CN117519400A - 一种基准电压源电路和微处理芯片 - Google Patents

一种基准电压源电路和微处理芯片 Download PDF

Info

Publication number
CN117519400A
CN117519400A CN202311610310.0A CN202311610310A CN117519400A CN 117519400 A CN117519400 A CN 117519400A CN 202311610310 A CN202311610310 A CN 202311610310A CN 117519400 A CN117519400 A CN 117519400A
Authority
CN
China
Prior art keywords
switching tube
electrically connected
current
circuit
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202311610310.0A
Other languages
English (en)
Inventor
龚加伟
王锐
孙正龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chengdu Jihai Technology Co ltd
Original Assignee
Chengdu Jihai Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chengdu Jihai Technology Co ltd filed Critical Chengdu Jihai Technology Co ltd
Priority to CN202311610310.0A priority Critical patent/CN117519400A/zh
Publication of CN117519400A publication Critical patent/CN117519400A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • 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

本申请实施例提供的一种基准电压源电路和微处理芯片。所述基准电压源电路应用于微处理芯片，所述基准电压源电路包括：基准电压源和电流补偿模块，所述电流补偿模块与所述基准电压源电连接，所述基准电压源包括齐纳二极管；所述电流补偿模块，用于向所述齐纳二极管输出第一补偿电流，以对所述齐纳二极管进行电流补偿；所述第一补偿电流在所述微处理芯片的温度低于温度阈值时，随着所述温度的升高而增加；所述第一补偿电流在所述微处理芯片的温度高于温度阈值时，随着所述温度的升高而降低。本申请实施例提高了对齐纳二极管温度特性的修正度，满足了齐纳二极管线性度的高性能指标，从而使得基准电压源能够输出温度特性较好的基准电压。

Description

一种基准电压源电路和微处理芯片
技术领域
本申请实施例涉及电子技术领域，尤其涉及一种基准电压源电路和微处理芯片。
背景技术
基准电压源通常是指在电路中用作电压基准的高稳定度的电压源。随着集成电路规模的不断增大，尤其是系统级芯片(System on Chip，SOC)技术的发展，基准电压源也成为大规模、超大规模集成电路和几乎所有数字模拟系统中不可缺少的基本电路模块。
基准电压源可以为串联型稳压电路、模拟数字(A/D)转换器和数字模拟(D/A)转换器提供基准电压，也可以是大多数传感器的稳压供电电源或激励源。集成电路中经常需要使用基准电压源，基准电压源的精度决定了集成电路输出电压的精度。
现有技术中，基准电压源可包括齐纳(Zener)基准电路，齐纳基准电路可包括第二三极管和齐纳二极管。但是，实际工艺会使得齐纳基准电路中相关器件的温度特性发生改变，器件的温度特性线性度会下降，例如，齐纳基准电路中的第二三极管的器件性能一般较好，因此对温度特性进行简单的处理就可以得到第二三极管的近似线性的线性度；而齐纳二极管在不同工艺下温度特性变化较大，采用一般的方案对温度特性的修正度有限，无法满足齐纳二极管的线性度的高性能指标，从而使得基准电压源无法输出温度特性较好的基准电压。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供一种基准电压源电路和微处理芯片，用于使得基准电压源能够输出温度特性较好的基准电压。
第一方面提供了一种基准电压源电路，所述基准电压源电路应用于微处理芯片，所述基准电压源电路包括：基准电压源和电流补偿模块，所述电流补偿模块与所述基准电压源电连接，所述基准电压源包括齐纳二极管；
所述电流补偿模块，用于向所述齐纳二极管输出第一补偿电流，以对所述齐纳二极管进行电流补偿；
所述第一补偿电流在所述微处理芯片的温度低于温度阈值时，随着所述温度的升高而增加；
所述第一补偿电流在所述微处理芯片的温度高于温度阈值时，随着所述温度的升高而降低。
第二方面提供了另一种基准电压源电路，所述基准电压源电路包括：基准电压源和电流补偿模块，所述电流补偿模块与所述基准电压源电连接；所述电流补偿模块包括温度检测电路、多路开关元件、与每路所述开关元件对应设置且电连接的比较电路以及与每路开关元件对应设置且电连接的电流支路；
所述温度检测电路，用于检测所述微处理芯片的温度；
所述比较电路，用于根据所述温度检测电路的检测结果输出开关控制信号；
所述开关元件，用于根据所述开关控制信号导通或截止，所述温度低于阈值时，随着所述温度的升高所述开关元件被导通的数量呈上升趋势，所述温度高于阈值时，随着所述温度的升高所述开关元件被导通的数量呈下降趋势；
所述电流支路，用于根据所述开关元件的导通或截止而向外输出不同的第一补偿电流；
所述第一补偿电流，用于提供给所述齐纳二极管。
第三方面提供了又一种基准电压源电路，所述基准电压源电路应用于微处理芯片，所述基准电压源电路包括：基准电压源和电流补偿模块，所述电流补偿模块与所述基准电压源电连接，所述基准电压源包括齐纳二极管；
所述电流补偿模块包括多条电流支路、与每个电流支路电连接的至少两个开关元件、与每个开关元件电连接的开关控制器以及与开关控制器电连接的温度检测电路；
所述温度检测电路用于检测微处理芯片的温度并输出根据所述温度而改变的探测信号；
所述开关控制器用于接收所述探测信号并输出控制所述开关元件导通或截止的开关控制信号；
同一条所述电流支路上的所有所述开关元件接收到导通的所述开关控制信号时，该所述电流支路的电流被输出至第一补偿电流输出端；
在所述温度低于阈值时，随着所述温度的升高，所述电流支路的电流被输出至所述第一补偿电流端的数量逐渐增多；
在所述温度高于阈值时，随着所述温度的升高，所述电流支路的电流被输出至所述第一补偿电流端的数量逐渐减少。
第四方面提供了一种微处理芯片，包括：第一方面或第二方面或第三方面所述的基准电压源电路。
本申请实施例提供的技术方案中，通过电流补偿模块向齐纳二极管输出第一补偿电流，以对齐纳二极管进行电流补偿，第一补偿电流在微处理芯片的温度低于温度阈值时随着温度的升高而增加，并且在温度高于温度阈值时随着温度的升高而降低，提高了对齐纳二极管温度特性的修正度，满足了齐纳二极管线性度的高性能指标，从而使得基准电压源能够输出温度特性较好的基准电压。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为现有技术提供的一种齐纳基准电路的结构示意图；
图2a为齐纳二极管的I-V特性曲线图；
图2b为图2a中I-V特性曲线的局部放大图；
图3a和图3b为本申请实施例中齐纳二极管的电流补偿方案的示意图；
图4为本申请实施例提供的一种基准电压源电路的结构示意图；
图5为本申请实施例中电流补偿的示意图；
图6为本申请实施例中电流补偿模块的一种结构示意图；
图7为本申请实施例中开关电路和多路电流支路的结构示意图；
图8a为本申请实施例中温度检测电路和开关电路的一种结构示意图；
图8b为本申请实施例中温度检测电路和开关电路的另一种结构示意图；
图9为本申请实施例中前级控制电路的结构示意图；
图10为本申请实施例中前级基准电压源的结构示意图；
图11为本申请实施例提供的另一种基准电压源电路的结构示意图；
图12为本申请实施例提供的一种微处理芯片的结构示意图。
具体实施方式
为了更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，甲和/或乙，可以表示：单独存在甲，同时存在甲和乙，单独存在乙这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
图1为现有技术提供的一种齐纳基准电路的结构示意图，如图1所示，该齐纳基准电路可包括电流源I1、电流源I2、电流源I3、运算放大器EA、齐纳二极管D1、二极管D2、二极管D3、三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4、电阻R2和电阻R3。齐纳二极管D1的负极电连接至电流源I1的第二端、齐纳二极管D1的正极电连接至电压端GND；运算放大器EA的同相输入端电连接至齐纳二极管D1的负极和电流源I1的第二端，运算放大器EA的反相输入端电连接至三极管Q2的第二端和电流源I2的第一端，运算放大器EA的输出端电连接至三极管Q4的控制端；三极管Q2的控制极电连接至电阻R2的第二端，三极管Q2的第一端电连接至电流源I1的第一端和输出端，三极管Q2的第二端电连接至电流源I2的第一端，电流源I2的第二端还电连接至电压端GND；三极管Q4的第一端电连接至二极管D3的负极和二极管D4的负极，三极管Q4的第二端电连接至电压端GND；电流源I3的第一端电连接至电压端avddH，电流源I3的第二端电连接至二极管D2的正极和三极管Q3的控制端；三极管Q3的第一端电连接至电压端avddH，三极管Q3的第二端电连接至输出端和电阻R2的第一端；二极管D2的负极电连接至二极管D3的正极，二极管D3的负极电连接至三极管D4的负极，三极管D4的正极电连接至电流源I1的第一端和输出端；电阻R2的第一端电连接至电流源I1的第一端和输出端，电阻R2的第二端电连接至电阻R3的第一端，电阻R3的第二端电连接至电压端GND。其中，三极管Q2、三极管Q3和三极管Q4均为NPN型三极管。
如图1所示，在齐纳基准电路中，三极管Q2的基射极电压VBE为负温度系数电压，即三极管Q2的基射极电压VBE呈负温度特性且与温度呈线性关系；而齐纳二极管D1的反向击穿电压为正温度系数电压，即齐纳二极管D1的反向击穿电压随温度的变化呈线性变化，齐纳二极管D1为具有正温度特性的器件。如图1所示，通过设置电阻R2和电阻R3的阻值，将齐纳二极管D1的反向击穿电压与三极管Q2的基射极电压VBE以一定的加权量相加即可得到输出端输出的零温度系数电压VOUT。
如图1所示，现有技术中，实际工艺会使得齐纳基准电路中相关器件的温度特性发生改变，器件的温度特性线性度会下降。齐纳基准电路中的三极管Q2的器件性能一般较好，因此对温度特性进行简单的处理就可以得到三极管Q2的近似线性的线性度。而齐纳二极管D1在不同工艺下温度特性变化较大，采用一般的方案对温度特性的修正度有限，无法满足对线性度的高性能指标，从而使得基准电压源无法输出温度特性较好的基准电压。
为便于理解，首先对基准电压源电路的基础原理进行详细说明。
齐纳二极管的温度特性可通过公式(1)表示：ΔVz＝TC*ΔT，其中，ΔVz为温度变化时齐纳二极管反向击穿电压的变化值，TC为齐纳二极管的温度系数，ΔT为温度变化值，一般情况下可以认为TC为一个固定的值，则通过公式(1)可知，齐纳二极管的反向击穿电压随温度的变化呈线性变化，齐纳二极管为具有正温度特性的器件。
三极管的基射极电压VBE的温度相关公式如公式(2)所示：其中，/>为对基射极电压VBE进行温度求导，m≈-3/2，VT为热电压常数，VT≈26mV，Eg≈1.12eV，q≈1.6*10-19C，T为温度。由此可见，三极管的基射极电压VBE呈负温度特性且与温度呈线性关系。将齐纳二极管的反向击穿电压与三极管的基射极电压VBE以一定的加权量相加即可得到零温度系数电压。
目前，许多工艺厂商在一些工艺中集成了齐纳二极管，得益于齐纳二极管良好的器件性能，使用齐纳二极管而产生的基准电压也有很好的性能表现。但是不同厂商的齐纳二极管在性能上存在一些不同，本申请实施例针对齐纳二极管的温度特性，引入两个变量因子θ1和θ2，θ1为齐纳二极管相关的温度变量，θ2为三极管相关的温度变量。其中，不同工艺下变量因子θ不同且计算公式复杂，可以θ来表示相应的变量。
将变量因子θ1代入公式(1)以得到公式(3)：ΔVz＝TC*ΔT(1+θ1)。
将变量因子θ2代入公式(2)以得到公式(4)：
实际工艺中变量因子θ1和θ2会使得相关器件的温度特性发生改变，器件的温度特性线性度会下降。三极管的器件性能一般较好，引入变量因子θ2导致的变化较小，通常对温度特性进行简单处理就可以得到三极管的近似线性的线性度。而齐纳二极管在不同工艺下变量因子θ1的变化较大，采取一般的方案对温度特性的修正度有限，无法满足相关的高性能指标，从而使得基准电压源无法输出温度特性较好的基准电压。
图2a为齐纳二极管的I-V特性曲线图，如图2a所示，横坐标用于表示反向击穿电压，纵坐标用于表示反向击穿电流，其中，横坐标表示的是负数电压的变化，即齐纳二极管的反向击穿电压Vd为负数，横坐标的单位为V，纵坐标的单位为A。如图2a所示，齐纳二极管反向击穿电压为Vd，齐纳二极管的反向击穿电流处于Ia～Ib区间内时表明反向击穿电流处于正常工作区间。图2b为图2a中I-V特性曲线的局部放大图，图2b为图2a中圆圈所示区域的放大图，如图2b所示，齐纳二极管正常工作时反向击穿电压随着反向击穿电流的增大而增大，通常对反向击穿电压的精度要求不高时可认为Vd＝Vda＝Vbd，但是一般情况下反向击穿电流Ia与Ib均比较大，在一些情况下，齐纳二极管的电流跨度可以从微安级到毫安级，本申请实施例则是利用齐纳二极管反向击穿时，不同的反向击穿电流对应有不同的反向击穿电压，利用该反向击穿电压的微小变化来抵消温度的非线性，通过公式(5)来表示反向击穿电压：Vd’＝Vd+ΔI*Rd+TC*ΔT(1+θ1)，其中，Vd’为反向击穿电压，Vd为反向击穿电压平均值，ΔI为反向击穿电流的变化值，Rd为齐纳二极管的等效电阻，Rd是变化的，ΔI*Rd为反向击穿电流变化后反向击穿电压的变化量。根据公式(5)可知，只要让ΔI*Rd+TC*ΔT*θ1＝0，即可使得齐纳二极管的温度特性呈线性，选取合适的电流补偿方案则可以抵消变量因子θ1带来的变化。本申请实施例的基准电压源电路对齐纳二极管的温度非线性补偿并不是直接补偿温度相关的变量因子，而是利用齐纳二极管本身的反向击穿特性对温度特性进行补偿，并且由于基准电压源电路是在齐纳二极管正常工作区间进行电流补偿，齐纳二极管的反向击穿电流跨度大，因此基准电压源电路在工艺角变化下仍然能够保持良好的补偿效果。
图3a和图3b为本申请实施例中齐纳二极管的电流补偿方案的示意图，图3a和图3b中，横坐标用于表示温度，纵坐标用于表示反向击穿电流的变化值，其中，横坐标的单位为℃，纵坐标的单位为A。如图3a所示，在电流补偿前，齐纳二极管的实际温度特性曲线呈现下凹的趋势，即齐纳二极管的实际温度特性曲线呈非线性变化。如图3b所示，在不同温度点增加或减少电流以在一定程度上减少或增加反向击穿电压，从而抵消温度变化的影响，将齐纳二极管的温度特性曲线补偿到近似线性，这样就可以得到较理想的齐纳二极管的经过电流补偿后的温度特性曲线。
图4为本申请实施例提供的一种基准电压源电路的结构示意图，如图4所示，该基准电压源电路应用于微处理芯片，基准电压源电路包括基准电压源11和电流补偿模块12，电流补偿模块12与基准电压源11电连接，基准电压源11包括齐纳二极管D1。需要说明的是，图1的现有技术中的齐纳基准电路具体电路不是对本申请实施例的限制，具体的连接方式很多，根据具体电路的需求设计人员可以执行设定。
电流补偿模块12用于向齐纳二极管D1输出第一补偿电流ipzener，以对齐纳二极管D1进行电流补偿。第一补偿电流ipzener在微处理芯片的温度低于温度阈值时，随着温度的升高而增加；第一补偿电流ipzener在微处理芯片的温度高于温度阈值时，随着温度的升高而降低。本申请实施例中，基准电压源11还包括三极管Q2(即下文中描述的第二三极管Q2)，在优选的方案中，电流补偿模块12还用于向第二三极管Q2输出第二补偿电流inpn，以对第二三极管Q2进行电流补偿。其中，第二三极管Q2优选为NPN型三极管，当对其类型不做限制。
本申请实施例中，基准电压源11与图1中的齐纳基准电路的区别在于，图4中采用电流补偿模块12代替电流源I1和电流源I2(电流源I2可以与现有技术中的相同，也可以采用本申请实施例下文中描述的第二补偿电流inpn)，则电流补偿模块12的第一输出端电连接至齐纳二极管D1的负极，电流补偿模块12的第二输出端电连接至第二三极管Q2的第二端，其中，第一输出端用于输出第一补偿电流ipzener，第二输出端用于输出第二补偿电流inpn。如图4所示，电流补偿模块12的第一输出端还电连接至运算放大器EA的同相输入端，电流补偿模块12的第二输出端还电连接至运算放大器EA的反向输入端。对图4中其它器件的描述可参见对图1中相应器件的描述，此处不再赘述。对于连接极性的描述，不作为对本申请实施例的限制，可以根据具体电路进行对应连接。
本申请实施例中，图4所示的基准电压源11仅为一种示例，在实际应用中，基准电压源电路还可以采用其它结构的基准电压源11，在此不做限定。
图5为本申请实施例中电流补偿的示意图，如图5所示，横坐标用于表示温度，纵坐标用于表示第一补偿电流，其中，横坐标的单位为℃，纵坐标的单位为A。以温度阈值为50℃为例，在温度高于或等于-40℃且低于50℃时，第一补偿电流ipzener随着温度的升高而增加；在温度高于50℃且低于或等于130℃时，第一补偿电流ipzener随着温度的升高而降低。如图3a和图3b所示，齐纳二极管D1实际的温度特性曲线呈现下凹的趋势，因此，示例性的，在温度为-40℃至50℃时，需要补偿的电流随着温度的增加而增加；在温度为50℃至130℃时，需要补偿的电流随着温度的升高而降低，从而补偿的电流使得齐纳二极管D1的温度特性曲线呈线性变化。
这里需要注意的是，在低于阈值时(例如低于50℃)，第一补偿电流是呈现增加或上升的趋势，当然本申请实施例中，并不是说每个温度点的温度不相同，随着温度的升高，第一补偿电流也一定要升高，第一补偿电流可以在相邻近的几个温度范围内是保持相同的，也可以是随着温度的升高，第一补偿电流也随之增大，每个温度点第一补偿电流不同；同理，在高于阈值时(例如高于50℃)，第一补偿电流是呈现下降的趋势，这种趋势可以是不同温度点，第一补偿电流不同，也可以是在相邻近的几个温度范围内第一补偿电流是保持相同的。第一补偿电流在微处理芯片的温度低于温度阈值时，随着温度的升高而增加，以及第一补偿电流在微处理芯片的温度高于温度阈值时，随着温度的升高而降低应做夸大性解释，即整体呈上升趋势和整体呈下降趋势即可。
本申请实施例中，根据齐纳二极管的温度曲线，在微处理芯片的温度低于温度阈值时随着温度的升高第一补偿电流增加，在微处理芯片的温度高于温度阈值时随着温度的升高第一补偿电流降低，使得齐纳二极管的温度曲线更偏向于线性，从而使得基准电压源能够输出温度特性较好的基准电压。本申请实施例中，通过设定温度阈值，并在低于或高于温度阈值时提供给齐纳二极管的第一补偿电流的趋势不同，从而使得齐纳二极管的温度特性曲线呈线性变化，电流补偿方式简单、容易实现且效果好。
图6为本申请实施例中电流补偿模块的一种结构示意图，如图6所示，该电流补偿模块12包括温度检测电路121、开关电路122和多路电流支路123，温度检测电路121和开关电路122电连接，开关电路122和多路电流支路123电连接。温度检测电路121用于检测微处理芯片的温度，并根据温度向开关电路122输出输入电压，输入电压随温度的变化而变化；开关电路122用于根据输入电压，控制多路电流支路123输出的第一补偿电流ipzener的大小。
作为一种可选方案，开关电路122包括多路开关元件和与每路开关元件对应设置且电连接的比较电路，多路比较电路设置有多个比较阈值；比较电路用于接收输入电压以及对应的比较阈值并进行比较，向对应的开关元件输出开关控制信号；开关元件用于根据开关控制信号导通或截止。作为一种可选方案，多路电流支路包括与每路开关元件对应设置且电连接的电流支路；电流支路用于在对应的开关元件导通时，输出支路电流，第一补偿电流为多路电流支路输出的支路电流之和。当微处理芯片的温度低于温度阈值时，随着温度的升高，导通的多路开关元件的数量增加(即随着温度的升高开关元件被导通的数量呈上升趋势)，则输出支路电流的电流支路的数量增加，使得第一补偿电流ipzener增加；当微处理芯片的温度高于温度阈值时，随着温度的升高，导通的多路开关元件的数量减少(即随着温度的升高开关元件被导通的数量呈下降趋势)，则输出支路电流的电流支路的数量减少，使得第一补偿电流ipzener降低。
综上所述，温度检测电路121用于检测微处理芯片的温度；比较电路用于根据温度检测电路的检测结果输出开关控制信号；开关元件用于根据开关控制信号导通或截止，温度低于阈值时，随着温度的升高开关元件被导通的数量呈上升趋势，温度高于阈值时，随着温度的升高开关元件被导通的数量呈下降趋势；电流支路用于根据开关元件的导通或截止而向外输出不同的第一补偿电流；第一补偿电流用于提供给齐纳二极管D1。其中，温度检测电路121检测所述微处理芯片的温度，并根据所述温度向所述开关电路输出输入电压，则温度检测电路121的检测结果可包括输入电压。
本申请实施例中，可采用三极管作为温度检测电路121，则温度检测电路121输出的输入电压随着温度的升高而降低；开关电路122具有多路开关元件，多路开关元件可用于控制多路电路支路123的每个电流支路是否被导通，从而输出对应的支路电流。当温度低于温度阈值时，随着温度的升高，在多路开关元件的作用下，逐渐增加输出支路电流的电流支路的数量，从而使得第一补偿电流ipzener逐渐增加；当温度高于温度阈值时，随着温度的升高，在多路开关元件的作用下，逐渐减少输出支路电路的电流支路的数量，从而使得第一补偿电流ipzener逐渐减小。
图7为本申请实施例中开关电路和多路电流支路的结构示意图，如图7所示，每路开关元件包括第一开关管和第二开关管，每路与开关元件对应设置的电流支路包括第三开关管和第四开关管(电流支路的方式很多，可以是一个开关管、两个开关管或三个以上开关管，也可以是其它任何能产生电流的电路，本申请实施例中，优选采用两个开关管来产生电流)。由于开关电路包括多路开关元件，且每路开关元件均包括第一开关管和第二开关管，则开关电路可包括n个第一开关管和n个第二开关管，例如，n个第一开关管可包括第一开关管Qc1、第一开关管Qc2、……、第一开关管Qcn，n个第二开关管可包括第二开关管Qd1、第二开关管Qd2、……、第二开关管Qdn(第一开关管更靠近电流支路一侧，第二开关管更远离电流支路一侧)，其中，第一开关管Qc1与第二开关管Qd1对应设置且电连接，第一开关管Qc2和第二开关管Qd2对应设置且电连接，以此类推，第一开关管Qcn与第二开关管Qdn对应设置且电连接。由于基准电压源电路包括多路电流支路，且每路电流支路均包括第三开关管和第四开关管，则多路电流支路可包括n个第三开关管和n个第四开关管，n个第三开关管可包括第三开关管Qa1、第三开关管Qa2、……、第三开关管Qan，n个第四开关管可包括第四开关管Qb1、第四开关管Qb2、……、第四开关管Qbn，其中，第三开关管Qa1和第四开关管Qb1对应设置且电连接，第三开关管Qa2和第四开关管Qb2对应设置且电连接，依次类推，第三开关管Qan和第四开关管Qbn对应设置且电连接。
图8a为本申请实施例中温度检测电路和开关电路的一种结构示意图，图8b为本申请实施例中温度检测电路和开关电路的另一种结构示意图，如图8a和图8b所示，每路与开关元件对应设置的比较电路包括第一比较器和第二比较器(第一比较器组成的一列比较器也称为第一比较器链，第二比较器组成的一列比较器也称为第二比较器链)。由于开关电路包括多路比较电路，且每路比较电路均包括第一比较器和第二比较器，则开关电路可包括n个第一比较器和n个第二比较器，例如，n个第一比较器可包括第一比较器Comp_p1、第一比较器Comp_p2、……、第一比较器Comp_pn，n个第二比较器可包括第二比较器Comp_n1、第二比较器Comp_n2、……、第二比较器Comp_nn。
如图7、图8a和图8b所示，第一比较器的第一端电连接至温度检测电路的输出端，第一比较器的第二端用于接收对应的比较阈值，第一比较器的输出端电连接至第一开关管的控制端。其中，第一比较器的第二端电连接至前级基准电压源的第一分压输出端，以接收第一分压输出端输出的比较阈值。第一比较器的第一端可以为同相输入端，第一比较器的第二端可以为反相输入端，例如，第一比较器Comp_p1的同相输入端电连接至温度检测电路的输出端，第一比较器Comp_p1的反相输入端电连接至前级基准电压源的第一分压输出端，第一比较器Comp_p1的输出端电连接至第一开关管Qc1的控制端，其中，第一分压输出端用于向第一比较器Comp_p1的反相输入端输出比较阈值va1，第一比较器Comp_p1的输出端用于向第一开关管Qc1的控制端输出开关控制信号Sa1；以此类推，第一比较器Comp_pn的同相输入端电连接至温度检测电路的输出端，第一比较器Comp_pn的反相输入端电连接至前级基准电压源的第一分压输出端，第一比较器Comp_pn的输出端电连接至第一开关管Qcn的控制端，其中，第一分压输出端用于向第一比较器Comp_pn的反相输入端输出比较阈值van，第一比较器Comp_pn的输出端用于向第一开关管Qcn的控制端输出开关控制信号San。
如图7、图8a和图8b所示，第二比较器的第一端用于接收对应的比较阈值，第二比较器的第二端电连接至温度检测电路的输出端，第二比较器的输出端电连接至第二开关管的控制端。其中，第二比较器的第一端电连接至前级基准电压源的第二分压输出端，以接收第二分压输出端输出的比较阈值。第二比较器的第一端为同相输入端，第二比较器的第二端为反相输入端，例如，第二比较器Comp_n1的同相输入端电连接至前级基准电压源的第二分压输出端，第二比较器Comp_n1的反相输入端电连接至温度检测电路的输出端，第二比较器Comp_n1的输出端电连接至第二开关管Qd1的控制端，其中，第二分压输出端用于向第二比较器Comp_n1的反相输入端输出比较阈值vb1，第二比较器Comp_n1的输出端用于向第二开关管Qd1的控制端输出开关控制信号Sb1；以此类推，第二比较器Comp_nn的同相输入端电连接至前级基准电压源的第二分压输出端，第二比较器Comp_nn的反相输入端电连接至温度检测电路的输出端，第二比较器Comp_nn的输出端电连接至第二开关管Qdn的控制端，其中，第二分压输出端用于向第二比较器Comp_n1的反相输入端输出比较阈值vbn，第二比较器Comp_nn的输出端用于向第二开关管Qdn的控制端输出开关控制信号Sbn。
如图7所示，第一开关管的第一端电连接至第四开关管的第二端，第一开关管的第二端电连接至第二开关管的第一端，第二开关管的第二端电连接至第一补偿电流输出端。例如，第一开关管Qc1的第一端电连接至第四开关管Qb1的第二端，第一开关管Qc1的第二端电连接至第二开关管Qd1的第一端，第二开关管Qd1的第二端电连接至第一补偿电流输出端；第一开关管Qc2的第一端电连接至第四开关管Qb2的第二端，第一开关管Qc2的第二端电连接至第二开关管Qd2的第一端，第二开关管Qd2的第二端电连接至第一补偿电流输出端；以此类推，第一开关管Qcn的第一端电连接至第四开关管Qbn的第二端，第一开关管Qcn的第二端电连接至第二开关管Qdn的第一端，第二开关管Qdn的第二端电连接至第一补偿电流输出端；其中，第一补偿电流输出端电连接齐纳二极管D1，该第一补偿电流输出端用于输出第一补偿电流ipzener，第一补偿电流ipzener用于提供给齐纳二极管D1。
如图7所示，第三开关管的控制端电连接至第一控制端，第三开关管的第一端电连接至第一电压端avdd，第三开关管的第二端电连接至第四开关管的第一端，第四开关管的控制端电连接至第二控制端。其中，第一电压端avdd为前级基准电压源的电压输出端。例如，第三开关管Qa1的控制端电连接至第一控制端，第三开关管Qa1的第一端电连接至第一电压端avdd，第三开关管Qa1的第二端电连接至第四开关管Qb1的第一端，第四开关管Qb1的控制端电连接至第二控制端；第三开关管Qa2的控制端电连接至第一控制端，第三开关管Qa2的第一端电连接至第一电压端avdd，第三开关管Qa2的第二端电连接至第四开关管Qb2的第一端，第四开关管Qb2的控制端电连接至第二控制端；以此类推，第三开关管Qan的控制端电连接至第一控制端，第三开关管Qan的第一端电连接至第一电压端avdd，第三开关管Qan的第二端电连接至第四开关管Qbn的第一端，第四开关管Qbn的控制端电连接至第二控制端。其中，第一控制端用于向第三开关管的控制端输出电流支路的第一控制信号vp1，第二控制端用于向第四开关管的控制端输出电流支路的第二控制信号vp2。
如图7所示，第一开关管Qc1至Qcn的衬底端电连接至第一端，第二开关管Qd1至Qdn的衬底端电连接至第一端，第三开关管Qa1至Qan的衬底端电连接至第一端和第一电压端avdd，第四开关管Qb1至Qbn的衬底端电连接至第一端和第一电压端avdd。第一开关管Qc1至Qcn、第二开关管Qd1至Qdn、第三开关管Qa1至Qan以及第四开关管Qb1至Qbn可包括P型金属-氧化物-半导体(P-Metal-Oxide-Semiconductor，PMOS)管，第一开关管Qc1至Qcn、第二开关管Qd1至Qdn、第三开关管Qa1至Qan以及第四开关管Qb1至Qbn的控制端为栅极，第一开关管Qc1至Qcn、第二开关管Qd1至Qdn、第三开关管Qa1至Qan以及第四开关管Qb1至Qbn的第一端为源极，第一开关管Qc1至Qcn、第二开关管Qd1至Qdn、第三开关管Qa1至Qan以及第四开关管Qb1至Qbn的第二端为漏极，则第一开关管Qc1至Qcn、第二开关管Qd1至Qdn、第三开关管Qa1至Qan以及第四开关管Qb1至Qbn的源极和衬底端电连接。
上述的电路结构只是具体的一种实施例，开关管还可以为NPN型开关管，电流支路的方式也不限于上述的具体电路描述。另外，第一比较器链和第二比较器链的连接方式也可以对调，也即第一比较器链与第二开关管电连接、第二比较器链与第一开关管电连接，因此控制顺序也发生相应变化，这是本领域技术人员看到上述实施例后，根据器件的特性能够想到的，此处不再赘述，仅以附图展示的实施例作为本申请实施例的说明，当不应该作为限制的理由。
如图8a所示，作为一种可选方案，温度检测电路121包括第一三极管Q1，第一三极管Q1为PNP型三极管，第一三极管Q1的基极与集电极电连接且电连接至第二电压端，第一三极管Q1的发射极电连接至前级控制电路和开关电路。具体地，第一三极管Q1的发射极电连接至第一比较器的第一端和第二比较器的第二端。
如图8b所示，作为另一种可选方案，温度检测电路121包括第一三极管Q1，第一三极管Q1为NPN型三级管，第一三极管Q1的基极与集电极电连接且电连接至前级控制电路和开关电路，第一三极管Q1的发射极电连接至第二电压端。具体地，第一三极管Q1的基极和集电极电连接至第一比较器的第一端和第二比较器的第二端。
本申请实施例中，第二电压端可以为低电压端，例如，第二电压端的电压可以为低电平电压或者接地电压。如图8a和图8b所示，第二电压端的电压为接地电压，即第二电压端可以为接地端GND。
如图8a和图8b所示，温度越低，第一三极管Q1的基射极电压越高，则第一三极管Q1向第一比较器和第二比较器输出的输入电压越高；温度越高，第一三极管Q1的基射极电压越低，则向第一比较器和第二比较器输出的输入电压越低。
本申请实施例还提供一种基准电压源电路，基准电压源电路应用于微处理芯片，基准电压源电路包括：基准电压源和电流补偿模块，电流补偿模块与所述基准电压源电连接，基准电压源包括齐纳二极管。电流补偿模块包括多条电流支路、与每个电流支路电连接的至少两个开关元件、与每个开关元件电连接的开关控制器以及与开关控制器电连接的温度检测电路。其中，开关控制器包括比较器，例如，若与每个电流支路电连接的至少两个开关元件包括第一开关管和第二开关管，则与第一开关管电连接的开关控制器包括第一比较器，与第二开关管电连接的开关控制器包括第二比较器。
温度检测电路用于检测微处理芯片的温度并输出根据温度而改变的探测信号。其中，探测信号可包括输入电压。
开关控制器用于接收探测信号并输出控制开关元件导通或截止的开关控制信号。
同一条电流支路上的所有开关元件接收到导通的开关控制信号时，该电流支路的电流被输出至第一补偿电流输出端。在温度低于阈值时，随着温度的升高，电流支路的电流被输出至第一补偿电流端的数量逐渐增多；在温度高于阈值时，随着温度的升高，电流支路的电流被输出至第一补偿电流端的数量逐渐减少。
本申请实施例中，比较器形成至少两条比较器链。
可选地，在第一种连接方式中：第一条比较器链中的所有比较器的第一端电连接温度检测电路的输出端，第二端电连接对应的比较阈值，输出端电连接靠近电流支路的开关元件；第二条比较器链中的所有比较器的第一端电连接对应的比较阈值，第二端电连接温度检测电路的输出端，输出端电连接远离电流支路的开关元件。示例性地，第一比较器链中的比较器可包括第一比较器，则靠近电流支路的开关元件可包括第一开关元件，例如，第一开关元件可包括第一开关管；第二比较器链中的比较器可包括第二比较器，则远离电流支路的开关元件可包括第二开关元件，例如，第二开关元件可包括第二开关管。
可选地，在第二种连接方式中：第一条比较器链中的所有比较器的第一端电连接温度检测电路的输出端，第二端电连接对应的比较阈值，输出端电连接远离电流支路的开关元件；第二条比较器链中的所有比较器的第一端电连接对应的比较阈值，第二端电连接温度检测电路的输出端，输出端电连接靠近电流支路的开关元件。示例性地，第一比较器链中的比较器可包括第一比较器，则远离电流支路的开关元件可包括第二开关元件，例如，第二开关元件可包括第二开关管；第二比较器链中的比较器可包括第二比较器，则靠近电流支路的开关元件可包括第一开关元件，例如，第一开关元件可包括第一开关管。
作为一种可选方案，两条比较器链中的比较器具有多种不同的比较阈值，且第一条比较器链中比较器的最小比较阈值大于第二条比较器链中比较器的最大比较阈值。
本申请实施例中，靠近电流支路的开关元件为第一开关元件，远离电流支路的开关元件为第二开关元件。
作为一种可选方案，在第一种连接方式中，在温度低于温度阈值时，第二条比较器链中的所有比较器输出导通的开关控制信号，随着温度的升高第一条比较器链中的比较器逐渐输出导通的开关控制信号，且随着温度的继续升高，第二条比较器链中的比较器逐渐输出截止的开关控制信号。
作为另一种可选方案，在第二种连接方式中，在温度低于温度阈值时，第一条比较器链中的所有比较器输出导通的开关控制信号，随着温度的升高第二条比较器链中的比较器逐渐输出导通的开关控制信号，且随着温度的继续升高，第一条比较器链中的比较器逐渐输出截止的开关控制信号。
本申请实施例中，电流支路的数量为n、开关元件和比较器的数量均为2*n。
本申请实施例中，电流支路为共源共栅电流源。
本申请实施例中，温度检测电路包括PNP型三极管或NPN型三极管。
图9为本申请实施例中前级控制电路的结构示意图，如图9所示，该电流补偿模块12还包括前级控制电路，前级控制电路于驱动温度检测电路以将输入电压输出至比较电路，前级控制电路还用于提供多路电流支路的电流支路控制信号。例如，电流支路控制信号可包括电流支路的第一控制信号vp1和电流支路的第二控制信号vp2。
如图9所示，前级控制电路还用于向第二三极管Q2输出第二补偿电流inpn，以对第二三极管Q2进行电流补偿。
如图9所示，前级控制电路包括第一电流镜和第二电流镜，第一电流镜包括第五开关管Ma和第六开关管Ma1，第二电流镜包括第五开关管Ma和第七开关管Ma2，前级控制电路还包括第八开关管Qaa、第九开关管Qbb、第十开关管Qcc、第十一开关管Qdd和第一电阻R1。
第五开关管Ma的控制端、第六开关管Ma1的控制端和第七开关管Ma2的控制端电连接且用于接收偏置电流ipbias；第五开关管Ma的第一端用于接收偏置电流ipbias，第六开关管Ma1的第一端电连接至第一电阻R1的第二端，第七开关管Ma2的第一端用于输出第二补偿电流inpn；第五开关管Ma的第二端、第六开关管Ma1的第二端和第七开关管Ma2的第二端电连接且电连接至第二电压端。
第八开关管Qaa的控制端和第十开关管Qcc的控制端电连接，第八开关管Qaa的第一端电连接至第一电压端avdd，第八开关管Qaa的第二端电连接至第九开关管Qbb的第一端电连接；第九开关管Qbb的控制端和第十一开关管Qdd的控制端电连接，第九开关管Qbb的第二端电连接至第一电阻R1的第一端；第十开关管Qcc的第一端电连接至第一电压端avdd，第十开关管Qcc的第二端电连接至第十一开关管Qdd的第一端；第十一开关管Qdd的第二端电连接至温度检测电路的第一三极管Q1；第八开关管Qaa的控制端和第十开关管Qcc的控制端电连接至第一电阻R1的第一端且用于输出电流支路的第一控制信号vp1，第九开关管Qbb的控制端和第十一开关管Qdd的控制端电连接至第一电阻R1的第二端且用于输出电流支路的第二控制信号vp2。
如图9所示，第五开关管Ma的衬底端、第六开关管Ma1的衬底端和第七开关管Ma2的衬底端电连接至第二电压端。第五开关管Ma、第六开关管Ma1和第七开关管Ma2可包括N型金属-氧化物-半导体(N-Metal-Oxide-Semiconductor，NMOS)管，第五开关管Ma、第六开关管Ma1和第七开关管Ma2的控制端为栅极，第五开关管Ma、第六开关管Ma1和第七开关管Ma2的第一端为漏极，第五开关管Ma、第六开关管Ma1和第七开关管Ma2的第二端为源极，则第五开关管Ma、第六开关管Ma1和第七开关管Ma2的源极和衬底端电连接。
如图9所示，第八开关管Qaa的衬底端、第九开关管Qbb的衬底端、第十开关管Qcc的衬底端和第十一开关管Qdd的衬底端均电连接至第一电压端avdd。第八开关管Qaa、第九开关管Qbb、第十开关管Qcc和第十一开关管Qdd可包括PMOS管，第八开关管Qaa、第九开关管Qbb、第十开关管Qcc和第十一开关管Qdd的控制端为栅极，第八开关管Qaa、第九开关管Qbb、第十开关管Qcc和第十一开关管Qdd的第一端为源极，第八开关管Qaa、第九开关管Qbb、第十开关管Qcc和第十一开关管Qdd的第二端为漏极，则第八开关管Qaa、第九开关管Qbb、第十开关管Qcc和第十一开关管Qdd的源极和衬底端电连接。
如图9所示，若第一三极管Q1为PNP型三极管，则第十一开关管Qdd的第二端电连接至温度检测电路的第一三极管Q1的发射极；若第一三极管Q1为NPN型三极管，则第十一开关管Qdd的第二端电连接至温度检测电路121的第一三极管Q1的集电极。如图9所示，第十一开关管Qdd还电连接至第一比较器的同相输入端和第二比较器的反向输入端。
如图9所示，第七开关管Ma2的第一端电连接至第二补偿电流输出端，该第二补偿电流输出端用于输出第二补偿电流inpn；第八开关管Qaa的控制端和第十开关管Qcc的控制端电连接至第一电阻R1的第一端且电连接至第一控制端，第一控制端用于输出电流支路的第一控制信号vp1；第九开关管Qbb的控制端和第十一开关管Qdd的控制端电连接至第一电阻R1的第二端且电连接至第二控制端，第二控制端用于输出电流支路的第二控制信号vp2。
图10为本申请实施例中前级基准电压源的结构示意图，如图10所示，该基准电压源电路还包括前级基准电压源，前级基准电压源用于向比较电路输出比较阈值va1至van以vb1至vbn。具体地，前级基准电压源具备第一分压输出端和第二分压输出端，其中，第一分压输出端用于输出比较阈值va1至van，第二分压输出端用于输出比较阈值vb1至vbn。
如图10所示，前级基准电压源还用于向外输出第一电压。具体地，前级基准电压源的第一电压端avdd用于输出该第一电压。
如图10所示，前级基准电压源还用于提供偏置电流ipbias。具体地，前级基准电压源的电流输出端用于输出偏置电流ipbias。
如图9和图10所示，第五开关管Ma的控制端、第六开关管Ma1的控制端和第七开关管Ma2的控制端电连接且电连接至前级基准电压源的电流输出端，以使第五开关管Ma的控制端、第六开关管Ma1的控制端和第七开关管Ma2的控制端接收前级基准电压源的电流输出端输出的偏置电流ipbias。
如图9和图10所示，第五开关管Ma的第一端电连接至前级基准电压源的电流输出端，以使第五开关管Ma的第一端接收前级基准电压源的电流输出端输出的偏置电流ipbias。
如图10所示，前级基准电压源可包括电压产生电路21、电流产生电路22、核心电路23和基准分压电路25。电压产生电路21的输入端电连接至第三电压端avddH，电压产生电路21的第一输出端电连接至电流产生电路22的输入端，电流产生电路22的输出端电连接至核心电23的输入端。电压产生电路21用于在所述第三电压端avddH提供的第一电压的控制下生成第一输出电压，并输出第一输出电压。电流产生电路22用于在第一输出电压的控制下生成第一基准电流，并将第一基准电流镜像至核心电路23，以使核心电路23获取第二基准电流。核心电路23用于在第二基准电流的控制下生成零温度特性的基准电压。
本申请实施例中，电流产生电路21包括第一电流镜结构，核心电路23包括串联连接的第二电流镜结构、三极管和齐纳二极管，第一电流镜结构和第二电流镜结构形成第一电流镜电路。具体地，电流产生电路22用于通过第一电流镜电路将第一基准电流镜像至核心电路23。例如，电流产生电路22可通过第一电流镜电路按照一定比例将第一基准电流镜像至核心电路23，以使核心电路23获取第二基准电流。
其中，如图10所示，三极管可以包括第十三极管Q10，齐纳二极管包括第八齐纳二极管D8；第一电流镜结构可包括第十五开关管M4和第十六开关管M5，第二电流镜结构可包括第十七开关管M6和第十八开关管M7。
如图10所示，基准分压电路25的输入端电连接至核心电路23的电压输出端。基准分压电路25用于对基准电压进行分压，生成比较阈值。本申请实施例中通过基准分压电路25对基准电压进行分压，使得生成的比较阈值可以满足不同电路的基准电压需求。
如图10所示，电压产生电路21包括第四电阻R4、第五三极管Q5、第五齐纳二极管D5、第十二开关管M1、第五电阻R5和第六齐纳二极管D6。第四电阻R4的第一端电连接至第三电压端avddH，第四电阻R4的第二端电连接至第一节点A；第五三极管Q5的基极和集电极电连接且电连接至第一节点A，第五三极管Q5的发射极电连接至第五齐纳二极管D5的负极；第五齐纳二极管D5的正极电连接至第二电压端；第十二开关管M1的控制端电连接至第一节点A，第十二开关管M1的第一端电连接至第三电压端avddH，第十二开关管M1的第二端电连接至第一电压端avdd；第五电阻R5的第一端电连接至第一电压端avdd，第五电阻R5的第二端电连接至第六齐纳二极管D6的负极，第六齐纳二极管D6的正极电连接至第二电压端。
如图10所示，在一种可能的实现方式中，电压产生电路21还包括第二电容C2，第二电容C2的第一端电连接至第一电压端avdd，第二电容C2的第二端电连接至第二电压端。
如图10所示，在一种可能的实现方式中，电压产生电路21还包括第一电容C1，第一电容C1的第一端电连接至第五齐纳二极管D5的负极，第一电容C1的第二端电连接至第二电压端。
如图10所示，第三电压端avddH可以为电源电压端，例如，第三电压端avddH的电压可以为第一电压，该第一电压可以为高电平电压；第二电压端可以为低电压端，例如，第二电压端的电压可以为第二电压，该第二电压可以为低电平电压或者接地电压。如图10所示，第二电压端的电压为接地电压，即第二电压端可以为接地端GND。
如图10所示，第十二开关管M1的衬底端电连接至第二端。第十二开关管M1包括N型金属-氧化物-半导体(N-Metal-Oxide-Semiconductor，NMOS)管，第十二开关管M1的控制端为栅极，第十二开关管M1的第一端为漏极，第十二开关管M1的第二端为源极，则第十二开关管M1的源极和衬底端电连接。
如图10所示，在一种可能的实现方式中，电流产生电路22包括第十三开关管M2、第十四开关管M3、第七三极管Q7、第八三极管Q8、第七齐纳二极管D7、第十五开关管M4、第十六开关管M5、第七电阻R7、第九三极管Q9和修调电阻模块Rs，第十三开关管M2、第十四开关管M3、第十五开关管M4和第十六开关管M5形成第二电流镜电路。第十三开关管M2的第一端电连接至第三电压端avddH，第十五开关管M4的第一端电连接至第三电压端avddH，第十三开关管M2的控制端和第十五开关管M4的控制端电连接；第十四开关管M3的第一端电连接至第十三开关管M2的第二端，第十四开关管M3的第二端电连接至第二节点B，第十六开关管M5的第一端电连接至第十五开关管M4的第二端，第十六开关管M5的第二端电连接至第七电阻R7的第一端，第十四开关管M3的控制端和第十六开关管M5的控制端电连接；第七三极管Q7的基极和集电极电连接且电连接至第二节点B，第七三极管Q7的发射极电连接至第八三极管Q8的发射极，第八三极管Q8的基极和集电极电连接且电连接至第七齐纳二极管D7的负极，第七齐纳二极管D7的正极电连接至第二电压端；第七电阻R7的第二端电连接至第九三极管Q9的集电极，第九三极管Q9的基极电连接至第二节点B，第九三极管Q9的发射极电连接至修调电阻模块Rs的第一端，修调电阻模块Rs的第二端电连接至第二电压端。
电压产生电路21产生的第一电压端avdd的电压为低电压，该低电压可以作为修调电阻模块Rs的修调控制信号。
如图10所示，第十三开关管M2、第十四开关管M3、第十五开关管M4和第十六开关管M5的衬底端均连接至第一端，第十三开关管M2和第十五开关管M4的衬底端均电连接至第三电源端avddH。第十三开关管M2、第十四开关管M3、第十五开关管M4和第十六开关管M5可包括P型金属-氧化物-半导体(P-Metal-Oxide-Semiconductor，PMOS)管，第十三开关管M2、第十四开关管M3、第十五开关管M4和第十六开关管M5的控制端为栅极，第十三开关管M2、第十四开关管M3、第十五开关管M4和第十六开关管M5的第一端为源极，第十三开关管M2、第十四开关管M3、第十五开关管M4和第十六开关管M5的第二端为漏极，则第十三开关管M2、第十四开关管M3、第十五开关管M4和第十六开关管M5的源极和衬底端电连接。
如图10所示，在一种可能的实现方式中，前级基准电压源还包括用于对前级基准电压源上电的启动电路，启动电路可包括第六电阻R6、第六三极管Q6、第四电阻R4、第五三极管Q5和第五齐纳二极管D5。第六电阻R6的第一端电连接至第一电压端avddH，第六电阻R6的第二端电连接至第六三极管Q6的集电极；第六三极管Q6的基极电连接至第一节点A，第六三极管Q6的发射极电连接至第二节点B。其中，电压产生电路21与启动电路复用由第四电阻R4、第五三极管Q5和第五齐纳二极管D5形成的支路，因此，电压产生电路21与启动电路具有共用电路。
如图10所示，当第三电压端avddH上电完成后，第三电压端avddH加载第一电压，第四电阻R4、第五三极管Q5和第五齐纳二极管D5形成的支路产生电流以开始工作，第一节点A的电压被抬高。由于第七三极管Q7未工作，第七三极管Q7的电流为0，因此第二节点B的电压为低电压。在第二节点B的电压的控制下，第六三极管Q6导通以开始工作，电流经过第六电阻R6和第六三极管Q6流到由第十三开关管M2、第十四开关管M3、第七三极管Q7、第八三极管Q8和第七齐纳二极管D7形成的支路，使得由第十三开关管M2、第十四开关管M3、第七三极管Q7、第八三极管Q8和第七齐纳二极管D7形成的支路开始工作，最终第二节点B的电压被抬升为大于第一节点A的电压，使得第六三极管Q6截止，启动电路被关断，前级基准电压源上电完成。
本申请实施例中，电压产生电路21与启动电路具有共用电路，利用巧妙合理的电路设计，节省了电路面积，从而节约了成本。
如图10所示，在一种可能的实现方式中，核心电路23包括第十七开关管M6、第十八开关管M7、第十三极管Q10和第八齐纳二极管D8，第十五开关管M4、第十六开关管M5、第十七开关管M6和第十八开关管M7形成第一电流镜电路。第十七开关管M6的第一端电连接至第三电压端avddH，第十七开关管M6的第二端电连接至第十八开关管M7的第一端，第十七开关管M6的控制端和第十五开关管M4的控制端电连接；第十八开关管M7的第二端电连接至核心电路23的电压输出端，第十八开关管M7的控制端和第十六开关管M5的控制端电连接；第十三极管Q10的发射极电连接至核心电路23的电压输出端，第十三极管Q10的基极和集电极电连接且电连接至第八齐纳二极管D8的负极，第八齐纳二极管D8的正极电连接至第二电压端。
如图10所示，第十七开关管M6和第十八开关管M7的衬底端均连接至第一端，第十七开关管M6的衬底端电连接至第三电源端avddH。第十七开关管M6和第十八开关管M7可包括P型MOS管，第十七开关管M6和第十八开关管M7的控制端为栅极，第十七开关管M6和第十八开关管M7的第一端为源极，第十七开关管M6和第十八开关管M7的第二端为漏极，则第十七开关管M6和第十八开关管M7的源极和衬底端电连接。
如图10所示，在一种可能的实现方式中，前级基准电压源还包括第十九开关管M8和第二十开关管M9，第十七开关管M6、第十八开关管M7、第十九开关管M8和第二十开关管M9形成第三电流镜电路。第十九开关管M8的第一端电连接至第三电压端avddH，第十九开关管M8的第二端电连接至第二十开关管M9的第一端，第十九开关管M8的控制端和第十七开关管M6的控制端电连接；第二十开关管M9的第二端电连接至核心电路13的电流输出端，第二十开关管M9的控制端和第十八开关管M7的控制端电连接。
如图10所示，第十九开关管M8和第二十开关管M9的衬底端电连接至第一端，第十九开关管M8的衬底端电连接至第三电源端avddH。第十九开关管M8和第二十开关管M9可包括P型MOS管，第十九开关管M8和第二十开关管M9的控制端为栅极，第十九开关管M8和第二十开关管M9的第一端为源极，第十九开关管M8和第二十开关管M9的第二端为漏极，则第十九开关管M8和第二十开关管M9的源极和衬底端电连接。
如图10所示，第五三极管Q5、第七三极管Q7和第九三极管Q9均为NPN型三极管，第八三极管Q8和第十三极管Q10均为PNP型三极管。
如图10所示，本申请实施例中，第十三开关管M2的栅极、第十五开关管M4的栅极和第十七开关管M6的栅极电连接，第十三开关管M2的源极、第十五开关管M4的源极和第十七开关管M6的源极电连接，第十四开关管M3的栅极、第十六开关管M5的栅极和第十八开关管M7的栅极电连接，因此，第一电流镜电路、第二电流镜电路和第三电流镜电路为共源共栅电流镜电路。需要说明的是：图10中所示的“V1”表明第十三开关管M2的栅极、第十五开关管M4的栅极和第十七开关管M6的栅极可以具有相同的电压V1，即第十三开关管M2的栅极、第十五开关管M4的栅极和第十七开关管M6的栅极电连接；图10中所示的“V2”表明第十四开关管M3的栅极、第十六开关管M5的栅极和第十八开关管M7的栅极可以具有相同的电压V2，即第十四开关管M3的栅极、第十六开关管M5的栅极和第十八开关管M7的栅极电连接。
下面结合图10对本申请实施例提供的前级基准电压源的工作原理进行详细描述。
如图10所示，在电压产生电路21中，当第三电压端avddH上电完成后，第三电压端avddH加载第一电压，第四电阻R4、第五三极管Q5和第五齐纳二极管D5形成的支路导通以开始工作，第一节点A的电压(即第十二开关管M1的控制端的电压)被抬升为Vbe，第一节点A的电压Vbe为第五三极管Q5的电压与第五齐纳二极管D5的电压之和，因此，第一电压端avdd的电压为第一节点A的电压与第十二开关管M1的阈值电压的差值，即：Vavdd＝Vbe-Vth，M1＝(Vbe，Q1+VD1)-Vth，M1，其中，Vavdd为第一电压端avdd的电压，Vbe为第一节点A的电压，Vth，M1为第十二开关管M1的阈值电压，Vbe，Q1为第五三极管Q5的电压，VD1为第五齐纳二极管D5的电压。其中，第一输出电压为第一节点A的电压，第二输出电压为第一电压端avdd的电压。
如图10所示，在一种可能的实现方式中，第五电阻R5可以为限流电阻。第一电压端avdd在空载状态下可能会异常拉高第一电压端avdd的电压Vavdd，从而对后级电路造成损坏。因此，在电压产生电路21中增设第五电阻R5和第六齐纳二极管D6，当第一电压端avdd的电压Vavdd被异常拉高时，可通过第五电阻R5和第六齐纳二极管D6将第一电压端avdd的电压Vavdd拉低，从而保证了后级电路的安全。
如图10所示，第三电压端avddH上电后，第九三极管Q9的基极电压大于发射极电压，第九三极管Q9开始工作。由于第九三极管Q9与第七三极管Q7均为NPN型三极管，且第九三极管Q9与第七三极管Q7的基极电连接，Vbe，Q3＝Vbe，Q5，因此第九三极管Q9的发射极电压等于第七三极管Q7的发射极电压，而第七三极管Q7的发射极电压等于第八三极管Q8的电压与第七齐纳二极管D7的电压之和。则电流产生电路22生成的第一基准电流为：IQ＝Vbe，Q5/RS＝Vbe，Q3/RS＝(VD3+Vbe，Q4)/RS，其中，IQ为第一基准电流，Vbe，Q5为第九三极管Q9的电压，Vbe，Q3为第七三极管Q7的电压，VD3为第七齐纳二极管D7的电压，Vbe，Q4为第八三极管Q8的电压，RS为修调电阻模块的阻值。其中，电流产生电路22产生的第一基准电流IQ为第十五开关管M4、第十六开关管M5、第七电阻R7、第九三极管Q9和修调电阻模块Rs形成的支路上的电流。
电流产生电路22可通过第一电流镜电路(第十五开关管M4、第十六开关管M5、第十七开关管M6和第十八开关管M7)按照一定比例将第一基准电流IQ镜像至核心电路23，以使核心电路23获得第二基准电流，即第十七开关管M6、第十八开关管M7、第十三极管Q10和第八齐纳二极管D8形成的支路的电流为第二基准电流。若要提高输出的基准电压VREF的精度，需要电流产生电路22的第一基准电流IQ在电压和温度变化时保持不变。而根据上述电流产生电路22的第一基准电流IQ的公式，当VD3和Vbe，Q4之和保持不变时，能够提高输出的基准电压VREF的精度。第三节点C的电压为基准电压VREF，换言之，基准电压VREF与第三节点C的电压是相同的，其中，第三节点C的电压为第八三极管Q8的电压Vbe，Q4与第七齐纳二极管D7的电压VD3之和。其中，第七齐纳二极管D7具有正温度系数的电压VD3，第八三极管Q8具有负温度系数的电压VD3，因此，将正温度系数的电压VD3和负温度系数的电压VD3相加可得到零温度系数的基准电压VREF，基准电压VREF具有零温度特性。
如图10所示，基准电压VREF＝VD4+Vbe，Q6，其中，VD4为第八齐纳二极管D8的电压，Vbe，Q6为第十三极管Q10的电压。第八齐纳二极管D8的电压具有正温度系数，第十三极管Q10的电压具有负温度系数，因此，将第八齐纳二极管D8的电压与第十三极管Q10的电压相加得到零温度系数的基准电压VREF，从而降低了齐纳基准电压源电路的温度漂移。
三极管的温度系数具有一定程度的非线性，修正三极管的温度特性方法也较简单，只需选择图10中修调电阻模块Rs电阻的电阻类型即可。经验证，本申请实施例中的修调电阻模块Rs的电阻类型可采用随温度增加而阻值减小的电阻类型，那么最后核心电路23输出的偏置电流ipbias就会随温度增加在一定程度上增大。核心电路23可通过第三电流镜电路(第十七开关管M6、第十八开关管M7、第十九开关管M8和第二十开关管M9)按照一定比例将核心电路23的第二基准电流镜像至第十九开关管M8和第二十开关管M9形成的支路，并通过第二十开关管M9电连接的电流输出端输出偏置电流ipbias。该偏置电流ipbias可用于在后续测试时测试电流产生电路22的电流是否正常，并且可根据偏置电流ipbias来判断修调电阻模块Rs是否需要修调。该偏置电流ipbias会随温度增加而一定程度上增大，通过第三电流镜电路，将核心电路23中的第十七开关管M6、第十八开关管M7、第十三极管Q10和第八齐纳二极管D8形成的支路上的的第二基准电流按照一定比例镜像至第十九开关管M8和第二十开关管M9形成的支路，并通过第二十开关管M9电连接的电流输出端输出偏置电流ipbias，通过偏置电流ipbias对修调电阻模块Rs的类型进行调整，选择合适的电阻类型，以修正三极管的温度特性，可以进一步提高三极管的温度特性，从而产生温度系数较低、精度较高的前级基准电压源。
如图10所示，在一种可能的实现方式中，第三电流镜电路与第一电流镜电路可按照同比例进行电流镜像。
如图10所示，在一种可能的实现方式中，基准分压电路25包括电阻分压电路Rm，电阻分压电路Rm的第一端电连接至核心电路23的电压输出端，电阻分压电路Rm的第二端电连接至第二电压端；电阻分压电路Rm用于对基准电压进行分压，生成多个比较阈值；电阻分压电路Rm具备多个分压输出端，分压输出端用于输出对应的比较阈值。例如，图10中的多个分压输出端输出的比较阈值可包括va1、va2、……、van以及vb1、vb2、……、vbn。假设基准电压为5V，电阻分压电路Rm将基准电压5V分成多个比较阈值，其中，比较阈值va1＝4V，比较阈值van＝3V，比较阈值vb1＝2V，比较阈值vbn＝1.25V等，并通过对应的分压输出端将比较阈值va1、van、vb1和vbn输出。不同的电路所需的基准电压值可能是不同的，本申请实施例中的基准分压电路25可通过电阻分压电路Rm对基准电压进行分压并输出不同的比较阈值，使得基准分压电路25能够向不同基准电压需求的电路输出不同的比较阈值，从而能够满足不同电路的基准电压需求。
如图10所示，本申请实施例中，修调电阻模块Rs和电阻分压电路Rm均包括多个电阻形成的电阻串，修调电阻模块Rs和电阻分压电路Rm的功能是不同的，修调电阻模块Rs用于对电阻进行修调，电阻分压电路Rm用于输出分压后生成的比较阈值。但是，修调电阻模块Rs的第一端的电压和电阻分压电路Rm的第一端的电压是相同的，即：VRS＝VC＝VREF。
本申请实施例提供的前级基准电压源是一种具有低温度漂移、高电源抑制比的齐纳基准电路。
本申请实施例提供的技术方案中，电流产生电路包括第一电流镜结构，核心电路包括串联连接的第二电流镜结构、三极管和齐纳二极管，第一电流镜结构和第二电流镜结构形成第一电流镜电路，电流产生电路通过所述第一电流镜电路将第一基准电流镜像至核心电路，通过第一电流镜电路可提高电源抑制比，从而提高了前级基准电压源的电源抑制能力；第一电流镜电路将第一基准电流镜像至核心电路，经过第一基准电流的补偿，使得前级基准电压源具有较低温漂，提高了前级基准电压源的稳定性。
本申请实施例中，前级基准电压源具有较低的温漂，避免了高阶温度补偿模块的使用，从而降低了电路结构的复杂度，减小了电路和版图的面积。本申请实施例中的前级基准电压源降低了在版图设计中对匹配性的要求。本申请实施例提供的前级基准电压源中，核心电路的结构较简单，从而使得前级基准电压源的长期稳定性性能较好。
本申请实施例中，通过仿真结果可以看出，基准电压源输出的基准电压温漂系数很低，即输出的基准电压随温度的变化幅度小，并且电源抑制效果得到提升，电源抑制效果好。
本申请实施例中，前级基准电压源采用了BCD工艺，从而可在较高电压输入与较宽电源范围的情况下生成固定的基准电压。本申请实施例中，通过采用齐纳二极管与三极管的串联结构，再经过第一基准电流IQ的补偿，使前级基准电压源具有较低的温漂，低温漂避免了高阶温度补偿模块的使用，从而减小了电路与版图的面积。由于核心电路的结构较简单，故整体的前级基准电压源的长期稳定性性能较好。
本申请实施例中，第十五开关管M4、第十六开关管M5、第七电阻R7、第九三极管Q9和修调电阻模块Rs形成的支路上产生第一基准电流IQ，由于第九三极管Q9集电极较高的输入阻抗以及第十三开关管M2至第十八开关管M7的共源共栅电流镜的结构，使第一基准电流IQ具有较高的电源抑制比，后将该第一基准电流IQ经过共源共栅电流镜(M2-M7)镜像给核心电路，从而进一步提高了输出的基准电压的电源抑制比。
下面通过图7和图8a对本申请实施例中的基准电压源电路的工作原理进行详细描述。
如图8a所示，第一三极管Q1的基射极电压VBE为负温度系数电压，则温度越低时第一三极管Q1的基射极电压VBE越高，温度越高时第一三极管Q1的基射极电压VBE越低。开关电路122包括多个第一比较器Comp_p1、Comp_p2、......、Comp_pn，相应地，输出的多个开关控制信号依次包括控制信号Sa1、Sa2、......、San，如图7所示，输出的多个开关控制信号用于控制第一开关管Qc1、Qc2、......、Qcn。开关电路122还包括多个第二比较器Comp_n1、Comp_n2、......、Comp_nn，相应地，输出的多个开关控制信号依次包括控制信号Sb1、Sb2、......、Sbn，如图7所示，输出的多个开关控制信号用于控制第二开关管Qd1、Qd2、......、Qdn。
如图7所示，多路电流支路123包括多组由第三开关管和第四开关管组成的电流源，每组由第三开关管和第四开关管组成的电流源为一路电流支路，例如，多组电流源可包括由第三开关管Qa1和第四开关管Qb1组成的电流源、由第三开关管Qa2和第四开关管Qb2组成的电流源、......、以及由第三开关管Qan和第四开关管Qbn组成的电流源，每组第三开关管和第四开关管组成共源共栅电流源，共源共栅电流镜复制的电流会很精确，同时可以增强该电流的电源抑制比。如图7所示，开关电路122可包括多路开关元件，每路开关元件均包括第一开关管和第二开关管，其中，可通过开关控制信号Sa1、Sa2、......、San控制对应的第一开关管Qc1、Qc2、......、Qcn导通或截止，并可通过开关控制信号Sb1、Sb2、......、Sbn控制对应的第二开关管Qd1、Qd2、......、Qdn导通或截止。每路开关元件电连接于对应的电流支路与第一补偿电流输出端之间，每路开关元件中的第一开关管和第二开关管均导通时，则对应的由第三开关管和第四开关管组成的电流支路的电流被输出。
如图7和图8a所示，当温度较低时，第一三极管Q1的基射极电压VBE较高，因此，第一三极管Q1向第一比较器和第二比较器输出的输入电压就比较高。此时，第一比较器Comp_p1、Comp_p2、......、Comp_pn输出的开关控制信号Sa1、Sa2、......、San为第一电平信号，例如，该第一电平信号为高电平信号；第二比较器Comp_n1、Comp_n2、......、Comp_nn输出的开关控制信号Sb1、Sb2、......、Sbn为第二电平信号，例如，该第二电平信号为低电平信号。第一开关管Qc1、Qc2、......、Qcn以及第二开关管Qd1、Qd2、......、Qdn均为PMOS管，而PMOS管的栅极电压为高电平信号时该PMOS管截止，PMOS管的栅极电压为低电平信号时该PMOS管导通。此时，由于第一三极管Q1的基射极电压VBE高于第一比较器的参考电压va1、va2、……、van以及高于第二比较器的参考电压vb1、vb2、……、vbn、即第一三极管Q1输出的输入电压高于第一比较器的比较阈值va1、va2、……、van以及高于第二比较器的比较阈值vb1、vb2、……、vbn，因此，第一比较器输出的开关控制信号Sa1、Sa2、……、San为高电平信号以使第一开关管Qc1、Qc2、……、Qcn截止，而第二比较器输出的开关控制信号Sb1、Sb2、……、Sbn为低电平信号以使第二开关管Qd1、Qd2、……、Qdn导通。当然，在温度较低时，也可以是第一开关管Qc1、Qc2、……、Qcn导通，而第二开关管Qd1、Qd2、……、Qdn截止，此处不做限定，结合上文的描述，这个与具体的比较器、开关管的连接关系有关，相互之间的连接方式和控制方式，均在本申请实施例的保护范围内。
本申请实施例中，作为一种可选方案，比较阈值va1、va2…van、vb1、vb2…vbn逐渐减小(如上文所述，有可能会有几个比较阈值是相同的，因此，在相邻的不同温度点，有可能输出相同的第一补偿电流)，具体地，可通过基准电路的电阻分压电路实现比较阈值va1、va2…van、vb1、vb2…vbn逐渐减小。如图7和图8a所示，随着温度的升高，第一三极管Q1的基射极电压VBE逐渐降低，并逐渐低于第一比较器Comp_p1、Comp_p2、……、Comp_pn的比较阈值。例如，若基射极电压VBE低于比较阈值va1时，输出的开关控制信号Sa1为低电平信号；温度继续升高，若基射极电压VBE低于比较阈值va1和va2时，输出的开关控制信号Sa1和Sa2均为低电平信号；此后，温度继续升高，直至基射极电压VBE低于第一比较器的所有比较阈值va1、va2、……、van时，输出的所有开关控制信号Sa1、Sa2、……、San均为低电平信号；在这个过程中，第一开关管Qc1、Qc2、……、Qcn逐渐导通；在这个过程中，由于基射极电压VBE始终高于第二比较器的所有比较阈值vb1、vb2、……、vbn时，因此输出的所有开关控制信号Sb1、Sb2、……、Sbn始终为低电平信号，使得第二开关管Qd1、Qd2、……、Qdn始终导通。在第二开关管Qd1、Qd2、……、Qdn始终导通，且第一开关管Qc1、Qc2、……、Qcn逐渐导通的情况下，向第一补偿电流输出端输出电流的电流支路逐渐增加，直至所有电流支路均向第一补偿电流输出端输出电流为止。例如，第一开关管Qa1和第二开关管Qb1的电流支路输出电流，此时，第一补偿电流输出端的第一补偿电流ipzener为第一开关管Qa1和第二开关管Qb1的电流支路输出的电流；进而，第一开关管Qa2和第二开关管Qb2的电流支路也输出电流，此时，第一补偿电流输出端的第一补偿电流ipzener为第一开关管Qa1和第二开关管Qb1的电流支路输出的电流与第一开关管Qa2和第二开关管Qb2的电流支路输出的电流之和；以此类推，直至第一开关管Qan和第二开关管Qbn的电流支路也输出电流，此时，第一补偿电流输出端的第一补偿电流ipzener为第一开关管Qa1和第二开关管Qb1的电流支路输出的电流至第一开关管Qan和第二开关管Qbn的电流支路输出的电流之和。从而实现了随着温度的升高，在温度低于温度阈值之前，第一补偿电流ipzener逐渐增大；当温度升高至温度阈值时，第一开关管Qc1、Qc2、……、Qcn全部导通，使得第一补偿电流ipzener达到最大值。
如图7和图8a所示，当温度超过温度阈值且继续升高时，第一三极管Q1的基射极电压VBE继续降低，并逐渐低于第二比较器Comp_n1、Comp_n2、……、Comp_nn的参考电压。例如，若基射极电压VBE低于比较阈值vb1时，输出的开关控制信号Sb1为高电平信号；温度继续升高，若基射极电压VBE低于比较阈值vb1和vb2时，输出的开关控制信号Sb1和Sb2均为高电平信号；此后，温度继续升高，直至基射极电压VBE低于第二比较器的所有比较阈值vb1、vb2、……、vbn时，输出的所有开关控制信号Sb1、Sb2、……、Sbn均为高电平信号；在这个过程中，第二开关管Qd1、Qd2、……、Qdn逐渐截止，使得向第一补偿电流输出端输出电流的电流支路逐渐减少，直至所有电流支路均不向第一补偿电流输出端输出电流为止。例如，第二开关管Qd1截止，第一开关管Qa1和第二开关管Qb1的电流支路不输出电流；进而，第二开关管Qd2也截止，第一开关管Qa2和第二开关管Qb2的电流支路也不输出电流；以此类推，直至第二开关管Qdn也截止，第一开关管Qan和第二开关管Qbn的电流支路也不输出电流。从而实现了随着温度的升高，在温度高于温度阈值之后，第一补偿电流ipzener逐渐减小；当温度升高至设定的最高温度时，第一开关管Qd1、Qd2、……、Qdn全部截止，使得第一补偿电流ipzener达到最小值。
如图7和图8a所示，示例性的，温度的范围为-40℃-130℃。在温度为-40℃时，第二开关管Qd1、Qd2、……、Qdn全部导通，第一开关管Qc1、Qc2、……、Qcn全部截止，此时，无第一补偿电流输出；当温度逐渐升高时，第一开关管Qc1、Qc2、……、Qcn逐渐导通，第一补偿电流ipzener逐渐增大；阈值温度为50℃，当温度达到50℃时，第一开关管Qc1、Qc2、……、Qcn全部导通，此时，第一补偿电流ipzener达到最大；当温度继续升高时，第二开关管Qd1、Qd2、……、Qdn逐渐截止，此时，第一补偿电流ipzener逐渐减小；当温度达到130℃时，第二开关管Qd1、Qd2、……、Qdn全部截止，此时，无第一补偿电流输出。
在实际应用中，作为另一种可选方案，比较阈值va1、va2…van、vb1、vb2…vbn也可以不逐渐减小。可根据不同的温度设置不同的第一补偿电流，例如，可按照va1、va2＝va3、va4＝va5＝va6、va7、va8＝va9、va10＝…van的顺序减小，从而可以在相同的温度下，同时导通或截止第一开关管Qc1、Qc2、……、Qcn中的一个或多个；同理，又例如，可按照vb1、vb2＝vb3、vb4＝vb5＝vb6、vb7、vb8＝vb9、vb10＝…vbn的顺序减小，从而可以在相同的温度下，同时导通或截止第二开关管Qd1、Qd2、……、Qdn中的一个或多个。其中，对va1、va2、……、van与vb1、vb2、……、vbn的设置方式可以相同或者不同，视具体情况而定，此处不做限制。
本申请实施例中，作为一种可选方案，增加的第一补偿电流的单位数量和减少的第一补偿电流的单位数量相等，例如，若增加100个单位的第一补偿电流，则相应地，也减少100个单位的第一补偿电流。当然，增加的第一补偿电流的单位数量与减少的第一补偿电流的单位数量也可以不相等，视具体情况而定，此处不做限制。
本申请实施例中以图8a所示的温度检测检测电路为例进行描述，在实际应用中，基准电压源电路还可以采用图8b所示的温度检测电路，图8b所示的温度检测电路与图8a所示的温度检测电路的工作原理相似，此处不再赘述。
本申请实施例中的温度检测电路和开关电路效果好、结构简单且占用芯片面积小。
图11为本申请实施例提供的另一种基准电压源电路的结构示意图，如图11所示，该基准电压源电路可包括基准电压源、电流补偿模块和前级基准电压源，其中，对基准电压源、电流补偿模块和前级基准电压源中各个结构的具体描述可参见图4至图10所示的实施例的描述，此处不再赘述。
本申请实施例提供的基准电压源电路的技术方案中，通过电流补偿模块向齐纳二极管输出第一补偿电流，以对齐纳二极管进行电流补偿，第一补偿电流在微处理芯片的温度低于温度阈值时随着温度的升高而增加，并且在温度高于温度阈值时随着温度的升高而降低，提高了对齐纳二极管温度特性的修正度，满足了齐纳二极管线性度的高性能指标，从而使得基准电压源能够输出温度特性较好的基准电压。
本申请实施例中，电流补偿模块包括温度检测电路、开关电路和多路电流支路，开关电路包括多路开关元件和与每路开关元件对应设置的比较电路，多路电流支路包括与每路开关元件对应设置的电流支路，其中，多路开关元件、多路比较电路和多路电流支路可形成电流补偿阵列。本申请实施例通过该电流补偿阵列实现了对齐纳二极管的温度特性曲线的修正，该电流补偿模块所占芯片总面积较小，额外开销的功耗也较小且在可接受范围内。
本申请实施例中，电流补偿阵列采用高压工艺器件结合普通cmos器件组成的特殊电路结构，使得电流补偿阵列的面积大幅度减少。
针对器件特性有非线性的工艺，本申请实施例提供的基准电压源电路可以使得温漂系数降至需要范围内，只需要额外付出一些面积开销即可得到更低温漂系数的基准电压。
图12为本申请实施例提供的一种微处理芯片的结构示意图，如图12所示，该微处理芯片可包括基准电压源电路。该基准电压源电路可包括基准电压源、电流补偿模块和前级基准电压源，其中，对基准电压源、电流补偿模块和前级基准电压源中各个结构的具体描述可参见图4至图10所示的实施例的描述，此处不再赘述。
本申请实施例中，微处理芯片包括但不限于微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)、DSP、微处理器(Microprocessor Unit，MPU)、中央处理器(Central ProcessingUnit，CPU)等能够处理数字信号、模拟信号，或者起到信号控制功能、指令处理和运算等功能的微型中央控制芯片、片上系统芯片。
本申请实施例提供的微处理芯片的技术方案中，通过电流补偿模块向齐纳二极管输出第一补偿电流，以对齐纳二极管进行电流补偿，第一补偿电流在微处理芯片的温度低于温度阈值时随着温度的升高而增加，并且在温度高于温度阈值时随着温度的升高而降低，提高了对齐纳二极管温度特性的修正度，满足了齐纳二极管线性度的高性能指标，从而使得基准电压源能够输出温度特性较好的基准电压。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (26)

1.一种基准电压源电路，其特征在于，所述基准电压源电路应用于微处理芯片，所述基准电压源电路包括：基准电压源和电流补偿模块，所述电流补偿模块与所述基准电压源电连接，所述基准电压源包括齐纳二极管；
所述电流补偿模块，用于向所述齐纳二极管输出第一补偿电流，以对所述齐纳二极管进行电流补偿；
所述第一补偿电流在所述微处理芯片的温度低于温度阈值时，随着所述温度的升高而增加；
所述第一补偿电流在所述微处理芯片的温度高于温度阈值时，随着所述温度的升高而降低。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电流补偿模块包括温度检测电路、开关电路和多路电流支路，所述温度检测电路和所述开关电路电连接，所述开关电路和所述多路电流支路电连接；
所述温度检测电路，用于检测所述微处理芯片的温度，并根据所述温度向所述开关电路输出输入电压，所述输入电压随所述温度的变化而变化；
所述开关电路，用于根据所述输入电压，控制所述多路电流支路输出的第一补偿电流的大小。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述开关电路包括多路开关元件和与每路所述开关元件对应设置且电连接的比较电路；
多路所述比较电路设置有多个比较阈值，所述比较电路用于接收所述输入电压以及对应的所述比较阈值并进行比较，向对应的开关元件输出开关控制信号；
所述开关元件，用于根据所述开关控制信号导通或截止。
4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述多路电流支路包括与每路开关元件对应设置且电连接的电流支路；
所述电流支路，用于在对应的所述开关元件导通时，输出支路电流，所述第一补偿电流为多路所述电流支路输出的所述支路电流之和。
5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，当所述微处理芯片的温度低于温度阈值时，随着所述温度的升高，导通的所述开关元件的数量增加，则输出支路电流的所述电流支路的数量增加，使得所述第一补偿电流增加；
当所述微处理芯片的温度高于温度阈值时，随着所述温度的升高，导通的所述开关元件的数量减少，则输出支路电流的所述电流支路的数量减少，使得所述第一补偿电流降低。
6.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，每路所述开关元件包括第一开关管和第二开关管，每路与所述开关元件对应设置的所述比较电路包括第一比较器和第二比较器，每路与所述开关元件对应设置的所述电流支路包括第三开关管和第四开关管；
所述第一比较器的第一端电连接至所述温度检测电路的输出端，所述第一比较器的第二端用于接收对应的所述比较阈值，所述第一比较器的输出端电连接至所述第一开关管的控制端；
所述第二比较器的第一端用于接收对应的所述比较阈值，所述第二比较器的第二端电连接至所述温度检测电路的输出端，所述第二比较器的输出端电连接至所述第二开关管的控制端；
所述第一开关管的第一端电连接至所述第四开关管的第二端，所述第一开关管的第二端电连接至所述第二开关管的第一端，所述第二开关管的第二端电连接至第一补偿电流输出端；
所述第三开关管的控制端电连接至第一控制端，所述第三开关管的第一端电连接至第一电压端，所述第三开关管的第二端电连接至所述第四开关管的第一端，所述第四开关管的控制端电连接至第二控制端。
7.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述电流补偿模块还包括前级控制电路，所述前级控制电路用于驱动所述温度检测电路以将所述输入电压输出至所述比较电路；所述前级控制电路还用于提供多路所述电流支路的电流支路控制信号。
8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，所述温度检测电路包括第一三极管；
所述第一三极管为PNP型三极管，所述第一三极管的基极与集电极电连接且电连接至第二电压端，所述第一三极管的发射极电连接至所述前级控制电路和所述开关电路；或者，所述第一三极管为NPN型三级管，所述第一三极管的基极与集电极电连接且电连接至所述前级控制电路和所述开关电路，所述第一三极管的发射极电连接至所述第二电压端；
所述温度越低，所述第一三极管的基射极电压越高，则所述输入电压越高；
所述温度越高，所述第一三极管的基射极电压越低，则所述输入电压越低。
9.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，所述基准电压源还包括第二三极管，所述前级控制电路还用于向所述第二三极管输出第二补偿电流，以对所述第二三极管进行电流补偿。
10.根据权利要求9所述的电路，其特征在于，所述前级控制电路包括第一电流镜和第二电流镜，所述第一电流镜包括第五开关管和第六开关管，所述第二电流镜包括第五开关管和第七开关管；所述前级控制电路还包括第八开关管、第九开关管、第十开关管、第十一开关管和第一电阻；
所述第五开关管的控制端、所述第六开关管的控制端和所述第七开关管的控制端电连接且用于接收偏置电流；
所述第五开关管的第一端电连接用于接收所述偏置电流，所述第六开关管的第一端电连接至所述第一电阻的第二端，所述第七开关管的第一端用于输出所述第二补偿电流；
所述第五开关管的第二端、所述第六开关管的第二端和所述第七开关管的第二端电连接且电连接至第二电压端；
所述第八开关管的控制端和所述第十开关管的控制端电连接，所述第八开关管的第一端电连接至第一电压端，所述第八开关管的第二端电连接至所述第九开关管的第一端电连接；
所述第九开关管的控制端和所述第十一开关管的控制端电连接，所述第九开关管的第二端电连接至所述第一电阻的第一端；
所述第十开关管的第一端电连接至所述第一电压端，所述第十开关管的第二端电连接至所述第十一开关管的第一端；
所述第十一开关管的第二端电连接至所述温度检测电路的第一三极管；
所述第八开关管的控制端和所述第十开关管的控制端电连接至所述第一电阻的第一端且用于输出所述电流支路的第一控制信号，所述第九开关管的控制端和所述第十一开关管的控制端电连接至所述第一电阻的第二端且用于输出所述电流支路的第二控制信号。
11.根据权利要求3至10任一项所述的电路，其特征在于，还包括前级基准电压源，所述前级基准电压源用于向所述比较电路输出所述比较阈值。
12.根据权利要求11所述的电路，其特征在于，所述前级基准电压源还用于向外输出第一电压。
13.根据权利要求10所述的电路，其特征在于，还包括前级基准电压源，所述前级基准电压源用于提供所述偏置电流。
14.一种基准电压源电路，其特征在于，所述基准电压源电路包括：基准电压源和电流补偿模块，所述电流补偿模块与所述基准电压源电连接，所述基准电压源包括齐纳二极管；所述电流补偿模块包括温度检测电路、多路开关元件、与每路所述开关元件对应设置且电连接的比较电路以及与每路开关元件对应设置且电连接的电流支路；
所述温度检测电路，用于检测所述微处理芯片的温度；
所述比较电路，用于根据所述温度检测电路的检测结果输出开关控制信号；
所述开关元件，用于根据所述开关控制信号导通或截止，所述温度低于阈值时，随着所述温度的升高所述开关元件被导通的数量呈上升趋势，所述温度高于阈值时，随着所述温度的升高所述开关元件被导通的数量呈下降趋势；
所述电流支路，用于根据所述开关元件的导通或截止而向外输出不同的第一补偿电流；
所述第一补偿电流，用于提供给所述齐纳二极管。
15.根据权利要求14所述的电路，其特征在于，
每路所述开关元件包括第一开关管和第二开关管，每路与开关元件对应设置的所述比较电路包括第一比较器和第二比较器，每路与所述开关元件对应设置的所述电流支路包括第三开关管和第四开关管；
所述第一比较器的第一端电连接至所述温度检测电路的输出端，所述第一比较器的第二端电连接至前级基准电压源的第一分压输出端，所述第一比较器的输出端电连接至所述第一开关管的控制端；
所述第二比较器的第一端电连接至所述前级基准电压源的第二分压输出端，所述第二比较器的第二端电连接至所述温度检测电路的输出端，所述第二比较器的输出端电连接至所述第二开关管的控制端；
所述第一开关管的第一端电连接至所述第四开关管的第二端，所述第一开关管的第二端电连接至所述第二开关管的第一端，所述第二开关管的第二端电连接至第一补偿电流输出端；
所述第三开关管的控制端电连接至第一控制端，所述第三开关管的第一端电连接至第一电压端，所述第三开关管的第二端电连接至所述第四开关管的第一端，所述第四开关管的控制端电连接至第二控制端；
所述第一补偿电流输出端电连接所述齐纳二极管。
16.根据权利要求15所述的电路，其特征在于，所述温度检测电路包括第一三极管；
所述第二三极管为PNP型三极管，所述第一三极管的基极与集电极电连接且电连接至第二电压端，所述第一三极管的发射极电连接至前级控制电路、所述第一比较器的第一端和所述第二比较器的第二端；或者，
所述第二三极管为NPN型三级管，所述第一三极管的基极与集电极电连接且电连接至前级控制电路、所述第一比较器的第一端和所述第二比较器的第二端，所述第一三极管的发射极电连接至第二电压端。
17.根据权利要求16所述的电路，其特征在于，所述电流补偿模块还包括前级控制电路，所述前级控制电路包括第一电流镜和第二电流镜，所述第一电流镜包括第五开关管和第六开关管，所述第二电流镜包括第五开关管和第七开关管，所述前级控制电路还包括第八开关管、第九开关管、第十开关管、第十一开关管和第一电阻；
所述第五开关管的控制端、所述第六开关管的控制端和所述第七开关管的控制端电连接且电连接至前级基准电压源的电流输出端；
所述第五开关管的第一端电连接至所述前级基准电压源的电流输出端，所述第六开关管的第一端电连接至所述第一电阻的第二端，所述第七开关管的第一端电连接至第二补偿电流输出端；
所述第五开关管的第二端、所述第六开关管的第二端和所述第七开关管的第二端电连接且电连接至所述第二电压端；
所述第八开关管的控制端和所述第十开关管的控制端电连接，所述第八开关管的第一端电连接至所述第一电压端，所述第八开关管的第二端电连接至所述第九开关管的第一端电连接；
所述第九开关管的控制端和所述第十一开关管的控制端电连接，所述第九开关管的第二端电连接至所述第一电阻的第一端；
所述第十开关管的第一端电连接至所述第一电压端，所述第十开关管的第二端电连接至所述第十一开关管的第一端；
所述第十一开关管的第二端电连接至所述PNP型三极管的发射极或者所述NPN型三极管的集电极；
所述第八开关管的控制端和所述第十开关管的控制端电连接至所述第一电阻的第一端且电连接至第一控制端，所述第九开关管的控制端和所述第十一开关管的控制端电连接至所述第一电阻的第二端且电连接至第二控制端。
18.一种基准电压源电路，其特征在于，所述基准电压源电路应用于微处理芯片，所述基准电压源电路包括：基准电压源和电流补偿模块，所述电流补偿模块与所述基准电压源电连接，所述基准电压源包括齐纳二极管；
所述电流补偿模块包括多条电流支路、与每个电流支路电连接的至少两个开关元件、与每个开关元件电连接的开关控制器以及与开关控制器电连接的温度检测电路；
所述温度检测电路用于检测微处理芯片的温度并输出根据所述温度而改变的探测信号；
所述开关控制器用于接收所述探测信号并输出控制所述开关元件导通或截止的开关控制信号；
同一条所述电流支路上的所有所述开关元件接收到导通的所述开关控制信号时，该所述电流支路的电流被输出至第一补偿电流输出端；
在所述温度低于阈值时，随着所述温度的升高，所述电流支路的电流被输出至所述第一补偿电流端的数量逐渐增多；
在所述温度高于阈值时，随着所述温度的升高，所述电流支路的电流被输出至所述第一补偿电流端的数量逐渐减少。
19.根据权利要求18所述的电路，其特征在于，所述开关控制器包括比较器。
20.根据权利要求19所述的电路，其特征在于，所述比较器形成至少两条比较器链；
在第一种连接方式中：第一条所述比较器链中的所有比较器的第一端电连接所述温度检测电路的输出端，第二端电连接对应的比较阈值，输出端电连接靠近所述电流支路的开关元件；第二条所述比较器链中的所有比较器的第一端电连接对应的比较阈值，第二端电连接所述温度检测电路的输出端，输出端电连接远离所述电流支路的所述开关元件；或，
在第二种连接方式中：第一条所述比较器链中的所有比较器的第一端电连接所述温度检测电路的输出端，第二端电连接对应的比较阈值，输出端电连接远离所述电流支路的所述开关元件；第二条所述比较器链中的所有比较器的第一端电连接对应的比较阈值，第二端电连接所述温度检测电路的输出端，输出端电连接靠近所述电流支路的开关元件。
21.根据权利要求20所述的电路，其特征在于，两条所述比较器链中的所述比较器具有多种不同的比较阈值，且第一条所述比较器链中比较器的最小比较阈值大于第二条所述比较器链中比较器的最大比较阈值。
22.根据权利要求21所述的电路，其特征在于，靠近所述电流支路的开关元件为第一开关元件，远离所述电流支路的所述开关元件为第二开关元件；
在所述第一种连接方式中，在所述温度低于温度阈值时，第二条所述比较器链中的所有比较器输出导通的所述开关控制信号，随着温度的升高第一条比较器链中的比较器逐渐输出导通的所述开关控制信号，且随着温度的继续升高，第二条所述比较器链中的比较器逐渐输出截止的所述开关控制信号；
在第二种连接方式中，在所述温度低于温度阈值时，第一条所述比较器链中的所有比较器输出导通的所述开关控制信号，随着温度的升高第二条比较器链中的比较器逐渐输出导通的所述开关控制信号，且随着温度的继续升高，第一条所述比较器链中的比较器逐渐输出截止的所述开关控制信号。
23.根据权利要求18至22任一项所述的电路，其特征在于，所述电流支路的数量为n、所述开关元件和所述比较器的数量均为2*n。
24.根据权利要求18至22任一项所述的电路，其特征在于，所述电流支路为共源共栅电流源。
25.根据权利要求18至22任一项所述的电路，其特征在于，所述温度检测电路包括PNP型三极管或NPN型三极管。
26.一种微处理芯片，其特征在于，包括：权利要求1至13任一项所述的基准电压源电路，或者权利要求14至17任一项所述的基准电压源电路，或者权利要求18至25任一项所述的基准电压源电路。
CN202311610310.0A 2023-11-27 2023-11-27 一种基准电压源电路和微处理芯片 Pending CN117519400A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311610310.0A CN117519400A (zh) 2023-11-27 2023-11-27 一种基准电压源电路和微处理芯片

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311610310.0A CN117519400A (zh) 2023-11-27 2023-11-27 一种基准电压源电路和微处理芯片

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117519400A true CN117519400A (zh) 2024-02-06

Family

ID=89745450

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311610310.0A Pending CN117519400A (zh) 2023-11-27 2023-11-27 一种基准电压源电路和微处理芯片

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117519400A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7170330B2 (en) Hysteresis comparator circuit
US9335778B2 (en) Reference voltage generating circuit
TWI451697B (zh) 極低功率類比補償電路
US9081404B2 (en) Voltage regulator having input stage and current mirror
CN110100219B (zh) 稳压器以及电源
KR20070009712A (ko) 과전류 검출 회로 및 이것을 갖는 전원 장치
CN101178606B (zh) 电压供应电路
CN113126689B (zh) 直流修调模块及采用直流修调的带隙基准电路
CN112306131B (zh) 基准电压电路
US20150372592A1 (en) Apparatus and methods for low voltage high psrr systems
JP5596200B2 (ja) 可変電源の温度補償電源電圧の出力回路及びその方法
US20070222422A1 (en) Power supply device and electrical device equipped with the same
CN211956253U (zh) 温度补偿带隙基准电路
CN113721687A (zh) 电源装置以及电源控制用半导体装置
CN117055682A (zh) 基于片上环路高阶补偿的内环电阻高阶补偿电路
CN117519400A (zh) 一种基准电压源电路和微处理芯片
CN110879626A (zh) 一种低电源电压下的基准电路
CN111064453B (zh) 电压比较器
CN112558680B (zh) 线性调整器及其控制电路
CN108362929B (zh) 双路正端电流采样模块、采样电路、开关电路及采样方法
JP4167122B2 (ja) 基準電圧発生回路
CN111399580A (zh) 一种线性稳压电路
CN114578890B (zh) 一种具有分段线性补偿的基准电压源电路
JP4077242B2 (ja) 定電圧定電流制御回路
CN212112265U (zh) 一种线性稳压电路

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination