一種低溫漂低壓差的帶隙基準電壓源設計

關鍵詞：帶隙基準電壓源；低溫漂；低壓差輸出

中圖分類號：TN431 文獻標識碼：A

0引言

作為模擬集成電路中的重要模塊之一，帶隙基準電壓源可以為電路系統(tǒng)中其他模塊提供穩(wěn)定的電壓基準。帶隙基準電壓源可以提供一個與工藝、電源和溫度變化無關的電壓，其特性直接影響整個系統(tǒng)的性能[1]。溫度系數是帶隙基準電壓源最核心的性能指標，直接衡量了帶隙基準電壓在外界溫度變化時保持恒定的能力。通過各種溫度補償方法來降低溫度系數，是目前帶隙基準電壓源領域的重要設計趨勢之一。

傳統(tǒng)帶隙基準電壓源一般只會對VBE（雙極性晶體管的基極—發(fā)射極電壓）進行一階溫度補償，由于VBE 中存在高階溫度項，一階溫度補償的溫度系數約為50×10-6 V/℃，在日益增多的高精度電路應用中，傳統(tǒng)帶隙基準電壓源已無法滿足要求 [2-3]。因此，高階溫度補償是必要的，國內外學者已經先后提出各種溫度補償方案，目前常見的有分段線性補償法、指數曲率補償法和亞閾值金屬—氧化08+wZDfem3KIxxKliazwTg==物半導體場效應晶體管（metal-oxide-semiconductorfield-effect transistor，MOS）溫度補償法等[4-7]。這些補償方法雖然能夠實現較低的溫度系數，但通常電路較為復雜、對工藝要求較高、穩(wěn)定性較差，很難滿足高精度的應用需求。

針對以上高階溫度補償方法的缺陷，本文基于Brokaw 型帶隙基準電壓源結構，通過公式推導，設計了一種電阻補償網絡。通過調整電阻阻值，可以對帶隙基準電壓源實現高階溫度補償，成功構建了一種寬溫度范圍、低溫漂、低壓差輸出的帶隙基準電壓源。

4 結論

采用0.5 μm BCD 工藝設計了一款寬溫度范圍、低溫漂、低壓差輸出的帶隙基準電壓源。通過公式推導，設計了一種電阻溫度補償網絡，可以對帶隙基準電壓源進行有效的高階補償，實現了基準電壓的低溫漂性能，并添加了低壓差輸出和過流保護結構。仿真結果顯示，本文設計的帶隙基準電壓源在-45 ～ 155℃ 的較寬溫度范圍內、5.1 V 電源電壓下，溫度系數低至3.96×10^-6 V/℃，輸出電壓約為5 V，其在較寬的溫度范圍內具有良好的溫度穩(wěn)定性和低壓差輸出性能，可以廣泛應用于各種集成電路中。