一種具有高精度溫度補(bǔ)償?shù)碾娏髟措娐返闹谱鞣椒?br> 【專利摘要】本發(fā)明涉及集成電路【技術(shù)領(lǐng)域】，具體的說是涉及一種高精度溫度補(bǔ)償?shù)碾娏髟措娐贰１景l(fā)明具有高精度溫度補(bǔ)償?shù)碾娏髟措娐?，通過將與絕對溫度成正比的IPTAT電流、由BE結(jié)產(chǎn)生的負(fù)溫度系數(shù)電流和分段高階補(bǔ)償電流相加，從而得到高精度的溫度補(bǔ)償電流源。本發(fā)明的有益效果為，實現(xiàn)了高階的溫度補(bǔ)償，并且由于電路不受工藝等外界因素的影響，因此能夠提供高精度的零溫電流，能夠廣泛應(yīng)用于高精度的模擬或者數(shù)模混合集成電路中。本發(fā)明尤其適用于電流源電路。
【專利說明】一種具有高精度溫度補(bǔ)償?shù)碾娏髟措娐?br>
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及集成電路【技術(shù)領(lǐng)域】，具體的說是涉及一種高精度溫度補(bǔ)償?shù)碾娏髟措?路。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電源管理芯片集成度的提高，芯片工作產(chǎn)生的熱量導(dǎo)致芯片溫度的變化是難 以避免的，而在芯片內(nèi)部模塊比如振蕩器、延遲產(chǎn)生電路、運算放大器等對精度要求較高的 電路中，通常需要一個幾乎與溫度無關(guān)的電流源來進(jìn)行偏置。電流源作為模擬集成電路和 很多電路子系統(tǒng)必不可少的子電路，它的性能直接牽制著電源管理芯片的性能優(yōu)良，這就 要求設(shè)計一個具有高精度溫度穩(wěn)定性的電流源，從而提高系統(tǒng)的精度。
[0003] 現(xiàn)有的基準(zhǔn)電流設(shè)計方法有以下幾種：（1)利用基準(zhǔn)源常用的PTAT(與溫度成正 比）電流源的正溫度特性與遷移率的負(fù)溫度特性相互抵消，產(chǎn)生基準(zhǔn)電流，但由于遷移率 的溫度系數(shù)存在非線性性，且對工藝要求較高，所以應(yīng)用很難實現(xiàn)高精度要求；（2)利用帶 隙基準(zhǔn)源常用的PTAT電流源產(chǎn)生正溫度系數(shù)電流，及三極管基極-發(fā)射極間電壓產(chǎn)生負(fù)溫 度系數(shù)電流，再由兩者相互抵消產(chǎn)生基準(zhǔn)電流，其優(yōu)點是在已有帶隙電壓的情況下無需增 加過多器件即可得到基準(zhǔn)電流，缺點是三極管基極-發(fā)射極間電壓的負(fù)溫系數(shù)存在非線性 問題，導(dǎo)致電流源較難在寬工作溫度范圍內(nèi)實現(xiàn)高精度；（3)直接利用帶隙基準(zhǔn)電壓，結(jié)合 運算放大器構(gòu)成電壓-電流轉(zhuǎn)換電路，將帶隙基準(zhǔn)電壓轉(zhuǎn)換成基準(zhǔn)電流，但需要使用運算 放大器，電路面積較大，且存在穩(wěn)定性及三極管基極-發(fā)射極間電壓的非線性溫度系數(shù)問 題。綜上所述，這些設(shè)計方法仍然存在無法達(dá)到高精度要求的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的，就是針對上述傳統(tǒng)電流源電路中由于對工藝要求較高、引入放大 器帶來的面積過大、工作溫度范圍窄等原因造成的無法達(dá)到高精度的問題，提出了一種高 精度溫度補(bǔ)償?shù)碾娏髟措娐贰?br> [0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種具有高精度溫度補(bǔ)償?shù)碾娏髟措娐?，其特征在于，該?流源電路由 PM0S 管 MP1、MP2、MP3、MP4、MP5, MP6, NPN 管 NPN1、NPN2、NPN3, NPN4, PTAT 電 流源1?了八1'，電阻1?1、1?2、1?3、1?4、1?5、1?構(gòu)成；其中，1^1的源極接電源￥00，其柵極與漏極互 連，其柵極接MP2的柵極，其漏極接PTAT電流源IPTAT的正極；PTAT電流源IPTAT的負(fù)極通 過R1接地GND ;PTAT電流源IPTAT與R1的連接點接NPN1的基極；MP2的源極接電源VDD， 其漏極接MP4的漏極；MP3的源極接電源VDD，其柵極與漏極互連，其柵極接MP4的柵極，其 漏極接NPN1的集電極；NPN1的發(fā)射極通過R2接地GND ;MP4的源極接電源VDD，其漏極與 MP2的漏極的連接點接NPN3的基極和NPN2的集電極；NPN2的發(fā)射極通過R3接地GND，其 基極通過RB接發(fā)射極；NPN3的集電極接電源VDD，其發(fā)射極接NPN2的基極和NPN4的基極； MP5的源極接電源VDD，其柵極通過R5接NPN4的集電極，其漏極接MP6的源極；MP6的柵極 接NPN4的集電極，其漏極通過R5接NPN4的集電極；NPN4的發(fā)射極通過R4接地GND。
[0006] 本發(fā)明的有益效果為，實現(xiàn)了高階的溫度補(bǔ)償，并且由于電路不受工藝等外界因 素的影響，因此能夠提供高精度的零溫電流，能夠廣泛應(yīng)用于高精度的模擬或者數(shù)?；旌?集成電路中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007] 圖1是本發(fā)明提供的高精度溫度補(bǔ)償電流源電路的邏輯結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008] 圖2是本發(fā)明的基于高精度溫度補(bǔ)償電流源的具體電路結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0009] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行描述
[0010] 如圖1所示，本發(fā)明的具有高精度溫度補(bǔ)償?shù)碾娏髟措娐?，通過將與絕對溫度成 正比的IPTAT電流、由BE結(jié)產(chǎn)生的負(fù)溫度系數(shù)電流和分段高階補(bǔ)償電流相加，從而得到高 精度的溫度補(bǔ)償電流源。
[0011] 如圖2所示，為本發(fā)明的具有高精度溫度補(bǔ)償?shù)碾娏髟措娐返木唧w電路結(jié)構(gòu)，該 電流源電路由 PM0S 管 MP1、MP2、MP3、MP4、MP5，MP6，NPN 管 NPN1、NPN2、NPN3，NPN4，PTAT 電 流源1?了八1'，電阻1?1、1?2、1?3、1?4、1?5、1?構(gòu)成；其中，1^1的源極接電源￥00，其柵極與漏極互 連，其柵極接MP2的柵極，其漏極接PTAT電流源IPTAT的正極；PTAT電流源IPTAT的負(fù)極通 過R1接地GND ;PTAT電流源IPTAT與R1的連接點接NPN1的基極；MP2的源極接電源VDD， 其漏極接MP4的漏極；MP3的源極接電源VDD，其柵極與漏極互連，其柵極接MP4的柵極，其 漏極接NPN1的集電極；NPN1的發(fā)射極通過R2接地GND ;MP4的源極接電源VDD，其漏極與 MP2的漏極的連接點接NPN3的基極和NPN2的集電極；NPN2的發(fā)射極通過R3接地GND，其 基極通過RB接發(fā)射極；NPN3的集電極接電源VDD，其發(fā)射極接NPN2的基極和NPN4的基極； MP5的源極接電源VDD，其柵極通過R5接NPN4的集電極，其漏極接MP6的源極；MP6的柵極 接NPN4的集電極，其漏極通過R5接NPN4的集電極；NPN4的發(fā)射極通過R4接地GND。
[0012] 本發(fā)明的工作原理為：
[0013] 電路中PM0S管MP1和MP2的參數(shù)相同，MP3和MP4的參數(shù)相同，R3和R4的阻值 相等，NPN2和NPN4為兩個相同參數(shù)的NPN管。IPTAT電流為與絕對溫度成正比的PTAT電 流。由于PTAT電流源產(chǎn)生電路是一個通用電路，通常由三極管的基極-發(fā)射極電壓差或者 亞閾區(qū)M0SFET的柵極-源極電壓差產(chǎn)生，因此本發(fā)明在此不再冗述。第一 NPN管NPN1和 電阻Rl，R2及IPTAT電流構(gòu)成了分段高階補(bǔ)償支路。當(dāng)溫度低于?；時，R1上端電壓不足 以使NPN1管開啟，此時，分段補(bǔ)償支路上電流幾乎為零，即MP3和MP4的電流為零。當(dāng)溫度 升高時，R1上端電壓升高，同時NPN1管的導(dǎo)通電壓下降，當(dāng)溫度高于?；時，R1上端電壓大 于NPN1的導(dǎo)通電壓，分段高階補(bǔ)償支路導(dǎo)通。此時，通過設(shè)定電阻R1和R2的阻值即可調(diào) 節(jié)分段高階補(bǔ)償。因此，電路中NPN2管的電流由3部分電流組成，PTAT電流II，分段高階 補(bǔ)償電流12和BE結(jié)產(chǎn)生電流13,實現(xiàn)輸出電流具有高階溫度補(bǔ)償?shù)男阅堋?br> [0014] 輸出高階溫度補(bǔ)償?shù)碾娏髟O(shè)定說明
[0015] 如圖2所示，第一部分電流II為由電壓基準(zhǔn)源模塊產(chǎn)生的鏡像PTAT電流，通過 MP2管鏡像到NPN2中，即
[0016] I! = IPTAT (1)
[0017] 第二部分電流12為當(dāng)溫度T > ?；時，?；為某一點的溫度值，由MP3和MP4構(gòu)成的 電流鏡鏡像得到分段高階補(bǔ)償電流，
[0018]

【權(quán)利要求】
1. 一種具有高精度溫度補(bǔ)償?shù)碾娏髟措娐罚涮卣髟谟?，該電流源電路由PMOS管MP1、 MP2、MP3、MP4、MP5，MP6，NPN 管 NPN1、NPN2、NPN3，NPN4，PTAT 電流源 IPTAT，電阻 Rl、R2、R3、 R4、R5、RB構(gòu)成；其中，MP1的源極接電源VDD，其柵極與漏極互連，其柵極接MP2的柵極，其 漏極接PTAT電流源IPTAT的正極；PTAT電流源IPTAT的負(fù)極通過R1接地GND ;PTAT電流源 IPTAT與R1的連接點接NPN1的基極；MP2的源極接電源VDD，其漏極接MP4的漏極；MP3的 源極接電源VDD，其柵極與漏極互連，其柵極接MP4的柵極，其漏極接NPN1的集電極；NPN1 的發(fā)射極通過R2接地GND ;MP4的源極接電源VDD，其漏極與MP2的漏極的連接點接NPN3的 基極和NPN2的集電極；NPN2的發(fā)射極通過R3接地GND，其基極通過RB接發(fā)射極；NPN3的 集電極接電源VDD，其發(fā)射極接NPN2的基極和NPN4的基極；MP5的源極接電源VDD，其柵極 通過R5接NPN4的集電極，其漏極接MP6的源極；MP6的柵極接NPN4的集電極，其漏極通過 R5接NPN4的集電極；NPN4的發(fā)射極通過R4接地GND。
【文檔編號】G05F1/56GK104102265SQ201410306885
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】周澤坤, 程潔, 石躍, 孫亞東, 王卓, 明鑫, 張波 申請人:電子科技大學(xué)