一種低電壓低溫漂的基準(zhǔn)電流源

現(xiàn)在需要得到一個(gè)偏置電壓VREF。VREF不但要與溫度無(wú)關(guān)，而且必須等于VZTC，使得輸出管M1工作在零溫漂點(diǎn)(ZTC)，產(chǎn)生一個(gè)與溫度無(wú)關(guān)的基準(zhǔn)電流IREF。這個(gè)偏置電壓可以通過(guò)下述的二階補(bǔ)償?shù)牡蛪簬痘鶞?zhǔn)電路得到。

2 二階補(bǔ)償?shù)牡蛪簬痘鶞?zhǔn)電路
2．1 低壓帶隙基準(zhǔn)電路
傳統(tǒng)帶隙基準(zhǔn)源設(shè)計(jì)的基本思想是選擇適當(dāng)?shù)南禂?shù)，將具有正溫度特性的熱電壓VT與具有負(fù)溫度特性的雙極型晶體管的VBE相加，從而得到一個(gè)與溫度無(wú)關(guān)的近似輸出，但在低壓情況下，這種模式的帶隙基準(zhǔn)電路將受到限制。文獻(xiàn)[7]給出一種電流模式，采用電阻分壓得到的一個(gè)低壓的帶隙基準(zhǔn)電路。如圖3所示，該電路將正溫度系數(shù)和負(fù)溫度系數(shù)兩電流之和通過(guò)電流鏡鏡像到輸出端，得到基本與溫度無(wú)關(guān)的基準(zhǔn)電壓。

調(diào)整R1的阻值使Va和Vb分別大于0.6 V，晶體管工作在指數(shù)區(qū)，同時(shí)利用R2B1，R2B2及R2A1，R2A2，進(jìn)行分壓，得到較小電壓的Vc和Vd作為運(yùn)放的輸入電平。其中R2B1=R2A1，R2B2=R2A2，所以Va=Vb，Vc=Vd?？梢酝茖?dǎo)出圖3中帶隙基準(zhǔn)輸出電壓VREF：

2．2 二階溫度補(bǔ)償
由文獻(xiàn)[8]可知，雙極型晶體管的VBE并不是隨著溫度線性變化的，其溫度特性可表示為：

式中：VBG0是在溫度為0 K時(shí)外推而得到的PN結(jié)二極管電壓；T是絕對(duì)溫度；T0是參考溫度；VBE0是在溫度為T0時(shí)的發(fā)射結(jié)電壓；η是與工藝有關(guān)且與溫度無(wú)關(guān)的常數(shù)；α的值與集電極電流Ic的溫度特性有關(guān)(當(dāng)Ic與溫度成正比，即PTAT電流時(shí)，α=1；當(dāng)Ic是與溫度無(wú)關(guān)的電流時(shí)，α=0)。
文獻(xiàn)[9]運(yùn)用這個(gè)原理對(duì)電路進(jìn)行了二階溫度補(bǔ)償，但在低電源電壓的情況下，文獻(xiàn)[8]中的電路將受到限制。在此將這種二階溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄟ\(yùn)用到圖3的帶隙基準(zhǔn)電路中，改進(jìn)后的電路圖如圖4所示。