuō)的正溫度系數(shù)電流生成單元的輸入端連接開關(guān)管控制單元的輸出端，其輸出端接地；所說(shuō)的負(fù)溫度系數(shù)電流生成單元的輸入端端連接開關(guān)管控制單元的輸出端，其輸出端接地；所說(shuō)的零溫度系數(shù)基準(zhǔn)電壓VREF生成單元的輸入端連接端連接開關(guān)管控制單元的輸出端，其輸出端接地；所說(shuō)的開關(guān)管控制單元的輸入端連接電源電壓端子VDD，其輸出端連接在啟動(dòng)電路Start up兩端，且零溫度系數(shù)輸出基準(zhǔn)電壓VREF。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述一種非對(duì)稱帶隙基準(zhǔn)電路，其特征在于所說(shuō)的正溫度系數(shù)電 流生成單元是由晶體管Ql、晶體管Q2和電阻Rl組成，其中晶體管Ql的基極與晶體管Q2的 基極連接，并同時(shí)接地，其發(fā)射極接地，集電極則與開關(guān)控制單元的輸出端連接；所說(shuō)的晶 體管Q2的發(fā)射極接地，集電極則經(jīng)電阻Rl與開關(guān)控制單元的輸出端連接；且由電阻Rl得 到正溫度系數(shù)電流Il。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述一種非對(duì)稱帶隙基準(zhǔn)電路，其特征在于的負(fù)溫度系數(shù)電流生 成單元由電阻R2構(gòu)成，且電阻R2并聯(lián)在電阻Rl和晶體管Q2的發(fā)射極之間，生成負(fù)溫度系 數(shù)電流12。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l中所述一種非對(duì)稱帶隙基準(zhǔn)電路，其特征在于的零溫度系數(shù)基準(zhǔn)電 壓生成單元是由電阻R3組成，其一端連接開關(guān)管控制單元的輸出端，另一端接地。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l中所述一種非對(duì)稱帶隙基準(zhǔn)電路，其特征在于所說(shuō)的開關(guān)管控制單 元是由放大器AMP、開關(guān)管M1、開關(guān)管M2、開關(guān)管M3組成；其中，放大器AMP的負(fù)向輸入端 VN與開關(guān)管M1的漏極以及晶體管Q1的集電極連接，其正向輸入端VP與電阻R1遠(yuǎn)離晶體 管Q2的一端、電阻R2的非接地端以及開關(guān)管M2的漏極連接，其輸出端與開關(guān)管M1的柵極、 開關(guān)管M2的柵極和開關(guān)管M3的柵極連接；所說(shuō)的開關(guān)管Ml的漏極與晶體管Ql的集電極 連接，源極與開關(guān)管M2的源極、開關(guān)管M3的源極連接，并共同連接電源電壓端子VDD，其柵 極則與開關(guān)管M2的柵極、開關(guān)管M3的柵極連接，并共同連接放大器AMP的輸出端；所說(shuō)的 開關(guān)管M2的漏極連接放大器AMP的正向輸入端、電阻R1遠(yuǎn)離晶體管Q2的一端和電阻R2 的非接地端；開關(guān)管M3的漏極連接電阻R3的非接地端，且由電阻R3得到零溫度系數(shù)基準(zhǔn) 電壓VREF。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l中所述一種非對(duì)稱帶隙基準(zhǔn)電路，其特征在于所說(shuō)的啟動(dòng)電路 Start up輸入端連接基準(zhǔn)電壓輸出VREF，輸出端連接放大器AMP的輸出端。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述一種非對(duì)稱帶隙基準(zhǔn)電路，其特征在于所說(shuō)的VP、VN兩點(diǎn)電 壓相同。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l中所述一種非對(duì)稱帶隙基準(zhǔn)電路，其特征在于所說(shuō)的正溫度系數(shù)電 流II和負(fù)溫度系數(shù)電流12相等。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述一種非對(duì)稱帶隙基準(zhǔn)電路，其特征在于它可以作為基準(zhǔn)電壓 生成電路應(yīng)用在需要取得基準(zhǔn)電壓的系統(tǒng)中。
全文摘要
一種非對(duì)稱帶隙基準(zhǔn)電路，其特征在于它包括正溫度系數(shù)電流生成單元、負(fù)溫度系數(shù)電流生成單元、零溫度系數(shù)基準(zhǔn)電壓VREF生成單元、開關(guān)管控制單元以及啟動(dòng)電路Start up；本發(fā)明的優(yōu)越性①使用單邊電阻R2作為溫度補(bǔ)償?shù)牡蛪簬痘鶞?zhǔn)電路；②獲得的帶隙基準(zhǔn)電壓VREF具有低電源電壓動(dòng)作、極低的溫漂以及較好的電源特性；③在運(yùn)放存在較大失調(diào)電壓時(shí)仍能正常動(dòng)作；④結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，可為任何系統(tǒng)提供精確穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓。
文檔編號(hào)G05F3/08GK101763136SQ20091022808
公開日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2009年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月9日
發(fā)明者呂英杰, 張小興, 戴宇杰, 林鵬程 申請(qǐng)人:天津南大強(qiáng)芯半導(dǎo)體芯片設(shè)計(jì)有限公司