一種具有低失調(diào)電壓高psrr的帶隙基準(zhǔn)源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及帶隙基準(zhǔn)源技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種具有低失調(diào)電壓高PSRR的帶 隙基準(zhǔn)源。
【背景技術(shù)】
[0002] 在集成電路設(shè)計(jì)中主要分成模擬電路和數(shù)字電路兩部分。片上帶隙電壓基準(zhǔn)源作 為模擬電路的核心模塊，它的性能好壞決定著整個(gè)模擬電路乃至整個(gè)芯片的性能好壞與功 能實(shí)現(xiàn)。目前應(yīng)用最廣泛、性能指標(biāo)最好的帶隙電壓基準(zhǔn)都是采用雙極型器件實(shí)現(xiàn)。它的 原理是將正溫度系數(shù)的電壓和負(fù)溫度系數(shù)的電壓以一定的系數(shù)相疊加來得到近似零溫度 系數(shù)的帶隙電壓。
[0003] 隨著技術(shù)的進(jìn)步和人們對(duì)系統(tǒng)要求指標(biāo)的提高，系統(tǒng)對(duì)帶隙電壓基準(zhǔn)源指標(biāo)要求 也不斷提高，特別是在電壓輸入范圍、電路失調(diào)、電源電壓抑制比和功耗等方面。有些系統(tǒng) 電源電壓的變化范圍很寬（如2. 5V~5. 5V)，并且要求功耗很低以延長系統(tǒng)工作時(shí)間（例 如：電池供電系統(tǒng)、雙界面IC卡系統(tǒng)等）；有些系統(tǒng)要求較高的電源抑制比可以減小輸出基 準(zhǔn)電壓受到系統(tǒng)電源噪聲的影響（例如：電源管理系統(tǒng)）；有些系統(tǒng)要求輸出基準(zhǔn)電壓的失 調(diào)很?。ɡ?ADC和DAC電路等）?，F(xiàn)有的技術(shù)方案很難同時(shí)滿足以上不同的電路系統(tǒng)對(duì) 帶隙電壓基準(zhǔn)源的要求。
[0004] 現(xiàn)有的高電源電壓抑制比PSRR(Power Supply Rejection Ratio)的電路一般采 用圖1所示的結(jié)構(gòu)。核心的帶隙基準(zhǔn)電路由電流鏡MP1、MP2、MP3,電阻R3、R4和三極管Q1、 Q2組成。環(huán)路放大器通過檢測B點(diǎn)電壓來控制VREG點(diǎn)，使其工作在正確的電壓上。該結(jié)構(gòu) 采用電壓負(fù)反饋的方法來實(shí)現(xiàn)核心節(jié)點(diǎn)電壓VREG在很寬的頻率范圍內(nèi)的穩(wěn)定，從而提高 了輸出電壓的電源抑制比。電路的輸出電壓為：
[0006] 其中，Vbe2為Q2的基極-發(fā)射極電壓，Vt為熱電壓，R 3為電阻R3的阻值，R4為電阻 R4的阻值。
[0007] 通過對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)的研究和實(shí)際電路系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境的考慮很容易發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技 術(shù)存在以下缺點(diǎn)：
[0008] (1)、在現(xiàn)有技術(shù)中為了實(shí)現(xiàn)很寬的電源電壓范圍，同時(shí)支持高、低電源電壓輸入， 考慮到電路的可靠性和壽命，電路本身必須采用高壓器件實(shí)現(xiàn)。而高壓器件受到其本身高 閾值電壓的影響，很難支持低電壓（如：2.5V)工作狀態(tài)，或者在低電壓條件下性能會(huì)有很 大的下降。
[0009] (2)、在現(xiàn)有的技術(shù)中，為了實(shí)現(xiàn)很高的電源電壓抑制比減小基準(zhǔn)電壓受到系統(tǒng)電 源的影響，一般采用電壓級(jí)聯(lián)（例如：共源共柵結(jié)構(gòu)、電源regulator等）和很大的片上濾 波電容實(shí)現(xiàn)。電壓級(jí)聯(lián)會(huì)限制輸入電壓范圍，片上濾波電容會(huì)占用很大的芯片面積，從而提 高芯片的生產(chǎn)成本。
[0010] (3)、在式子（1)中輸出電壓的精度受到電流倍乘因子N的影響，N的變化會(huì)導(dǎo)致 輸出電壓的變化，從而影響輸出電壓的精度。由于A、B兩點(diǎn)（Vbe)和E點(diǎn)（VBG)電壓差別 較大，受到溝道長度調(diào)制效應(yīng)的影響，很難通過電流鏡的比例實(shí)現(xiàn)精確的倍乘因子N，進(jìn)而 影響輸出電壓VBG的精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中帶隙基準(zhǔn)源受到溝道長度調(diào)制效應(yīng)的影響，輸出電 壓精度不高的缺陷，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提出一種低功耗高PSRR帶隙基準(zhǔn)源。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種低功耗高PSRR帶隙基準(zhǔn)源，包括：第一P溝道場效應(yīng)管、 第二P溝道場效應(yīng)管、第三P溝道場效應(yīng)管、第四P溝道場效應(yīng)管、第一電阻、第二電阻、第 三電阻、第一雙極型晶體管、第二雙極型晶體管和電壓反饋電路；
[0013] 第一 P溝道場效應(yīng)管、第二P溝道場效應(yīng)管、第三P溝道場效應(yīng)管和第四P溝道場 效應(yīng)管組成電流鏡；第一 P溝道場效應(yīng)管的寬長比與第二P溝道場效應(yīng)管的寬長比的比值 為1:N，且第一電阻的阻值與第二電阻的阻值的比值為N:1 ;
[0014] 第一 P溝道場效應(yīng)管的柵極與第二P溝道場效應(yīng)管的柵極相連，并與第三P溝道 場效應(yīng)管的漏極相連；第三P溝道場效應(yīng)管的柵極與第四P溝道場效應(yīng)管的柵極相連，并與 第一電阻和第三電阻的連接節(jié)點(diǎn)相連；
[0015] 第一 P溝道場效應(yīng)管的漏極與第三P溝道場效應(yīng)管的源極相連，第二P溝道場效 應(yīng)管的漏極與第四P溝道場效應(yīng)管的源極相連；
[0016] 第三P溝道場效應(yīng)管的漏極依次通過第一電阻、第三電阻與第一雙極型晶體管的 發(fā)射極相連；
[0017] 第四P溝道場效應(yīng)管的漏極通過第二電阻與第二雙極型晶體管的發(fā)射極相連，且 第四P溝道場效應(yīng)管的漏極還與電壓輸出端相連；
[0018] 第一雙極型晶體管的基極與第二雙極型晶體管的基極相連并接地，第一雙極型晶 體管的集電極與第二雙極型晶體管的集電極相連并接地；
[0019] 電壓反饋電路的電壓反饋輸入端與第四P溝道場效應(yīng)管的漏極相連，電壓反饋輸 出端分別與第一 P溝道場效應(yīng)管的源極、第二P溝道場效應(yīng)管的源極相連；電壓反饋電路用 于根據(jù)第四P溝道場效應(yīng)管的漏極電壓確定輸出反饋電壓，控制第三P溝道場效應(yīng)管的漏 極電壓與第四P溝道場效應(yīng)管的漏極電壓相等。
[0020] 在上述技術(shù)方案中，第一雙極型晶體管與第二雙極型晶體管的發(fā)射極面積之比為 Μ:1 ；
[0021] 電壓輸出端的輸出電壓為：
[0023] 其中，Vte2為第二雙極型晶體管的基極-發(fā)射極電壓，Vt為熱電壓，R 2為第二電阻 的阻值，R3為第三電阻的阻值。
[0024] 在上述技術(shù)方案中，電壓反饋電路包括：第五P溝道場效應(yīng)管、第六P溝道場效應(yīng) 管、第七P溝道場效應(yīng)管、第八P溝道場效應(yīng)管、第九P溝道場效應(yīng)管、第十P溝道場效應(yīng)管、 第一 N溝道場效應(yīng)管、第二N溝道場效應(yīng)管、第三N溝道場效應(yīng)管、第四N溝道場效應(yīng)管、第 五N溝道場效應(yīng)管、第六N溝道場效應(yīng)管、第七N溝道場效應(yīng)管、第四電阻、補(bǔ)償電容；
[0025] 第九P溝道場效應(yīng)管的源極與第十P溝道場效應(yīng)管的源極相連并接外部電源，第 九P溝道場效應(yīng)管的柵極與第十P溝道場效應(yīng)管的柵極相連并與第十P溝道場效應(yīng)管的漏 極相連，第十P溝道場效應(yīng)管的漏極還與第三N溝道場效應(yīng)管的漏極相連；第九P溝道場效 應(yīng)管與第十P溝道場效應(yīng)管組成電流鏡；
[0026] 第九P溝道場效應(yīng)管的漏極為電壓反饋輸出端，并分別與第五P溝道場效應(yīng)管的 源極、第六P溝道場效應(yīng)管的源極相連；
[0027] 第五P溝道場效應(yīng)管的柵極與第二P溝道場效應(yīng)管的柵極相連；
[0028] 第六P溝道場效應(yīng)管的柵極為電壓反饋輸入端，與第四P溝道場效應(yīng)管的漏極相 連；
[0029] 第七P溝道場效應(yīng)管的柵極、第八P溝道場效應(yīng)管的柵極分別與第四P溝道場效 應(yīng)管的柵極相連；
[0030] 第五P溝道場效應(yīng)管的漏極與第七P溝道場效應(yīng)管的源極相連，第六P溝道場效 應(yīng)管的漏極與第八P溝道場效應(yīng)管的源極相連；
[0031] 第七P溝道場效應(yīng)管的漏極與第一 N溝道場效應(yīng)管的柵極、第二N溝道場效應(yīng)管 的柵極和第三N溝道場效應(yīng)管的柵極相連；第七P溝道場效應(yīng)管的漏極還通過第四電阻與 第一 N溝道場效應(yīng)管漏極相連的；
[0032] 第八P溝道場效應(yīng)管的漏極分別與第二N溝道場效應(yīng)管的漏極、第七N溝道場效 應(yīng)管的柵極相連；第七N溝道場效應(yīng)管的漏極與第九P溝道場效應(yīng)管的漏極相連，且第七N 溝道場效應(yīng)管的源極接地；
[0033] 第一 N溝道場效應(yīng)管的源極與第四N溝道場效應(yīng)管的漏極相連，第二N溝道場效 應(yīng)管的源極與第五N溝道場效應(yīng)管的漏極相連，第三N溝道場效應(yīng)管的源極與第六N溝道 場效應(yīng)管的漏極相連；
[0034] 第四N溝道場效應(yīng)管的柵極、第五N溝道場效應(yīng)管的柵極、第六N溝道場效應(yīng)管的 柵極分別相連，并與第一 N溝道場效應(yīng)管的漏極相連；
[0035] 第四N溝道場效應(yīng)管的源極、第五N溝道場效應(yīng)管的源極、第六N溝道場效應(yīng)管的 源極分別相連且接地；
[0036] 補(bǔ)償電容的一端與第八P溝道場效應(yīng)管的漏極相連、另一端與第九P溝道場效應(yīng) 管的漏極相連。
[0037] 在上述技術(shù)方案中，第一 N溝道場效應(yīng)管、第二N溝道場效應(yīng)管、第三N溝道場效 應(yīng)管、第四N溝道場效應(yīng)管、第五N溝道場效應(yīng)管、第六N溝道場效應(yīng)管、第九P溝道場效應(yīng) 管、第十P溝道場效應(yīng)管為可承受高電源電壓的晶體管；
[0038] 第一 P溝道場效應(yīng)管、第二P溝道場效應(yīng)管、第三P溝道場效應(yīng)管、第四P溝道場 效應(yīng)管、第五P溝道場效應(yīng)管、第六P溝道場效應(yīng)管、第七P溝道場效應(yīng)管、第八P溝道場效 應(yīng)管、第七N溝道場效應(yīng)