專利名稱：高階溫度補償電流基準源的制作方法
技術領域：
本發明屬于電源技術領域，具體涉及一種溫度補償電流基準源。
背景技術：
電流基準源的功能是向電路中其他功能模塊提供基準電流的，是模擬集成電路中非常重要的功能模塊，常為振蕩器、濾波器、數模轉換和精確的時間延遲模塊提供基準電流。對電流來說，在長金屬線上傳輸時沒有損失，而電壓則有損失，所以，在有長互連金屬線的模擬電路中，更傾向使用電流基準源。另外，如果電路采用電流模式，會比采用電壓模式工作在更高的頻率，提高電路的速度，但是，電流模式電路在大溫度范圍內工作時的準確性和準確性直接決定于電流源的溫度穩定性。
普通的電流基準源，由于采用互補式金屬氧化物半導體(CMOS)工藝所制作的電阻都具有較大的正溫度系數，所產生的電流隨集成電路工作溫度的增高而有百分之幾十的增大，無法滿足實際應用的要求，因此，要實現低溫度系數的電流基準源，就必須對其進行溫度補償。
公開號CN1340750A的專利文獻(申請號00123710.1，發明名稱低溫度系數參考電流源產生電路)公開了一種低溫度系數參考電流源產生電路，主要包括一用于產生能帶間隙參考電壓源的電路，其提供一低溫度系數的能帶間隙參考電壓及一正溫度系數的電流；一電壓追隨器，是產生追隨該低溫度系數能帶間隙參考電壓的電壓，以驅動一具有正溫度系數的電阻，而產生一負溫度系數的電流；以及一電流鏡電路，以將該正溫度系數的電流及負溫度系數的電流作比例組合，而獲得一低溫度系數的參考電流。該技術方案實質上采用了PTAT(與溫度成正比)的電流與IPTAT(與溫度成反比)的電流按比例相疊加的方式，來實現一階溫度補償，輸出基準電流，其原理示意圖如圖3所示。該技術方案經計算機仿真，在-25度到75度范圍，輸出的基準電流變化為1.4％即140ppm，顯示其溫度特性并不是很好。
發明內容
本發明提出了一種高階溫度補償電流基準源，具有非常低的溫度系數。
該電流基準源的溫度補償原理如圖1所示，先分別產生兩支一階溫度補償電流，這兩支一階溫度補償電流的溫度特性曲線分別為開口向上的高次曲線a和開口向下的高次曲線b；然后，將這兩支一階溫度補償電流按一定比例疊加，得到輸出溫度特性曲線為c所示的高階溫度補償電流源。
本發明所述的高階溫度補償電流基準源，其特征在于，包括啟動電路，該啟動電路為第一一階溫度補償電流發生器、第二一階溫度補償電流發生器和比例求和電路提供啟動偏置電壓；第一一階溫度補償電流發生器，以產生一個一階溫度補償電流，其溫度特性曲線為一開口向上的高次曲線；第二一階溫度補償電流發生器，以產生另一個一階溫度補償電流，其溫度特性曲線為一開口向下的高次曲線；比例求和電路，將第一一階溫度補償電流發生器和第二一階溫度補償電流發生器所產生的一階溫度補償電流進行按比例求和；輸出電路，輸出經高階溫度補償后的電流。
一階溫度補償電流發生器的原理如圖3所示，是將PTAT(與溫度成正比)電流與IPTAT(與溫度成反比)的電流按比例相求和的方式，輸出溫度特性為開口向下的高次曲線的一階溫度補償電流或者溫度特性為開口向上的高次曲線的一階溫度補償電流，其架構框圖如圖4所示，包括PTAT電流發生器，IPTAT電流發生器，比例求和電路。
根據圖2的架構框圖，本發明提供了兩種高階溫度補償電流基準源，具體電路架構分別為圖5和圖6所示。
圖5所示的電流基準源電路包括啟動電路，第一一階溫度補償電流發生器，第二一階溫度補償電流發生器，比例求和電路和輸出電路，其中所述啟動電路包括兩個電阻(RS1，RS2)和三個NMOS管(MS1，MS2，MS3)；電阻RS1連接于電源和NMOS管MS1柵極之間；電阻RS2連接于NMOS管MS1的柵極和漏極之間；NMOS管MS2和NMOS管MS3的柵極接NMOS管MS1的漏極，NMOS管MS2的漏極分別接第一一階溫度補償電流發生器的輸出端和比例求和電路的輸入端，NMOS管MS3的漏極分別接第二一階溫度補償電流發生器的輸出端和比例求和電路的另一輸入端；NMOS管(MS1，MS2，MS3)的源極接地。
所述第一一階溫度補償電流發生器包括兩個PMOS管(M1，M2)，兩個NMOS管(M3，M4)和三個電阻(R0，R1，R2)和一個運算放大器OP1；兩個PMOS管(M1，M2)構成電流鏡，其源極與外接電源連接，其柵極共同連至運算放大器OP1的輸出端，PMOS管M1的漏極連到運算放大器OP1的正輸入端，PMOS管M2的漏極連到運算放大器OP1的負輸入端；兩個NMOS管(M3，M4)柵極共同連到運算放大器OP2的負輸入端，NMOS管M3的源極接地，其漏極接運算放大器OP1的正輸入端；NMOS管M4的漏極和柵極共同連到運算放大器OP1的負輸入端，其源極通過電阻R0與地相連；電阻R1一端和NMOS管M3的漏極相連，另一一端接地；電阻R2一端NMOS管M4的漏極相連，另一端接地。
所述第二一階溫度補償電流發生器包括兩個PMOS管(M8，M9)，兩個NMOS管(M10，M11)和三個電阻(R3，R4，R5)和一個運算放大器OP2；兩個PMOS管(M8，M9)構成電流鏡，其源極與外接電源連接，其柵極共同連至運算放大器OP2的輸出端，PMOS管M8的漏極連到運算放大器OP2的正輸入端，PMOS管M9的漏極連到運算放大器OP2的負輸入端；兩個NMOS管(M10，M11)柵極共同連到運算放大器OP2的負輸入端；NMOS管M10的源極接地，其漏極接運算放大器OP2的正輸入端；NMOS管M11的漏極和柵極共同連到運算放大器OP2的負輸入端，其源極通過電阻R3與地相連；電阻R4一端與NMOS管M10的漏極相連，另一端接地；電阻R5一端與和NMOS管M11的漏極相連，另一端接地。
所述比例求和電路包括兩個PMOS管(M5，M6)；兩個PMOS管(M5，M6)漏極互連；PMOS管M5的柵極接第一一階溫度補償電流源發生器的輸出端(即運算放大器OP1的輸出端)；PMOS管M6的柵極接第二一階溫度補償電流源發生器的輸出端(即運算放大器OP2的輸出端)；兩個PMOS管(M5，M6)的漏極互連作為比例求和電路的輸出端。
所述輸出電路包括一個NMOS管M7，其源極接地，其漏極和柵極互連并接比例求和電路的輸出端(即比例求和電路中互連的兩個PMOS管<M5，M6>)的漏極)，向外提供電流輸出。
圖6所示的電流基準源電路包括啟動電路，第一一階溫度補償電流發生器，第二一階溫度補償電流發生器，比例求和電路和輸出電路，其中，所述啟動電路包括兩個電阻(RS1，RS2)和三個NMOS管(MS1，MS2，MS3)；電阻RS1連接于電源和NMOS管MS1柵極之間；電阻RS2連接于NMOS管MS1的柵極和漏極之間；NMOS管MS2和NMOS管MS3的柵極接NMOS管MS1的漏極，NMOS管MS2的漏極分別接第一一階溫度補償電流發生器的輸出端和比例求和電路的輸入端，NMOS管MS3的漏極分別接第二一階溫度補償電流發生器的輸出端和比例求和電路的另一輸入端；NMOS管(MS1，MS2，MS3)的源極接地。
所述第一一階溫度補償電流發生器包括兩個PMOS管(M1，M2)，兩個NMOS管(M3，M4)和三個電阻(R0，R1，R2)和一個運算放大器OP1；兩個PMOS管(M1，M2)構成電流鏡，其源極與外接電源連接，其柵極共同連至運算放大器OP1的輸出端，PMOS管M1的漏極連到運算放大器OP1的正輸入端，PMOS管M2的漏極連到運算放大器OP1的負輸入端；兩個NMOS管(M3，M4)柵極共同連到運算放大器OP2的負輸入端，NMOS管M3的源極接地，其漏極接運算放大器OP1的正輸入端；NMOS管M4的漏極和柵極共同連到運算放大器OP1的負輸入端，其源極通過電阻R0與地相連；電阻R1一端和NMOS管M3的漏極相連，另一端接地；電阻R2一端NMOS管M4的漏極相連，另一端接地。
所述第二一階溫度補償電流發生器包括兩個PMOS管(M8，M9)，兩個PNP三極管(Q1，Q2)，一個運算放大器OP2，三個電阻(R3，R4，R5)；兩個PMOS管(M8，M9)構成電流鏡，其源極與外接電源連接，其柵極共同連到運算放大器OP2的輸出端，PMOS管M9的漏極連到運算放大器OP2的正輸入端，PMOS管M8的漏極連到運算放大器OP2的負輸入端；電阻R3一端接運算放大器OP2正輸出端，另一端連PNP三極管Q2的發射極；PNP三極管Q2的基極和集電極接地；PNP三極管Q1的基極和集電極接地，發射極接運算放大器OP2負輸出端；電阻R4一端接運算放大器OP2的負輸出端，另一端接地；電阻R5一端接運算放大器OP2的正輸出端，另一端接地。
所述比例求和電路包括兩個PMOS管(M5，M6)；兩個PMOS管(M5，M6)漏極互連；PMOS管M5的柵極接第一一階溫度補償電流源發生器的輸出端(即運算放大器OP1的輸出端)；PMOS管M6的柵極接第二一階溫度補償電流源發生器的輸出端(即運算放大器OP2的輸出端)；兩個PMOS管(M5，M6)的漏極互連作為比例求和電路的輸出端。
所述輸出電路包括一個NMOS管M7，其源極接地，其漏極和柵極互連并接比例求和電路的輸出端(即比例求和電路中互連的兩個PMOS管<M5，M6>)的漏極)，向外提供電流輸出。
本發明所提供的高階溫度補償電流基準源，具有非常低的溫度系數，可以在電流模式電路、高精度數模轉換電路和有長金屬線的模擬集成電路中。其中圖5所述的實施方式在溫度-20度到120度范圍內，輸出的基準電流的溫度系數為6ppm，如果工藝允許，電路的工作溫度在更大的范圍變化時，本發明所設計的具有高階溫度補償的基準電流源將會顯示更優異的性能；圖6所述的實施方實在溫度-15度到135度范圍內，輸出的基準電流的溫度系數為20ppm，如果工藝允許，電路的工作溫度在更大的范圍變化時，本發明所設計的具有高階溫度補償的基準電流源將會顯示更優異的性能。
圖1本發明所述的高階溫度補償電流基準源的溫度補償原理示意2本發明所述的高階溫度補償電流基準源的電路結構框圖。
圖3一階溫度補償電流發生器的溫度補償原理圖。
圖4一階溫度補償電流發生器的電路結構原理圖。
圖5本發明所述的一種高階溫度補償電流基準源電路圖。
圖6本發明所述的另一種高階溫度補償電流基準源電路圖。
圖7圖6所示的電流基準源電路的輸出電流的溫度特性圖。
圖8圖5所示的電流基準源電路的輸出電流的溫度特性圖。
具體實施例方式
為了對本發明提出高階溫度補償電流基準源有更進一步的了解，下面將結合附圖從原理、電路結構和具體實施方式
等方面做詳細的說明。
如圖1所示曲線a是經過一階溫度補償后的開口向上的電壓或者電流溫度特性曲線，曲線b是經過一階溫度補償后的開口向下的電壓或者電流溫度特性曲線，曲線c是曲線a和曲線b經過適當比例疊加后的電壓或者電流的溫度特性曲線，考慮到各種集成電路中各種非理想效應，曲線c最終不會是標準的直線，畫作直線只是用于原理說明。
下面分別對圖5和圖6所示的電流基準源的工作原理進行闡述。
圖5所示的電流基準源電路包括啟動電路，第一一階溫度補償電流發生器，第二一階溫度補償電流發生器，比例求和電路，和輸出電路，其中啟動電路其作用是保證電路在上電時工作在所期望的狀態。工作原理是電路剛接通電源時，MS2和MS3的柵極為高電位，MS2和MS3導通，所以，MS2和MS3的漏極為低電平，使M1，M2，M3和M4導通。當電路進入平衡狀態后，由于電阻RS1和RS2的存在，MS2和MS3的柵極為低電位，MS2和MS3截至。
第一一階溫度補償電流發生器輸出一階溫度補償電流，且輸出電流的溫度特性曲線是開口向上的高次曲線。具體工作原理兩個PMOS管(M1和M2)完全相同，電阻R1和R2也完全相同，此外，為了達到好的性能，電阻R0、R1和R2均為薄膜電阻，因為薄膜電阻的溫度系數較小，所有元件都在芯片上實現；對于第一一階溫度補償電流發生器中的M3和M4來說，如果它們的寬長比為N，而流過的電流相等，并且都工作在亞閾值區，那么VGS3和VGS4之間的差值ΔVGS即電阻R0兩端的電壓可表示為ΔVGS＝nVTln N (1.1)其中n為亞閾區斜率，VT為熱電壓，由此可以看出ΔVGS是與溫度成正比的。
由于運放OP1的增益很高，一般實際都達到60db以上，使M3和M4的漏極電壓相等。那么流過M1的電流I1就可以表示為
I1=VGS3R2+nVTlnNR0---(1.2)]]>因為M3和M4都工作在亞閾區，所以，VGS3可以表示為VGS(T)＝VGS0+θ1VT+θ2VTln T(1.3)其中，VGS0、θ1和θ2為常數，且θ1＜0，θ2＞0。
所有片上電阻阻值都是與溫度有關的，但是由于電阻R0、R1和R2均為薄膜電阻，一般薄膜電阻的溫度系數只有50ppm左右，所以，在電路實際使用的溫度范圍，我們可以認為電阻R0、R1和R2的阻值近似不變。
當R2和R0比值為m1時，使I1在溫度T0處的導數值為0，可由(2)和(3)得到m1＝-θ1-θ2(1+ln T0)(1.4)將(1.4)式代入(1.3)式，可以得到I1=VGS0-θ2VT(1+lnT0T)R1---(1.5)]]>將(1.5)式對溫度T求導，可以得到dI1dT=-θ2R1VTT(lnT0T)---(1.6)]]>從(1.6)式可以知道，當T＜T0時，I1斜率為負，當T＝T0時，I1斜率為負，當T＞T0時，I1斜率為正，所以，I1的溫度特性曲線是開口向上的高次曲線。
對于第二一階溫度補償電流發生器中的M10和M11來說，如果它們的寬長比為M，而流過的電流相等，并且都工作在亞閾值區，那么VGS10和VGS11之間的差值ΔGS即電阻R3兩端的電壓可表示為ΔVGS＝nVTln M(1.7)其中n為亞閾區斜率，VT為熱電壓，由此可以看出ΔVGS是與溫度成正比的。
由于運放OP2的增益很高，一般實際都達到60db以上，并且構成電流鏡的M8和M9完全相同，使M10和M11的漏極電壓相等，那么流過M8的電流I8就可以表示為I8=VGS10R4+nVTlnMR3---(1.8)]]>
其中，R3采用薄膜電阻，R4和R5為同種類型的負溫系數的多晶硅電阻，一般薄膜電阻的溫度系數只有100ppm左右，所以，在電路實際使用的溫度范圍，我們可以認為電阻R3的阻值近似不變，而R4可以表示為以下形式R4＝R4(T0)[1-γ(T-T0)] (1.9)其中，-γ為電阻R4的溫度系數。
因為電路正常工作的溫度范圍一般為200K～400K，所以，lnT近似為常數，那么，(3)式可以表示為VGS(T)≈VGS(T0)+λ(T-T0) (1.10)其中，λ為VGS的一階溫度系數，且λ＜0。
將(1.9)式和(1.10)式代入(1.8)式可以得到I8=VGS(T0)+λ(T-T0)R4(T0)[1-γ(T-T0)]+nVTlnMR3---(1.11)]]>根據泰勒公式，我們可以知道11-γ(T-T0)≈1+γ(T-T0)+γ2(T-T0)2---(1.12)]]>將(1.12)式代入(1.11)可以得到I8=[VGS(T0)+λ1(T-T0)][1+γ(T-T0)+γ2(T-T0)2]R4(T0)+VTR3---(1.13)]]>當R4(T0)和R3比值為m2時，使I8在溫度T0處的導數值為0，可由(1.13)得到I8=VGS(T0)-(γVGS(T0)+λ)T0R4(T0)+[γ2VGS(T0)+λγ](T-T0)2+O[(T-T0)2]R4(T0)---(1.14)]]>從(1.14)式可以知道，(T-T0)2的系數為γ2VGS(T0)+λγ即[γVGS(T0)+λ]γ，因為λ＜0和γ＞0，所以，[γVGS(T0)+λ]γ＜0是完全可能的，在這種情況下，I8就為開口向下的曲線。
比例求和電路中的PMOS管M6與第二一階溫度補償電流發生器的M8構成電流鏡，PMOS管M5與第一電路的M2構成電流鏡，顯然，根據電流疊加原理，流過NMOS管M7的電流可以表示為I7＝AI2+BI8(1.15)
其中，A為PMOS管M5和PMOS管M2的寬長比，B為PMOS管M6和PMOS管M8的寬長比。通過實際電路的仿真，選擇最佳的A和B，以使I7溫度特性達到最好。
最終，電路由NMOS管M7的柵極向外鏡像電流I7。
圖6所示的電流基準源電路包括啟動電路，第一一階溫度補償電流發生器，第二一階溫度補償電流發生器，比例求和電路，和輸出電路，各單元電路再次不再重述。
第一一階溫度補償電流發生器輸出一階溫度補償電流，且輸出電流的溫度特性曲線是開口向上的高次曲線。具體工作原理兩個PMOS管(M1和M2)完全相同，電阻R1和R2也完全相同，此外，為了達到好的性能，電阻R0、R1和R2均為薄膜電阻，因為薄膜電阻的溫度系數較小，所有元件都在芯片上實現。
對于第一一階溫度補償電流發生器中的M3和M4來說，如果它們的寬長比為N，并且都工作在亞閾值區，又由于運放OP1的增益很高，一般實際都達到60db以上，使M3和M4的漏極電壓相等。那么VGS3和VGS4之間的差值ΔVGS即電阻R0兩端的電壓可表示為ΔVGS＝nVTln N (2.1)其中n為亞閾區斜率，VT為熱電壓，由此可以看出ΔVGS是與溫度成正比的。則流過M1的電流I1就可以表示為I1=VGS3R2+nVTlnNR0---(2.2)]]>因為M3和M4都工作在亞閾區，所以，VGS3可以表示為VGS(T)＝VGS0+θ1VT+θ2VTln T(2.3)其中，VGS0、θ1和θ2為常數，且θ1＜0，θ2＞0。
所有片上電阻阻值都是與溫度有關的，但是由于電阻R0、R1和R2均為薄膜電阻，一般薄膜電阻的溫度系數只有100ppm左右，所以，在電路實際使用的溫度范圍，我們可以認為電阻R0、R1和R2的阻值近似不變。
當R2和R0比值為ml時，使I1在溫度T0處的導數值為0，可由(2)和(3)得到m1＝-θ1-θ2(1+ln T0) (2.4)將(2.4)式代入(2.3)式，可以得到
I1=VGS0-θ2VT(1+lnT0T)R1---(2.5)]]>將(2.5)式對溫度T求導，可以得到dI1dT=-θ2R1VTT(lnT0T)---(2.6)]]>從(2.6)式可以知道，當T＜T0時，I1斜率為負，當T＝T0時，I1斜率為0，當T＞T0時，I1斜率為正，所以，I1的溫度特性曲線是開口向上的高次曲線。
第二一階溫度補償電流發生器輸出一階溫度補償電流，且輸出電流的溫度特性曲線是開口向下的高次曲線。具體工作原理兩個PMOS管(M8和M9)完全相同，電阻R4和R5也完全相同，此外，為了達到好的性能，電阻R3、R4和R5均為薄膜電阻，因為薄膜電阻的溫度系數較小，在電路實際使用的溫度范圍，我們可以認為電阻R3、R4和R5的阻值近似不變。
如果Q2與Q1的發射極面積比為N，又由于運算放大器OP2的增益很高，一般都達到60db以上，使OP2的正負輸入端電位相等，所以，電阻R3的PTAT電流可以表示為IR3=VEB2-VEB1R3=VTlnNR3---(2.7)]]>流過R4的IPTAT電流可以表示為IR4=VEB1(T)R4=VG(T)+(TT0)[VEB(T0)-VG(T0)]+(δ-η)VTln(TT0)R4---(2.8)]]>其中，VG(T)為硅的帶隙電壓，(δ-η)通常為小于-1.5的常數。
則經過一階溫度補償的流過M8的電流I8為PTAT電流IR3和IPTAT電流IR4疊加，可表示為I8=1R4[VEB1+R4R3VTlnN]---(2.9)]]>當R4和R3比值為m2時，使I8在溫度T0處的導數值為0，可由(2.8)和(2.9)得到m1=q(-dVEBdT)T=T0klnN---(2.10)]]>其中q為電子電量，k為玻耳茲曼常數。
將(2.4)式代入(2.3)式，可以得到I8=VG0+VT(η-δ)(1+lnT0T)R4---(2.11)]]>其中，VG0是溫度為0K時的帶隙電壓，約為1.205V。
將(2.11)對溫度求導可以得到dI8dT=η-δR4VTT(lnT0T)---(2.12)]]>從(2.12)式可以知道，當T＜T0時，I8斜率為正，當T＝T0時，I8斜率為0，當T＞T0時，I8斜率為負，所以，I8的溫度特性曲線是開口向下的高次曲線。
比例求和電路中的PMOS管M6與第二一階溫度補償電流發生器的M8構成電流鏡，PMOS管M5與第一電路的M2構成電流鏡，顯然，根據電流疊加原理，流過NMOS管M7的電流可以表示為I7＝CI2+DI8(2.15)其中，C為PMOS管M5和PMOS管M2的寬長比，D為PMOS管M6和PMOS管M8的寬長比。通過實際電路的仿真，選擇最佳的C和D，以使I7溫度特性達到最好。
最終，電路由NMOS管M7的柵極向外鏡像電流I7。
權利要求
1.高階溫度補償電流基準源，其特征在于，包括啟動電路，該啟動電路為第一一階溫度補償電流發生器、第二一階溫度補償電流發生器和比例求和電路提供啟動偏置電壓；第一一階溫度補償電流發生器，以產生一個一階溫度補償電流，其溫度特性曲線為一開口向上的高次曲線；第二一階溫度補償電流發生器，以產生另一個一階溫度補償電流，其溫度特性曲線為一開口向下的高次曲線；比例求和電路，將第一一階溫度補償電流發生器和第二一階溫度補償電流發生器所產生的一階溫度補償電流進行按比例求和；輸出電路，輸出經高階溫度補償后的電流。
2.根據權利要求1所述的高階溫度補償電流基準源，其特征在于，所述啟動電路包括兩個電阻(RS1，RS2)和三個NMOS管(MS1，MS2，MS3)；電阻(RS1)連接于電源和NMOS管(MS1)柵極之間；電阻(RS2)連接于NMOS管(MS1)的柵極和漏極之間；NMOS管(MS2)和NMOS管(MS3)的柵極接NMOS管(MS1)的漏極，NMOS管(MS2)的漏極分別接第一一階溫度補償電流發生器的輸出端和比例求和電路的輸入端，NMOS管(MS3)的漏極分別接第二一階溫度補償電流發生器的輸出端和比例求和電路的另一輸入端；NMOS管(MS1，MS2，MS3)的源極接地。
3.根據權利要求1所述的高階溫度補償電流基準源，其特征在于，所述一階溫度補償電流發生器包括與溫度成正比的電流發生器、與溫度成反比電流發生器與比例求和電路；將與溫度成正比的電流和與溫度成反比的電流按比例相求和的方式，輸出溫度特性為開口向下的高次曲線的一階溫度補償電流或者溫度特性為開口向上的高次曲線的一階溫度補償電流。
4.根據權利要求1、3所述的高階溫度補償電流基準源，其特征在于所述第一一階溫度補償電流發生器包括兩個PMOS管(M1，M2)，兩個NMOS管(M3，M4)和三個電阻(R0，R1，R2)和一個運算放大器(OP1)；兩個PMOS管(M1，M2)構成電流鏡，其源極與外接電源連接，其柵極共同連至運算放大器(OP1)的輸出端，PMOS管(M1)的漏極連到運算放大器(OP1)的正輸入端，PMOS管(M2)的漏極連到運算放大器(OP1)的負輸入端；兩個NMOS管(M3，M4)柵極共同連到運算放大器(OP2)的負輸入端，NMOS管(M3)的源極接地，其漏極接運算放大器(OP1)的正輸入端；NMOS管(M4)的漏極和柵極共同連到運算放大器(OP1)的負輸入端，其源極通過電阻(R0)與地相連；電阻(R1)一端和NMOS管(M3)的漏極相連，另一一端接地；電阻(R2)一端NMOS管(M4)的漏極相連，另一端接地；所述第二一階溫度補償電流發生器包括兩個PMOS管(M8，M9)，兩個NMOS管(M10，M11)和三個電阻(R3，R4，R5)和一個運算放大器(OP2)；兩個PMOS管(M8，M9)構成電流鏡，其源極與外接電源連接，其柵極共同連至運算放大器(OP2)的輸出端，PMOS管(M8)的漏極連到運算放大器(OP2)的正輸入端，PMOS管(M9)的漏極連到運算放大器(OP2)的負輸入端；兩個NMOS管(M10，M11)柵極共同連到運算放大器(OP2)的負輸入端；NMOS管(M10)的源極接地，其漏極接運算放大器(OP2)的正輸入端；NMOS管(M11)的漏極和柵極共同連到運算放大器(OP2)的負輸入端，其源極通過電阻(R3)與地相連；電阻(R4)一端與NMOS管(M10)的漏極相連，另一端接地；電阻(R5)一端與和NMOS管(M11)的漏極相連，另一端接地。
5.根據權利要求1所述的高階溫度補償電流基準源，其特征在于所述比例求和電路包括兩個PMOS管(M5，M6)；兩個PMOS管(M5，M6)漏極互連；PMOS管(M5)的柵極接第一一階溫度補償電流源發生器的輸出端；PMOS管(M6)的柵極接第二一階溫度補償電流源發生器的輸出端；兩個PMOS管(M5，M6的漏極互連作為比例求和電路的輸出端。
6.根據權利要求1所述的高階溫度補償電流基準源，其特征在于所述輸出電路包括一個NMOS管(M7)，其源極接地，其漏極和柵極互連并接比例求和電路的輸出端，向外提供電流輸出。
7.根據權利要求1、3所述的高階溫度補償電流基準源，其特征在于所述第一一階溫度補償電流發生器包括兩個PMOS管(M1，M2)，兩個NMOS管(M3，M4)和三個電阻(R0，R1，R2)和一個運算放大器(OP1)；兩個PMOS管(M1，M2)構成電流鏡，其源極與外接電源連接，其柵極共同連至運算放大器(OP1)的輸出端，PMOS管(M1)的漏極連到運算放大器(OP1)的正輸入端，PMOS管(M2)的漏極連到運算放大器(OP1)的負輸入端；兩個NMOS管(M3，M4)柵極共同連到運算放大器(OP2)的負輸入端，NMOS管(M3)的源極接地，其漏極接運算放大器(OP1)的正輸入端；NMOS管(M4)的漏極和柵極共同連到運算放大器(OP1)的負輸入端，其源極通過電阻(R0)與地相連；電阻(R1)一端和NMOS管(M3)的漏極相連，另一端接地；電阻(R2)一端NMOS管(M4)的漏極相連，另一端接地；所述第二一階溫度補償電流發生器包括兩個PMOS管(M8，M9)，兩個PNP三極管(Q1，Q2)，一個運算放大器(OP2)，三個電阻(R3，R4，R5)；兩個PMOS管(M8，M9)構成電流鏡，其源極與外接電源連接，其柵極共同連到運算放大器(OP2)的輸出端，PMOS管(M9)的漏極連到運算放大器(OP2)的正輸入端，PMOS管(M8)的漏極連到運算放大器(OP2)的負輸入端；電阻(R3)一端接運算放大器(OP2)正輸出端，另一端連PNP三極管(Q2)的發射極；PNP三極管(Q2)的基極和集電極接地；PNP三極管(Q1)的基極和集電極接地，發射極接運算放大器(OP2)負輸出端；電阻(R4)一端接運算放大器(OP2)的負輸出端，另一端接地；電阻(R5)一端接運算放大器(OP2)的正輸出端，另一端接地。
全文摘要
本發明提供了一種高階溫度補償電流基準源，包括啟動電路，該啟動電路為第一一階溫度補償電流發生器、第二一階溫度補償電流發生器和比例求和電路提供啟動偏置電壓；第一一階溫度補償電流發生器，以產生一個一階溫度補償電流，其溫度特性曲線為一開口向上的高次曲線；第二一階溫度補償電流發生器，以產生另一個一階溫度補償電流，其溫度特性曲線為一開口向下的高次曲線；比例求和電路，將第一一階溫度補償電流發生器和第二一階溫度補償電流發生器所產生的一階溫度補償電流進行按比例求和；輸出電路，輸出經高階溫度補償后的電流。本發明所提供的高階溫度補償電流基準源，具有非常低的溫度系數，可以在電流模式電路、高精度數模轉換電路和有長金屬線的模擬集成電路中。
文檔編號G05F3/08GK1725137SQ200510021120
公開日2006年1月25日 申請日期2005年6月21日 優先權日2005年6月21日
發明者周號, 張波, 李肇基 申請人:電子科技大學