一种低温漂低压差的带隙基准电压源设计

关键词：带隙基准电压源；低温漂；低压差输出

中图分类号：TN431 文献标识码：A

0引言

作为模拟集成电路中的重要模块之一，带隙基准电压源可以为电路系统中其他模块提供稳定的电压基准。带隙基准电压源可以提供一个与工艺、电源和温度变化无关的电压，其特性直接影响整个系统的性能[1]。温度系数是带隙基准电压源最核心的性能指标，直接衡量了带隙基准电压在外界温度变化时保持恒定的能力。通过各种温度补偿方法来降低温度系数，是目前带隙基准电压源领域的重要设计趋势之一。

传统带隙基准电压源一般只会对VBE（双极性晶体管的基极—发射极电压）进行一阶温度补偿，由于VBE 中存在高阶温度项，一阶温度补偿的温度系数约为50×10-6 V/℃，在日益增多的高精度电路应用中，传统带隙基准电压源已无法满足要求 [2-3]。因此，高阶温度补偿是必要的，国内外学者已经先后提出各种温度补偿方案，目前常见的有分段线性补偿法、指数曲率补偿法和亚阈值金属—氧化08+wZDfem3KIxxKliazwTg==物半导体场效应晶体管（metal-oxide-semiconductorfield-effect transistor，MOS）温度补偿法等[4-7]。这些补偿方法虽然能够实现较低的温度系数，但通常电路较为复杂、对工艺要求较高、稳定性较差，很难满足高精度的应用需求。

针对以上高阶温度补偿方法的缺陷，本文基于Brokaw 型带隙基准电压源结构，通过公式推导，设计了一种电阻补偿网络。通过调整电阻阻值，可以对带隙基准电压源实现高阶温度补偿，成功构建了一种宽温度范围、低温漂、低压差输出的带隙基准电压源。

4 结论

采用0.5 μm BCD 工艺设计了一款宽温度范围、低温漂、低压差输出的带隙基准电压源。通过公式推导，设计了一种电阻温度补偿网络，可以对带隙基准电压源进行有效的高阶补偿，实现了基准电压的低温漂性能，并添加了低压差输出和过流保护结构。仿真结果显示，本文设计的带隙基准电压源在-45 ～ 155℃ 的较宽温度范围内、5.1 V 电源电压下，温度系数低至3.96×10^-6 V/℃，输出电压约为5 V，其在较宽的温度范围内具有良好的温度稳定性和低压差输出性能，可以广泛应用于各种集成电路中。