CN116225140A - 低温漂宽温度范围的高电源抑制带隙基准电压源 - Google Patents

Abstract

本发明涉及带隙基准电压源领域，公开一种低温漂宽温度范围的高电源抑制带隙基准电压源，包括：预稳压电路，用于引入电源电压给整体供电，提高整体电路抑制电源纹波的能力；一阶带隙基准电路，采用有基极电流补偿的电压模基准结构，用于产生整个电路的输出基准电压；低温分段补偿电路和高温曲率补偿电路，共同作用对输出基准电压进行非线性补偿，用于降低温漂系数、拓宽温度范围，提高带隙基准电压电路的输出精度；修调电路，和带隙基准电压源的输出端连接，对各输出支路的电阻进行修调，用于提高流片后芯片的稳定性与可靠性。本发明可以提高电源抑制比、降低温漂系数、扩宽温度范围，适应高精度与恶劣温度条件的工作要求。

Description

低温漂宽温度范围的高电源抑制带隙基准电压源

技术领域

本发明涉及带隙基准电压源领域，尤其是指一种低温漂宽温度范围的高电源抑制带隙基准电压源。

背景技术

带隙基准电压源作为集成电路中的一个基础模块，广泛应用于模拟电路和数模混合电路，比如电源管理电路、数模转换电路、模数转换电路等。理想情况下，带隙基准电路模块不受工作电压、负载电流、温度、时间或其它因素的影响，但本质上带隙基准电路中的无源和有源元器件受电流、温度和电压等外部因素的影响，会影响带隙基准电路模块的性能，最终影响整个芯片的性能。带隙基准电压源作为至关重要的电路模块，它的精度与可靠性不仅关系到电路能否正常运行，更影响整块芯片的性能。因此，研究高性能的带隙基准电路具有十分重要的意义。

传统带隙基准电压源通常采用双极型晶体管来实现，双极性晶体管的基极-发射极电压V_BE，具有负温度系数；当两个双极晶体管发射极面积不相等或者工作在不相等的电流密度时，它们的基极-发射极电压的差值ΔV_BE，具有正温度系数，带隙基准电压源产生基准电压的原理就是将这两个具有相反温度系数的电压以适当的权重相加，然后得到具有零温度系数的基准输出参考电压，传统的带隙基准如图1所示，QC1与QC2的个数比为1:N，利用运算放大器的钳位功能，使得A点与B点电压相同，MC1、MC2、MC3构成电流镜，根据双极型晶体管的基极-发射极电压公式，

而/>

其中k是玻尔兹曼常量，T是绝对温度，q是电子电荷，I_C是双极性晶体管集电极的电流，I_S是双极型晶体管的饱和电流，可以得到电阻RC1上得电压为ΔV_BE＝V_TlnN，不难看出，这个ΔV_BE是与温度成正相关的，也就是说流过MC1，MC2，MC3的电流为正温度系数电流。在MC3支路上，可以写出输出VREF的表达式，/>

其中V_BE与温度成负相关，因此选取合适的RC2/RC1，经过前一项与后一项的叠加，理论上就完成了带隙基准电压源的一阶补偿，可以得到与温度无关的输出参考电压。

但是实际来说，传统的一阶补偿得到的带隙基准电压源的温漂系数仍然较大，并且电源抑制又不高，温度范围不够宽，不适用于如今高精度的电子信息产品，也不适用于恶劣温度条件下。因此，如何提供一种能解决上述技术问题的方案，是本领域的技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中的不足，提供一种低温漂宽温度范围的高电源抑制带隙基准电压源，可以提高电源抑制比、降低温漂系数、扩宽温度范围，适应高精度与恶劣温度条件的工作要求。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种低温漂宽温度范围的高电源抑制带隙基准电压源，包括：

预稳压电路，用于引入电源电压给整体供电，使带隙基准电压源摆脱电源电压的直接供电，提高整体电路抑制电源纹波的能力；

一阶带隙基准电路，输入端和所述预稳压电路的输出端连接，采用有基极电流补偿的电压模基准结构，用于产生整个电路的输出基准电压；

低温分段补偿电路，输入端和所述一阶带隙基准电路的输出端连接；

高温曲率补偿电路，输入端和所述低温分段补偿电路的连接，与所述低温分段补偿电路共同作用对输出基准电压进行非线性补偿，用于降低温漂系数、拓宽温度范围，提高带隙基准电压电路的输出精度；

修调电路，和带隙基准电压源的输出端连接，对各输出支路的电阻进行修调，用于提高流片后芯片的稳定性与可靠性。

在本发明的一个实施例中，所述预稳压电路包括：

偏置电路，采用伪共源共栅电流镜结构，用于给预稳压电路提供偏置电压；

启动电路，用于在电源电压上电时产生电流，使整个电路摆脱简并点工作；

预稳压支路，通过场效应管使带隙基准电压源摆脱电源电压的直接供电。

在本发明的一个实施例中，所述偏置电路包括场效应管M_B1、场效应管M_B2、场效应管M_B3、场效应管M_B4、场效应管M_B5、场效应管M_B6和电阻R_B1，

场效应管M_B1的栅极接场效应管M_B2的栅极、场效应管M_B3的栅极与场效应管M_B4的栅极，场效应管M_B1的源极接电源电压，场效应管M_B1的漏极接场效应管M_B3的源极；场效应管M_B2的栅极接场效应管M_B1的栅极、场效应管M_B4的栅极，场效应管M_B2的源极接电源电压，场效应管M_B2的漏极接场效应管M_B4的源极；场效应管M_B3的栅极接场效应管M_B2的栅极、场效应管M_B1的栅极、场效应管M_B3的漏极与场效应管M_B4的栅极，场效应管M_B3的源极接场效应管M_B1的漏极，场效应管M_B3的漏极接场效应管M_B3的栅极；场效应管M_B4的栅极接场效应管M_B3的栅极、场效应管M_B2的栅极、场效应管M_B1的栅极、场效应管M_B3的漏极，场效应管M_B4的源极接场效应管M_B2的漏极，场效应管M_B4的漏极接场效应管M_B6的栅极漏极、场效应管M_B5的栅极。

在本发明的一个实施例中，所述启动电路包括场效应管M_S1、场效应管M_S2和电容C₁，

场效应管M_S1的栅极接电容C₁的负极与场效应管M_S2的漏极，场效应管M_S1的漏极接场效应管M_B2与M_B1的栅极，场效应管M_S1的源极接地；场效应管M_S2的栅极接场效应管M_B5与M_B6的栅极，场效应管M_S2的漏极接场效应管M_S1的栅极与电容C₁的负极，场效应管M_S2的源极接地；电容C₁的负极接场效应管M_S1的栅极与场效应管M_S2的漏极，电容C₁的正极接电源电压。

在本发明的一个实施例中，所述预稳压支路包括场效应管M₁、场效应管M₂、场效应管M₃、场效应管M₄和场效应管M₅，

场效应管M_B1的栅极接场效应管M_S1的漏极、场效应管M₁的栅极、场效应管M₂的栅极，场效应管M_B2的栅极接场效应管M_S1的漏极、场效应管M₁的栅极、场效应管M₂的栅极，场效应管M_B3的栅极接场效应管M_S1的漏极、场效应管M₁的栅极、场效应管M₂的栅极，场效应管M_B4的栅极接场效应管M_S1的漏极、场效应管M₁的栅极、场效应管M₂的栅极，场效应管M_B4的漏极接场效应管M_S2的栅极；场效应管M₁的栅极接场效应管M_B1的栅极、场效应管M_B2的栅极、场效应管M_B3的栅极、场效应管M_B4的栅极、场效应管M_S1的漏极与场效应管M₂的栅极，场效应管M₁的源极接电源电压，场效应管M₁的漏极接场效应管M₂的源极；场效应管M₂的栅极接场效应管M₁的栅极、接场效应管M_B1的栅极、场效应管M_B2的栅极、场效应管M_B3的栅极、场效应管M_B4的栅极与场效应管M_S1的漏极，场效应管M₂的源极接场效应管M₁的漏极，场效应管M₂的漏极接场效应管M₃的栅极与场效应管M₄的源极。

在本发明的一个实施例中，所述预稳压电路通过场效应管使带隙基准电压源摆脱电源电压的直接供电，具体为：

场效应管M₃的栅极接场效应管M₂的漏极，场效应管M₃的漏极接电源电压，场效应管M₃的源极为V_DDL，V_DDL为所述一阶带隙基准电路、低温分段补偿电路、高温曲率补偿电路和修调电路的电源电压总和；场效应管M₃栅端电压的表达式为：

式中，V_G,M3表示场效应管M₃的栅极电压，V_S,M5表示场效应管M₅的源极电压，V_SG,M4表示场效应管M₄的源极-栅极电压，V_REF表示整个电路的输出参考电压，V_SG,M5表示场效应管M₅的源极-栅极电压；

调整场效应管M₃、场效应管M₄和场效应管M₅的尺寸使M₃、M₄和M₅工作在亚阈值区，场效应管M₄的栅极接场效应管M₄的漏极与场效应管M₅的源极，场效应管M₄的源极接场效应管M₃的栅极与场效应管M₂的漏极，场效应管M₄的漏极接场效应管M₄的栅极与场效应管M₅的源极；场效应管M₅的栅极接V_REF，场效应管M₅的源极接场效应管M₄的栅极与漏极，场效应管M₅的漏极接地；工作在亚阈值区的场效应管的电流表达式为：

式中，I_S是场效应管的饱和电流，W是场效应管的宽度，L是场效应管的长度，q是电荷常数，n是与工艺有关的参数，k是玻尔兹曼常量，T是温度，V_GS是栅极-源极电压，V_TH是阈值电压；

也就是说

因此M₃栅端电压也可以表达为：

式中，V_G,M3是场效应管M₃的栅极电压，I_M4是场效应管M₄的电流，L_M4是场效应管M₄的长度，I_S,M4是场效应管M₄的饱和电流，W_M4是场效应管M₄的宽度，I_M5是场效应管M₅的电流，L_M5是场效应管M₅的长度，I_S,M5是场效应管M₅的饱和电流，W_M5是场效应管M₅的宽度，V_TH,M4是场效应管M₄的阈值电压，V_TH,M5是场效应管M₅的阈值电压；

因此M₃源端电压，即给整个带隙核心电路供电的电压V_DDL为：

式中，V_GS,M3是场效应管M₃的栅极-源极电压，I_BGR是带隙电流，L_M3是场效应管M₃的长度，I_S,M3是场效应管M₃的饱和电流，W_M3是场效应管M₃的宽度，V_TH,M3是场效应管M₃的阈值电压；

由此预稳压电路产生的V_DDL与电源电压V_DD无关，因此带隙核心电路及其输出基准电压不被V_DD影响。

在本发明的一个实施例中，所述一阶带隙基准电路包括场效应管M₆、场效应管M₇、场效应管M₈、场效应管M₉、双极型晶体管Q₁、双极型晶体管Q₂、双极型晶体管Q₃、双极型晶体管Q₄、电阻R₁、电阻R₂、和运算放大器A₁，

场效应管M₆的栅极接运算放大器A₁的输出端、场效应管M₇的栅极、场效应管M₈的栅极、场效应管M₉的栅极，场效应管M₆的源极接V_DDL，场效应管M₆的漏极接运算放大器A₁的负输入端；场效应管M₇的栅极接运算放大器A₁的输出端，场效应管M₇的源极接V_DDL，场效应管M₇的漏极接运算放大器A₁的正输入端；场效应管M₈的栅极接运算放大器A₁的输出端，场效应管M₈的源极接V_DDL，场效应管M₈的漏极接双极型晶体管Q₃的发射极；场效应管M₉的栅极接运算放大器A₁的输出端，场效应管M₉的源极接V_DDL，场效应管M₉接电阻R₂的上端；双极型晶体管Q₁的基极与集电极接地，双极型晶体管Q₁的发射极接运算放大器A₁的负输入端；双极型晶体管Q₂的基极与集电极接地，双极型晶体管Q₃的基极接电阻R₁的下端，双极型晶体管Q₃的集电极接地，双极型晶体管Q₃的发射极接场效应管M₈的漏极；双极型晶体管Q₄的基极和集电极接地，双极型晶体管Q₄的发射极接电阻R₂的下端；电阻R₁的上端接运算放大器A₁的正输入端，电阻R₁的下端接双极型晶体管Q₂的发射极与双极型晶体管Q₃的基极；电阻R₂的上端接场效应管M₉的漏极，电阻R₂的下端接双极型晶体管Q₄的发射极。

在本发明的一个实施例中，所述低温分段补偿电路包括场效应管M₁₀、场效应管M₁₁、场效应管M₁₂、场效应管M₁₃、场效应管M₁₄、场效应管M₁₅、双极型晶体管Q₅和电阻R₃，

场效应管M₆的栅极场效应管M₁₀的栅极、场效应管M₁₁的栅极、场效应管M₁₆的栅极，场效应管M₁₀的栅极接运算放大器的输出，场效应管M₁₀的源极接V_DDL，场效应管M₁₀的漏极接场效应管M₁₂的栅极与漏极与场效应管M₁₃的栅极；场效应管M₁₁的栅极接运算放大器的输出，场效应管M₁₁的源极接V_DDL，场效应管M₁₁的漏极接场效应管M₁₃的漏极、场效应管M₁₄的栅极漏极与场效应管M₁₅的栅极；场效应管M₁₂的栅极接漏极，场效应管M₁₂的源极接双极型晶体管Q₅的发射极；场效应管M₁₃的栅极接场效应管M₁₂的栅极，场效应管M₁₃的漏极接场效应管M₁₁的漏极，场效应管M₁₃的源极接电阻R₃的上端；场效应管M₁₄的栅极接场效应管M₁₄的漏极与场效应管M₁₅的栅极，场效应管M₁₄的源极接V_DDL；场效应管M₁₅的栅极场效应管M₁₄的栅极漏极，场效应管M₁₅的源极接V_DDL，场效应管M₁₅的漏极接输出参考电压V_REF；双极型晶体管Q₅的基极与集电极接地，双极型晶体管Q₅的发射极接场效应管M₁₂的源极；电阻R₃的上端接场效应管M₁₃的源极，电阻R₃的下端接地。

在本发明的一个实施例中，所述高温曲率补偿电路包括场效应管M₁₆、场效应管M₁₇、场效应管M₁₈、场效应管M₁₉、场效应管M₂₀、场效应管M₂₁、场效应管M₂₂、场效应管M₂₃和场效应管M₂₄，

场效应管M₁₆的栅极接运算放大器的输出，场效应管M₁₆的源极接V_DDL，场效应管M₁₆的漏极接场效应管M₁₇的漏极栅极、场效应管M₁₈的栅极与场效应管M₁₉的栅极，场效应管M₁₇的源极接地；场效应管M₁₈的栅极接场效应管M₁₇的栅极，场效应管M₁₈的漏极接场效应管M₂₁的栅极漏极与场效应管M₂₀的栅极，场效应管M₁₈的源极接地；场效应管M₁₉的栅极接场效应管M₁₈的栅极，场效应管M₁₉的漏极接场效应管M₂₃的栅极漏极与场效应管M₂₂的栅极，场效应管M₁₉的源极接地；场效应管M₂₀的栅极接场效应管M₂₁的栅极漏极，场效应管M₂₀的源极接V_DDL，场效应管M₂₀的漏极接场效应管M₂₂的源极；场效应管M₂₁的栅极接场效应管M₂₀的栅极，场效应管M₂₁的源极接场效应管M₂₂的源极，场效应管M₂₁的漏极接场效应管M₂₁的栅极；场效应管M₂₂的栅极接场效应管M₂₃的栅极漏极，场效应管M₂₂的源极接场效应管M₂₀的漏极与场效应管M₂₁的源极，场效应管M₂₂的漏极接场效应管M₂₄的栅极；场效应管M₂₃的栅极接场效应管M₂₂的栅极，场效应管M₂₃的源极接场效应管M₂₂的漏极与场效应管M₂₄的栅极，场效应管M₂₃的漏极接场效应管M₂₃的栅极；场效应管M₂₄的栅极接场效应管M₂₂的漏极与场效应管M₂₃的源极，场效应管M₂₄的源极接V_DDL，场效应管M₂₄的漏极接输出参考电压V_REF。

在本发明的一个实施例中，所述高温曲率补偿电路与所述低温分段补偿电路共同作用对输出基准电压进行非线性补偿，具体为：

所述场效应管M₁₆、场效应管M₁₇、场效应管M₁₈和场效应管M₁₉作为电流镜结构，为电路提供电流；所述场效应管M₂₀、场效应管M₂₁、场效应管M₂₂、场效应管M₂₃和场效应管M₂₄工作在亚阈值区域；

M₂₄的栅源电压可以表示为M₂₀的源漏电压与M₂₂的源漏电压的和：

式中，V_SG,M24是场效应管M₂₄的源极-栅极电压，V_SD,M20是场效应管M₂₂的源极-漏极电压，W是对应下标场效应管的宽度，L是对应下标场效应管的长度；

由此流过M₂₄的电流可以表达为：

又因I_S是MOS管的饱和电流，可以表达为：

其中，n和m是工艺相关的参数，C_ox是晶体管的单位面积栅氧化电容，μ是场效应管空穴的迁移率；

因此，I₂₄表达式为：

其中M₂₄的阈值电压满足：|V_TH(T)|＝|V_TH(T_r)|-β(T-T_r)，其中T_r为参考温度，β是与阈值电压有关的温度系数；

因此，合理设置M₂₃与M₂₂，M₂₁与M₂₀的宽长比，可以使得I₂₄在温度小于T_H的时候忽略不计，在大于T_H的时候随温度的增加而增加。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明通过引入预稳压电路结构，并进行低温分段补偿与高温曲率补偿，与传统带隙基准电压源相比有着更高的电源抑制比、更低的温漂系数和更宽的温度范围，可适应高精度与恶劣温度条件的工作要求。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

图1是传统的带隙基准电压源的示意图。

图2是本发明的电路框图。

图3是本发明的电路实现图。

图4是本发明中的一阶带隙基准电路的示意图。

图5是本发明中的预稳压电路的示意图。

图6是本发明中的高温曲率补偿电路的示意图。

图7是本发明中的低温分段补偿电路的示意图。

图8是本发明中的修调电路的示意图。

图9是本发明中电路标注含义说明的示意图。

图10是本发明中场效应管的端口说明的示意图。

图11是本发明中双极型晶体管的端口说明的示意图。

图12是本发明中的高阶补偿示意图。

图13是本发明实施例中的低温补偿输出电流曲线图。

图14是本发明实施例中的高温补偿输出电流曲线图。

图15是本发明实施例中的高阶温度补偿前后的输出曲线图。

图16是本发明实施例中的预稳压前后的输出电源抑制图。

图17是本发明实施例中的显微镜下的芯片图。

图18是本发明实施例中的修调前后的输出曲线图。

图19是本发明实施例中的带隙基准电压源温度系数测试曲线图。

图20是本发明实施例中的带隙基准电压源电源抑制测试曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

参照图1-图12所示，本发明公开了一种低温漂宽温度范围的高电源抑制带隙基准电压源，包括预稳压电路、一阶带隙基准电路、低温分段补偿电路、高温曲率补偿电路和修调电路。

预稳压电路，用于引入电源电压给整体供电，使带隙基准电压源摆脱电源电压的直接供电，提高整体电路抑制电源纹波的能力；本实施例中的电源电压为直流电压源，所述直流电压源和所述预稳压电路的输入端连接，为其余电路模块提供电压。直流电压源通过预稳压电路再为整个带隙基准电压源提供电源电压，可以使得整个电路脱离电源电压的直接供电，使得由一阶带隙基准电路模块产生的输出基准电压与电源电压无关，从而提高电路的纹波抑制能力。一阶带隙基准电路，输入端和所述预稳压电路的输出端连接，采用有基极电流补偿的电压模基准结构，用于完成输出电压的一阶补偿、产生整个电路的输出基准电压。低温分段补偿电路，输入端和所述一阶带隙基准电路的输出端连接；高温曲率补偿电路，输入端和所述低温分段补偿电路的连接，与所述低温分段补偿电路共同作用对输出基准电压进行非线性补偿，用于降低温漂系数、拓宽温度范围，提高带隙基准电压电路的输出精度并且在温度条件恶劣的情形下仍可以输出高精度的参考电压。修调电路，和预稳压电路、一阶带隙基准电路、低温分段补偿电路、高温曲率补偿电路的输出端(即带隙基准电压源的输出端)连接，对各输出支路的电阻进行修调，用于提高流片后芯片的稳定性与可靠性。下面对各个部分的电路进行介绍：

(1)预稳压电路

预稳压电路包括偏置电路、启动电路和预稳压支路。偏置电路，采用伪共源共栅电流镜结构，用于给预稳压电路提供偏置电压；共源共栅电流镜结构与传统共源共栅电流镜相比，不仅可以得到相同数量级的输出电阻，复制电流的精度不逊色与传统共源共栅结构，而且伪共源共栅电流镜不消耗额外的电压余度，相对来说更好调节。启动电路，用于在电源电压上电时产生电流，使整个电路摆脱简并点工作。预稳压支路，通过场效应管使带隙基准电压源摆脱电源电压的直接供电。

所述偏置电路包括场效应管M_B1、场效应管M_B2、场效应管M_B3、场效应管M_B4、场效应管M_B5、场效应管M_B6和电阻R_B1。场效应管M_B1的栅极接场效应管M_B2的栅极、场效应管M_B3的栅极与场效应管M_B4的栅极，场效应管M_B1的源极接电源电压，场效应管M_B1的漏极接场效应管M_B3的源极；场效应管M_B2的栅极接场效应管M_B1的栅极、场效应管M_B4的栅极，场效应管M_B2的源极接电源电压，场效应管M_B2的漏极接场效应管M_B4的源极；场效应管M_B3的栅极接场效应管M_B2的栅极、场效应管M_B1的栅极、场效应管M_B3的漏极与场效应管M_B4的栅极，场效应管M_B3的源极接场效应管M_B1的漏极，场效应管M_B3的漏极接场效应管M_B3的栅极；场效应管M_B4的栅极接场效应管M_B3的栅极、场效应管M_B2的栅极、场效应管M_B1的栅极、场效应管M_B3的漏极，场效应管M_B4的源极接场效应管M_B2的漏极，场效应管M_B4的漏极接场效应管M_B6的栅极漏极、场效应管M_B5的栅极。

所述启动电路包括场效应管M_S1、场效应管M_S2和电容C₁。场效应管M_S1的栅极接电容C₁的负极与场效应管M_S2的漏极，场效应管M_S1的漏极接场效应管M_B2与M_B1的栅极，场效应管M_S1的源极接地；场效应管M_S2的栅极接场效应管M_B5与M_B6的栅极，场效应管M_S2的漏极接场效应管M_S1的栅极与电容C₁的负极，场效应管M_S2的源极接地；电容C₁的负极接场效应管M_S1的栅极与场效应管M_S2的漏极，电容C₁的正极接电源电压。

所述预稳压支路包括场效应管M₁、场效应管M₂、场效应管M₃、场效应管M₄和场效应管M₅。场效应管M_B1的栅极接场效应管M_S1的漏极、场效应管M₁的栅极、场效应管M₂的栅极，场效应管M_B2的栅极接场效应管M_S1的漏极、场效应管M₁的栅极、场效应管M₂的栅极，场效应管M_B3的栅极接场效应管M_S1的漏极、场效应管M₁的栅极、场效应管M₂的栅极，场效应管M_B4的栅极接场效应管M_S1的漏极、场效应管M₁的栅极、场效应管M₂的栅极，场效应管M_B4的漏极接场效应管M_S2的栅极；场效应管M₁的栅极接场效应管M_B1的栅极、场效应管M_B2的栅极、场效应管M_B3的栅极、场效应管M_B4的栅极、场效应管M_S1的漏极与场效应管M₂的栅极，场效应管M₁的源极接电源电压，场效应管M₁的漏极接场效应管M₂的源极；场效应管M₂的栅极接场效应管M₁的栅极、接场效应管M_B1的栅极、场效应管M_B2的栅极、场效应管M_B3的栅极、场效应管M_B4的栅极与场效应管M_S1的漏极，场效应管M₂的源极接场效应管M₁的漏极，场效应管M₂的漏极接场效应管M₃的栅极与场效应管M₄的源极。

所述预稳压电路通过场效应管使带隙基准电压源摆脱电源电压的直接供电，具体为：

场效应管M₃的栅极接场效应管M₂的漏极，场效应管M₃的漏极接电源电压，场效应管M₃的源极为V_DDL，V_DDL为所述一阶带隙基准电路、低温分段补偿电路、高温曲率补偿电路和修调电路的电源电压总和；场效应管M₃栅端电压的表达式为：

/>

式中，V_G,M3表示场效应管M₃的栅极电压，V_S,M5表示场效应管M₅的源极电压，V_SG,M4表示场效应管M₄的源极-栅极电压，V_REF表示整个电路的输出参考电压，REF全称REFERENCE，V_SG,M5表示场效应管M₅的源极-栅极电压；

调整场效应管M₃、场效应管M₄和场效应管M₅的尺寸使M₃、M₄和M₅工作在亚阈值区，场效应管M₄的栅极接场效应管M₄的漏极与场效应管M₅的源极，场效应管M₄的源极接场效应管M₃的栅极与场效应管M₂的漏极，场效应管M₄的漏极接场效应管M₄的栅极与场效应管M₅的源极；场效应管M₅的栅极接V_REF，场效应管M₅的源极接场效应管M₄的栅极与漏极，场效应管M₅的漏极接地；工作在亚阈值区的场效应管的电流表达式为：

式中，I_S是场效应管的饱和电流，W是场效应管的宽度，L是场效应管的长度，q是电荷常数，n是与工艺有关的参数，k是玻尔兹曼常量，T是温度，V_GS是栅极-源极电压，V_TH是阈值电压；

也就是说

因此M₃栅端电压也可以表达为：

式中，V_G,M3是场效应管M₃的栅极电压，I_M4是场效应管M₄的电流，L_M4是场效应管M₄的长度，I_S,M4是场效应管M₄的饱和电流，W_M4是场效应管M₄的宽度，I_M5是场效应管M₅的电流，L_M5是场效应管M₅的长度，I_S,M5是场效应管M₅的饱和电流，W_M5是场效应管M₅的宽度，V_TH,M4是场效应管M₄的阈值电压，V_TH,M5是场效应管M₅的阈值电压；

因此M₃源端电压，即给整个带隙核心电路供电的电压V_DDL为：

式中，V_GS,M3是场效应管M₃的栅极-源极电压，I_BGR是带隙电流，L_M3是场效应管M₃的长度，I_S,M3是场效应管M₃的饱和电流，W_M3是场效应管M₃的宽度，V_TH,M3是场效应管M₃的阈值电压；

从上式可以看出，由此预稳压电路产生的V_DDL与电源电压V_DD无关，因此带隙核心电路及其输出基准电压几乎不被V_DD影响，带隙的电源抑制比及整体电路的可靠性都得到了提升。

(2)一阶带隙基准电路

一阶带隙基准电路包括场效应管M₆、场效应管M₇、场效应管M₈、场效应管M₉、双极型晶体管Q₁、双极型晶体管Q₂、双极型晶体管Q₃、双极型晶体管Q₄、电阻R₁、电阻R₂、和运算放大器A₁。场效应管M₆的栅极接运算放大器A₁的输出端、场效应管M₇的栅极、场效应管M₈的栅极、场效应管M₉的栅极，场效应管M₆的源极接V_DDL，场效应管M₆的漏极接运算放大器A₁的负输入端；场效应管M₇的栅极接运算放大器A₁的输出端，场效应管M₇的源极接V_DDL，场效应管M₇的漏极接运算放大器A₁的正输入端；场效应管M₈的栅极接运算放大器A₁的输出端，场效应管M₈的源极接V_DDL，场效应管M₈的漏极接双极型晶体管Q₃的发射极；场效应管M₉的栅极接运算放大器A₁的输出端，场效应管M₉的源极接V_DDL，场效应管M₉接电阻R₂的上端；双极型晶体管Q₁的基极与集电极接地，双极型晶体管Q₁的发射极接运算放大器A₁的负输入端；双极型晶体管Q₂的基极与集电极接地，双极型晶体管Q₃的基极接电阻R₁的下端，双极型晶体管Q₃的集电极接地，双极型晶体管Q₃的发射极接场效应管M₈的漏极；双极型晶体管Q₄的基极和集电极接地，双极型晶体管Q₄的发射极接电阻R₂的下端；电阻R₁的上端接运算放大器A₁的正输入端，电阻R₁的下端接双极型晶体管Q₂的发射极与双极型晶体管Q₃的基极；电阻R₂的上端接场效应管M₉的漏极，电阻R₂的下端接双极型晶体管Q₄的发射极。

与图1中的传统带隙电路相比，本发明添加了一路基极电流补偿电路，由M₈和Q₃组成。在图1这种传统的带隙结构中，通常默认I_C≈I_E，但BJT的电流增益一般小于20，这种近似引入的误差有5％，因此本发明用M₈与Q₃补偿基极电流，具体电流分配如图4所示。

Q₃的个数等于Q₂的个数，不难发现，Q₃形成额外的基极电流流入Q₂的发射极，形成Q₂的发射极电流，从而Q₂的集电极电流等于从MOS管M₇流下的电流。M₆-M₇，A₁，Q₁-Q₂与R₁构成正温度电压产生电路，Q₁与Q₂发射极面积不相等，Q1＝1，Q2＝Q3＝N，从而产生与温度成正比的基极-发射极差值电压为：

ΔV_BE＝V_TlnN，

式中，△V_BE是双极型晶体管基极-发射极的差值电压，V_T就是热电压。

M₉，Q₄与R₂构成带隙基准的输出支路，其中Q₄提供与温度成反比的基极-发射极电压V_BE，M₉复制正温度电压产生电路中在R₁上产生的正温度系数电流，从而选取合适的R₂阻值，就能在带隙基准的输出支路产生与温度无关的输出参考电压，

式中，V_BE是双极型晶体管的基极-发射极电压。

理论上，上述电路经过一阶补偿后可以输出与温度几乎无关的基准电压，但是双极型晶体管的基极-发射极电压有高阶非线性，

其中，V_g是T_r时的带隙能量，为1.12eV，T_r是给定的温度，m是集电极电流的温度依赖系数，式中的第三项即为高阶非线性项，因此为了降低高阶非线性项对基准电压的影响，设计了低温分段补偿与高温曲率补偿，补偿示意图如图12所示。

(3)低温分段补偿电路

低温分段补偿电路包括场效应管M₁₀、场效应管M₁₁、场效应管M₁₂、场效应管M₁₃、场效应管M₁₄、场效应管M₁₅、双极型晶体管Q₅和电阻R₃。场效应管M₆的栅极场效应管M₁₀的栅极、场效应管M₁₁的栅极、场效应管M₁₆的栅极，场效应管M₁₀的栅极接运算放大器的输出，场效应管M₁₀的源极接V_DDL，场效应管M₁₀的漏极接场效应管M₁₂的栅极与漏极与场效应管M₁₃的栅极；场效应管M₁₁的栅极接运算放大器的输出，场效应管M₁₁的源极接V_DDL，场效应管M₁₁的漏极接场效应管M₁₃的漏极、场效应管M₁₄的栅极漏极与场效应管M₁₅的栅极；场效应管M₁₂的栅极接漏极，场效应管M₁₂的源极接双极型晶体管Q₅的发射极；场效应管M₁₃的栅极接场效应管M₁₂的栅极，场效应管M₁₃的漏极接场效应管M₁₁的漏极，场效应管M₁₃的源极接电阻R₃的上端；场效应管M₁₄的栅极接场效应管M₁₄的漏极与场效应管M₁₅的栅极，场效应管M₁₄的源极接V_DDL；场效应管M₁₅的栅极场效应管M₁₄的栅极漏极，场效应管M₁₅的源极接V_DDL，场效应管M₁₅的漏极接输出参考电压V_REF；双极型晶体管Q₅的基极与集电极接地，双极型晶体管Q₅的发射极接场效应管M₁₂的源极；电阻R₃的上端接场效应管M₁₃的源极，电阻R₃的下端接地。

其中M₁₂-M₁₃，Q₅与R₃组成负温度系数电流产生电路，M₁₂-M₁₃确保R₃上的电压为Q₅基极-发射极电压，因此把流过M₁₃的电流记为I_CTAT，M₁₁复制带隙核心电路中产生的正温度系数电流，因此把流过M₁₁的电流记为I_PTAT，定义I_CTAT等于I_PTAT时的温度为T_L，当温度小于T_L时，在M₁₄产生补偿电流I_comp；当温度大于T_L时，在M₁₄流过的电流小到可以忽略不计，也就是说

温度升高时，输出基准电压会有较为明显的增大趋势，为了降低温漂，同时拓展温度范围，本发明设计了一种高温曲率补偿电路。

(4)高温曲率补偿电路

高温曲率补偿电路包括场效应管M₁₆、场效应管M₁₇、场效应管M₁₈、场效应管M₁₉、场效应管M₂₀、场效应管M₂₁、场效应管M₂₂、场效应管M₂₃和场效应管M₂₄。场效应管M₁₆的栅极接运算放大器的输出，场效应管M₁₆的源极接V_DDL，场效应管M₁₆的漏极接场效应管M₁₇的漏极栅极、场效应管M₁₈的栅极与场效应管M₁₉的栅极，场效应管M₁₇的源极接地；场效应管M₁₈的栅极接场效应管M₁₇的栅极，场效应管M₁₈的漏极接场效应管M₂₁的栅极漏极与场效应管M₂₀的栅极，场效应管M₁₈的源极接地；场效应管M₁₉的栅极接场效应管M₁₈的栅极，场效应管M₁₉的漏极接场效应管M₂₃的栅极漏极与场效应管M₂₂的栅极，场效应管M₁₉的源极接地；场效应管M₂₀的栅极接场效应管M₂₁的栅极漏极，场效应管M₂₀的源极接V_DDL，场效应管M₂₀的漏极接场效应管M₂₂的源极；场效应管M₂₁的栅极接场效应管M₂₀的栅极，场效应管M₂₁的源极接场效应管M₂₂的源极，场效应管M₂₁的漏极接场效应管M₂₁的栅极；场效应管M₂₂的栅极接场效应管M₂₃的栅极漏极，场效应管M₂₂的源极接场效应管M₂₀的漏极与场效应管M₂₁的源极，场效应管M₂₂的漏极接场效应管M₂₄的栅极；场效应管M₂₃的栅极接场效应管M₂₂的栅极，场效应管M₂₃的源极接场效应管M₂₂的漏极与场效应管M₂₄的栅极，场效应管M₂₃的漏极接场效应管M₂₃的栅极；场效应管M₂₄的栅极接场效应管M₂₂的漏极与场效应管M₂₃的源极，场效应管M₂₄的源极接V_DDL，场效应管M₂₄的漏极接输出参考电压V_REF。

高温曲率补偿电路与所述低温分段补偿电路共同作用对输出基准电压进行非线性补偿，具体为：

所述场效应管M₁₆、场效应管M₁₇、场效应管M₁₈和场效应管M₁₉作为电流镜结构，为电路提供电流；所述场效应管M₂₀、场效应管M₂₁、场效应管M₂₂、场效应管M₂₃和场效应管M₂₄工作在亚阈值区域；M₂₄的栅源电压表示为M₂₀的源漏电压与M₂₂的源漏电压的和、即

也就是/>

同理，M₂₂与M₂₃满足

因此M₂₄的栅源电压可以表示为M₂₀的源漏电压与M₂₂的源漏电压的和、即：

式中，V_SG,M24是场效应管M₂₄的源极-栅极电压，V_SD,M20是场效应管M₂₂的源极-漏极电压，W是对应下标场效应管的宽度，L是对应下标场效应管的长度；

由此流过M₂₄的电流可以表达为：

又因I_S是MOS管的饱和电流，可以表达为：

其中，n和m是工艺相关的参数，C_ox是晶体管的单位面积栅氧化电容，μ是场效应管空穴的迁移率；

因此，I₂₄表达式为：

式中，μ是场效应管空穴的迁移率；其中M₂₄的阈值电压满足：|V_TH(T)|＝|V_TH(T_r)|-β(T-T_r)，其中T_r为参考温度，β是与阈值电压有关的温度系数；

因此，合理设置M₂₃与M₂₂，M₂₁与M₂₀的宽长比，可以使得I₂₄在温度小于T_H的时候忽略不计，在大于T_H的时候随温度的增加而增加。不难发现，流过M₂₄的电流与温度呈正二次项的关系，补偿了V_BE中的高阶项，提高了带隙电路整体的可靠性，本实施例中设定的温度T_L＝0℃，T_H＝60℃。

与现有技术相比本发明的优点为：

1、通过增加预稳压电路实现带隙基准源输出的高电源抑制，有效抑制电源纹波，可靠性明显增强。

2、通过低温分段补偿和高温曲率补偿实现带隙基准源输出的低温、高温部分的补偿，使得温漂系数降低并且工作温度范围拓宽，满足高精度和恶劣温度条件下的使用需求。

3、本发明带隙基准电压源采用0.18um CMOS工艺实现，设计具有可复制性。

4、在控制功耗、芯片面积等性能的情况下，本发明的带隙基准源温度范围拓宽至-60～160℃，温漂系数低至5.72ppm/℃，明显优于市面上已有的设计，并且本发明提出的预稳压电路使整个带隙结构的电源抑制比在低频时达到-93.26dB，10MHz时仍能达到-20.84dB，精度更高，应用更广泛。

为了进一步说明本发明的有益效果，利用cadence软件进行使用本发明电路前和后的仿真并绘制曲线图。图13是低温补偿的输出电流曲线，图14是高温补偿的输出电流曲线，与图12提出的补偿思路相吻合。图15所示分别是未经过高阶温度补偿的，与经过低温分段补偿和高温曲率补偿的两条曲线，可以看到通过高阶补偿后，基准电压受温度的影响显著变低。图16所示为电路未添加预稳压电路与添加预稳压电路后的电路的电源抑制比的变化，可以看到添加预稳压电路后整个带隙电路的电源抑制比在低频时提高了37dB，抑制电源纹波的能力显著提升。

接着，采用TSMC 180nm CMOS进行流片，整体芯片在显微镜下的图片如图17所示，带焊盘尺寸为525*402μm²，核心尺寸为451*159μm²，V_DD、V_REF、V_SS分别为电源电压、输出基准、参考地的焊盘修调电路，V₁-V₅即图3的五位电阻修调电路。图18展示了一组样本修调前后的温度特性变化曲线，图18中的上半部分是添加修调电路前的测试图，能够看到输出电压的最大值和最小值之间的差值为11.9mV，温漂系数为45.1ppm/℃；图18中的下半部分是添加修调电路后的测试图，能够看到输出电压的最大值和最小值之间的差值为1.5mV，温漂系数为5.7ppm/℃，降低了87.4％，证明电阻修调网络是有效的。图19所示是流片后实测的三组样本芯片在-60～160℃温度范围内的温度特性变化曲线，SAMPLE1、SAMPLE2、SAMPLE3的温漂系数分别为8.92ppm/℃、7.80ppm/℃、5.72ppm/℃。图20是实测的三组样本芯片在1-10MHz频率范围内的电源抑制比变化曲线，SAMPLE1、SAMPLE2、SAMPLE3在低频1Hz下的电源抑制比分别为-93.26dB、-78.14dB、-88.68dB，在10MHz下的电源抑制比分别为-20.84dB、-25.84dB、-20.83dB，表明对电源电压的噪声存在抑制作用，适用于高精度电路。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种低温漂宽温度范围的高电源抑制带隙基准电压源，其特征在于，包括：

预稳压电路，用于引入电源电压给整体供电，使带隙基准电压源摆脱电源电压的直接供电，提高整体电路抑制电源纹波的能力；

一阶带隙基准电路，输入端和所述预稳压电路的输出端连接，采用有基极电流补偿的电压模基准结构，用于产生整个电路的输出基准电压；

低温分段补偿电路，输入端和所述一阶带隙基准电路的输出端连接；

高温曲率补偿电路，输入端和所述低温分段补偿电路的连接，与所述低温分段补偿电路共同作用对输出基准电压进行非线性补偿，用于降低温漂系数、拓宽温度范围，提高带隙基准电压电路的输出精度；

修调电路，和带隙基准电压源的输出端连接，对各输出支路的电阻进行修调，用于提高流片后芯片的稳定性与可靠性。

2.根据权利要求1所述的低温漂宽温度范围的高电源抑制带隙基准电压源，其特征在于：所述预稳压电路包括：

偏置电路，采用伪共源共栅电流镜结构，用于给预稳压电路提供偏置电压；

启动电路，用于在电源电压上电时产生电流，使整个电路摆脱简并点工作；

预稳压支路，通过场效应管使带隙基准电压源摆脱电源电压的直接供电。

3.根据权利要求2所述的低温漂宽温度范围的高电源抑制带隙基准电压源，其特征在于：所述偏置电路包括场效应管M_B1、场效应管M_B2、场效应管M_B3、场效应管M_B4、场效应管M_B5、场效应管M_B6和电阻R_B1，

场效应管M_B1的栅极接场效应管M_B2的栅极、场效应管M_B3的栅极与场效应管M_B4的栅极，场效应管M_B1的源极接电源电压，场效应管M_B1的漏极接场效应管M_B3的源极；场效应管M_B2的栅极接场效应管M_B1的栅极、场效应管M_B4的栅极，场效应管M_B2的源极接电源电压，场效应管M_B2的漏极接场效应管M_B4的源极；场效应管M_B3的栅极接场效应管M_B2的栅极、场效应管M_B1的栅极、场效应管M_B3的漏极与场效应管M_B4的栅极，场效应管M_B3的源极接场效应管M_B1的漏极，场效应管M_B3的漏极接场效应管M_B3的栅极；场效应管M_B4的栅极接场效应管M_B3的栅极、场效应管M_B2的栅极、场效应管M_B1的栅极、场效应管M_B3的漏极，场效应管M_B4的源极接场效应管M_B2的漏极，场效应管M_B4的漏极接场效应管M_B6的栅极漏极、场效应管M_B5的栅极。

4.根据权利要求3所述的低温漂宽温度范围的高电源抑制带隙基准电压源，其特征在于：所述启动电路包括场效应管M_S1、场效应管M_S2和电容C₁，

场效应管M_S1的栅极接电容C₁的负极与场效应管M_S2的漏极，场效应管M_S1的漏极接场效应管M_B2与M_B1的栅极，场效应管M_S1的源极接地；场效应管M_S2的栅极接场效应管M_B5与M_B6的栅极，场效应管M_S2的漏极接场效应管M_S1的栅极与电容C₁的负极，场效应管M_S2的源极接地；电容C₁的负极接场效应管M_S1的栅极与场效应管M_S2的漏极，电容C₁的正极接电源电压。

5.根据权利要求4所述的低温漂宽温度范围的高电源抑制带隙基准电压源，其特征在于：所述预稳压支路包括场效应管M₁、场效应管M₂、场效应管M₃、场效应管M₄和场效应管M₅，

场效应管M_B1的栅极接场效应管M_S1的漏极、场效应管M₁的栅极、场效应管M₂的栅极，场效应管M_B2的栅极接场效应管M_S1的漏极、场效应管M₁的栅极、场效应管M₂的栅极，场效应管M_B3的栅极接场效应管M_S1的漏极、场效应管M₁的栅极、场效应管M₂的栅极，场效应管M_B4的栅极接场效应管M_S1的漏极、场效应管M₁的栅极、场效应管M₂的栅极，场效应管M_B4的漏极接场效应管M_S2的栅极；场效应管M₁的栅极接场效应管M_B1的栅极、场效应管M_B2的栅极、场效应管M_B3的栅极、场效应管M_B4的栅极、场效应管M_S1的漏极与场效应管M₂的栅极，场效应管M₁的源极接电源电压，场效应管M₁的漏极接场效应管M₂的源极；场效应管M₂的栅极接场效应管M₁的栅极、接场效应管M_B1的栅极、场效应管M_B2的栅极、场效应管M_B3的栅极、场效应管M_B4的栅极与场效应管M_S1的漏极，场效应管M₂的源极接场效应管M₁的漏极，场效应管M₂的漏极接场效应管M₃的栅极与场效应管M₄的源极。

6.根据权利要求5所述的低温漂宽温度范围的高电源抑制带隙基准电压源，其特征在于：所述预稳压电路通过场效应管使带隙基准电压源摆脱电源电压的直接供电，具体为：

场效应管M₃的栅极接场效应管M₂的漏极，场效应管M₃的漏极接电源电压，场效应管M₃的源极为V_DDL，V_DDL为所述一阶带隙基准电路、低温分段补偿电路、高温曲率补偿电路和修调电路的电源电压总和；场效应管M₃栅端电压的表达式为：

式中，V_G,M3表示场效应管M₃的栅极电压，V_S,M5表示场效应管M₅的源极电压，V_SG,M4表示场效应管M₄的源极-栅极电压，V_REF表示整个电路的输出参考电压，V_SG,M5表示场效应管M₅的源极-栅极电压；

调整场效应管M₃、场效应管M₄和场效应管M₅的尺寸使M₃、M₄和M₅工作在亚阈值区，场效应管M₄的栅极接场效应管M₄的漏极与场效应管M₅的源极，场效应管M₄的源极接场效应管M₃的栅极与场效应管M₂的漏极，场效应管M₄的漏极接场效应管M₄的栅极与场效应管M₅的源极；场效应管M₅的栅极接V_REF，场效应管M₅的源极接场效应管M₄的栅极与漏极，场效应管M₅的漏极接地；工作在亚阈值区的场效应管的电流表达式为：

式中，I_S是场效应管的饱和电流，W是场效应管的宽度，L是场效应管的长度，q是电荷常数，n是与工艺有关的参数，k是玻尔兹曼常量，T是温度，V_GS是栅极-源极电压，V_TH是阈值电压；

也就是说

因此M₃栅端电压也可以表达为：

式中，V_G,M3是场效应管M₃的栅极电压，I_M4是场效应管M₄的电流，L_M4是场效应管M₄的长度，I_S,M4是场效应管M₄的饱和电流，W_M4是场效应管M₄的宽度，I_M5是场效应管M₅的电流，L_M5是场效应管M₅的长度，I_S,M5是场效应管M₅的饱和电流，W_M5是场效应管M₅的宽度，V_TH,M4是场效应管M₄的阈值电压，V_TH,M5是场效应管M₅的阈值电压；

因此M₃源端电压，即给整个带隙核心电路供电的电压V_DDL为：

式中，V_GS,M3是场效应管M₃的栅极-源极电压，I_BGR是带隙电流，L_M3是场效应管M₃的长度，I_S,M3是场效应管M₃的饱和电流，W_M3是场效应管M₃的宽度，V_TH,M3是场效应管M₃的阈值电压；

由此预稳压电路产生的V_DDL与电源电压V_DD无关，因此带隙核心电路及其输出基准电压不被V_DD影响。

7.根据权利要求6所述的低温漂宽温度范围的高电源抑制带隙基准电压源，其特征在于：所述一阶带隙基准电路包括场效应管M₆、场效应管M₇、场效应管M₈、场效应管M₉、双极型晶体管Q₁、双极型晶体管Q₂、双极型晶体管Q₃、双极型晶体管Q₄、电阻R₁、电阻R₂、和运算放大器A₁，

场效应管M₆的栅极接运算放大器A₁的输出端、场效应管M₇的栅极、场效应管M₈的栅极、场效应管M₉的栅极，场效应管M₆的源极接V_DDL，场效应管M₆的漏极接运算放大器A₁的负输入端；场效应管M₇的栅极接运算放大器A₁的输出端，场效应管M₇的源极接V_DDL，场效应管M₇的漏极接运算放大器A₁的正输入端；场效应管M₈的栅极接运算放大器A₁的输出端，场效应管M₈的源极接V_DDL，场效应管M₈的漏极接双极型晶体管Q₃的发射极；场效应管M₉的栅极接运算放大器A₁的输出端，场效应管M₉的源极接V_DDL，场效应管M₉接电阻R₂的上端；双极型晶体管Q₁的基极与集电极接地，双极型晶体管Q₁的发射极接运算放大器A₁的负输入端；双极型晶体管Q₂的基极与集电极接地，双极型晶体管Q₃的基极接电阻R₁的下端，双极型晶体管Q₃的集电极接地，双极型晶体管Q₃的发射极接场效应管M₈的漏极；双极型晶体管Q₄的基极和集电极接地，双极型晶体管Q₄的发射极接电阻R₂的下端；电阻R₁的上端接运算放大器A₁的正输入端，电阻R₁的下端接双极型晶体管Q₂的发射极与双极型晶体管Q₃的基极；电阻R₂的上端接场效应管M₉的漏极，电阻R₂的下端接双极型晶体管Q₄的发射极。

8.根据权利要求7所述的低温漂宽温度范围的高电源抑制带隙基准电压源，其特征在于：所述低温分段补偿电路包括场效应管M₁₀、场效应管M₁₁、场效应管M₁₂、场效应管M₁₃、场效应管M₁₄、场效应管M₁₅、双极型晶体管Q₅和电阻R₃，

场效应管M₆的栅极场效应管M₁₀的栅极、场效应管M₁₁的栅极、场效应管M₁₆的栅极，场效应管M₁₀的栅极接运算放大器的输出，场效应管M₁₀的源极接V_DDL，场效应管M₁₀的漏极接场效应管M₁₂的栅极与漏极与场效应管M₁₃的栅极；场效应管M₁₁的栅极接运算放大器的输出，场效应管M₁₁的源极接V_DDL，场效应管M₁₁的漏极接场效应管M₁₃的漏极、场效应管M₁₄的栅极漏极与场效应管M₁₅的栅极；场效应管M₁₂的栅极接漏极，场效应管M₁₂的源极接双极型晶体管Q₅的发射极；场效应管M₁₃的栅极接场效应管M₁₂的栅极，场效应管M₁₃的漏极接场效应管M₁₁的漏极，场效应管M₁₃的源极接电阻R₃的上端；场效应管M₁₄的栅极接场效应管M₁₄的漏极与场效应管M₁₅的栅极，场效应管M₁₄的源极接V_DDL；场效应管M₁₅的栅极场效应管M₁₄的栅极漏极，场效应管M₁₅的源极接V_DDL，场效应管M₁₅的漏极接输出参考电压V_REF；双极型晶体管Q₅的基极与集电极接地，双极型晶体管Q₅的发射极接场效应管M₁₂的源极；电阻R₃的上端接场效应管M₁₃的源极，电阻R₃的下端接地。

9.根据权利要求8所述的低温漂宽温度范围的高电源抑制带隙基准电压源，其特征在于：所述高温曲率补偿电路包括场效应管M₁₆、场效应管M₁₇、场效应管M₁₈、场效应管M₁₉、场效应管M₂₀、场效应管M₂₁、场效应管M₂₂、场效应管M₂₃和场效应管M₂₄，

场效应管M₁₆的栅极接运算放大器的输出，场效应管M₁₆的源极接V_DDL，场效应管M₁₆的漏极接场效应管M₁₇的漏极栅极、场效应管M₁₈的栅极与场效应管M₁₉的栅极，场效应管M₁₇的源极接地；场效应管M₁₈的栅极接场效应管M₁₇的栅极，场效应管M₁₈的漏极接场效应管M₂₁的栅极漏极与场效应管M₂₀的栅极，场效应管M₁₈的源极接地；场效应管M₁₉的栅极接场效应管M₁₈的栅极，场效应管M₁₉的漏极接场效应管M₂₃的栅极漏极与场效应管M₂₂的栅极，场效应管M₁₉的源极接地；场效应管M₂₀的栅极接场效应管M₂₁的栅极漏极，场效应管M₂₀的源极接V_DDL，场效应管M₂₀的漏极接场效应管M₂₂的源极；场效应管M₂₁的栅极接场效应管M₂₀的栅极，场效应管M₂₁的源极接场效应管M₂₂的源极，场效应管M₂₁的漏极接场效应管M₂₁的栅极；场效应管M₂₂的栅极接场效应管M₂₃的栅极漏极，场效应管M₂₂的源极接场效应管M₂₀的漏极与场效应管M₂₁的源极，场效应管M₂₂的漏极接场效应管M₂₄的栅极；场效应管M₂₃的栅极接场效应管M₂₂的栅极，场效应管M₂₃的源极接场效应管M₂₂的漏极与场效应管M₂₄的栅极，场效应管M₂₃的漏极接场效应管M₂₃的栅极；场效应管M₂₄的栅极接场效应管M₂₂的漏极与场效应管M₂₃的源极，场效应管M₂₄的源极接V_DDL，场效应管M₂₄的漏极接输出参考电压V_REF。

10.根据权利要求9所述的低温漂宽温度范围的高电源抑制带隙基准电压源，其特征在于：所述高温曲率补偿电路与所述低温分段补偿电路共同作用对输出基准电压进行非线性补偿，具体为：

所述场效应管M₁₆、场效应管M₁₇、场效应管M₁₈和场效应管M₁₉作为电流镜结构，为电路提供电流；所述场效应管M₂₀、场效应管M₂₁、场效应管M₂₂、场效应管M₂₃和场效应管M₂₄工作在亚阈值区域；

M₂₄的栅源电压可以表示为M₂₀的源漏电压与M₂₂的源漏电压的和：

式中，V_SG,M24是场效应管M₂₄的源极-栅极电压，V_SD,M20是场效应管M₂₂的源极-漏极电压，W是对应下标场效应管的宽度，L是对应下标场效应管的长度；

由此流过M₂₄的电流可以表达为：

又因I_S是MOS管的饱和电流，可以表达为：

其中，n和m是工艺相关的参数，C_ox是晶体管的单位面积栅氧化电容，μ是场效应管空穴的迁移率；

因此，I₂₄表达式为：

其中M₂₄的阈值电压满足：|V_TH(T)|＝|V_TH(T_r)|-β(T-T_r)，其中T_r为参考温度，β是与阈值电压有关的温度系数；

因此，合理设置M₂₃与M₂₂，M₂₁与M₂₀的宽长比，可以使得I₂₄在温度小于T_H的时候忽略不计，在大于T_H的时候随温度的增加而增加。

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