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专利号: 2020100230884
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-02-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种分段补偿的带隙基准电压源电路,其特征在于,包括:启动电路(1)、一阶带隙基准电压源电路(2)及温度分段补偿产生电路(3),其中所述启动电路(1)的信号输出端接所述一阶带隙基准电压源电路(2)的启动信号输入端,所述一阶带隙基准电压源电路(2)的信号输出端分别接所述启动电路(1)的信号输入端以及所述温度分段补偿产生电路(3)的信号输入端,所述温度分段补偿产生电路(3)的信号输出端接所述一阶带隙基准电压源电路(2)的信号输入端;所述启动电路(1)为所述一阶带隙基准电压源电路(2)提供启动信号,所述一阶带隙基准电压源电路(2)用于产生一阶带隙基准电压并为所述温度分段补偿产生电路(3)提供偏置信号,所述温度分段补偿产生电路(3)的四种输出电流在电阻R4上产生的电压对所述一阶带隙基准电压源电路(2)产生的一阶带隙基准电压进行温度补偿。

2.根据权利要求1所述的一种分段补偿的带隙基准电压源电路,其特征在于,所述启动电路(1)包括:PMOS管Ms1、PMOS管Ms2、PMOS管Ms3、PMOS管Ms4、PMOS管Ms5、NMOS管Ms6及NMOS管Ms7,其中PMOS管Ms5的源极与外部电源VDD相连,PMOS管Ms5的栅极分别与PMOS管Ms5的漏极以及PMOS管Ms4的源极相连,PMOS管Ms4的栅极分别与PMOS管Ms4的漏极以及PMOS管Ms3的源极相连,PMOS管Ms3的栅极分别与PMOS管Ms3的漏极、NMOS管Ms7的栅极、NMOS管Ms6的栅极以及NMOS管Ms2的漏极相连,NMOS管Ms2的源极与NMOS管Ms1的漏极相连,NMOS管Ms1的源极分别与NMOS管Ms6的源极以及外部地GND相连,NMOS管Ms7的源极与NMOS管Ms6的漏极相连。

3.根据权利要求1所述的一种分段补偿的带隙基准电压源电路,其特征在于,所述一阶带隙基准电压源电路(1)包括:PMOS管M1、PMOS管M2、PMOS管M3、误差放大器A1、PNP型三极管Q1、PNP型三极管Q2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4及电阻R5,其中PMOS管M1的源极分别与PMOS管M2的源极、PMOS管M3的源极以及外部电源VDD相连,PMOS管M1的栅极分别与NMOS管Ms7的漏极、误差放大器A1的输出端、PMOS管M2的栅极、PMOS管M3的栅极、PMOS管M4的栅极、PMOS管M5的栅极、PMOS管M8的栅极、PMOS管M10的栅极、PMOS管M11的栅极以及PMOS管M13的栅极相连,PMOS管M1的漏极分别与误差放大器A1的反相输入端、PNP型三极管Q1的发射极以及电阻R1的一端相连,电阻R1的另一端分别与PNP型三极管Q1的基极、PNP型三极管Q1的集电极、PNP型三极管Q2的集电极、PNP型三极管Q2的基极、电阻R2的一端以及外部地GND相连,电阻R2的另一端分别与误差放大器A1的同相输入端、PMOS管M2的漏极以及电阻R3的一端相连,电阻R3的另一端与PNP型三极管Q2的发射极相连,PMOS管M3的漏极分别与带隙基准电压源电路输出端VREF、NMOS管Ms2的栅极、NMOS管Ms1的栅极以及电阻R5的一端相连,电阻R5的另一端分别与NMOS管M6的源极、PMOS管M7的漏极、NMOS管M12的源极、PMOS管M7的漏极以及电阻R4的一端相连,电阻R4的另一端与外部地GND相连。

4.根据权利要求3所述的一种分段补偿的带隙基准电压源电路,其特征在于,所述一阶带隙基准电压源电路(2)中,PMOS管M1与PMOS管M2具有相同的沟道宽长比,PNP型三极管Q2的发射极面积是PNP型三极管Q1的N倍,电阻R1与电阻R2完全一样,且所有电阻采用同一材料;PMOS管M3与PMOS管M2具有相同的沟道宽长比,误差放大器A1的低频增益Ad有Ad>>1,则一阶温度补偿的带隙基准电压VREF1为 其中k为波尔兹曼常数,T为绝对温度,N为PNP型三极管Q2发射极面积与PNP型三极管Q1发射极面积之比,q为电子电荷量,VEB1为PNP性三极管Q1的发射极-基极电压,R2~R5分别为电阻R2~R5的阻值,在室温T0处通过优化电阻R2、电阻R4以及参数N能获得一阶带隙基准参考电压VREF1。

5.根据权利要求1-4之一所述的一种分段补偿的带隙基准电压源电路,其特征在于,所述温度分段补偿产生电路(3)包括:PMOS管M4、PMOS管M5、NMOS管M6、PMOS管M7、PMOS管M8、NMOS管M9、PMOS管M10、PMOS管M11、NMOS管M12、PMOS管M13、PMOS管M14、NMOS管M15、PNP型三极管Q3及PNP型三极管Q4,其中PMOS管M4的源极分别与PMOS管M5的源极、PMOS管M8的源极、PMOS管M10的源极、PMOS管M11的源极、PMOS管M13的源极以及外部电源VDD相连,PMOS管M4的漏极分别与NMOS管M6的栅极、PMOS管M7的栅极以及PNP型Q3的发射极相连,PNP型三极管Q3的基极分别与PNP型三极管Q3的集电极、PNP型三极管Q4的基极、PNP型三极管Q4的集电极、NMOS管M9的源极、NMOS管M15的源极以及外部地GND相连,PMOS管M5的漏极与NMOS管M6的漏极相连,PMOS管M8的漏极分别与PMOS管M7的源极、NMOS管M9的栅极以及NMOS管M9的漏极相连,PMOS管M10的漏极分别与NMOS管M12的栅极、PMOS管M14的栅极以及PNP型三极管Q4的发射极相连,PMOS管M11的漏极与NMOS管M12的漏极相连,PMOS管M13的漏极分别与PMOS管M14的源极、NMOS管M15的栅极以及NMOS管M15的漏极相连。

6.根据权利要求5所述的一种分段补偿的带隙基准电压源电路,其特征在于,所述温度分段补偿产生电路(3)中,PMOS管M4的沟道宽长比是PMOS管M2的β1倍,PMOS管M10的沟道宽长比是PMOS管M2的β2倍,且β1<β2,PNP型三极管Q3与Q4完全一样,则PNP型三极管Q3的发射极-基极电压VEB3与PNP型三极管Q4的发射极-基极电压VEB4有VEB3Tr1温度区域工作在截止区,PMOS管M7在T>Tr3温度区域工作在饱和区以及在TT0;通过优化参数β2,使得NMOS管M12在TTr2温度区域工作在截止区,PMOS管M14在T>Tr4温度区域工作在饱和区以及在TTr3>T0;则NMOS管M6漏极电流I6在电阻R4上产生的电压VNL1为PMOS管M7漏极电流I7在电阻R4上产生的

电压VNL3为 NMOS管M12漏极电流I12在

电阻R4上产生的电压VNL2为 PMOS管M14漏极

电流I14在电阻R4上产生的电压VNL4为

其中μn为电子迁移率,Cox为单位面积栅氧化层电容,(W/L)6为NMOS管M6的沟道宽长比,VA为节点A的电压,VTHn为NMOS管的阈值电压,μp为空穴迁移率,(W/L)7为PMOS管M7的沟道宽长比,VTHp为NMOS管的阈值电压,VGS9为NMOS管M9的栅源电压,(W/L)12为NMOS管M12的沟道宽长比,(W/L)14为PMOS管M14的沟道宽长比,VGS15为NMOS管M15的栅源电压,R4为电阻R4的阻值。

7.根据权利要求5所述的一种分段补偿的带隙基准电压源电路,其特征在于,所述分段补偿的带隙基准电压源电路的输出电压VREF为VREF=VREF1+(VNL1+VNL2+VNL3+VNL4),其中VREF1为所述一阶带隙基准电压源电路(2)产生的一阶带隙基准参考电压,VNL1为NMOS管M6漏极电流I6在电阻R4上产生的电压,VNL3为PMOS管M7漏极电流I7在电阻R4上产生的电压,VNL2为NMOS管M12漏极电流I12在电阻R4上产生的电压,VNL4为PMOS管M14漏极电流I14在电阻R4上产生的电压,VREF1为一阶带隙基准电压,因子VNL1+VNL2+VNL3+VNL4补偿VREF1中温度高阶非线性,从而获得高阶温度补偿带隙基准电压VREF。