帶隙基準(zhǔn)的高階溫度補(bǔ)償

帶隙基準(zhǔn)的一階溫度補(bǔ)償如圖1所示，雙極型晶體管基極-發(fā)射極電壓差ΔVBE具有正溫度系數(shù)，而雙極型晶體管基極-發(fā)射極電壓VBE具有負(fù)溫度系數(shù)，如果將兩個電壓進(jìn)行相加，理論上就可以通過設(shè)計(jì)合適的參數(shù)實(shí)現(xiàn)接近于零溫度系數(shù)的電壓。而雙極型晶體管基極-發(fā)射極電壓VBE隨溫度的變化具有一定的非線性，因此產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓存在一定的曲率，如果對溫度漂移系數(shù)具有很高的要求，那么帶隙基準(zhǔn)的一階溫度補(bǔ)償就無能為力了。

圖1(來源于公開資料）

帶隙基準(zhǔn)的高階溫度補(bǔ)償

02雙極型晶體管基極-發(fā)射極電壓VBE與溫度的函數(shù)關(guān)系如下：

其中帶隙電壓Vbandgap =E g /q；T0為絕對零度；η與溫度無關(guān)；若流過雙極型晶體管的電流與溫度無關(guān)，則x=0，若為PTAT電流，則x=1。可以看到該函數(shù)的第3項(xiàng)為一個對數(shù)項(xiàng)，造成了V~BE~隨溫度的變化具有非線性。高階溫度補(bǔ)償?shù)哪康木褪窍ミ@一個對數(shù)項(xiàng)。

如圖2，是一個引入了高階溫度補(bǔ)償?shù)牡蛪簬痘鶞?zhǔn)。

圖2(來源于公開資料）

除了流過R1的PTAP電流 IPTAT (R1的壓降為雙極型晶體管基極-發(fā)射極電壓差ΔV BE ，呈正溫度系數(shù)）以及流過R2的CTAT電流 ICTAT (R2的壓降為雙極型晶體管基極-發(fā)射極電壓VBE ，呈負(fù)溫度系數(shù))，還存在一個對數(shù)項(xiàng)電流 INL 。

那么INL是如何產(chǎn)生的呢？我們再次拿出這個函數(shù)式子：

Q1流過的是PTAT電流，則x=1；Q2流過的是與溫度無關(guān)的電流，則x=0。那么VBE3與VBE1之差就只剩對數(shù)項(xiàng)：

R3上的壓降即VBE3 -V BE1 ，因此R3流過的電流為一非線性電流，與溫度呈對數(shù)關(guān)系：

以X或Y結(jié)點(diǎn)作為參考，可以得到輸出電流為PTAP、CTAT、非線性電流共同作用。

只要通過設(shè)計(jì)R2與R3的比值，就可以與VBE1中的對數(shù)項(xiàng)相抵消，實(shí)現(xiàn)高階溫度補(bǔ)償。