CN114237340B - 分段温度补偿基准电压源 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基准电压源，尤其是一种分段温度补偿基准电压源。按照本发明提供的技术方案，所述分段温度补偿基准电压源，包括同时输出带隙基准电压以及负温度系数三极管基极‑发射极电压的一阶温度补偿带隙基准模块，还包括输出驱动缓冲器以及分段温度补偿反馈模块，所述输出驱动缓冲器、分段温度补偿反馈模块均与一阶温度补偿带隙基准模块适配连接，且分段温度补偿反馈模块与输出驱动缓冲器适配连接；本发明能对带隙基准电压进行温度补偿，有效降低带隙基准电压的温漂系数，提高适用范围，安全可靠。

Description

分段温度补偿基准电压源
技术领域
本发明涉及一种基准电压源，尤其是一种分段温度补偿基准电压源。
背景技术
基准电压源是模拟电路系统设计中的重要部分，基准电压源的输出电压值不随电源电压、负载电流、温度等因素的变化。对基准电压源，简单的应用场景中可以采用电阻分压作为基准分压，但是这一种方式得到的电压值容易受电源电压影响；此外，还可以采用二极管的正向压降或者场效应晶体管的阈值电压作为基准电压，但是这一种方式得到的电压值容易受到温度影响。
带隙基准是常见的基准电压来源。带隙基准电路中，利用流过相同电流但尺寸不同的三极管之间基极-发射极电压差值的正温度系数补偿各自基极-发射极电压的负温度系数，从而能够得到1.2V左右的基准电压值。该基准电压值约等于半导体材料硅的带隙电压，因此，被称为带隙基准电压。
带隙基准电压的温度特性曲线为抛物线型，这是由于三极管的基极-发射极电压差值的负温度系数具有较强的高次项，但是三极管之间基极-发射极电压差值的正温度系数通常仅能完成单次一次项的补偿，限制了带隙基准电压值的温度漂移系数，其中，一般地，带隙基准至少具有几十ppm/℃(百万分之一每摄氏度)的温度漂移系数，并且带隙基准电路不具有驱动能力，需要级联电压缓冲器驱动才能驱动后级电路。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种分段温度补偿基准电压源，其能对带隙基准电压进行温度补偿，有效降低带隙基准电压的温漂系数，提高适用范围，安全可靠。
按照本发明提供的技术方案，所述分段温度补偿基准电压源，包括同时输出带隙基准电压以及负温度系数三极管基极-发射极电压的一阶温度补偿带隙基准模块，还包括输出驱动缓冲器以及分段温度补偿反馈模块，所述输出驱动缓冲器、分段温度补偿反馈模块均与一阶温度补偿带隙基准模块适配连接，且分段温度补偿反馈模块与输出驱动缓冲器适配连接；
输出驱动缓冲器接收一阶温度补偿带隙基准模块输出的带隙基准电压，输出驱动缓冲器向分段温度补偿反馈模块加载与所接收带隙基准电压具有相同温度特性的温度补偿调节基准电压；
分段温度补偿反馈模块接收一阶温度补偿带隙基准模块输出的带隙基准电压以及负温度系数的三极管基极-发射极电压，并接收由输出驱动缓冲器加载的温度补偿调节基准电压，分段温度补偿反馈模块根据带隙基准电压以及负温度系数的三极管基极-发射极电压产生用于二次温度补偿的温度补偿电压，以通过温度补偿电压以及温度补偿调节基准电压在输出驱动缓冲器的输出端得到对带隙基准电压温度补偿后的二次温度补偿基准电压。
所述分段温度补偿反馈模块包括温度补偿反馈模块以及分段一阶温度补偿电流模块，其中，分段一阶温度补偿模块与一阶温度补偿带隙基准模块适配连接，温度补偿反馈模块与分段一阶温度补偿模块以及输出驱动缓冲器适配连接；
通过分段一阶温度补偿电流模块同时接收一阶温度补偿带隙基准模块输出的带隙基准电压以及负温度系数的三极管基极-发射极电压，通过温度补偿反馈模块接收输出驱动缓冲器加载的温度补偿调节基准电压；
根据带隙基准电压以及负温度系数的三极管基极-发射极电压，得到分段一阶温度补偿电流模块加载到温度补偿反馈模块内的温度补偿电流，或者，得到温度补偿反馈模块加载到分段一阶温度补偿电流模块内的温度补偿电流；
根据温度补偿电流的流向，通过温度补偿反馈模块得到与所述温度补偿电流流向适配的温度补偿电压，其中，温度补偿电流为0时，温度补偿电压为0，通过温度补偿调节基准电压与温度补偿反馈模块配合在输出驱动缓冲器的输出端得到能直接形成二次温度补偿基准电压的零补偿调节基准电压；温度补偿电流加载温度补偿反馈模块内时，通过零补偿调节基准电压减去温度补偿电压得到二次温度补偿基准电压；温度补偿电流从温度补偿反馈模块加载到分段一阶温度补偿电流模块内时，通过零补偿调节基准电压加上温度补偿电压得到二次温度补偿基准电压。
所述分段一阶温度补偿电流模块包括第一电压转电流电路、第二电压转电流电路以及电流比较连接电路，所述电流比较连接电路与第一电压转电流电路以及第二电压转电流电路适配连接，其中，通过第一电压转电流电路接收带隙基准电压，通过第二电压转电流电路接收负温度系数的三极管基极-发射极电压，通过第一电压转电流电路将带隙基准电压转换为与所述带隙基准电压具有相同温度特性的电流I1，通过第二电压转电流电路将负温度系数的三极管基极-发射极电压转换为与所述负温度系数的三极管基极-发射极电压具有相同温度特性的电流I2；
电流比较连接电路与温度补偿反馈模块适配连接，电流比较连接电路对电流I1以及电流I2比较，以确定温度补偿电流流入温度补偿反馈模块或者由温度补偿反馈模块流入电流比较连接电路。
所述电流比较连接电路包括将电流I1镜像得到电流I1’的电流第一转换连接部以及将电流I2镜像得到电流I2’的电流第二转换连接部，电流第一转换连接部、电流第二转换连接部相互连接后与温度补偿反馈模块适配连接，电流I2’大于电流I1’时，则温度补偿电流流入温度补偿反馈模块，电流I2’小于电流I1’时，则温度补偿电流自温度补偿反馈模块流入所述电流连接比较电路。
所述电流第一转换连接部包括PMOS管PM1、PMOS管PM2、NMOS管NM1以及NMOS管NM2，其中，PMOS管PM1的源极端与PMOS管PM2的源极端连接至电源VDD，PMOS管PM1的栅极端与所述PMOS管PM1的漏极端、PMOS管PM2的栅极端以及第一电压转电流电路适配连接，PMOS管PM2的漏极端与NMOS管NM1的漏极端、NMOS管NM1的栅极端以及NMOS管NM2的栅极端连接，NMOS管NM1的源极端以及NMOS管NM2的源极端均接地，NMOS管NM2的漏极端与电流第二转换连接部适配连接。
所述电流第二转换连接部包括PMOS管PM3以及PMOS管PM4，其中，PMOS管PM3的源极端与PMOS管PM4的源极端、PMOS管PM1的源极端以及PMOS管PM2的源极端连接至电源VDD，PMOS管PM3栅极端与PMOS管PM4的栅极端、PMOS管PM4的漏极端以及第二电压转电流电路适配连接，PMOS管PM3的漏极端与NMOS管NM2的漏极端相互连接后形成电流比较连接电路的比较连接端CUR1。
所述第二电压转电流电路包括运算放大器A2以及电阻R5，其中，运算放大器A2的同相端接负温度系数的三极管基极-发射极电压，运算放大器A2的输出端与PMOS管PM4的漏极端、PMOS管PM4的栅极端、PMOS管PM3的栅极端、运算放大器A2的反相端以及电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端接地。
所述第一电压转电流电路包括运算放大器A1以及电阻R4，其中，运算放大器A1的同相端接收带隙基准电压，运算放大器A1的输出端与PMOS管PM1的漏极端、PMOS管PM1的栅极端、PMOS管PM2的栅极端、运算放大器A1的反相端以及电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端接地。
所述温度补偿反馈模块包括电阻R1、电阻R2以及电阻R3，其中，电阻R1的一端与输出驱动缓冲器的输出端连接，电阻R1的另一端与电阻R2的一端相互连接后形成反馈补偿连接端CUR2，电阻R2的另一端与电阻R3的一端相互连接后形成补偿调节基准连接端FB，电阻R3的另一端接地，通过补偿调节基准连接端FB与输出驱动缓冲器适配连接，通过反馈补偿连接端CUR2与分段一阶温度补偿电流模块适配连接。
所述输出驱动缓冲器包括驱动缓冲运算放大器，驱动缓冲运算放大器的同相端接带隙基准电压，驱动缓冲运算放大器的反相端与分段温度补偿反馈模块连接，以将温度补偿调节基准电压加载到分段温度补偿反馈模块。
本发明的优点：可以根据基准电压源的实际应用场景设定温度T0，即在温度T0时，根据带隙基准电压、负温度系数三极管基极-发射极电压以及温度补偿调节基准电压，确定当前的温度补偿电流为0，将输出驱动缓冲器输出端的零补偿调节基准电压作为二次温度补偿基准电压；实际温度与设定的温度T0不同时，通过温度补偿电流的流向能得到一相应的温度补偿电压，从而通过温度补偿电压在基于零补偿调节基准电压下对温度带隙基准电压带隙基准电压进行温度补偿，即可根据实际温度状态的具体情况，能分段实现对带隙基准电压进行温度补偿，有效降低带隙基准电压的温漂系数。
附图说明
图1为本发明的结构框图。
图2为本发明温度补偿反馈模块的电路原理图。
图3为本发明分段一阶温度补偿电流模块的电路原理图。
图4为本发明电流I1’与电流I2’在不同温度下的关系图。
图5为本发明带隙基准电压以及二次温度补偿基准电压在不同温度下的示意图。
附图标记说明：1-一阶温度补偿带隙基准模块、2-输出驱动缓冲器、3-温度补偿反馈模块以及4-分段一阶温度补偿电流模块。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示：为了能对带隙基准电压进行温度补偿，有效降低带隙基准电压的温漂系数，本发明包括同时输出带隙基准电压以及负温度系数三极管基极-发射极电压的一阶温度补偿带隙基准模块1，还包括输出驱动缓冲器2以及分段温度补偿反馈模块，所述输出驱动缓冲器2、分段温度补偿反馈模块均与一阶温度补偿带隙基准模块1适配连接，且分段温度补偿反馈模块与输出驱动缓冲器2适配连接；
输出驱动缓冲器2接收一阶温度补偿带隙基准模块1输出的带隙基准电压，输出驱动缓冲器2向分段温度补偿反馈模块加载与所接收带隙基准电压具有相同温度特性的温度补偿调节基准电压；
分段温度补偿反馈模块接收一阶温度补偿带隙基准模块1输出的带隙基准电压以及负温度系数的三极管基极-发射极电压，并接收由输出驱动缓冲器2加载的温度补偿调节基准电压，分段温度补偿反馈模块根据带隙基准电压以及负温度系数的三极管基极-发射极电压产生用于二次温度补偿的温度补偿电压，以通过温度补偿电压以及温度补偿调节基准电压在输出驱动缓冲器2的输出端得到对带隙基准电压温度补偿后的二次温度补偿基准电压。
具体地，一阶温度补偿带隙基准模块1可采用现有常用的带隙基准电路，具体电路形式可以根据需要选择，此处不再赘述。对于一阶温度补偿带隙基准模块1，其能同时输出带隙基准电压以及负温度系数三极管基极-发射极电压，带隙基准电压以及负温度负温度系数三极管基极-发射极电压的具体情况与现有相一致，为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
具体实施时，一阶温度补偿带隙基准模块1与输出驱动缓冲器2以及分段温度补偿反馈模块适配连接，其中，输出驱动缓冲器2接收带隙基准电压，而分段温度补偿反馈模块同时接收带隙基准电压以及负温度系数的三极管基极-发射极电压。通过输出驱动缓冲器2能提高对后级电路的驱动能力，利用分段温度补偿反馈模块输出的温度补偿电压实现对带隙基准温度补偿，即通过温度补偿电压以及温度补偿调节基准电压在输出驱动缓冲器2的输出端可得到对带隙基准电压温度补偿后的二次温度补偿基准电压；从而实现对带隙基准电压再次进行温度补偿，有效降低带隙基准电压的温漂系数。
具体实施时，所述输出驱动缓冲器2包括驱动缓冲运算放大器，驱动缓冲运算放大器的同相端接带隙基准电压，驱动缓冲运算放大器的反相端与分段温度补偿反馈模块连接，以将温度补偿调节基准电压加载到分段温度补偿反馈模块。
本发明实施例中，驱动缓冲运算放大器可以采用常用的运算放大器形式，即通过驱动缓冲运算放大器可以提供后级的驱动能力。驱动缓冲运算放大器的同相端接收带隙基准电压，根据驱动缓冲运算放大器同相端以及反相端的“虚短”特性可知，加载到分段温度补偿反馈模块的温度补偿调节基准电压与带隙基准电压完全相同。此外，输出驱动缓冲器2输出端的二次温度补偿基准电压与温度补偿调节基准电压以及温度补偿电压相关，温度补偿调节基准电压与带隙基准电压具有相同的温度特性，根据温度补偿电压以及温度补偿基准调节电压得到二次温度补偿基准电压的情况，下述进行具体说明。
本发明实施例中，分段温度补偿反馈模块根据带隙基准电压以及负温度系数的三极管基极-发射极电压产生用于二次温度补偿的温度补偿电压，即利用温度补偿电压与温度补偿调节基准电压配合，以能最终得到一温度补偿后的二次温度补偿基准电压。
综上，利用温度补偿电压进行温度补偿后，即实现对对带隙基准电压的二次温度补偿，且在温度补偿时，温度补偿电压与带隙基准电压以及负温度系数三极管基极-发射极电压当前的温度状态相关，可实现分段温度补偿，有效降低带隙基准电压的温漂系数。
进一步地，所述分段温度补偿反馈模块包括温度补偿反馈模块3以及分段一阶温度补偿电流模块4，其中，分段一阶温度补偿电流模块4与一阶温度补偿带隙基准模块1适配连接，温度补偿反馈模块3与分段一阶温度补偿电流模块4以及输出驱动缓冲器2适配连接；
通过分段一阶温度补偿电流模块4同时接收一阶温度补偿带隙基准模块1输出的带隙基准电压以及负温度系数的三极管基极-发射极电压，通过温度补偿反馈模块3接收输出驱动缓冲器2加载的温度补偿调节基准电压；
根据带隙基准电压以及负温度系数的三极管基极-发射极电压，得到分段一阶温度补偿电流模块4加载到温度补偿反馈模块3内的温度补偿电流，或者，得到温度补偿反馈模块3加载到分段一阶温度补偿电流模块4内的温度补偿电流；
根据温度补偿电流的流向，通过温度补偿反馈模块3得到与所述温度补偿电流流向适配的温度补偿电压，其中，温度补偿电流为0时，温度补偿电压为0，通过温度补偿调节基准电压与温度补偿反馈模块3配合在输出驱动缓冲器2的输出端得到能直接形成二次温度补偿基准电压的零补偿调节基准电压；温度补偿电流加载温度补偿反馈模块3内时，通过零补偿调节基准电压减去温度补偿电压得到二次温度补偿基准电压；温度补偿电流从温度补偿反馈模块3加载到分段一阶温度补偿电流模块4内时，通过零补偿调节基准电压加上温度补偿电压得到二次温度补偿基准电压。
本发明实施例中，分段温度补偿反馈模块包括温度补偿反馈模块3以及分段一阶温度补偿电流模块4，其中，分段一阶温度补偿电流模块4与一阶温度补偿带隙基准模块1适配连接，以便分段一阶温度补偿电流模块能同时接收带隙基准电压以及负温度系数的三极管基极-发射极电压。温度补偿反馈模块3接收输出驱动缓冲器2加载的温度补偿调节基准电压，并与分段一阶温度补偿电流模块4适配连接，以便得到温度补偿电压以及零补偿调节基准电压。
为了能得到适配的温度补偿电压，具体实施时，根据带隙基准电压以及负温度系数的三极管基极-发射极电压，得到分段一阶温度补偿电流模块4加载到温度补偿反馈模块3内的温度补偿电流，或者，得到温度补偿反馈模块3加载到分段一阶温度补偿电流模块4内的温度补偿电流。
温度补偿电流的流向，具体是指流入温度补偿反馈模块3或从温度补偿反馈模块3流出，当然，在具体实施时，温度补偿电流也可以为0，当温度补偿电流为0时，则温度补偿电流即不流入温度补偿反馈模块3内，也不从温度补偿反馈模块3内流出。当温度补偿电流为0时，则温度补偿电压也为0，则通过温度补偿调节基准电压与温度补偿反馈模块3配合在输出驱动缓冲器2的输出端得到能直接形成二次温度补偿基准电压的零补偿调节基准电压；即温度补偿电压为0时，此时的在输出驱动缓冲器2输出端得到二次温度补偿基准电压为零补偿调节基准电压，零补偿调节基准电压与温度补偿调节基准电压呈比例关系，在下述对温度补偿反馈模块3的具体实施情况时进行具体说明。
温度补偿电流加载温度补偿反馈模块3内时，通过零补偿调节基准电压减去温度补偿电压得到二次温度补偿基准电压；温度补偿电流从温度补偿反馈模块3加载到分段一阶温度补偿电流模块4内时，通过零补偿调节基准电压加上温度补偿电压得到二次温度补偿基准电压，从而利用温度补偿电压对与带隙基准电压具有相同温度特性的零补偿调节基准电压进行所需的二次温度补偿。
进一步地，所述分段一阶温度补偿电流模块4包括第一电压转电流电路、第二电压转电流电路以及电流比较连接电路，所述电流比较连接电路与第一电压转电流电路以及第二电压转电流电路适配连接，其中，通过第一电压转电流电路接收带隙基准电压，通过第二电压转电流电路接收负温度系数的三极管基极-发射极电压，通过第一电压转电流电路将带隙基准电压转换为与所述带隙基准电压具有相同温度特性的电流I1，通过第二电压转电流电路将负温度系数的三极管基极-发射极电压转换为与所述负温度系数的三极管基极-发射极电压具有相同温度特性的电流I2；
电流比较连接电路与温度补偿反馈模块3适配连接，电流比较连接电路对电流I1以及电流I2比较，以确定温度补偿电流流入温度补偿反馈模块3或者由温度补偿反馈模块3流入电流比较连接电路。
具体地，分段一阶温度补偿电流模块4包括第一电压转电流电路、第二电压转电流电路以及电流比较连接电路，其中，通过第一电压转电流电路将带隙基准电压转换为与所述带隙基准电压具有相同温度特性的电流I1，通过第二电压转电流电路将负温度系数的三极管基极-发射极电压转换为与所述负温度系数的三极管基极-发射极电压具有相同温度特性的电流I2。
本发明实施例中，电流比较连接电路与温度补偿反馈模块3适配连接，电流比较连接电路对电流I1以及电流I2比较，以确定温度补偿电流流入温度补偿反馈模块3或者由温度补偿反馈模块3流入电流比较连接电路。具体地，电流比较连接电路与温度补偿反馈模块3连接后，根据基尔霍夫电流定律可知，当电流I1与电流I2不相等时，即会产生一温度补偿电流，产生温度补偿电流的具体情况与电流I1与电流I2的比较结果相关，在得到电流I1以及电流I2后，即可能得到温度补偿电流流入温度补偿反馈模块3，或者由温度补偿反馈模块3流入电流比较连接电路。
进一步地，所述电流比较连接电路包括将电流I1镜像得到电流I1’的电流第一转换连接部以及将电流I2镜像得到电流I2’的电流第二转换连接部，电流第一转换连接部、电流第二转换连接部相互连接后与温度补偿反馈模块3适配连接，电流I2’大于电流I1’时，则温度补偿电流流入温度补偿反馈模块3，电流I2’小于电流I1’时，则温度补偿电流自温度补偿反馈模块3流入所述电流连接比较电路。
本发明实施例中，电流I1’与电流I1具有相同的温度特性，电流I2’与电流I2具有相同的温度特性，通过镜像方式对电流I1’与电流I2’进行比较，其中，电流I2’大于电流I1’时，则温度补偿电流流入温度补偿反馈模块3，电流I2’小于电流I1’时，则温度补偿电流自温度补偿反馈模块3流入所述电流连接比较电路。当然，在具体实施时，电流I2’与电流I1’相等时，则温度补偿电流为0，即此时不需要对带隙基准电压进行温度补偿。
如图3所示，所述电流第一转换连接部包括PMOS管PM1、PMOS管PM2、NMOS管NM1以及NMOS管NM2，其中，PMOS管PM1的源极端以及PMOS管PM2的源极端连接至电源VDD，PMOS管PM1的栅极端与所述PMOS管PM1的漏极端、PMOS管PM2的栅极端以及第一电压转电流电路适配连接，PMOS管PM2的漏极端与NMOS管NM1的漏极端、NMOS管NM1的栅极端以及NMOS管NM2的栅极端连接，NMOS管NM1的源极端以及NMOS管NM2的源极端均接地，NMOS管NM2的漏极端与电流第二转换连接部适配连接。
本发明实施例中，所述第一电压转电流电路包括运算放大器A1以及电阻R4，其中，运算放大器A1的同相端接收带隙基准电压，运算放大器A1的输出端与PMOS管PM1的源极端、PMOS管PM1的栅极端、PMOS管PM2的栅极端、运算放大器A1的反相端以及电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端接地。
具体实施时，对第一电压转电流电路，则得到电流I1＝VIN1/R1，电流I1的温度特性与电压VIN1相同，即当VIN1为带隙基准电压时，电流I1的温度特性与带隙基准电压的温度特性相同。PMOS管PM1与PMOS管PM2构成PMOS电流镜，NMOS管NM1与NMOS管NM2配合构成NMOS电流镜，电流I1经过PMOS电流镜以及NMOS电流镜后，能得到电流I1’，因此，电流I1’的温度特性与电流I1的温度特性相同。
进一步地，所述电流第二转换连接部包括PMOS管PM3以及PMOS管PM4，其中，PMOS管PM3的源极端与PMOS管PM4的源极端、PMOS管PM1的源极端以及PMOS管PM2的源极端连接至电源VDD，PMOS管PM3栅极端与PMOS管PM4的栅极端、PMOS管PM4的漏极端以及第二电压转电流电路适配连接，PMOS管PM3的漏极端与NMOS管NM2的漏极端相互连接后形成电流比较连接电路的比较连接端CUR1。
本发明实施例中，所述第二电压转电流电路包括运算放大器A2以及电阻R5，其中，运算放大器A2的同相端接负温度系数的三极管基极-发射极电压，运算放大器A2的输出端与PMOS管PM4的漏极端、PMOS管PM4的栅极端、PMOS管PM3的栅极端、运算放大器A2的反相端以及电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端接地。
具体地，由第二电压转电流电路可得，电流I2＝VIN2/R2，电流I2的温度特性与VIN2的温度特性，即与负温度系数的三极管基极-发射极电压具有相同的温度特性。PMOS管PM3与PMOS管PM4配合构成PMOS电流镜，电流I2经过PMOS管PM3以及PMOS管PM4的电流镜镜像后得到电流I2’，电流I2和电流I2’具有相同的温度特性。
具体实施时，电流I1’的温度特性为：随温度变化近似不变；而电流I2’的温度特性为：随温度增大逐渐减小。当然，在具体实施时，第一电压转电流电路内接收的电压VIN1也可以负温度系数的三极管基极-发射极电压，则此时，第二电压转电流电路内接收的电压VIN2则为带隙基准电压，则此时电流I1’的温度特性以及电流I2’的温度特性根据上述说明进行上述调整，为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
图3中，比较连接端CUR1为分段一阶温度补偿电流模块4与温度补偿反馈模块3的连接端。根据基尔霍夫电流定律，比较连接端CUR1的电流ICUR为：ICUR＝I2’-I1’；具体地，所述电流ICUR即为温度补偿电流。具体实施时，通过调节电阻R4和电阻R5的阻值，可以设定电流I1’和电流I2’在温度T0下相等，如图4所示。温度T0时，ICUR＝I2’-I1’＝0，即比较连接端CUR1与温度补偿反馈模块3连接后，温度补偿电流为0。温度补偿电流为0时，则不需要对带隙基准电压进行再次温度补偿，则在输出驱动缓冲器2输出端端得到的零补偿调节基准电压的温度特性即与带隙基准电压相一致，即此时的二次温度补偿基准电压即为零补偿调节基准电压，或者零补偿调节基准电压即为二次温度补偿基准电压。当实际温度小于温度T0时，电流ICUR>0，此时，电流ICUR流入温度补偿反馈模块3；当实际温度大于温度T0时，电流ICUR<0，此时，温度补偿反馈模块3流入分段一阶温度补偿电流模块4的温度补偿电流为电流ICUR。
如图2所示，所述温度补偿反馈模块3包括电阻R1、电阻R2以及电阻R3，其中，电阻R1的一端与输出驱动缓冲器2的输出端连接，电阻R1的另一端与电阻R2的一端相互连接后形成反馈补偿连接端CUR2，电阻R2的另一端与电阻R3的一端相互连接后形成补偿调节基准连接端FB，电阻R3的另一端接地，通过补偿调节基准连接端FB与输出驱动缓冲器2适配连接，通过反馈补偿连接端CUR2与分段一阶温度补偿电流模块4适配连接。
具体地，电阻R1、电阻R2以及电阻R3具体可以根据需要选取，温度补偿反馈模块3通过反馈补偿连接端CUR2与分段一阶温度补偿电流模块4的比较连接端CUR1连接。通过补偿调节基准连接端FB与输出驱动缓冲器2的反相端连接。
由图2可知，当反馈补偿连接端CUR2无电流流入或电流流出时，则根据补偿调节基准连接端FB的温度补偿调节基准电压，可以得到Vout的二次温度补偿电压，即有Vout＝VBG*(R1+R2+R3)/R3，其中，VBG为温度补偿调节基准电压，此时，Vout即为二次温度补偿基准电压或零补偿调节基准电压，在反馈补偿连接端CUR2无电流流入或电流流出，零补偿调节基准电压与二次温度补偿电压相一致，本技术领域人员可根据温度补偿调节基准电压以及电阻R1、电阻R2、电阻R3的情况计算计算得到零补偿调节基准电压，具体与现有相一致，为本技术领域人员所熟知；其中，k＝(R1+R2+R3)/R3，k即为零补偿调节基准电压与温度补偿调节基准电压之间的比例系数。
当反馈补偿连接端CUR2有电流ICUR流入或流出时，当电流ICUR流入反馈补偿连接端CUR2时，电流ICUR取正值，当电流ICUR从反馈补偿连接端CUR2流出时，电流ICUR取负值，则对二次温度补偿基准电压有
Vout＝VBG*(R1+R2+R3)/R3-ICUR*R1
即反馈补偿连接端CUR2有电流ICUR流入时，二次温度补偿基准电压Vout较零补偿调节基准电压减小，即反馈补偿连接端CUR2有电流ICUR流出时，二次温度补偿基准电压Vout较零补偿调节基准电压增大。对于图2中以及上述具体实施情况中，温度补偿电压即为ICUR*R1。
因此，由上述说明可知，带隙基准电压具有温度特性，温度补偿反馈模块3内的电阻R1、电阻R2以及电阻R3既起到比例放大的作用，又直接补偿零补偿调节基准电压的温度特性。根据电流ICUR流入或流出反馈补偿连接端CUR2，即可实现基于零补偿调节基准电压下对带隙基准电压的温度补偿，最终得到二次温度补偿基准电压
综上，根据上述补偿调节基准连接端FB的温度补偿调节基准电压可知，二次温度补偿基准电压为在温度补偿调节基准电压或带隙基准电压的基础上，会以温度T0为中心，实际温度高于温度T0或实际温度低于温度T0，则能得到相应的二次温度补偿基准电压。具体地，实际温度高于温度T0时，二次温度补偿基准电压会较带隙基准电压升高；实际低于温度T0时，二次温度补偿基准电压会较带隙基准电压下降，即实现了对带隙基准电压在不同温度相应的温度补偿，能够进一步优化最终输出基准源电压的温度特性，将温度漂移系数由几十ppm/℃降低至几ppm/℃的量级。
综上，可以根据基准电压源的实际应用场景设定温度T0，即在温度T0时，根据带隙基准电压、负温度系数三极管基极-发射极电压以及温度补偿调节基准电压，确定当前的温度补偿电流为0，将输出驱动缓冲器2输出的零补偿调节基准电压作为二次温度补偿基准电压；实际温度与设定的温度T0不同时，通过温度补偿电流的流向能得到一相应的温度补偿电压，从而通过温度补偿电压基于零补偿调节基准电压下对温度带隙基准电压进行温度补偿，即可根据实际电压的具体情况，分段实现对能对带隙基准电压进行温度补偿，有效降低带隙基准电压的温漂系数。

Claims (1)

1.一种分段温度补偿基准电压源，包括同时输出带隙基准电压以及负温度系数三极管基极-发射极电压的一阶温度补偿带隙基准模块(1)，其特征是：还包括输出驱动缓冲器(2)以及分段温度补偿反馈模块，所述输出驱动缓冲器(2)、分段温度补偿反馈模块均与一阶温度补偿带隙基准模块(1)适配连接，且分段温度补偿反馈模块与输出驱动缓冲器(2)适配连接；
输出驱动缓冲器(2)接收一阶温度补偿带隙基准模块(1)输出的带隙基准电压，输出驱动缓冲器(2)向分段温度补偿反馈模块加载与所接收带隙基准电压具有相同温度特性的温度补偿调节基准电压；
分段温度补偿反馈模块接收一阶温度补偿带隙基准模块(1)输出的带隙基准电压以及负温度系数的三极管基极-发射极电压，并接收由输出驱动缓冲器(2)加载的温度补偿调节基准电压，分段温度补偿反馈模块根据带隙基准电压以及负温度系数的三极管基极-发射极电压产生用于二次温度补偿的温度补偿电压，以通过温度补偿电压以及温度补偿调节基准电压在输出驱动缓冲器(2)的输出端得到对带隙基准电压温度补偿后的二次温度补偿基准电压；
所述分段温度补偿反馈模块包括温度补偿反馈模块(3)以及分段一阶温度补偿电流模块(4)，其中，分段一阶温度补偿电流模块(4)与一阶温度补偿带隙基准模块(1)适配连接，温度补偿反馈模块(3)与分段一阶温度补偿电流模块(4)以及输出驱动缓冲器(2)适配连接；
通过分段一阶温度补偿电流模块(4)同时接收一阶温度补偿带隙基准模块(1)输出的带隙基准电压以及负温度系数的三极管基极-发射极电压，通过温度补偿反馈模块(3)接收输出驱动缓冲器(2)加载的温度补偿调节基准电压；
根据带隙基准电压以及负温度系数的三极管基极-发射极电压，得到分段一阶温度补偿电流模块(4)加载到温度补偿反馈模块(3)内的温度补偿电流，或者，得到温度补偿反馈模块(3)加载到分段一阶温度补偿电流模块(4)内的温度补偿电流；
根据温度补偿电流的流向，通过温度补偿反馈模块(3)得到与所述温度补偿电流流向适配的温度补偿电压，其中，温度补偿电流为0时，温度补偿电压为0，通过温度补偿调节基准电压与温度补偿反馈模块(3)配合在输出驱动缓冲器(2)的输出端得到能直接形成二次温度补偿基准电压的零补偿调节基准电压；温度补偿电流加载温度补偿反馈模块(3)内时，通过零补偿调节基准电压减去温度补偿电压得到二次温度补偿基准电压；温度补偿电流从温度补偿反馈模块(3)加载到分段一阶温度补偿电流模块(4)内时，通过零补偿调节基准电压加上温度补偿电压得到二次温度补偿基准电压；
所述分段一阶温度补偿电流模块(4)包括第一电压转电流电路、第二电压转电流电路以及电流比较连接电路，所述电流比较连接电路与第一电压转电流电路以及第二电压转电流电路适配连接，其中，通过第一电压转电流电路接收带隙基准电压，通过第二电压转电流电路接收负温度系数的三极管基极-发射极电压，通过第一电压转电流电路将带隙基准电压转换为与所述带隙基准电压具有相同温度特性的电流I1，通过第二电压转电流电路将负温度系数的三极管基极-发射极电压转换为与所述负温度系数的三极管基极-发射极电压具有相同温度特性的电流I2；
电流比较连接电路与温度补偿反馈模块(3)适配连接，电流比较连接电路对电流I1以及电流I2比较，以确定温度补偿电流流入温度补偿反馈模块(3)或者由温度补偿反馈模块(3)流入电流比较连接电路；
所述电流比较连接电路包括将电流I1镜像得到电流I1’的电流第一转换连接部以及将电流I2镜像得到电流I2’的电流第二转换连接部，电流第一转换连接部、电流第二转换连接部相互连接后与温度补偿反馈模块(3)适配连接，电流I2’大于电流I1’时，则温度补偿电流流入温度补偿反馈模块(3)，电流I2’小于电流I1’时，则温度补偿电流自温度补偿反馈模块(3)流入所述电流连接比较电路；
所述电流第一转换连接部包括PMOS管PM1、PMOS管PM2、NMOS管NM1以及NMOS管NM2，其中，PMOS管PM1的源极端与PMOS管PM2的源极端连接至电源VDD，PMOS管PM1的栅极端与所述PMOS管PM1的漏极端、PMOS管PM2的栅极端以及第一电压转电流电路适配连接，PMOS管PM2的漏极端与NMOS管NM1的漏极端、NMOS管NM1的栅极端以及NMOS管NM2的栅极端连接，NMOS管NM1的源极端以及NMOS管NM2的源极端均接地，NMOS管NM2的漏极端与电流第二转换连接部适配连接；
所述电流第二转换连接部包括PMOS管PM3以及PMOS管PM4，其中，PMOS管PM3的源极端与PMOS管PM4的源极端、PMOS管PM1的源极端以及PMOS管PM2的源极端连接至电源VDD，PMOS管PM3栅极端与PMOS管PM4的栅极端、PMOS管PM4的漏极端以及第二电压转电流电路适配连接，PMOS管PM3的漏极端与NMOS管NM2的漏极端相互连接后形成电流比较连接电路的比较连接端CUR1；
所述第二电压转电流电路包括运算放大器A2以及电阻R5，其中，运算放大器A2的同相端接负温度系数的三极管基极-发射极电压，运算放大器A2的输出端与PMOS管PM4的漏极端、PMOS管PM4的栅极端、PMOS管PM3的栅极端、运算放大器A2的反相端以及电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端接地；
所述第一电压转电流电路包括运算放大器A1以及电阻R4，其中，运算放大器A1的同相端接收带隙基准电压，运算放大器A1的输出端与PMOS管PM1的漏极端、PMOS管PM1的栅极端、PMOS管PM2的栅极端、运算放大器A1的反相端以及电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端接地；
所述温度补偿反馈模块(3)包括电阻R1、电阻R2以及电阻R3，其中，电阻R1的一端与输出驱动缓冲器(2)的输出端连接，电阻R1的另一端与电阻R2的一端相互连接后形成反馈补偿连接端CUR2，电阻R2的另一端与电阻R3的一端相互连接后形成补偿调节基准连接端FB，电阻R3的另一端接地，通过补偿调节基准连接端FB与输出驱动缓冲器(2)适配连接，通过反馈补偿连接端CUR2与分段一阶温度补偿电流模块(4)适配连接；
所述输出驱动缓冲器(2)包括驱动缓冲运算放大器，驱动缓冲运算放大器的同相端接带隙基准电压，驱动缓冲运算放大器的反相端与分段温度补偿反馈模块连接，以将温度补偿调节基准电压加载到分段温度补偿反馈模块。
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