二阶补偿带隙基准：提高温度稳定性的关键设计

本文介绍了一种创新的二阶补偿带隙基准设计，它针对MOS管漏极电流与过驱动电压之间存在平方关系的特点，提出了一个独特的电路构想。传统的带隙基准电压源主要依赖于一阶补偿，即利用三极管基极-发射极电压VBE的温度依赖性，但VBE与温度的关系是非线性的，特别是低温和高温时的非线性更为显著。为此，设计者引入了一股与温度成平方关系的电流，以实现对基准电压在不同温度区间内的双重补偿。 设计的关键在于利用分段补偿原理，通过精确设置电阻网络（如R1~R4）和电流控制元件（如A、B点电压），使得电流输出IOUT能够随着温度变化调整，从而在低温和高温阶段都能提供稳定的基准电压。在电路仿真中，使用0.5微米BCD工艺验证了这一设计，结果显示在-35℃至135℃的宽温范围内，输出电压稳定在1.24V，温度系数仅为2.82ppm/℃，表现出极高的稳定性。此外，低频时的电源抑制比达到了惊人的75.6dB，进一步证明了该补偿方法的有效性。 设计中的关键部分包括一阶补偿的实现，即通过选择合适的R1和R3来抵消VBE的温度影响，以及利用基准电压的分压确定A点电压，保持其在温度变化下的相对稳定。IOUT的设置策略确保了当温度偏离一阶补偿后基准电压的零温度系数点T1时，能分别在低温和高温阶段提供适当的补偿。通过反馈环路，由C0、R4、R2和Q2等组件构成的控制系统确保了整个电路的动态响应。 总结来说，这种二阶补偿带隙基准设计通过巧妙地利用MOS管特性以及分段补偿原理，成功地提高了基准电压源在宽温范围内的稳定性，为电子系统在各种环境条件下的精确性能提供了强有力的保障。