一种带新型失调消除技术的基准电压源

刘 伟,孙正龙,张 旭,黄 东,商世广

(西安邮电大学 电子工程学院,陕西 西安 710121)

因此,针对以上提及的传统失调消除技术的缺点,本文提出了一种将四输入运放与辅助运放有机结合的电路结构。其不仅能有效地降低整个电路的失调系数,输出低温度系数的基准电压,而且简化了电路结构。辅助运放通过输入失调存储技术来降低带隙基准的失调电压。四输入运放使其产生带有TlnT项的曲率补偿电压,并将其叠加到一阶基准电压上进行补偿,以降低温度系数。仿真结果表明,输出基准电压为1.14 V,在-55～+125 ℃范围内温度系数为2.92×10-6/℃。

1 一种低失调低温度系数的带隙基准电压源

在大多数带隙基准电路拓扑结构中,双极性晶体管的电压由于具有良好的温度依赖特性而成为影响电路温度系数的主要因素。双极晶体管的基极-发射极电压(VBE)在有源区中与温度的关系为[8]:

式中:IC为双极晶体管的集电极电流;T为任意温度;VT为热电压,VT=kT/q,其中k为玻尔兹曼常数,q为电子电量;VG为0 K 时的带隙电压;Tr为指定的参考温度;T=Tr表示为当指定参考温度与任意温度相等时,上式成立;η=4-n,其中n为寄生pnp 管发射区载流子迁移率的指数温度系数;ξ为双极晶体管集电极电流IC的指数温度系数。若IC与热力学温度成正比,则ξ=1;若IC与热力学温度无关,则ξ=0。从式(1)的VTln(T/Tr)项可知VBE对T具有高阶的非线性关系,该种高阶非线性是影响传统带隙的主要因素。

图1 为本设计的结构框图。图中包括传统基准电路、曲率补偿与失调消除的核心电路、曲率补偿产生电路以及与温度变化成反比的电流产生电路。……