技术领域
[0001] 本
发明涉及电路结构技术领域，特别涉及能隙基准电流电路结构技术领域，具体是指一种具有高稳定性的能隙基准电流电路结构。
背景技术
[0002]
现有技术中的能隙基准电流产生电路的原理图，如图1所示，其推导过程如下：
[0003] ∵IQ11294＝IQ11293
[0004] UBE(Q11293)＝UBE(Q11294)+I×RX11492，Se(Q11294)＝6×Se(Q11293)[0005] ∴
[0006] ∴I×RX11492＝UT×ln6
[0007] ∴
[0008] 理论上，能隙基准电流只取决于
电阻RX11492的阻值，与其它因素无关，代入电阻值可计算出能隙电流。按照样品电路提取出来的参数，能隙基准电流仿真结果如下图2所示。由于工艺模型中NPN管集
电极电阻Rc偏大，使得NPN管饱和压降偏大，使得能隙基准电流在正常工作
电压区间摆幅过大，从而导致整体电路静态电流偏大。
[0009] 而整体电路的静态电流仿真结果与样品电路实测值对比则如图3所示。从图3可见，电源从0~10V扫描，在电路正常工作电压6.5~9.5V区间，依据现有的仿真模型（NPN模型qvn2d2x2d2ba），能隙电流基准曲线斜率过大，使得整体静态电流随电压的增大而上升过快，导致整体电路正常工作功耗过大。所以，必须对能隙基准电流电路做出改进。
发明内容
[0010] 本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种能够有效减小NPN
三极管饱和压降的影响，进而保证能隙基准电流的稳定性，且结构简单，实现成本低廉，应用范围较为广泛的具有高稳定性的能隙基准电流电路结构。
[0011] 为了实现上述的目的，本发明的具有高稳定性的能隙基准电流电路结构具有如下构成：
[0012] 该电路结构包括组成镜像恒流源的第一NPN三极管Q1和第二NPN三极管Q2，所述的第一NPN三极管Q1和第二NPN三极管Q2为相同的三极管元件，所述的第一NPN三极管Q1的基极连接所述的第二NPN三极管Q2的基极，所述的第一NPN三极管Q1的基极还连接第一NPN三极管Q1的集电极，所述的第一NPN三极管Q1的集电极连接电源，所述的第一NPN三极管Q1和第二NPN三极管Q2的发射极均接地，所述的第二NPN三极管Q2的集电极为恒流源输出端，且所述的第一NPN三极管Q1和第二NPN三极管Q2的集电极电阻Rc的阻值为集电极与基极间阻值Rcb的90至110倍。
[0013] 该具有高稳定性的能隙基准电流电路结构中，所述的第一NPN三极管Q1和第二NPN三极管Q2的集电极电阻Rc的阻值为集电极与基极间阻值Rcb的101.25倍。
[0014] 该具有高稳定性的能隙基准电流电路结构中，所述的第一NPN三极管Q1和第二NPN三极管Q2具有替代P型衬底的P型体层结构。
[0015] 该具有高稳定性的能隙基准电流电路结构中，所述的电路还包括能隙电阻R1，所述的能隙电阻R1连接于所述的第二NPN三极管Q2的发射极与接地之间。
[0016] 该具有高稳定性的能隙基准电流电路结构中，所述的能隙电阻R1的阻值范围为1.7KΩ至2K Ω。
[0017] 采用了该发明的具有高稳定性的能隙基准电流电路结构，其中。组成镜像恒流源的第一NPN三极管Q1和第二NPN三极管Q2的集电极电阻Rc的阻值为集电极与基极间阻值Rcb的90至110倍，有效降低了NPN三极管的集电极电阻Rc，从而能够减小NPN三极管饱和压降的影响，进而保证能隙基准电流的稳定性，且本发明的具有高稳定性的能隙基准电流电路结构简单，实现成本低廉，应用范围也较为广泛。
附图说明
[0018] 图1为现有技术中的能隙基准电流产生电路的原理图。
[0019] 图2为图1所示电路的能隙基准电流仿真结果示意图。
[0020] 图3为整体电路静态电流仿真结果与样品电路实测值对比图。
[0021] 图4为本发明的具有高稳定性的能隙基准电流电路结构的电路图。
[0022] 图5为两种NPN三极管模型进行具体仿真的结果示意图。
[0023] 图6为图5所示的仿真结果与样品电路对比结果的静态电流IV曲线示意图。
[0024] 图7为本发明的增加能隙电阻的仿真的结果示意图。
[0025] 图8为图7所示的仿真结果与样品电路对比结果的静态电流IV曲线示意图。
具体实施方式
[0026] 为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下
实施例详细说明。
[0027] 请参阅图4所示，为本发明的具有高稳定性的能隙基准电流电路结构的电路图。
[0028] 在一种实施方式中，该具有高稳定性的能隙基准电流电路结构包括组成镜像恒流源的第一NPN三极管Q1和第二NPN三极管Q2，所述的第一NPN三极管Q1和第二NPN三极管Q2为相同的三极管元件。所述的第一NPN三极管Q1的基极连接所述的第二NPN三极管Q2的基极，所述的第一NPN三极管Q1的基极还连接第一NPN三极管Q1的集电极，所述的第一NPN三极管Q1的集电极连接电源，所述的第一NPN三极管Q1和第二NPN三极管Q2的发射极均接地，所述的第二NPN三极管Q2的集电极为恒流源输出端，且第一NPN三极管Q1和第二NPN三极管Q2的集电极电阻Rc的阻值为集电极与基极间阻值Rcb的90至110倍。其中，所述的第一NPN三极管Q1和第二NPN三极管Q2具有替代P型衬底的P型体层结构。
[0029] 在一种优选的实施方式中，所述的第一NPN三极管Q1和第二NPN三极管Q2的集电极电阻Rc的阻值为集电极与基极间阻值Rcb的101.25倍。
[0030] 在进一步优选的实施方式中，所述的电路还包括能隙电阻R1，所述的能隙电阻R1连接于所述的第二NPN三极管Q2的发射极与接地之间。
[0031] 在更优选的实施方式中，所述的能隙电阻R1的阻值范围为1.7KΩ至2KΩ。
[0032] 在实际应用中，本发明的具有高稳定性的能隙基准电流电路结构中，将决定能隙基准电流的NPN管的集电极电阻Rc减小，减小其饱和压降，从而减小其对能隙基准电流摆幅的影响。最简单的方法是直接将NPN管Q1和Q2的常用工艺模型从qvn2d2x2d2ba改为qvn2d2x2d2bd。
[0034]Rcb Rc
模型qvn2d2x2d2ba 1 678.38×Rcb
模型qvn2d2x2d2bd 1 101.25×Rcb
[0035] 表1两个模型的NPN三极管的集电极电阻Rc参数对比表工艺制版层次方面两个模型的区别在于：
[0036]
[0037] 表2两个模型的NPN三极管的工艺对比表
[0038] 由表2可见，工艺上变更器件模型只需局部通过掩膜减少一次制版层次即可实现，同时也不会增加制版成本。
[0039] 对于采用上述两种NPN三极管模型进行具体仿真的结果如图5所示，其中：实线对应模型qvn2d2x2d2ba，虚线对应模型qvn2d2x2d2bd。
[0040] 从图6所示的上述仿真与对比结果来看，电源从0~10V扫描，在正常工作电压6.5-9.5V区间，采用新模型的能隙基准电流曲线斜率更趋平缓，减小了能隙电流的摆幅；
整体电路静态电流曲线斜率也与样品实测电路一致，这应该是符合原电路的设计思想的结果。而且在工作电压区间内，采用新模型的能隙基准电流值与理论值误差在2uA以内，满足能隙基准电流稳定的要求。
[0041] 然而，将新模型静态电流与样品实测对比，仍然存在偏大约10%的情况。则可以通过压低能隙基准电流的方法，即增大电阻X11492的阻值约10%，来使得整体静态电流ICC减小，最终的仿真与实测对比曲线如图7所示。其中，实线对应模型qvn2d2x2d2ba，虚线对应模型qvn2d2x2d2bd，点线为qvn2d2x2d2bd模型和增大电阻X11492阻值。
[0042] 如图8所示，在电路正常工作区间6.5-9.5V之间，能隙基准电流曲线斜率平缓，与理论值保持在误差范围之内，满足能隙基准电流稳定的要求；同时最终拟合的曲线与样品实测曲线基本一致，保证了整体电路的静态电流特性及功耗。由此实现了一种利用减小NPN集电极电阻Rc的阻值，使NPN饱和压降对能隙基准电流的影响相对减小，从而在电路基本结构及工艺条件不变的前提下，实现了预期的能隙基准特性，大大方便了电路的顺利研发，提高了工艺的兼容性。
[0043] 采用了该发明的具有高稳定性的能隙基准电流电路结构。其中，组成镜像恒流源的第一NPN三极管Q1和第二NPN三极管Q2的集电极电阻Rc的阻值为集电极与基极间阻值Rcb的90至110倍，有效降低了NPN三极管的集电极电阻Rc，从而能够减小NPN三极管饱和压降的影响，进而保证能隙基准电流的稳定性，且本发明的具有高稳定性的能隙基准电流电路结构简单，实现成本低廉，应用范围也较为广泛。
[0044] 在此
说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种
修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
