一種新型無運放的帶隙基準電路

阮建新，肖培磊

（中國電子科技集團公司第五十八研究所，江蘇無錫 214072）

1 引言

在模擬電路中，能夠提供穩定的電壓或者電流的基準是必不可缺的；基準的精度、溫漂、電源抑制比等指標直接影響了整個電路的特性[1]。本文首先闡述了常規的帶隙基準結構，在此結構的基礎上提出了一種新型的無運算放大器的基準結構。相比于常規結構，該電路結構簡單，有較低的溫度系數和較高的電源抑制比特性。

2 帶隙基準的基本原理

由于三極管的基級和集電極的電壓Vbe是一個負溫度系數的參數，兩個電流濃度不同的三極管的Vbe相減可以得到一個熱電勢VT，VT是一個正溫度系數的參數，因此將Vbe和VT兩個參數按照一定的比例相加，就可以得出一個和溫度無關的電壓VREF。具體推導公式[2]如下：

將式（1）的兩邊分別求導，可得：

從以上等式可以得出基準電壓公式如下：

3 電路結構及其分析

3.1 常規的帶隙基準結構

圖1是常規的帶隙基準結構[1]，M 1、M 2、M 3組成電流鏡，Q1和Q2是發射級面積成比例的三極管，運放用來嵌位A、B兩點電壓，在R1上產生PTAT電流，鏡像給R2，然后產生基準電壓VREF。

圖2是常規無運放的帶隙基準結構[2]，M 1、M 2、M 3、M 4、M 5組成電流鏡，Q1和Q2是發射級面積成比例的三極管，電流鏡用來嵌位A、B兩點電壓，在R1上產生PTAT電流，鏡像給R2，然后產生基準電壓VREF。

圖1中，由于運放存在失調電壓，會影響基準的精度、電源抑制比等特性，雖然可以通過對運放進行重新設計得到較好的性能，但這會增加設計難度以及引入新的噪聲和功耗；……