【专利解密】治精微带隙基准电路，高效提高系统精度

【嘉勤点评】治精微的带隙基准电路专利，通过对高阶非线性分量的补偿克服基准电压的曲率问题，大大提高了基准电压对温度的稳定性，进而提高系统精度。

集微网消息，近日治精微隆重推出16位精密信号源参考设计，治精微为提高基准电压对温度的稳定性进而提高系统精度，研发了新型带隙基准电路。

带隙基准电压源是模拟电路或混合信号电路中作为电压基准的参考电压源，它是模拟和数字电路中的核心模块之一。现有带隙基准电压源的表达式中包含温度的一阶线性分量T及高阶非线性分量T ln(T)，其中，一阶线性分量T可通过设置合适的参数抵消掉，但是高阶非线性分量T ln(T)无法抵消，导致输出的基准电压随着温度的变化会存在一定的曲率。

为此，治精微于2020年2月10日申请了一项名为“带隙基准电路及电子设备”的发明专利（申请号: 202010084252.2）,申请人为上海治精微电子有限公司。

图1 带隙基准电路结构示意图

图1为带隙基准电路结构示意图， 包括补偿模块11及基准电压产生模块12。补偿模块基于与绝对温度成正比的电流、温度系数为零的电流源及三极管的基极-发射极电压产生基准电压温度曲率的补偿电压。

具体地，补偿模块包括第一电流源I1、第二电流源I2、第三电流源I3、第一NPN三极管Q1、第二NPN三极管Q2、第三NPN三极管Q3、第四NPN三极管Q4、第一NMOS管M1及第二NMOS管M2。其中第一电流源的一端连接电源电压VCC，另一端连接第一NPN三极管的集电极，第一电流源为与绝对温度成正比的电流。第一NPN三极管的基极与集电极相连，发射极连接第二NPN三极管的集电极。第二NPN三极管的基极与集电极相连，发射极接地。

第三NPN三极管的集电极连接电源电压，基极连接第一NPN三极管的基极，发射极经由第二电流源接地，流过第二电流源的电流为固定值。第三电流源的一端连接电源电压，另一端连接第四NPN三极管的集电极，第三电流源为与绝对温度成正比的电流，第四NPN三极管的基极连接第三NPN三极管的发射极，发射极连接第一NMOS管的漏极。第一NMOS管的栅极连接第四NPN三极管的集电极，源极接地。第二NMOS管的源极接地，其栅极连接第一NMOS管的栅极，漏极输出补偿电压。基准电压产生模块连接补偿模块，利用一个正温度系数电压与一个负温度系数电压的相互抵消产生与温度无关的基准电压VBG，并通过补偿电压补偿基准电压VBG的温度曲率。

图2 对曲率进行补偿后基准电压与温度的关系示意图

图2为对曲率进行补偿后的基准电压与温度的关系示意图，温度的高阶非线性分量T ln(T)引起的基准电压VBG的曲率成为基准电压VBG相对于温度不稳定的主要来源，严重限制了带隙基准电路的整体精度。通过设置合适的比值，Iconst1及m1可消除一阶线性分量T以及高阶非线性分量T ln(T)，由此获得温度稳定性更高的基准电压，如图2所示，经过补偿模块的补偿基准电压VBG的温度曲率明显改善。

简而言之，治精微的带隙基准电路专利，通过对高阶非线性分量的补偿克服基准电压的曲率问题，大大提高了基准电压对温度的稳定性，进而提高系统精度。

治精微是一家高科技半导体公司，致力于研发、制造、销售高端模拟芯片和混合信号芯片，专注于高端信号链路产品和方案，公司致力打造世界一流、中国最好的高端模拟芯片方案供应商。

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（校对/王云朗）