CN107748588A - 一种对带隙基准电路进行温度补偿的方法 - Google Patents

一种对带隙基准电路进行温度补偿的方法 Download PDF

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郑然�
代力夫
王佳
魏晓敏
胡永才
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • G05F1/565—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor
    • G05F1/567—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor for temperature compensation

Abstract

本发明公开了一种对带隙基准电路进行温度补偿的方法，用于解决现有温度补偿方法实用性差的技术问题。技术方案是采用两种或两种以上类型的电阻，以串/并联的形式实现(1)式中的R1和R2。令(3)式为零找到R1和R2温度系数之间的线性约束关系，进一步在R1和R2各自可实现的温度系数范围内通过仿真找到令(3)最小的R1和R2的温度系数TCR1和TCR2。最后通过调节各种类型的电阻在R1、R2阻值中所占的比例，使R1和R2具温度系数TCR1和TCR2。本发明可以实现通过调节电阻温度系数进行带隙基准电路温度补偿的目的，实用性好。

Description

一种对带隙基准电路进行温度补偿的方法
技术领域
本发明涉及一种温度补偿方法，特别涉及一种对带隙基准电路进行温度补偿的方法。
背景技术
现有的带隙基准电路如图2所示，M1，M2和M3为PNP类型的三极管(也可采用工作在亚阈值区的MOS管)，其中M2和M3发射结面积为A，M1的发射结面积为n·A， R1和R2为构成加权系数的电阻。则输出基准电压Vref为：
其中，VEB3是的发射极-基极电压(具有负温度系数)，k为玻尔兹曼常数，T是绝对温度，q为电子电荷数。通常情况下R1和R2采用同样类型的电阻实现，因此二者具有相同的温度系数，其比值是与温度无关的量。此时式(1)正温度系数项具有的温度系数为常数。Vref的温度系数可以按式(2)计算。
其中，VEB3的温度系数(dVEB3)/dT在300K温度下，大约为-1.5mv/℃。通过调节R2和R1的比值可以在300K温度下使Vref具有零温度系数。由于VEB3的温度系数是随着温度的变化而变化的，Vref的温度系数在关心的温度范围内会偏离零温度系数并有较大变化。
为解决这一问题，文献“C.M.Andreou,S.Koudounas and J.Georgiou,”A NovelWide Temperature Range,3.9ppm/CMOS Bandgap Reference Circuit,”IEEE Journal ofSolid-State Circuits,vol.47,no.2,pp.574–581,Feb.2012.”在式(1)的基础上增加了一个正温度系数电压的加权项，通过适当的调节正温度系数项的加权系数，使带隙基准电压Vref在关心的温度范围内具有更小的温度系数。这种方法的缺点在于产生新的正温度系数电压加权项，需要更复杂的电路拓扑结构和更大的电路面积。
发明内容
为了克服现有温度补偿方法实用性差的不足，本发明提供一种对带隙基准电路进行温度补偿的方法。该方法采用两种或两种以上类型的电阻，以串/并联的形式实现(1) 式中的R1和R2。令(3)式为零找到R1和R2温度系数之间的线性约束关系，进一步在R1和R2各自可实现的温度系数范围内通过仿真找到令(3)最小的R1和R2的温度系数TCR1和TCR2。最后通过调节各种类型的电阻在R1、R2阻值中所占的比例，使R1和R2具温度系数TCR1和TCR2。本发明可以实现通过调节电阻温度系数进行带隙基准电路温度补偿的目的，实用性好。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种对带隙基准电路进行温度补偿的方法，其特点是包括以下步骤：
步骤一、采用两种或两种以上类型的电阻，以串/并联的形式实现R1和R2。使得 R1和R2具有不同的温度系数。此时R1和R2的比值就成为了与温度相关的量，所以Vref的温度系数重新进行计算：
步骤二、令(3)式为零，获得所需要的R1和R2的温度系数之间的线性约束关系。
步骤三、在R1和R2各自可实现的温度系数范围内，通过仿真找到能够使(3)式达到最小值的R1和R2的温度系数TCR1和TCR2。
步骤四、通过调节各种类型的电阻在R1、R2阻值中所占的比例，使R1和R2具有温度系数TCR1和TCR2。
本发明的有益效果是：该方法采用两种或两种以上类型的电阻，以串/并联的形式实现(1)式中的R1和R2。令(3)式为零找到R1和R2温度系数之间的线性约束关系，进一步在R1和R2各自可实现的温度系数范围内通过仿真找到令(3)最小的R1和R2的温度系数TCR1和TCR2。最后通过调节各种类型的电阻在R1、R2阻值中所占的比例，使R1和R2具温度系数TCR1和TCR2。本发明可以实现通过调节电阻温度系数进行带隙基准电路温度补偿的目的，实用性好。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。
附图说明
图1是本发明对带隙基准电路进行温度补偿的方法中带隙基准电压产生电路图，关键电阻采用两种或两种以上类型的电阻以串/并联的形式实现。
图2是背景技术带隙基准电压产生电路图。
具体实施方式
参照图1。本发明对带隙基准电路进行温度补偿的方法具体步骤如下：
步骤1：按照图2实现典型的带隙基准设计，在T＝300K的条件下令(2)式为零，确定所需要的R1和R2的阻值。
步骤2：按照图1采用两种或两种以上类型的电阻，以串/并联的形式实现R1和 R2。使得R1和R2具有不同的温度系数。此时R1和R2的比值就成为了与温度相关的量，所以Vref的温度系数可以重新进行计算：
步骤3：令(3)式为零，获得所需要的R1和R2的温度系数之间的线性约束关系。
步骤4：在R1和R2各自可实现的温度系数范围内，通过仿真找到能够使(3)式达到最小值的R1和R2的温度系数TCR1和TCR2。
步骤5：通过调节各种类型的电阻在R1、R2阻值中所占的比例，使R1和R2具有通过步骤4找到的温度系数TCR1和TCR2。

Claims (1)

1.一种对带隙基准电路进行温度补偿的方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、采用两种或两种以上类型的电阻，以串/并联的形式实现R1和R2；使得R1和R2具有不同的温度系数；此时R1和R2的比值就成为了与温度相关的量，所以Vref的温度系数重新进行计算：
步骤二、令(3)式为零，获得所需要的R1和R2的温度系数之间的线性约束关系；
步骤三、在R1和R2各自可实现的温度系数范围内，通过仿真找到能够使(3)式达到最小值的R1和R2的温度系数TCR1和TCR2；
步骤四、通过调节各种类型的电阻在R1、R2阻值中所占的比例，使R1和R2具有温度系数TCR1和TCR2。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1835391A (zh) * 2005-03-18 2006-09-20 富士通株式会社 半导体电路
CN104977972A (zh) * 2015-07-08 2015-10-14 北京兆易创新科技股份有限公司 一种低压低功耗的带隙基准电路

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