(西安邮电大学电子工程学院,陕西西安 710121)

带隙基准电压源因具有较低温度系数和较高电源抑制比的特点,被广泛用于DC-DC、模数转换器(ADC)以及低压差线性稳压器(LDO)等数模混合集成电路中[1-2]。传统的带隙基准电压源是通过将双极型晶体管具有负温度系数的基极-发射极电压(VBE)与正温度系数(PTAT)的电压(ΔVBE)以适当的权重相加,从而得到零温度系数的输出电压值。然而,传统的带隙基准电压源仅对温度特性曲线进行一阶补偿,难以满足现代高精度系统的要求。为了得到低温漂的基准电压源,需要进行高阶补偿[3-5]。对此,许多文献提出了不同的补偿方法来降低温度系数。文献[6]采用分段补偿技术,通过在电路中加入两个不同的曲率补偿电路,在低温段和高温段分别实现对基准电压的曲率补偿,但这种电路较复杂,且电源抑制比(PSRR)较低;文献[7]利用MOS 管工作在亚阈值区时漏电流和栅源电压的非线性特性,通过引入与基准电压温度系数成相反趋势的高阶补偿电流对基准电压进行曲率补偿;虽然文献[7]在宽温度范围内降低了温度系数,但是由于使用了较多的三极管,导致占用的面积较大。

本文设计的带隙基准电压源基于Brokaw 基本结构,利用PN 结的反向饱和电流随温度敏感变化的原理,在高温段进行了曲率补偿,使其在-40～+150 ℃的宽温度范围内表现出5.82×10-6/℃的低温漂特性。

1 传统Brokaw 型带隙基准电压源

图1 是传统的Brokaw 型带隙基准结构。图中,运算放大器的输出端与Q1、Q2的基极相连,为Q1、Q2提供基极电流。……