一种采用运放负反馈的线性超低温度系数基准源
技术领域
本发明涉及电子领域，尤其涉及一种采用运放负反馈的线性超低温度系数基准源。
背景技术
基准源作为电压输出电路，其主要作用是给集成电路提供电压基准与偏置；降低集成电路的温漂效应。随着电路精度的提高，对于基准源的要求也日益提高。但是目前的基准源输出电压的温度系数较高。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种采用运放负反馈的线性超低温度系数基准源。
一种采用运放负反馈的线性超低温度系数基准源，包括依次连接的产生电压电路、运放反馈电路以及缓冲输出电路，所述运放反馈电路包括全差分放大器电路以及负反馈控制电路，所述产生电压电路产生一个正温度系数电压和一个负温度系数电压输出到全差分放大器电路放大，放大后的正温度系数电压和负温度系数电压经过所述负反馈控制电路相加产生一个低温度系数的基准电压，通过负反馈控制电路将所述低温度系数的基准电压输出与所述放大后的正温度系数电压相减，将相减的结果输出再与输入的所述低温度系数的基准电压相减形成负反馈环路，自动调节而产出一个线性超低温度系数的基准电压，再经过缓冲输出电路输出。
优选的，所述产生电压电路包括PMOS Mp1、Mp2、Mp3、Mp4、Mp5、Mp6、NMOS Mn1、Mn2、Mn3、Mn4、PNP BJT Q1、Q2、Q3和电阻R1、R2，电源电压AVDD连接PMOS Mp1的源极、PMOS Mp2的源极、PMOS Mp3的源极、PMOS Mp4的源极、PMOS Mp5的源极和PMOS Mp6的源极；PMOS Mp1的栅极连接PMOS Mp2的栅极、PMOS Mp2的漏极、NMOS Mn2的漏极、PMOS Mp3的栅极和PMOS Mp4的栅极；PMOS Mp1的漏极连接NMOS Mn1的漏极、NMOS Mn1的栅极和NMOS Mn2的栅极；NMOSMn1的发射极连接PNP BJT Q1的集电极；PNP BJT Q1的集极和基极都连接电源地；NMOS Mn2的源极连接PNP BJT Q2的发射电极；PNP BJT Q2的集极和基极都连接电源地；PMOS Mp3的漏极连接PMOS Mp5的栅极、PMOS Mp6的栅极和电阻R1的一端；电阻R1的另一端连接电源地；PMOS Mp4的漏极连接电阻R2的一端为正温度系数电压输出Vptat；电阻R2的另一端连接电源地；PMOS Mp5的漏极连接NMOS Mn3的漏极、NMOS Mn3的栅极和NMOS Mn4的栅极；NMOS Mn3的源极连接电源地；PMOS Mp6的源极连接PNP BJT Q3的发射电极为负温度系数电压输出Vctat；PNP BJT Q3的集极连接NMOS Mn4的漏极；PNP BJT Q3的基极连接电源地；NMOS Mn4的源极连接电源地。
优选的，所述全差分放大器电路包括用于将负温度系数电压和正温度系数电压放大的全差分运算放大器A1以及电阻Rd3、Rd4，所述全差分运算放大器A1的反相输入端连接产生电压电路输出正温度系数电压的输出端，正相输入端连接产生电压电路输出负温度系数电压的输出端，所述电阻Rd3的一端连接全差分运算放大器A1的反相输入端，另一端连接全差分运算放大器A1的正相输出端，所述电阻Rd4的一端连接全差分运算放大器A1的正相输入端，另一端连接全差分运算放大器A1的反相输出端。
优选的，所述全差分放大器电路还包括电阻Rd1、Rd2，所述电阻Rd1一端连接产生电压电路输出正温度系数电压的输出端，另一端连接全差分运算放大器A1的反相输入端，所述电阻Rd2一端连接产生电压电路输出负温度系数电压的输出端，另一端连接全差分运算放大器A1的正相输入端。
优选的，所述负反馈控制电路包括运算放大器A2、A3、电阻Rf1、Rf2、Rf3、Rf4、Rf5，所述运算放大器A2的反相输入端经过电阻Rf1、Rf2分别连接全差分放大器电路的正相输出端和反相输出端，运算放大器A2的输出端连接运算放大器A3的反相输入端，运算放大器A3的正相输入端经过电阻Rf5连接全差分放大器电路的正相输出端，运算放大器A3的输出端连接运算放大器A2的正相输入端，所述电阻Rf3连接在运算放大器A2的反相输入端与输出端之间，所述电阻Rf4连接在运算放大器A3的正相输入端与输出端之间；正温度系数电压和负温度系数电压经过所述电阻Rf1、Rf2相加后产生一个低温度系数的基准电压，运算放大器A2输出的基准电压Vout通过运算放大器A3与通过全差分放大器电路放大后输出的正温度系数电压相减再输入到运算放大器A2的正相输入端，再与之前在运算放大器A2反相输入端的低温度系数电压相减，形成负反馈环路，自动调节而产生出一个线性超低温度系数的基准电压Vout。
优选的，所述缓冲输出电路包括用于提高运放反馈电路输出基准电压驱动能力的运算放大器OP，所述运算放大器OP的正相输入端连接运放反馈电路输出端，所述运算放大器OP的反相输入端连接运算放大器OP的输出端。
本发明的有益效果：
1.产生电压电路产生一个正温度系数电压和一个负温度系数电压输出到全差分放大器电路放大，放大后的正温度系数电压和负温度系数电压经过所述负反馈控制电路相加产生一个低温度系数的基准电压，通过负反馈控制电路将所述低温度系数的基准电压输出与所述放大后的正温度系数电压相减，将相减的结果输出再与输入的所述低温度系数的基准电压相减形成负反馈环路，自动调节而产出一个线性超低温度系数的基准电压，再经过缓冲输出电路输出。最后输出的基准电压不受温度变化影响、超低温度系数、高驱动。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例一种采用运放负反馈的线性超低温度系数基准源的结构示意图；
图2是本发明实施例一种采用运放负反馈的线性超低温度系数基准源中产生电压电路的电路原理图；
图3是本发明实施例一种采用运放负反馈的线性超低温度系数基准源中运放反馈电路的电路原理图；
图4是本发明实施例一种采用运放负反馈的线性超低温度系数基准源中缓冲输出电路的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
本发明提出了一种采用运放负反馈的线性超低温度系数基准源，如图1所示，包括依次连接的产生电压电路、运放反馈电路以及缓冲输出电路，所述运放反馈电路包括全差分放大器电路以及负反馈控制电路，产生电压电路产生一个正温度系数电压和一个负温度系数电压输出到全差分放大器电路放大，放大后的正温度系数电压和负温度系数电压经过所述负反馈控制电路相加产生一个低温度系数的基准电压，通过负反馈控制电路将所述低温度系数的基准电压输出与所述放大后的正温度系数电压相减，将相减的结果输出再与输入的所述低温度系数的基准电压相减形成负反馈环路，自动调节而产出一个线性超低温度系数的基准电压，再经过缓冲输出电路输出。
产生电压电路用于产生一个正温度系数电压和一个负温度系数电压输出到运放反馈电路，如图2所示，具体包括：PMOS Mp1、Mp2、Mp3、Mp4、Mp5、Mp6、NMOS Mn1、Mn2、Mn3、Mn4、PNP BJT Q1、Q2、Q3和电阻R1、R2，电源电压AVDD连接PMOS Mp1的源极、PMOS Mp2的源极、PMOS Mp3的源极、PMOS Mp4的源极、PMOS Mp5的源极和PMOS Mp6的源极；PMOS Mp1的栅极连接PMOS Mp2的栅极、PMOS Mp2的漏极、NMOS Mn2的漏极、PMOS Mp3的栅极和PMOS Mp4的栅极；PMOS Mp1的漏极连接NMOS Mn1的漏极、NMOS Mn1的栅极和NMOS Mn2的栅极；NMOS Mn1的发射极连接PNP BJT Q1的集电极；PNP BJT Q1的集极和基极都连接电源地；NMOS Mn2的源极连接PNP BJT Q2的发射电极；PNP BJT Q2的集极和基极都连接电源地；PMOS Mp3的漏极连接PMOS Mp5的栅极、PMOS Mp6的栅极和电阻R1的一端；电阻R1的另一端连接电源地；PMOS Mp4的漏极连接电阻R2的一端为正温度系数电压输出Vptat；电阻R2的另一端连接电源地；PMOS Mp5的漏极连接NMOS Mn3的漏极、NMOS Mn3的栅极和NMOS Mn4的栅极；NMOS Mn3的源极连接电源地；PMOS Mp6的源极连接PNP BJT Q3的发射电极为负温度系数电压输出Vctat；PNP BJT Q3的集极连接NMOS Mn4的漏极；PNP BJT Q3的基极连接电源地；NMOS Mn4的源极连接电源地。
全差分放大器电路用于将负温度系数电压和正温度系数电压放大。如图3所示，全差分放大器电路包括将负温度系数电压和正温度系数电压放大的全差分运算放大器A1以及电阻Rd1、Rd2、Rd3、Rd4。产生电压电路输出的正温度系数Vptat连接电阻Rd1的一端，产生电压电路输出的负温度系数Vctat连接电阻Rd2的一端，电阻Rd1的另一端连接电阻Rd3的一端和全差分运算放大器A1的反相输入端，电阻Rd2的另一端连接电阻Rd4的一端和全差分运算放大器A1的正相输入端，电阻Rd3的另一端连接电阻Rf1的一端、电阻Rf5的一端和全差分运算放大器A1的正相输出端，电阻Rd4的另一端连接电阻Rf2的一端和全差分运算放大器A1的反相输出端。
在正常情况下，产生电压电路输出的负温度系数电压Vctat和正温度系数电压Vptat会受温度的影响，由于电压Vctat和Vptat是两个方向相反的正负电压，因此将其相加后能够排除温度因素的影响，最后得到一个低温度系数接近无温度系数的基准电压Vout。
如图3所示，负反馈控制电路包括运算放大器A2、A3、电阻Rf1、Rf2、Rf3、Rf4、Rf5。运算放大器A2的反相输入端经过电阻Rf1、Rf2分别连接全差分放大器电路的正相输出端和反相输出端，运算放大器A2的输出端连接运算放大器A3的反相输入端，运算放大器A3的正相输入端经过电阻Rf5连接全差分放大器电路的正相输出端，运算放大器A3的输出端连接运算放大器A2的正相输入端，所述电阻Rf3连接在运算放大器A2的反相输入端与输出端之间，所述电阻Rf4连接在运算放大器A3的正相输入端与输出端之间。
正温度系数电压和负温度系数电压经过所述电阻Rf1、Rf2相加后产生一个低温度系数的基准电压，运算放大器A2输出的基准电压Vout通过运算放大器A3与通过全差分放大器电路放大后输出的正温度系数电压相减再输入到运算放大器A2的正相输入端，再与之前在运算放大器A2反相输入端的低温度系数电压相减，形成负反馈环路，自动调节而产生出一个线性超低温度系数的基准电压Vout。
缓冲输出电路主要的作用是提高运放反馈电路输出超低温度系数基准电压Vout的驱动能力。如图4所示，缓冲输出电路包括一个运算放大器OP。运放反馈电路的超低温度系数的基准电压输出Vout连接运算放大器OP的正相输入端，单端输出运算放大器OP的反相输入端连接单端输出运算放大器OP的输出端为最终的超低温度系数高驱动的基准源输出Vref。
本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
