电压基准电路制造技术

本公开内容涉及电压基准电路，以及一种用于产生电压基准的方法和装置。更具体地，本公开涉及被配置为提供输出信号的方法和电路，所述输出信号组合绝对温度分量的比例数和绝对温度分量的互补，以产生不依赖于温度的稳定输出。

【技术实现步骤摘要】
电压基准电路
本公开内容涉及一种用于产生电压基准的方法和装置。更具体地，本公开内容涉及被配置为提供输出信号的方法和电路，所述输出信号组合绝对温度分量的比例量和绝对温度分量的互补，以产生不依赖于温度的稳定输出。
技术介绍
公知的是温度影响电路的性能，以及重要的是提供提供了不依赖于温度波动的输出，即电压基准，的电路。应该理解，电压基准可以被转换为电流基准，对于如下解释，将参照描述本教导以在电路的输出端提供电压基准，但是应当理解，本教导应被解释为不限于这样的电压基准。在提供电压基准的情况下，已知的是使用带隙型的电压基准，其基于具有相反和平衡温度系数(TCS)的两个电压分量的总和。通常，第一电压部分涉及双极型晶体管的基极-发射极电压，其本身具有互补于绝对温度的形式，表示为CTAT电压。第二电压部分从在不同的集电极电流密度操作的两个双极晶体管的基极-发射极电压差获得，ΔVBE。该电压正比于绝对温度并被表示为PTAT电压。很经常的，基极-发射极电压差反映在产生相应PTAT电流的电阻器上。使用相同类型(相同TC)的第二电阻器，基极-发射极电压差被增益到所期望的水平，以平衡CTAT电压分量。真正的电压基准受到许多错误影响，诸如温度漂移和温度系数(TC)。响应相对于操作温度的该变化可被认为是第一阶变化，但所得的误差也可能具有高阶误差分量的贡献。该高阶错误可能由抛物线或二阶形式与绝对温度得到很好的近似。为了补偿这些误差，总是需要一种微调电路和方法以保证目标规格独立于电路如何设计或它的体系结构。总之，持续需要可提供精确的基准电路的电路。
技术实现思路
这些和其它问题通过根据本专利技术教导提供的电压基准电路解决。通过明智地组合电路元件，也能够在电路的输出节点产生与温度无关的电压或电流。电路元件包括第一组组件，其被相对彼此配置以提供形式成正比于绝对温度的输出，PTAT。理想地，该第一组组件包含双极晶体管，以及组件被配置成在两个双极晶体管的基极发射极电压生成正比于差分的信号，ΔVBE。第二组组件被耦合到该第一组组件。第二组组件可操作地提供在形式互补于绝对温度的输出，CTAT。本教导提供用于以方式耦合第一组和第二组组件，从而在单一温度微调所述第二组部件可用于补偿由工艺参数和失配引入的误差。当第一组电路元件产生自引用的输出时，该PTAT由内部电路部件的比率产生，这种单一微调步骤足以在电路的输出提供第一阶温度不敏感的电压基准。附图说明通过举例的方式，现在将参考附图描述提供其以协助本教导的理解的实施例，其中：图1a是表示根据本专利技术教导提供的示例性电路的组件的示意图；图1b是表示根据本专利技术教导提供的示例性电路的组件的示意图；图1c是表示根据本专利技术教导提供的示例性电路的组件的示意图；图2a是表示按照本专利技术教导经配置以产生PTAT输出的电路部件的细节的示意图；图2b是表示按照本专利技术教导经配置以产生PTAT输出的电路部件的细节的示意图；图3是表示按照本专利技术教导经配置以产生CTAT输出的电路部件的细节的示意图；图4是表示按照本专利技术教导电路组件可以如何被组合以提供曲率校正单元的示意图；图5是表示在根据本专利技术教导提供的电路中可有效使用的电路元件的示意图；图6是多个PTAT单元可以如何彼此相对堆叠以增加对根据本教导提供的电路的PTAT贡献的示例性图示；和图7a和图7b是示出根据本专利技术教导提供的电路的仿真数据。具体实施方式本教导提供一种组合第一组电路元件的输出和第二组电路元件的输出的基准电路。第一组电路元件提供成正比于绝对温度的至少一个比例数PTAT，被配置为产生电压的电路依赖于温度并具体会随环境温度升高增加。第二组电路元件提供绝对温度的至少一个互补CTAT，被配置为生成电压的单元是温度依赖的并具体地会随环境温度升高降低。通过组合第一和第二组电路元件的PTAT和CTAT电压，电路的整体输出可以提供不具有温度敏感，也就是说，它既不增加也不降低环境温度的变化。以这种方式，电路提供电压基准。本教导现在将参照示例性安排进行说明。根据本教导的电路的精确实现可以变化，但变化共享共同的结构，由此当进行修整或校准机制的必要调整时，提供电路的PTAT组件的电路元件集没有改变。可在本教导的范围内采用的体系结构的基本块结构示于每个图1a、图1b和图1c。图1a示出被配置在电压模式中的一组电路元件，图1b示出配置成在CTAT电流模式的一组电路元件，和图1c示出配置在PTAT电流模式的一组电路元件。如上面提到的，在所有情况下，任何调整都以这样的方式进行，不改变经设计以稳定过程参数的变化的PTAT组件。图1a的电路提供两个电压组件，一个PTAT和一个CTAT。每两个组件经由两个电阻器RPTAT和RCTAT被耦合到公共节点Vref。尽管以方框示意图的形式示出，即作为本PTAT电压组件的底层结构被选择，使得PTAT电压组件是非常一致的，具有到工艺变化和它的各种电路元件的局部不匹配的最小灵敏度。例如，如果是由两个双极型晶体管之间的基极发射极电压差产生PTAT组件，则实际电压是自我补偿各个元件的差异的相对项，其用于生成单个基极发射极电压。在这种方式中，PTAT电压组件可以被认为是基准电路的总体架构内的内部基准。正如上面提到的，根据本教导提供的电路耦合PTAT组件和CTAT组件，以便产生温度无关的电压，Vref。如将在下面更详细地描述，所述电路被配置为使得所述PTAT组件由配置成产生绝对温度的比例数PTAT的第一组电路元件提供，依赖于在不同的电流密度操作的第一和第二双极晶体管之间的基极发射极电压差的信号。该PTAT信号可以是电压或电流信号。该CTAT组件由经配置成生成绝对温度的互补的第二组电路元件提供CTAT，信号再次可以是CTAT电流或电压。通过安排PTAT分量与CTAT分量，可将CTAT信号分量耦合到PTAT信号以在电路的输出提供一阶温度不敏感的输出电压。该耦合典型地通过布置PTAT和CTAT分量在桥配置中提供。在本教导的上下文中，术语“桥配置”的目的是定义相对于共享抽头点的电路的第一和第二分支，使得在任两个分支的改变影响在共用抽头点的信号。PTAT组件限定第一分支，以及CTAT组件限定第二分支，所述共享抽头点是电路的输出Vref。通过在桥配置中提供PTAT和CTAT分量，PTAT分量可以提供用于该电路的内部基准。此外，单独使用CTAT组件可足以提供电路的校准。这种校准可以通过审慎地选择那些在CTAT分支中使用的电路元件的值的先验来完成，以制造电路。在这种方式中，CTAT分量的值是硬编码或硬接线到线路。在另一种配置中，可微调或以其它方式调整由CTAT组件的电路部件所提供的值，以改变其对在共用成抽头点的整体感测信号的贡献。如果电路被设计成使得所述PTAT分量将不会改变作为修整工作的部分以提供所需的电压参考，则该可变化的唯一电路元件是提供第二电压分量的那些，VCTAT。因为这两个电压分量VPTAT和VCTAT具有相反的温度变化，即不同的斜率随温度，所述两个电阻RPTAT和RCTAT可以被布置为使得在公共节点Vref，该电压为一阶温度无关。在其它布置中，所述RPTAT和RCTAT电阻值可以基于电路的预期操作条件选择仔细。以这种方式，调整可直接电路的CTAT分量上执行，其将大多改变输出电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电压基准电路，包括：第一组电路元件，配置成产生绝对温度的比例数PTAT信号，其依赖于在不同电流密度操作的第一和第二双极晶体管之间的基极发射极电压差的；第二组电路元件，配置成生成绝对温度的互补CTAT信号；所述电路被配置为耦合所述CTAT信号分量到PTAT信号，以在电路的输出提供一阶温度不敏感的输出电压，并且其中只有所述第二组电路元件在电路校准中使用。

【技术特征摘要】
2014.05.07 US 14/272,0611.一种电压基准电路，包括：第一组电路元件，配置成产生正比于绝对温度的PTAT信号，其依赖于在不同电流密度操作的第一双极晶体管和第二双极晶体管之间的基极发射极电压差；第二组电路元件，配置成生成与绝对温度互补的CTAT信号；所述电路被配置为耦合所述CTAT信号分量到PTAT信号，以在电路的输出处提供一阶温度不敏感的输出电压，并且其中只有所述第二组电路元件在电路校准中使用。2.如权利要求1所述的电路，其中，在桥配置中提供所述第一组电路元件和第二组电路元件。3.如权利要求1所述的电路，其中，所述第一组电路元件提供用于电路的内部参考，以及通过相对于所述第一组电路元件改变该电路的其它元件而改变所述输出电压。4.如权利要求1所述的电路，其中，所述PTAT信号是PTAT电压。5.如权利要求4所述的电路，其中，所述CTAT信号是CTAT电压。6.如权利要求5所述的电路，其中，所述PTAT电压通过第一电阻器耦合到所述电路的输出，并且所述CTAT电压通过第二电阻器耦合到所述电路的输出。7.如权利要求6所述的电路，其中，所述第一电阻器具有固定值，以及所述第二电阻器具有能够修整以改变输出电压的可变值。8.如权利要求1所述的电路，其中，所述CTAT信号是CTAT电流。9.如权利要求8所述的电路，其中，所述PTAT信号是PTAT电压，并且所述输出电压是PTAT电压结合CTAT电流的组合。10.如权利要求9所述的电路，其中，所述输出电压通过改变CTAT电流而能够操作地变化。11.如权利要求9所述的电路，其中，所述CTAT电流经由CTAT电阻器耦合到输出节点，以及CTAT电阻器的值能够操作地改变以改变所述输出电压。12.如权利要求1所述的电路，其中，所述PTAT信号是PTAT电流，并且所述CTAT信号是CTAT电压，并且其中所述输出电压通过改变CTAT电压而变化。13.如权利要求1所述的电路，其中，所述第一组电路元件包括第一臂和第二臂，所述第一臂具有第一集电极电流密度，并且所述第二臂具有比第一集电极电流密度低的第二集电极电流密度。14.如权利要求13所述的电路，其中，所述第一组电路元件包括相对于彼此堆叠的多个电路元件，以增加由所述第一组电路元件产生的PTAT信号。15.如权利要求1所述的电路，其中，所述第二组电路元件包括堆叠的二极管，所述堆叠的二极管能够操作地使用可调电流IO偏置。16.如权利要求1所述的电路，包括耦合到所述第二组电路元件的曲率校正单元。17.如权利要求16所述的电路，其中，所述曲率校正单元具有第一臂和第二臂，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·玛林卡，G·巴纳里埃，
申请(专利权)人：亚德诺半导体集团，
类型：发明
国别省市：百慕大群岛;BM