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一種降低運放失調電壓影響的基準電路的制作方法
作者:佚名 日期:2021年07月24日 來源:本站原創 瀏覽:

核心提示:一種降低運放失調電壓影響的基準電路的制作方法 【專利摘要】本實用新型公開一種降低運放失調電壓影響的基準電路,包括由負載電阻R1、R2和偏置電阻R3,工作在深度負反饋的運算放大器A1,晶體管Q1、Q2構成的傳統的基準電

一種降低運放失調電壓影響的基準電路的制作方法


【專利摘要】本實用新型公開一種降低運放失調電壓影響的基準電路,包括由負載電阻R1R2和偏置電阻R3,工作在深度負反饋的運算放大器A1,晶體管Q1Q2構成的傳統的基準電路,還包括運放失調電壓補償電路,該補償電路由構造相同的二極管電阻分流電路A和二極管電阻分流電路B構成,二極管電阻分流電路A與晶體管Q1并聯,二極管電阻分流電路B與相串接的晶體管Q2、偏置電阻R3并聯。由于本專利增設了運放失調電壓補償電路,利用了二極管電阻分流電路,可大大降低輸出基準電壓中運放失調電壓的影響,提高了基準電壓源的輸出基準電壓精度。

【專利說明】

一種降低運放失調電壓影響的基準電路

技術領域

[0001] 本實用新型涉及一種降低運放失調電壓影響的基準電路。

【背景技術】

[0002] 隨著系統集成技術的飛速發展,帶隙基準源已成為大規模或超大規模集成電路中 不可缺少的基本電路模塊。基準電壓源是數字模擬射頻集成電路系統中重要的組成部分, 它為系統提供一個恒定的直流參考電壓,高性能的基準電壓源將直接影響到整體電路的性 能和精度。而基準電路內部運算放大器失調電壓的存在是不可避免的,為得到高性能的帶 隙基準電壓源降低運算放大器的失調電壓顯得尤為重要。

[0003] 目前,國內外提出了多種不同的運放失調電壓補償方案來減小失調電壓Vos的影 響進而提高基準電路的性能,目前出現的減小失調電壓技術包括:1)、運算放大器采用大尺 寸器件并且仔細調整版圖的布局使得失調降到最小;2)、增大兩晶體三極管的集電極電流 的比率m,同時增大兩負載電流的比率n,達到增大正溫度系數電壓A VBE,相當于減小了失調 電壓的影響;3)、電路的每個分支可以采用兩個pn結串聯的形式使A 增加一倍,減小失調 電壓的作用效果。

[0004] 傳統的帶隙基準電路如圖1所示,考慮運放失調電壓Vos時,其具體實現過程為: R1R2的比例系數是m,使得iFmXh。忽略基極電流并假定A1很大,

[0005] ^jaa - ~ ^Jtsa T (1)

[0006] ~ ^BS2 ^^ ^7)^C2 (2)

[0007] ^ 1+及〇--~] (3)

[0008] 其中,乂吧和乂剛是晶體管Q1Q2的發射極基極電壓,是和絕對溫度成反比的負溫 度系數電壓;R2R3是電阻;VT是一階負溫度系數電壓,+K是玻爾茲曼常數、q是單位 電荷電量、T是絕對溫度。從上式可看到,對傳統的降低失調電壓影響其思想是:通過增大方 括號中第一項的值而相當于減小了失調電壓Vos對輸出基準電壓Vout的影響。

[0009] 現有技術中的一種降低運放失調電壓影響的基準電路如圖2所示,其包含兩個串 聯基極-射極電壓的基準產生器,并增加四個PM0S晶體管Ml~M4。其對運放失調電壓的補償 思想同樣為增大輸出電壓中其他項的比重,間接降低失調電壓Vos的作用效果。

[0010] 傳統的基準電壓源的缺點在于:通過增大方括號中第一項的值,vBE同樣要增大,在 低電源電壓下運算放大器很難達到很大的Vout;在標準的CMOS工藝中也是很難實現;為滿 足帶隙基準的要求,還必須保證兩個晶體管的偏置電流具有相同的溫度特性,但在實際電 路中并不能做到;除此之外,電路中運算放大器沒有阻性負載,擔PM0S器件的失配和溝道長 度調制效應都會在輸出引入誤差。因此,帶隙基準電路的整體特性依然沒有改善,不能達到 在實際中廣泛的應用。

[0011] 對于目前出現的運放失調電壓補償方法大都采用增大公式(3)中方括號中第一 項,間接減小Vos的影響,沒有直接降低Vos的大小,因此,補償后的失調電壓依然很大,對電 路系統的影響一直存在。 【實用新型內容】

[0012] 為了解決現有技術存在的不足,本實用新型的目的是提供一種降低運放失調電壓 影響的基準電路。該基準電路使用二極管電阻分流電路,通過調整適當參數直接有效降低 運算放大器的失調電壓,解決帶隙基準電路中運放失調電壓較大的問題。

[0013] 為實現上述目的,本實用新型所采用的技術方案是:

[0014] 一種降低運放失調電壓影響的基準電路,包括負載電阻R1R2和偏置電阻R3,工作 在深度負反饋的運算放大器A1,晶體管Q1Q2,其中,由晶體管Q1與負載電阻R1串連后構成 的電路,與由晶體管Q2、偏置電阻R3、負載電阻R2依次串接組成的電路并聯,工作在深度負 反饋的運算放大器A1的兩個輸入端中,一個輸入端與晶體管Q1的發射極連接,另一個輸入 端連接在偏置電阻R3與負載電阻R2之間的電路上,還包括運放失調電壓補償電路,該補償 電路由構造相同的二極管電阻分流電路A和二極管電阻分流電路B構成,二極管電阻分流電 A與晶體管Q1并聯,二極管電阻分流電路B與相串接的晶體管Q2、偏置電阻R3并聯。

[0015] 進一步地,所述二極管電阻分流電路A是由NPN型三極管Q3和電阻R4構成,二極管 電阻分流電路B是由NPN型三極管Q4和電阻R5構成,電阻R4和電阻R5的阻值相等,NPN型三極 Q3NPN型三極管Q4的并聯個數相同;所述的晶體管Q1Q2NPN型三極管,NPN型三極管 Q3Q4以及晶體管Q1Q2中的所有基極和集電極接地。NPN型三極管Q3NPN型三極管Q4在該 電路中等同于二極管。

[0016]進一步地,所述的負載電阻R1的阻值和負載電阻R2的阻值相等。

[0017]本實用新型的有益效果:

[0018] 由于本專利增設了運放失調電壓補償電路,利用了二極管電阻分流電路,可大大 降低輸出基準電壓中運放失調電壓的影響,提高了基準電壓源的輸出基準電壓精度。所述 該運放失調電壓補償電路結構簡單容易實現,在實際電路中很明確的調整某些參數即可設 計出低失調電壓的帶隙基準源,具有更強的實用性。在目前出現的大多數技術中,并不能直 接有效的降低運放的輸出電壓的影響,本發明中是通過調節電阻R2R5的比值直接降低失 調電壓對輸出基準電壓的影響。

【附圖說明】

[0019] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細說明:

[0020] 1是運放失調電壓未補償的帶隙電壓基準電路圖;

[0021] 2是現有技術中的一種降低運放失調電壓影響的基準電路;

[0022] 3是本發明降低運放失調電壓影響的基準電路圖。

[0023] 其中,圖上R1~R5是電阻;A1是運算放大器;Q1~Q4NPN型三極管;Ml~M4PM0S 晶體管。

【具體實施方式】

[0024]如圖2所示,一種降低運放失調電壓影響的基準電路,包括負載電阻R1R2和偏置 電阻R3,工作在深度負反饋的運算放大器A1,晶體管Q1Q2,其中,由晶體管Q1與負載電阻R1 串連后構成的電路,與由晶體管Q2、偏置電阻R3、負載電阻R2依次串接組成的電路并聯,工 作在深度負反饋的運算放大器A1的兩個輸入端中,一個輸入端與晶體管Q1的發射極連接, 另一個輸入端連接在偏置電阻R3與負載電阻R2之間的電路上,還包括運放失調電壓補償電 路,該補償電路由構造相同的二極管電阻分流電路A和二極管電阻分流電路B構成,二極管 電阻分流電路A與晶體管Q1并聯,二極管電阻分流電路B與相串接的晶體管Q2、偏置電阻R3 并聯。負載電阻R1R2與工作在深度負反饋的運算放大器用于穩定XY點的電壓,確保該兩 點的電壓近似相等。偏置電阻R3和晶體管產生與正溫度相關的電壓A VBE,該電壓與負溫度 相關的電壓A VBE適當權重相加,達到與溫度無關的輸出基準電壓。二極管電阻分流電路用 于減小三極管Q1Q2集電極電流,進而減小失調電壓對A VBE的影響,提高帶隙基準電壓源的 性能。具體方法是基于帶隙基準原有的溫度補償思想,利用具有正溫度特性的晶體管基極-發射極電壓差A VBE與具有負溫度特性的基極-發射極電壓VBE適當的權重相加,來抵消溫度 對輸出電壓的影響,從而實現與溫度無關的輸出電壓。

[0025] 進一步地,所述二極管電阻分流電路A是由NPN型三極管Q3和電阻R4構成,二極管 電阻分流電路B是由NPN型三極管Q4和電阻R5構成,電阻R4和電阻R5的阻值相等,NPN型三極 Q3NPN型三極管Q4的并聯個數相同;所述的晶體管Q1Q2NPN型三極管,NPN型三極管 Q3Q4以及晶體管Q1Q2中的所有基極和集電極接地。NPN型三極管Q3NPN型三極管Q4在該 電路中等同于二極管。所述的負載電阻R1的阻值和負載電阻R2的阻值相等。本結構中的失 調電壓Vos的系數只與AVbe的部分系數電阻R2R5相關,可以通過調節電阻R2R5的比值來 減小失調電壓的影響,當R2: R5的值小于1時,失調電壓被降低,而非傳統結構或其他方案中 失調電壓被放大。

[0026]以上所述是本實用新型的優選實施方式而已,當然不能以此來限定本實用新型之 權利范圍,應當指出,對于本技術領域的普通技術人員來說,對本實用新型的技術方案進行 修改或者等同替換,都不脫離本實用新型技術方案的保護范圍。

【主權項】

1. 一種降低運放失調電壓影響的基準電路,包括負載電阻R1R2和偏置電阻R3,工作在 深度負反饋的運算放大器Al,晶體管Q1Q2,其中,由晶體管Ql與負載電阻Rl串連后構成的 電路,與由晶體管Q2、偏置電阻R3、負載電阻R2依次串接組成的電路并聯,工作在深度負反 饋的運算放大器Al的兩個輸入端中,一個輸入端與晶體管Ql的發射極連接,另一個輸入端 連接在偏置電阻R3與負載電阻R2之間的電路上,其特征在于:還包括運放失調電壓補償電 路,該補償電路由構造相同的二極管電阻分流電路A和二極管電阻分流電路B構成,二極管 電阻分流電路A與晶體管Q1并聯,二極管電阻分流電路B與相串接的晶體管Q2、偏置電阻R3 并聯。2. 根據權利要求1所述的降低運放失調電壓影響的基準電路,其特征在于:所述二極管 電阻分流電路A是由NPN型三極管Q3和電阻R4構成,二極管電阻分流電路B是由NPN型三極管 Q4和電阻R5構成,電阻R4和電阻R5的阻值相等,NPN型三極管Q3NPN型三極管Q4的并聯個 數相同;所述的晶體管Q1Q2NPN型三極管,NPN型三極管Q3Q4以及晶體管Q1Q2中的所有 基極和集電極接地;NPN型三極管Q3NPN型三極管Q4在該電路中等同于二極管。3. 根據權利要求1所述的降低運放失調電壓影響的基準電路,其特征在于:所述的負載 電阻Rl的阻值和負載電阻R2的阻值相等。

 

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