帶有修調(diào)的高階曲率補(bǔ)償基準(zhǔn)電壓源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種帶有修調(diào)的高階曲率補(bǔ)償基準(zhǔn)電壓源。該高階曲率補(bǔ)償基準(zhǔn)電壓源至少包括：用于基于晶體管及電阻來產(chǎn)生一階補(bǔ)償電流的第一電流產(chǎn)生電路；包括第一可調(diào)電阻網(wǎng)絡(luò)且與所述第一電流產(chǎn)生電路串聯(lián)以便產(chǎn)生參考電壓的第一電阻電路；用于產(chǎn)生高階補(bǔ)償電流至所述第一電阻電路以實(shí)現(xiàn)曲率補(bǔ)償?shù)那恃a(bǔ)償電路；以及包括第二可調(diào)電阻網(wǎng)絡(luò)且用于對(duì)所述參考電壓進(jìn)行分壓以輸出基準(zhǔn)電壓的第二電阻電路。本發(fā)明能使電壓基準(zhǔn)源的溫度特性曲線在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)具有多個(gè)極值，顯著提高電壓基準(zhǔn)源的精度。
【專利說明】帶有修調(diào)的高階曲率補(bǔ)償基準(zhǔn)電壓源

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電路領(lǐng)域，特別是涉及一種帶有修調(diào)的高階曲率補(bǔ)償基準(zhǔn)電壓源。

【背景技術(shù)】
[0002] 基準(zhǔn)電壓源是模擬和混合集成電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵模塊，基準(zhǔn)電壓源的精度將直接決 定整個(gè)芯片的性能。某些芯片或系統(tǒng)的性能，通常取決于內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓源的精度。傳統(tǒng) 的帶隙基準(zhǔn)源經(jīng)過1階補(bǔ)償在-40°c?125°C的范圍內(nèi)最小溫度系數(shù)為10ppm/°C左右，不能 滿足高精度系統(tǒng)的要求，必須進(jìn)一步減小帶隙電壓基準(zhǔn)源的溫度系數(shù)。
[0003] 例如，在申請(qǐng)?zhí)枮?01110120544. 8的中國專利文獻(xiàn)中公開了一種可變曲率補(bǔ)償 的帶隙電壓基準(zhǔn)源，其包括啟動(dòng)電路、PTAT電流產(chǎn)生電路及高階溫度補(bǔ)償電路，該電路在低 溫時(shí)采用傳統(tǒng)的一節(jié)補(bǔ)償形式，中溫時(shí)實(shí)現(xiàn)二階補(bǔ)償，高溫時(shí)實(shí)現(xiàn)三節(jié)補(bǔ)償。
[0004] 又例如，在申請(qǐng)?zhí)枮?201110171670. 6、201110120544· 8、201010557984· 5 等多份 中國專利文獻(xiàn)分別提出了能對(duì)溫度進(jìn)行補(bǔ)償?shù)膸峨妷夯鶞?zhǔn)源。
[0005] 雖然已有大量高階溫度補(bǔ)償技術(shù)，但是集成基準(zhǔn)源總是受到半導(dǎo)體制造工藝非理 想因素的影響，其中部分誤差是系統(tǒng)性的，例如，溫度系數(shù)和溝道長度調(diào)制效應(yīng)等，可以通 過仿真軟件進(jìn)行有效的模擬和預(yù)測；而器件失配、絕對(duì)值偏差等非理想因素則是隨機(jī)性的， 存在于芯片與芯片之間；這些誤差對(duì)基準(zhǔn)源總體性能影響越來越嚴(yán)重，因此都需要制造后 工藝來進(jìn)行調(diào)整（即修調(diào))。帶隙基準(zhǔn)產(chǎn)生的高壓基準(zhǔn)源的精度取決于電阻的精度和溫度補(bǔ) 償，然而典型工藝中電阻變化很大，絕對(duì)值偏差在10%?30%之間，失配比在0. 1%?1%之 間，這意味著為了獲得高精度基準(zhǔn)電壓，必須采用電阻修調(diào)技術(shù)，通過電阻修調(diào)網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償， 電阻的溫度系數(shù)也可以改善。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種帶有修調(diào)的高階曲率 補(bǔ)償基準(zhǔn)電壓源，以便減小失配誤差及系統(tǒng)誤差，提高電源抑制比及電壓基準(zhǔn)源的精度。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種帶有修調(diào)的高階曲率補(bǔ)償基準(zhǔn) 電壓源，其至少包括 ：
[0008] 第一電流產(chǎn)生電路，用于基于晶體管及電阻來產(chǎn)生一階補(bǔ)償電流；
[0009] 第一電阻電路，其包括第一可調(diào)電阻網(wǎng)絡(luò)，與所述第一電流產(chǎn)生電路串聯(lián)以便產(chǎn) 生參考電壓；
[0010] 曲率補(bǔ)償電路，連接所述第一電阻電路，用于產(chǎn)生高階補(bǔ)償電流至所述第一電阻 電路以實(shí)現(xiàn)曲率補(bǔ)償；
[0011] 第二電阻電路，其包括第二可調(diào)電阻網(wǎng)絡(luò)，用于對(duì)所述參考電壓進(jìn)行分壓以輸出 基準(zhǔn)電壓。
[0012] 優(yōu)選地，所述第一可調(diào)電阻網(wǎng)絡(luò)包括基于熔絲來修調(diào)電阻的熔絲電阻網(wǎng)絡(luò)。
[0013] 優(yōu)選地，所述第二可調(diào)電阻網(wǎng)絡(luò)包括基于數(shù)字開關(guān)來修調(diào)電阻的數(shù)字電阻網(wǎng)絡(luò)； 更為優(yōu)選地，數(shù)字開關(guān)采用譯碼器及傳輸門來實(shí)現(xiàn)。
[0014] 優(yōu)選地，所述曲率補(bǔ)償電路包括：第二電流產(chǎn)生電路，用于基于所述參考電壓來 產(chǎn)生與溫度的平方成比例的高階電流；以及補(bǔ)償電流電路，連接第二電流產(chǎn)生電路與所述 第一電阻電路，用于基于所述高階電流來產(chǎn)生補(bǔ)償電流至所述第一電阻電路以實(shí)現(xiàn)曲率補(bǔ) 償；更為優(yōu)選地，所述補(bǔ)償電流電路包括產(chǎn)生低溫微調(diào)電流的電路與產(chǎn)生高溫補(bǔ)償電流的 電路。
[0015] 優(yōu)選地，所述第一電流產(chǎn)生電路還包括提高電源抑制比的誤差放大器電路。
[0016] 如上所述，本發(fā)明的帶有修調(diào)的高階曲率補(bǔ)償基準(zhǔn)電壓源，具有以下有益效果：有 效降低了電阻失配誤差，同時(shí)有效減少了實(shí)際工藝系統(tǒng)誤差對(duì)電路設(shè)計(jì)的影響，并顯著提 高了帶隙電壓基準(zhǔn)源的精度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1顯示為本發(fā)明的帶有修調(diào)的高階曲率補(bǔ)償基準(zhǔn)電壓源示意圖。
[0018] 圖2顯示為本發(fā)明的帶有修調(diào)的高階曲率補(bǔ)償基準(zhǔn)電壓源的第一可調(diào)電阻網(wǎng)絡(luò) 示意圖。
[0019] 圖3顯示為本發(fā)明的帶有修調(diào)的高階曲率補(bǔ)償基準(zhǔn)電壓源的曲率補(bǔ)償電路示意 圖。
[0020] 圖4顯示為本發(fā)明的帶有修調(diào)的高階曲率補(bǔ)償基準(zhǔn)電壓源的溫度特性示意圖。
[0021] 圖5顯示為本發(fā)明的帶有修調(diào)的高階曲率補(bǔ)償基準(zhǔn)電壓源的第二可調(diào)電阻網(wǎng)絡(luò) 示意圖。
[0022] 圖6顯示為本發(fā)明的帶有修調(diào)的高階曲率補(bǔ)償基準(zhǔn)電壓源的具體實(shí)施例示意圖。
[0023] 圖7顯示為本發(fā)明的帶有修調(diào)的高階曲率補(bǔ)償基準(zhǔn)電壓源的二階曲率補(bǔ)償電流 溫度特性仿真結(jié)果示意圖。
[0024] 圖8顯示為本發(fā)明的帶有修調(diào)的高階曲率補(bǔ)償基準(zhǔn)電壓源的曲率補(bǔ)償仿真結(jié)果 示意圖。
[0025] 元件標(biāo)號(hào)說明
[0026] 1 高階曲率補(bǔ)償基準(zhǔn)電壓源
[0027] 11 第一電流產(chǎn)生電路
[0028] 111 誤差運(yùn)算放大器
[0029] 12 第一電阻電路
[0030] 13 曲率補(bǔ)償電路
[0031] 131 第二電流產(chǎn)生電路
[0032] 132 補(bǔ)償電流電路
[0033] 14 第二電阻電路

【具體實(shí)施方式】
[0034] 以下由特定的具體實(shí)施例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明 書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。
[0035] 請(qǐng)參閱圖1至圖8。須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用 以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可 實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào) 整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本發(fā)明所揭示的技 術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時(shí)，本說明書中所引用的如"上"、"下"、"左"、"右"、"中間"及 "一"等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的范圍，其相對(duì)關(guān)系的 改變或調(diào)整，在無實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本發(fā)明可實(shí)施的范疇。
[0036] 如圖所示，本發(fā)明提供一種帶有修調(diào)的高階曲率補(bǔ)償基準(zhǔn)電壓源。所述高階曲率 補(bǔ)償基準(zhǔn)電壓源1至少包括：第一電流產(chǎn)生電路11、第一電阻電路12、曲率補(bǔ)償電路13、以 及第二電阻電路14。
[0037] 所述第一電流產(chǎn)生電路11基于晶體管及電阻來產(chǎn)生一階補(bǔ)償電流。
[0038] 如圖1所示，該第一電流產(chǎn)生電路11包括晶體管仏以乂、電阻Ri、R2、R 3，各元件 的連接關(guān)系如圖所示，在此不再詳述。
[0039] 該第一電流產(chǎn)生電路11產(chǎn)生與熱力學(xué)溫度成正比的電流IPTAT為：

【權(quán)利要求】
1. 一種帶有修調(diào)的高階曲率補(bǔ)償基準(zhǔn)電壓源，其特征在于，所述帶有修調(diào)的高階曲率 補(bǔ)償基準(zhǔn)電壓源至少包括： 第一電流產(chǎn)生電路，用于基于晶體管及電阻來產(chǎn)生一階補(bǔ)償電流； 第一電阻電路，其包括第一可調(diào)電阻網(wǎng)絡(luò)，與所述第一電流產(chǎn)生電路串聯(lián)以便產(chǎn)生參 考電壓； 曲率補(bǔ)償電路，連接所述第一電阻電路，用于產(chǎn)生高階補(bǔ)償電流至所述第一電阻電路 以實(shí)現(xiàn)曲率補(bǔ)償； 第二電阻電路，其包括第二可調(diào)電阻網(wǎng)絡(luò)，用于對(duì)所述參考電壓進(jìn)行分壓以輸出基準(zhǔn) 電壓。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有修調(diào)的高階曲率補(bǔ)償基準(zhǔn)電壓源，其特征在于：所述第 一可調(diào)電阻網(wǎng)絡(luò)包括基于熔絲來修調(diào)電阻的熔絲電阻網(wǎng)絡(luò)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有修調(diào)的高階曲率補(bǔ)償基準(zhǔn)電壓源，其特征在于：所述第 二可調(diào)電阻網(wǎng)絡(luò)包括基于數(shù)字開關(guān)來修調(diào)電阻的數(shù)字電阻網(wǎng)絡(luò)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶有修調(diào)的高階曲率補(bǔ)償基準(zhǔn)電壓源，其特征在于：數(shù)字開 關(guān)采用譯碼器及傳輸門來實(shí)現(xiàn)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有修調(diào)的高階曲率補(bǔ)償基準(zhǔn)電壓源，其特征在于：所述曲 率補(bǔ)償電路包括： 第二電流產(chǎn)生電路，用于基于所述參考電壓來產(chǎn)生與溫度的平方成比例的高階電流； 補(bǔ)償電流電路，連接第二電流產(chǎn)生電路與所述第一電阻電路，用于基于所述高階電流 來產(chǎn)生補(bǔ)償電流至所述第一電阻電路以實(shí)現(xiàn)曲率補(bǔ)償。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的帶有修調(diào)的高階曲率補(bǔ)償基準(zhǔn)電壓源，其特征在于：所述補(bǔ) 償電流電路包括產(chǎn)生低溫微調(diào)電流的電路與產(chǎn)生高溫補(bǔ)償電流的電路。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有修調(diào)的高階曲率補(bǔ)償基準(zhǔn)電壓源，其特征在于：所述第 一電流產(chǎn)生電路還包括提高電源抑制比的誤差放大器電路。
【文檔編號(hào)】G05F1/567GK104298294SQ201310306045
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2013年7月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月19日
【發(fā)明者】萬文艷, 程新紅, 吳忠昊, 張揚(yáng), 金星 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所