跟着集成电路的开展，一个高安稳、高精度的基准电压源变得越来越重要。特别是在D/A，A/D转化以及PLL电路中，温度安稳性和精度之间关系到整个电路的精确度和功能。
当今规划的基准电压源大多数选用BJT带隙基准电压源结构，以及使用MOS晶体管的亚阈特性发生基准电压源；但是，跟着深亚微米CMOS工艺的开展，尺度按份额不断缩小，对芯片面积的应战越来越严峻，双极型晶体管以及高精度电阻所占用的面积则成为一个十分严峻的问题。在此，提出一种经过两个作业在饱满区的MOS管的栅源电压差原理，发生一个与绝对温度成正比（PTAT）的电流，使用这个电流与一个作业在饱满区的二极管衔接的NMOS晶体管的阈值电压进行补偿，完成了一个低温漂、高精度的基准电压源的规划。
1 NMOS晶体管的构成
两个作业在弱反型区的NMOS晶体管M1和M2的结构如图1所示。
其输出电压V0能够表明为：
式中：UT=kT/q;k为波尔兹曼常数；△V表明实践中晶体管失配引进的差错，是个常数，这儿疏忽它的影响。由此得到：
式中：
是由温度决议的倍增因子，后边将对其温度特性进行评论。
关于NMOS晶体管M1和M2，其栅源电压别离为Vgs1和Vgs2，那么图3中电压为：
假如使用前面说到的两个作业在弱反型区的MOS管输出电压特性来操控两个作业在饱满区的NMOS的栅极电压Vgs1和Vgs2，使得：
式中：λ为份额常数。
将式（5）代入到式（3）可得：
关于参数KM1，它首要受晶体管迁移率λ的影响，通常被界说为：
式中：T为绝对温度；α由工艺决议，典型值为1.5.将式（7）代人式（6）可得：
它为一个与温度无关的常数。
经过上面剖析可知，此办法能够得到一个与绝对温度成正比（PTAT）的电流I1.详细完成电路如图3所示。
图3电路中，M3~M6四个PMOS晶体管作业在饱满区，它们的宽长比相同。M1和M2两个NMOS晶体管作业在饱满区，它们的宽长比为（W/L）2/（W/L）1=m.经过调理电路，使得M7~M10四个NMOS晶体管作业在深线性区。现在评论电路的作业原理。
关于X点和Y点的对地电压，能够别离表明为：
经过式（5）和式（15）能够看出，在这个电路中，式（5）的系数：
它是一个仅与器材尺度有关，而与温度无关的常数。
经过式（9）和式（10）可知，此电路能够发生一个与绝对温度成正比的电流。
2 基准电压的规划
关于一个作业在饱满区的二极管衔接NMOS晶体管，如图4所示，它的Vgs=Vds流过它的饱满漏电流为：
关于MOS管的阈值电压Vth，它的一阶近似表达式能够表明为：
式中：Vth0为MOS管作业在绝对零度时的阈值电压；aVT为一个与温度无关的常数；T-T0为温度改变量。关于一个MOS管的迁移率μn：它的巨细能够表明为：
μn=μn0（T/T0）-m （19）
式中：μn0为绝对温度时MOS管的迁移率值；T0为绝对零度；T为温度改变量；m为份额改变因子，它的典型值为1.5.
令式（10）中I1为式（17）中的Id，即：I1=Id，将式（10）、式（18）和式（19）代人式（17）收拾可得：
便能够得到一个高精度、与温度无关的Vgs，即Vref=Vgs=Vds.此思维规划的详细完成电路如图5所示。
对图5进行剖析，NMOS晶体管M1和M2经过Vgs1和Vgs2发生漏电流Id1，再经过电流源M3和M7，使得它流入二极管衔接的NMOS晶体管 M12，发生一个基准电压源Vref.在图5中，M3~M7五个晶体管尺度相同，M1和M2晶体管的宽长比份额为1:m.式（21）中的W/L为图5中二极管衔接M12管的宽长比。
3 仿真成果与剖析
对图3PTAT发生电路进行仿真，能够得到图6仿真成果。
从图6仿真成果能够看出，流过M1管的漏电流与绝对温度成正比，αI/αT△0.6.
对图5基准电压源电路进行仿真，可得如图7所示成果。经过对图7剖析可知，在25℃时，基准电压源的电压约为1.094.04 V，在整个温度规模（-40~80℃）内，其温度漂移系数为6.12 ppm/℃，满意高精度基准电压源的规划要求。
4 结 语
在此，根据SM%&&&&&% 0.18μm CMOS工艺，选用一阶温度补偿作为基准电压补偿，提出一种新颖的PTAT电流发生电路结构，以对二极管衔接的NMOS晶体管的阈值电压进行补偿，得到一个高精度基准电压源。该电路占用芯片面积小，精度高，可移植性强，十分适用于当今高精度的A/D，D/A和高精度运放偏置电路。此电路已成功应用于某款高速DAC芯片中。
