專利名稱：一種用于帶隙基準(zhǔn)的非線性校正電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種涉及帶隙基準(zhǔn)的單片集成電路，尤其是輸出電流形式為HnT的用于帶隙基準(zhǔn)的非線性校正電路。
背景技術(shù)：
A/D，D/A轉(zhuǎn)換器，溫度傳感器，測量系統(tǒng)和穩(wěn)壓器等各種系統(tǒng)使用基準(zhǔn)電路以建立該系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。通常情況下，參考電路有以下兩種類型帶隙基準(zhǔn)或齊納基準(zhǔn)。相對于約7伏的擊穿電壓，齊納二極管基準(zhǔn)需要大約10伏的電壓以達(dá)到適當(dāng)?shù)牟僮鞣秶?。然而，微電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢是降低電源電壓，并將5伏供電電壓標(biāo)準(zhǔn)化。其結(jié)果 是減少適合于齊納基準(zhǔn)系統(tǒng)的數(shù)目，同時也需要一個準(zhǔn)確的基準(zhǔn)。帶隙基準(zhǔn)是能夠滿足精度和單一的5伏供電雙重要求的首選電路。然而，帶隙基準(zhǔn)的精確度要求越來越高，尤其是迫切要求提高相對于溫度線性的精度。在這一點上，回顧傳統(tǒng)帶隙基準(zhǔn)的特征和近似輸出是有利的。圖I是一種傳統(tǒng)帶隙基準(zhǔn)電路10的原理圖，其形式相對簡單且?guī)痘鶞?zhǔn)相對準(zhǔn)確，即布羅考單元。布羅考單元中，電阻R1，R2的阻值和運算放大器Al已選定，以使NPN晶體管Ql和Q2在集電極電流相等的情況下工作。其次，Ql和Q2的發(fā)射結(jié)面積比為A，當(dāng)Ql和Q2在集電極電流相等的情況下工作時，Ql的基極-發(fā)射極電壓Vbe較Q2的基極-發(fā)射極電壓低。第三，R3兩端壓降VR3的值為晶體管Ql和Q2的基極-發(fā)射極電壓之差A(yù)Vbe。眾所周知，這樣的電壓差與絕對溫度成正比即“PTAT”電壓，其形式如下其中A是選定的Ql和Q2的電流密度比，由于它們在相同的電流水平下工作，所以A也是Ql和Q2的發(fā)射結(jié)面積比。第四，因為14 = 11+12 = 212，所以電阻R4和R3兩端的電壓比 VR4/VR3 由式 G = VR4/VR3 = 2R4/R3 給出。同時，晶體管Q2基極的基準(zhǔn)輸出電壓Vout為Q2的基極-發(fā)射極電壓Vbe和VR4
之和。由于VR4遠(yuǎn)比VR3大，并且VR3是依賴于溫度的電壓，所以輸出電壓Vout可表示為
2fi4 KTVout = Vbe + VR4 = Vbe GVR3 = Yb +--InA
S3 q在實際應(yīng)用中，如果比例R4/R3選擇適當(dāng)，使與溫度成正比的VR3抵消與溫度成反比的Vbe，則將獲得一個相對精確且穩(wěn)定的基準(zhǔn)輸出電壓Vout。盡管上面描述的電路得到了相對準(zhǔn)確的輸出，但是帶隙基準(zhǔn)輸出也有可能因為兩個溫度源的影響而呈非線性。第一個非線性來源涉及到帶隙基準(zhǔn)中擴(kuò)散電阻的使用。擴(kuò)散電阻具有非常高的溫度系數(shù)，大約在1000至3000PPM/°C間，從而導(dǎo)致基準(zhǔn)電壓有大幅曲率。然而，鎳鉻合金或硅鉻合金電阻等薄膜電阻的溫度系數(shù)較低，它們的使用可以在很大程度上將與電阻有關(guān)的非線性消除。第二個非線性來源是目前比較難解決的一般形式為HnT的固有誤差項。包含此誤差項的帶隙基準(zhǔn)輸出電壓的形式如下
權(quán)利要求
1.一種用于帶隙基準(zhǔn)的非線性校正電路，其特征是一對雙極晶體管I和2的基極通過阻值為R的電阻相連，其集電極分別加載輸入電流，電路通過上述電阻以選定的形式輸出電流，令晶體管的集電極電流分別為11，12，其中Il直接與溫度成正比，上述通過電阻的輸出電流的形式為
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于帶隙基準(zhǔn)的非線性校正電路，其特征是輸出電流形式為TlnT，雙極晶體管2和I的發(fā)射極面積比為A2/A1，電流Il與絕對溫度成正比，這樣輸出電流一般為HnT形式；選擇的晶體管發(fā)射極面積比相對較小并且集電極電流比相對較大，這樣在選定的工作溫度下，電流值較大。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于帶隙基準(zhǔn)的非線性校正電路，其特征是雙極晶體管3的基極和發(fā)射極分別連接到晶體管I的集電極和基極，從而在晶體管3上形成一個HnT形式的集電極電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于帶隙基準(zhǔn)的非線性校正電路，其特征是晶體管3的集電極連接到帶隙基準(zhǔn)電路以提供輸出電流。
5.根據(jù)權(quán)利要求I和2所述的用于帶隙基準(zhǔn)的非線性校正電路，其特征是一對雙極晶體管在基極-發(fā)射極電壓不同的基礎(chǔ)上產(chǎn)生一個輸出電流，反饋放大回路的輸出連接到雙極晶體管對的基極，并且有一個反向輸入。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于帶隙基準(zhǔn)的非線性校正電路，其特征是晶體管2的發(fā)射極串聯(lián)一個電阻以控制有效的發(fā)射極面積。
全文摘要
一種用于帶隙基準(zhǔn)的非線性校正電路，其輸出電流形式為TlnT。當(dāng)用于帶隙基準(zhǔn)曲率校正電路時，電路精準(zhǔn)地補償固有的非線性。
文檔編號G05F1/567GK102722210SQ20121020097
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月18日
發(fā)明者包興坤 申請人:蘇州硅智源微電子有限公司