一种采用二次曲率补偿的带隙基准源
带隙基准源广泛应用于各类集成电路|0">集成电路之中。在现代集成电路日益发展的今天，带隙基准源扮演了极其重要的角色。在A／D，D／A转换器以及一些模拟和数字电路中，带隙基准源起着至关重要的作用，它的温度特性和抗噪声能力直接决定了整体电路的精度和性能。因此，提高带隙基准源的精度是十分重要的。
本文介绍带曲率补偿的带隙基准源的原理，并将其与传统带隙基准源进行比较，突出其在温度特性上的优点，并介绍一种运用曲率补偿的带隙基准源电路。
2 传统带隙基准源原理
带隙基准的原理是产生分别带正温度系数和负温度系数的电压，然后通过电路让其相加得到温度系数很小，甚至没有温度系数的电压。
传统带隙基准的电路结构如图1所示。
负温度系数电压由双极性晶体管的基极-发射极电压产生。我们可以得到：
上述带正负温度系数的电压，通过如图1所示方式相加，可得：
3 运用曲率补偿的带隙基准源
3.1 曲率补偿的带隙基准源原理
双极型晶体管的基极-发射极电压VBE并不随温度线性变化，而是由式(5)确定：
因此，为了消除高阶项对电压的影响，电路中要引入带正温度系数的高阶项电压。式(5)中，当流过二极管的电流为PTAT电流时，a=1。可得：
图2所示为新型带隙基准源电路的核心部分。相比传统带隙基准电路中采用运算放大器的两端产生等电位的方式，该电路使用的方式更加精确。传统带隙基准电路使用运算放大器的两端作为电路的等电位点，但运算放大器存在输入失调电压。输入失调电压会影响基准电压的精度。新型带隙基准电路采用自举电流源强制Q1和Q2的电流相等，消除了运算放大器失调电压对输出电压的影响，并且电路具有较高的电源电压抑制比。同时，该电路不仅能产生带隙基准电压源，而且能产生带隙基准电流源。
4 仿真结果与分析
本文基于0.6μm的CMOS工艺模型，并用Spectre进行了仿真。图3给出了经过曲率补偿后的温度扫描曲线。经过二次曲率补偿的曲线，在-50～+125℃的温度范围中，最大和最小值之差仅为1.98 mV，平均温度系数为4.47 ppm／℃。
5 结 语
本文分析了传统带隙基准电路和带曲率补偿的带隙基准电路，在理论上阐述了传统带隙基准的不足以及带曲率补偿带隙基准电路的先进之处，提出了一种带曲率补偿的带隙基准源电路，经过仿真，在-50～+125℃的温度范围中，新型带隙基准电路的平均温度系数为4.47 ppm／℃。该结果显示带曲率补偿的带隙基准电路具有更好的温度特性。
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