一种基于分段温漂调节技术的带隙基准电路的制作方法

本发明涉及带隙基准电路，特别涉及一种基于分段温漂调节技术的带隙基准电路。

背景技术：

1、在电子电路设计中，带隙基准电路是基础且关键的组件之一，它用于提供稳定的参考电压，广泛应用于放大器、adcs(模数转换器)、dacs(数模转换器)等电子设备中。带隙基准电压源的主要功能是生成一个稳定且对温度变化不敏感的电压，以确保整个系统在不同工作条件下的精度和可靠性。然而，由于半导体器件本身的特性会随温度变化，因此设计一个高性能的带隙基准电路需要考虑温度补偿机制。

2、目前传统的带隙基准电路通常采用一或多个三极管形成的带隙结构来产生基准电压，并利用电阻等元件进行温度补偿。尽管这种方法在许多应用中表现良好，但在极端温度条件或需要更高精度的应用场合，其性能可能受到限制。此外，启动电路的设计也是保证带隙基准电路正确启动和运行的关键因素之一。

3、在中国专利cn115016591b中公开了一种低温漂的带隙基准电路，包括：一阶带隙基准电路，所述一阶带隙基准电路输出与绝对温度成正比的电流iptat1、iptat2、iptat3、偏置于ptat电流的电压vbe和一阶补偿的带隙基准电压vref；所述带隙基准电路还包括：一阶零温电流电路和高阶带隙基准电路；所述高阶带隙基准电路包括：pmos管p1、pmos管p2、pmos管p3、pmos管p4、pmos管p6、nmos管n1、nmos管n2、nmos管n3、电阻r3、三极管q3和三极管q4；所述一阶零温电流电路包括：pmos管p5、电阻r2、放大器a1和op电路；本发明实现了低于5ppm/℃的低温漂的带隙基准电路。

4、尽管上述方案通过采用一阶带隙基准电路和高阶带隙基准电路的组合以及一阶零温电流电路来实现低温漂的带隙基准电压，但是，在现有的技术中，启动时间可能会因环境温度、电源电压等因素的变化而波动，影响整体电路的稳定性，同时，在电路启动过程中可能出现的瞬态效应，如电流过冲或电压下冲，可能会对带隙基准电路造成损害，尤其是在没有适当的保护措施的情况下。

5、进一步地，在中国专利cn118068909a中公开了一种曲率补偿的低温漂带隙基准电路，包括：启动子电路，用于在上电瞬间，提供启动电压，使整个电路稳定在正确的工作状态；一阶带隙基准子电路，与所述启动子电路连接；高阶补偿子电路，分别与所述启动子电路和所述一阶带隙基准子电路连接，且所述高阶补偿子电路包括工作在亚阈值区的mos管，通过将所述高阶补偿子电路和所述一阶带隙基准子电路产生的电流按权重相加，消除高阶温度系数，减小温漂误差。

6、尽管上述方案在一定程度上能够实现带隙基准电路对于低温漂和高精度要求，但在嘈杂的电源环境中，电源噪声依旧可以通过电源线耦合直接影响带隙基准电压的稳定性，或者间接地通过影响其他电路模块的正常工作，影响带隙基准电压的稳定性。

7、上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现思路

1、本发明提出一种基于分段温漂调节技术的带隙基准电路，旨在通过先进的温度补偿机制和优化的启动电路设计，提高带隙基准电路的整体性能和可靠性。

2、为实现上述目的，本发明提出一种基于分段温漂调节技术的带隙基准电路，包括：

3、启动电路，用于在电路上电时为其提供必要的启动条件。

4、带隙核心电路，与启动电路连接，用于在电路上电时为其提供必要的启动条件。

5、偏置电路，与带隙核心电路耦合，用于为带隙核心电路提供恒定的电流或电压。

6、温度补偿电路，连接到带隙核心电路的输出端，用于根据温度变化调整带隙核心电路的输出电压，以减少由于温度变化引起的输出电压漂移。

7、其中，所述的启动电路包括：mos管m1、mos管m3、电解电容c1、三极管q1、三极管q2以及三极管q3，所述的mos管m1源极连接vcc输入端，mos管m1漏极接地，所述的电解电容c1正极连接mos管m3栅极，所述的mos管m3漏极接地，mos管m3源极连接三极管q1集电极，所述的三极管q1发射极连接三极管q3集电极，三极管q1基极连接三极管q2基极，所述的三极管q2集电极以及发射极均连接至偏置电路，三极管q2集电极接地，所述的三极管q3发射极接地并且三极管q3集电极还与自身的基极相连接。

8、优选地，所述的偏置电路采用自偏置共源共栅结构的方式配置。

9、优选地，所述的偏置电路包括：mos管m4、mos管m5、mos管m7、mos管m8、mos管m10、mos管m11、mos管m12、mos管m13、三极管q4、三极管q5以及三极管q6，所述的mos管m4、mos管m5以及mos管m6中的源极均连接vcc输入端，mos管m4栅极与mos管m5栅极连接，mos管m4漏极连接mos管m7源极，所述的mos管m5漏极连接mos管m8源极，mos管m5栅极还与自身漏极相连接，形成了一个正反馈回路，所述的mos管m6栅极连接三极管q2集电极，mos管m6源极同样连接vcc输入端，mos管m6漏极通过电阻r4连接mos管m9源极，所述的mos管m7栅极连接mos管m8栅极，mos管m7漏极连接mos管m10漏极，所述的mos管m8源极还与三极管q2集电极相连接，mos管m8漏极连接mos管m11漏极，所述的mos管m9栅极连接三极管q2发射极，mos管m9漏极通过电阻r3连接三极管q6集电极，所述的mos管m10栅极连接mos管m11栅极，并还与自身的漏极相连接，形成一反馈回路，mos管m10源极连接mos管m12漏极，mos管m11源极连接mos管m13漏极，所述的mos管m12栅极连接mos管m13栅极，mos管m12源极连接三极管q4集电极，所述的mos管m13源极连接三极管q5集电极，所述的三极管q4、三极管q5以及三极管q6的基极均与自身的基极连接，形成负反馈回路，且上述三极管q4、三极管q5以及三极管q6的发射极均接地。

10、优选地，所述的mos管m9源极与三极管q6集电极之间并联有二极管d1，用于提供反向电压保护并稳定电压源，避免因电压反接而损坏电路元件。

11、优选地，所述的带隙核心电路包括：二次启动电路以及带隙基准源，所述的二次启动电路用于在启动阶段提供稳定的电流给带隙核心电路，所述的带隙基准源用于生成一个稳定且精确的参考电压。

12、优选地，所述的二次启动电路包括：三极管q7、三极管q8、三极管q9、三极管q10、电解电容c2以及电解电容c3，所述的三极管q7集电极连接vcc输入端，三极管q7基极连接三极管q8发射极，三极管q7发射极接地，所述的三极管q8基极通过电阻r4连接mos管m6漏极，三极管q8集电极连接vcc输入端，三极管q8发射极还与三极管q9的集电极连接，所述的三极管q9基极通过电阻r3连接mos管m9漏极，三极管q9发射极接地，三极管q9集电极还与三极管q10发射极连接，所述的三极管q10集电极连接vcc输入端，三极管q10基极连接至带隙基准源内，所述的电解电容c2并联在三极管q10基极与发射极之间，所述的电解电容c3三极管q10基极与接地端之间。

13、优选地，所述的带隙基准源包括：三极管q11、三极管q12、三极管q14、三极管q16以及三极管q15，所述的三极管q11集电极连接vcc输入端，三极管q11基极连接至温度补偿电路内，三极管q11发射极连接三极管q15集电极，所述的三极管q12集电极连接vcc输入端，三极管q12发射极连接三极管q14集电极，三极管q12基极连接自身的发射极，形成一个负反馈回路，所述的三极管q15以及三极管q14发射极均通过电阻r5接地，并在三极管q15以及三极管q14基极之间连接电阻r8，所述的三极管q14集电极还与三极管q11基极连接，所述的三极管q16基极与自身集电极连接，三极管q16发射极接地，用于提供一个固定的参考电压或电流。

14、优选地，所述的三极管q15发射极发射面积与三极管q14发射极发射面积比值为n，上述的n是一个常量，且n＞1。

15、优选地，所述的温度补偿电路包括：三极管q13、三极管q18以及三极管q17，所述的三极管q13基极与三极管q11基极相连接，三极管q13集电极连接vcc端，三极管q13发射极接地，所述的三极管q18以及三极管q17集电极并联在带隙基准源中设置的电阻r6与电阻r7之间，三极管q17发射极通过电阻r10接地，三极管q17基极通过电阻r13接地，三极管q18发射极通过电阻r11接地，三极管q18基极连接电阻r12。

16、优选地，所述的启动电路还包括：电阻r1以及r2，用于限流并保护电路元件，确保带隙核心电路在上电后立即进入正确的工作状态。

17、本发明技术方案的有益效果在于：

18、采用自偏置共源共栅结构配置的偏置电路，为带隙核心电路提供稳定的电流或电压，并减少电源噪声的影响，提高整体电路的稳定性。同时，温度补偿电路的设置，能够根据温度变化调整带隙核心电路的输出电压，有效减少了由于温度变化引起的输出电压漂移，保证了在不同环境条件下电路的高精度和稳定性能。

19、还可通过在mos管m9源极与三极管q6集电极之间并联有二极管d1，为电路提供了反向电压保护，防止因电压反接而损坏电路元件，增强了电路的鲁棒性和可靠性。并利用分段温漂调节技术，能够更精准地监控和调整温度对电路性能的影响，从而延长电路的使用寿命并确保长期稳定运行。

20、启动电路在上电时为带隙核心电路提供必要的启动条件，结合电阻r1及r2的限流作用，确保带隙核心电路能够快速且正确地进入预期的工作状态。此外，还减少了电路启动过程中可能出现的瞬态效应，避免了启动阶段对电路的潜在损害。