本發(fā)明涉及集成電路設(shè)計領(lǐng)域，更具體地，涉及一種集成了i2c數(shù)字修調(diào)模塊的高精度高電源抑制比帶隙基準(zhǔn)電路。

背景技術(shù)：

1、帶隙基準(zhǔn)電路是模擬集成電路設(shè)計領(lǐng)域的基礎(chǔ)模塊，其作用是為整體電路提供一個隨外界因素變化很小的基準(zhǔn)電壓，該電壓應(yīng)具有良好的溫度穩(wěn)定性和較高的電源抑制比，即隨溫度和電源電壓變化較小。因此，帶隙基準(zhǔn)電路的性能對電路系統(tǒng)的性能和精度有著至關(guān)重要的影響。

2、現(xiàn)有的一些帶隙基準(zhǔn)電路受工藝角與失配的影響會加入單電阻修調(diào)電路。修調(diào)是一種對電路(例如高精度集成電路)特性進(jìn)行調(diào)整、使其更接近目標(biāo)的技術(shù)，一般是對電阻或者電容進(jìn)行修調(diào)。這種單電阻修調(diào)電路的功能不夠完善且修調(diào)步驟較復(fù)雜，通常在芯片制造完成后通過激光刻蝕或大電流熔斷等方式切斷電阻，這種方式往往是一次性的且不可復(fù)原的。同時，激光刻蝕的高溫可能會對電路中其他器件的性能造成破壞，需要在版圖布局的過程中充分考慮其影響。

3、因此，在現(xiàn)有的帶修調(diào)電路的帶隙基準(zhǔn)基礎(chǔ)上，如何修改電路結(jié)構(gòu)使之能以低成本、高便捷地修調(diào)輸出電壓，成為本鄰域技術(shù)人員需要解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：在帶修調(diào)電路的帶隙基準(zhǔn)電路結(jié)構(gòu)中，如何改進(jìn)修調(diào)電路結(jié)構(gòu)使之能夠以較低的成本調(diào)整輸出電壓，以及如何改進(jìn)修調(diào)方式以實現(xiàn)高精度可重復(fù)修調(diào)。

2、為解決上述問題，本發(fā)明提出了一種集成了數(shù)字修調(diào)模塊的高精度高電源抑制比帶隙基準(zhǔn)電路，包括第一級帶隙基準(zhǔn)電路、第二級帶隙基準(zhǔn)電路、零溫度系數(shù)電流源電路、數(shù)字修調(diào)模塊。所述第一級帶隙基準(zhǔn)電路產(chǎn)生第一級基準(zhǔn)電壓，其為第二級帶隙基準(zhǔn)電路和零溫度系數(shù)電流源電路提供電源電壓。所述第二級帶隙基準(zhǔn)電路，產(chǎn)生一個低溫度系數(shù)、高精度、高電源抑制比的基準(zhǔn)電壓，同時形成一個與絕對溫度成正比的ptat電流。所述零溫度系數(shù)電流源電路可以產(chǎn)生一個零溫度系數(shù)電流。所述數(shù)字修調(diào)模塊，可以通過外部主機(jī)的i2c信號，控制內(nèi)部開關(guān)mos管的導(dǎo)通與關(guān)閉，從而對參考電壓進(jìn)行修調(diào)。

3、進(jìn)一步地，所述數(shù)字修調(diào)模塊包括修調(diào)電阻電路、i2c模塊、電平轉(zhuǎn)換模塊；修調(diào)電阻電路中電阻大小可由開關(guān)mos管控制，從而改變電阻分壓，進(jìn)而修調(diào)輸出電壓值；i2c模塊可以輸出電平信號，控制修調(diào)電阻中開關(guān)mos管的導(dǎo)通與關(guān)閉，從而改變修調(diào)電阻的電阻值；電平轉(zhuǎn)換模塊是用于匹配其輸入輸出端口的電平信號，主機(jī)io端口的電壓值不同于芯片內(nèi)部電源電壓，通過電平轉(zhuǎn)換模塊可以實現(xiàn)主機(jī)io端口的電壓與芯片內(nèi)部電源電壓的匹配。

4、所述第一級帶隙基準(zhǔn)電路包括pmos管mp1、mp2、mp3，三極管q1、q2，電阻r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7。其中mp1和mp2的柵極與mp1的漏極、q1的集電極相連，mp1的源極與電阻r3的第一端口相連，mp2的源極與電阻r4的第一端口相連，mp2的漏極接mp3的柵極和q2的集電極，mp3的柵極接電阻r5的第二端口，mp3的漏極接電阻r6的第一端口和電源電壓vdd2，電阻r3、r4、r5的第一端口接電源vdd1，電阻r1的第一端口接q2的發(fā)射極，電阻r1的第二端口接q1的發(fā)射極和r2的第一端口，r2的第二端口接地，三極管q1、q2的基極接r6的第二端口和r7的第一端口，r7的第二端口接地。

5、所述第二級帶隙基準(zhǔn)電路包括pmos管mp4、mp5、mp6，三極管q3、q4，電阻r8、r9、r10、r11、r1。其中mp4和mp5的柵極與mp4的漏極、q3的集電極相連，mp4的源極與電阻r8的第一端口相連，mp5的源極與電阻r9的第一端口相連，mp5的漏極接mp6的柵極和q4的集電極，mp6的源極接電阻r12的第二端口，電阻r8、r9、r12的第一端口接電源vdd2，電阻r10的第一端口接q4的發(fā)射極，電阻r10的第二端口接q3的發(fā)射極和r11的第一端口，r11的第二端口接地，三極管q3、q4的基極接mp6的漏極和數(shù)字修調(diào)模塊。

6、所述第一級帶隙基準(zhǔn)電路和第二級帶隙基準(zhǔn)電路產(chǎn)生基準(zhǔn)電路原理相似，利用電流鏡結(jié)構(gòu)，使所述三極管q1和q2集電極電流相等，同時使三極管q3和q4集電極電流相等。其中三極管基極電壓是一個與絕對溫度成正比的電壓跟另一個與絕對溫度成反比的電壓之和，即為所求基準(zhǔn)電壓。其中電流鏡結(jié)構(gòu)中pmos管漏極電流是與絕對溫度成正比的電流iptat，可用于零溫度系數(shù)電流源電路。

7、所述零溫度系數(shù)電流源電路包括pmos管mp7、mp8、mp9、mp10、mp11、mp12，nmos管mn1、mn2、mn3、mn4，三極管q5，電阻r13、r14、r15。其中mp7、mp8的柵極接所述第二級電壓基準(zhǔn)中mp4的柵極和漏極，通過電流鏡復(fù)制電流iptat，mp7的源極接電阻r13的第二端口，mp8的源極接電阻r14的第二端口，電阻r13、r14的第一端口接電源vdd2，nmos管mn1、mn2、mn3、mn4的柵極接mn3的漏極和mp7的漏極，mn1的漏極接mn3的源極，mn2的漏極接mn4的源極，mn1、mn2、mn3、mn4形成一個共源共柵電流鏡。mp8的漏極接mn5的柵極和三極管q5的集電極，q5的基極接mn5的源極和r15的第一端口，且q5的發(fā)射極接地，r15的第二端口接地，此電路可形成與絕對溫度成反比的電流ictat。mn4、mn5的漏極接mp9、mp10、mp11、mp12的柵極和mp10的漏極，mn2、mn4、mn5、mp9、mp10、q5、r15構(gòu)成電流求和電路，將電流iptat與電流ictat進(jìn)行求和，得到零溫度系數(shù)電流，并通過mp9、mp10、mp11、mp12的電流鏡將該電流復(fù)制出去，得到電流ib。

8、所述數(shù)字修調(diào)模塊包括修調(diào)電阻電路、i2c模塊、電平轉(zhuǎn)換模塊。所述修調(diào)電阻電路包括第一端口pa、第二端口pb、端口p0～p7、輸出端口pout，其中第一端口pa接第二級帶隙基準(zhǔn)電路中三極管q3、q4的基極和pmos管mp6的漏極，第二端口pb接地，輸出端口pout接輸出的帶隙基準(zhǔn)電壓vref；i2c模塊包括數(shù)據(jù)輸入端口sda、時鐘輸入端口scl、輸出端口y0～y7、電源端口vdd、接地端口gnd，其中sda端口接電平轉(zhuǎn)換模塊端口b1，scl端口接電平轉(zhuǎn)換模塊端口b0，輸出端口y0～y7接修調(diào)電阻電路對應(yīng)端口p0～p7，電源端口接vdd1，接地端口接地；所述電平轉(zhuǎn)換模塊包括第一電源端口vcca、第二電源端口vccb、輸入端口a0和a1，輸出端口b0和b1，接地端口，其中第一電源端口接主機(jī)端電源電壓vdda，第二電源端口接vdd1，a1外接主機(jī)端的數(shù)據(jù)信號，a0外接主機(jī)端的時鐘信號，接地端口接地。

9、所述修調(diào)電阻電路由nmos管m0、m1、m2、m3、m4、m5、m6、m7，電阻r00、r01、r02、r03、r04、r05、r06、r07、r08、r09構(gòu)成，其中nmos作為開關(guān)mos管依次串聯(lián)，電阻r00～r09也如圖所示串聯(lián)，每個mos管的源極分別與一個電阻的第一端口相接，漏極與對應(yīng)電阻的第二端口相接，即以并聯(lián)的形式相接。所述修調(diào)電阻電路可以實現(xiàn)，當(dāng)mos管柵極接高電平時導(dǎo)通，接低電平時關(guān)閉，當(dāng)某一mos管導(dǎo)通時，與之并聯(lián)的電阻被短路，改變總支路的等效電阻，從而改變輸出端口的分壓，進(jìn)而實現(xiàn)對輸出電壓的修調(diào)。

10、本發(fā)明提出一種帶有數(shù)字修調(diào)功能的高精度高電源抑制比帶隙基準(zhǔn)電路，其技術(shù)效果在于：采用兩級帶隙基準(zhǔn)電壓電路，提高輸出電壓的電源抑制比；通過數(shù)字修調(diào)的方法(電壓精度修調(diào))輸出參考電壓，可將輸出保持在±3mv誤差范圍內(nèi)；同時采用i2c控制，并集成了電平轉(zhuǎn)換模塊，可以實現(xiàn)多次高精度修調(diào)。