和绝对温度成比例的参考电路和电压参考电路制造技术

本发明专利技术涉及和绝对温度成比例的参考电路和电压参考电路。本公开涉及PTAT电压参考电路和温度依赖性电压参考电路，其中电路输出上的晶体管基极电流的效应被补偿。这通过一对补偿电阻器实现。来自成对晶体管中一个的基极电流用于增加穿过一个补偿电阻器的电压降。来自成对晶体管中另一个的基极电流用于降低相等量的穿过另一补偿电阻器的电压降。补偿电阻器串联反映基极‑发射极电压中的差(ΔVBE)的电阻器。电路输出是通过串联电阻器测量的。这样，基极电流在输出补偿。

【技术实现步骤摘要】
和绝对温度成比例的参考电路和电压参考电路
本公开涉及和绝对温度成比例的(PTAT)参考电路和电压参考电路。特别地，其涉及PTAT参考电路和补偿晶体管基极电流的电压参考电路。
技术介绍
电子电路通常需要电压或电流参考以有效地操作。电压参考可需要与温度无关。这可在需要固定电压参考的电路中有用。电压参考也可需要与温度有关。这样的参考可以用作温度传感器。通常用于提供温度依赖性电压参考的电路装置利用一对双极结晶体管(BJT)。通过使用具有不同集电极电流密度的两个BJT，可以产生与绝对温度(PTAT)成比例的电压参考。每个BJT的基极-发射极电压的差异可以反映在电阻器上，以产生PTAT电压参考。通过组合PTAT电压参考与免费温度(CTAT)组合电压参考可提供不依赖温度。基于BJT的电压参考的问题是输出受BJT电流增益因子的影响。这在某些类型的处理中尤其如此，例如CMOS，其中BJT具有低电流增益因子。因此，需要电压参考电路，其中输出电压参考不受BJT基极电流的影响。
技术实现思路
本公开涉及PTAT电压参考电路和温度依赖性电压参考电路，其中晶体管基极电流对电路输出的影响进行了补偿。这是通过一对补偿电阻器实现的。来自一对晶体管中的一个的基极电流用于增加跨越补偿电阻器之一的电压降。来自另一对晶体管的基极电流是用于将补偿电阻器的另一个电压降降低相等的量。补偿电阻器与电阻器串联，反映了基极-发射极电压(ΔVBE)的差异。电路输出是通过串联电阻器测量的。这样，基极电流在输出端被补偿。在本公开的某些实施方案中，提供和绝对温度成比例的PTAT电路，电路包括：第一双极晶体管布置为产生第一基极-发射极电压和第一基极电流第二双极晶体管布置为产生第二基极-发射极电压和第二基极电流；和多个无源组件，耦合到第一和第二双极晶体管；其中电路被构造为生成跨多个无源组件的PTAT输出电压，其依赖于第一和第二基极-发射极电压；多个无源组件被构造为补偿第一和第二基极电流。在本公开的某些实施方案中，提供温度依赖性电压参考，电路包括：第一双极晶体管，布置为产生第一基极-发射极电压和第一基极电流；和第二双极晶体管，布置为产生第二基极-发射极电压和第二基极电流；多个无源组件，耦合第一和第二双极晶体管；和互补绝对温度CTAT组件，耦合多个无源组件；其中电路被构造为生成温度依赖性输出电压，跨多个无源组件和CTAT组件；和多个无源组件被构造为补偿第一和第二基极电流。在本公开的某些实施方案中，提供了一种产生和绝对温度成比例的PTAT，电压的方法，该方法包括：提供包括第一双极晶体管，第二双极晶体管和多个无源组件，耦合到第一和第二双极晶体管；在第一双极晶体管中，在第二双极晶体管中，第二基极-极射电极和第二基极极电流；产生一个PTAT输出电压，跨越多个无源组件，依赖于所述第一和第二基极-发射极电压的差异；并使用多个无源组件补偿第一和第二基极电流。附图说明现在将仅通过示例的方式并且参考附图来更详细地描述本公开，其中：图1是根据本公开第一实施方案的PTAT电路；图2是根据本公开第二实施方案的电压参考电路；图3是根据本公开的第三实施方案的PTAT电路；图4是根据本公开第四个实施方案的电压参考电路；图5是表示图3的电路的各种电阻器的电压降模拟图。图6是表示图2所示的电路的输出电压对温度的模拟图。具体实施方式本公开提供PTAT电压参考电路和温度依赖性电压参考。在PTAT电路中，一对晶体管的一个晶体管的基极-发射极电压与基极-发射极之间的电压差该对的另一个晶体管的电压被反射在耦合在两个晶体管基座之间的电阻器上。该电压与绝对温度成比例，取决于两个晶体管的集流器电流密度比。如果该电阻器连接到输出和地，则输出将受到晶体管的基极电流的影响。这是因为一个晶体管的基极电流被引导到地，另一个晶体管的基极电流通过电阻器。为了补偿这一点，两个补偿电阻器与PTAT电阻器串联提供。电阻器中的一个耦合到地。另一个耦合到输出。因此，通过电阻器之一的电流是通过PTAT电阻器的电流加上其中一个晶体管的基极电流。通过其他电阻器的电流是通过PTAT电阻器的电流减去另一个电阻器的基极电流。假设补偿电阻器和基极电流取相同的值，则电阻器中的一个正好使电压下降的电压相当于基极电流的量，另一个负电压降低相同的电压。这样，输出补偿或不依赖基极电流。图1示出依赖照本公开的实施方案和绝对温度成比例的电压参考电路100。电路100包括第一PNP双极晶体管qp1和第二双极晶体管qp2。每个晶体管的集流器被耦合到地面。电路100还包括三个p沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)mp1、mp2和mp3。每个双极晶体管的发射器耦合到相应MOSFET的漏极。特别地，qp1的发射器耦合到mp3的漏极，qp2的发射器耦合到mp2的漏极。P沟道MOSFET用于控制双极晶体管的发射器电流。每个MOSFET的源极耦合到正电源Vdd。双极晶体管的基极耦合到第一电阻器r1的相应末端。特别地，qp1的基础耦合到r1的第一端，并且qp2的基础耦合到r1的第二末端。如下面将要详细讨论的，qp1和qp2的基极-发射极电压之间的差异将反映在r1之间。r1的第一末端和qp1的基极也耦合到第一补偿电阻器r2的第一末端，第一补偿电阻器的第二末端耦合到地。电路100还包括放大器A。放大器100包括非反相输入(+)，反相输入(-)和放大器输出102。非反相输入(+)耦合到qp1的发射器和mp3的漏极。反相输入(-)耦合到qp2的发射器和mp2的漏极。在运行期间，两个放大器输入处于相同的电位，因此确保qp1和qp2发射器处的电位相同。如下面更详细地讨论的，这确保了qp1和qp2的基极-发射极电压之间的任何差异反映在r1上。放大器输出102耦合mp1、mp2和mp3的栅极。电路100还包括PTAT输出节点104。PTAT输出104耦合到第二补偿电阻器r3的第一末端。r3的第二末端耦合到晶体管qp2的基底。PTAT输出104也耦合到MOSFETmp1的漏极。这样，电阻器r1、r2和r3串联在PTAT输出104和地之间。电阻器的值设定为r2＝r3。r1可以采用与r2和r3不同的值。在输出104处开发的电压VO由下式定义：VO＝Vr1+Vr2+Vr3(1)此处Vr1、Vr2和Vr3是穿过三个电阻器的对应电压降。双极晶体管qp1具有发射器面积，双极晶体管qp2具有n倍的发射器面积。这样，如果qp1和qp2馈送相同的发射器电流，则qp2的基极-发射极电压将低于qp1的极极-发射极电压。放大器A确保在反相(-)和非反相(+)输入端都存在相同的电压。qp1和qp2的发射器电压是相同的。这样，基极-发射极电压(ΔVBE)的差异反映在r1上。电压在r1下降为ΔVBE，因此严格按照qp1和qp2的集流器电流密度比来决定。这样，在r1中产生的电流取决于ΔVBE和r1的值，而不是由qp1和qp2产生的基极电流。qp1的基极电流通过r2驱动。这样，r2开发的电压取决于r1产生的电流，qp1的基极电流和电阻器r2的值。通过r3驱动的电流是通过r1驱动的电流，较少是qp2的基极电流。这样，假设r2＝r3，基极电流有效取消，并且VO取决于ΔVBE，但与qp1和qp2的基极电流无关。从以上等式1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种和绝对温度成比例的PTAT电路，所述电路包括：第一双极晶体管，布置为产生第一基极‑发射极电压和第一基极电流；和第二双极晶体管，布置为产生第二基极‑发射极电压和第二基极电流；和多个无源组件，耦合所述第一和第二双极晶体管；其中所述电路被构造为产生穿过多个无源组件的PTAT输出电压，其依赖于所述第一和第二基极‑发射极电压的差异；和多个无源组件被构造为补偿所述第一和第二基极电流。

【技术特征摘要】
2016.08.26 US 15/248,6941.一种和绝对温度成比例的PTAT电路，所述电路包括：第一双极晶体管，布置为产生第一基极-发射极电压和第一基极电流；和第二双极晶体管，布置为产生第二基极-发射极电压和第二基极电流；和多个无源组件，耦合所述第一和第二双极晶体管；其中所述电路被构造为产生穿过多个无源组件的PTAT输出电压，其依赖于所述第一和第二基极-发射极电压的差异；和多个无源组件被构造为补偿所述第一和第二基极电流。2.根据权利要求1所述的PTAT电路，其中多个无源组件包括第一电阻组件，并且所述电路被构造为产生等于穿过上述第一电阻组件的第一和第二基极-发射极电压的差异的电压。3.根据权利要求2所述的PTAT电路，其中所述第一电阻组件耦合在第一双极晶体管的基极和第二双极晶体管的基极之间。4.根据权利要求2所述的PTAT电路，其中所述无源组件还包括串联耦合所述第一电阻组件的一个或多个电阻补偿组件，并且所述PTAT输出电压穿过串联组合的第一电阻组件和所述一个或多个电阻补偿组件而产生。5.根据权利要求4所述的PTAT电路，其中所述一个或多个电阻补偿组件包括：耦合第一双极晶体管的基极和地的第一电阻补偿组件；以及耦合第二双极晶体管的基极和PTAT电路输出的第二电阻补偿组件。6.根据权利要求5所述的PTAT电路，其中所述电路被构造为使得所述第一基极电流增加穿过所述第一电阻补偿组件的电压降，并且所述第二基极电流降低相应量的穿过所述第二电阻组件的电压降，从而补偿所述第一和第二基极电流。7.根据权利要求6所述的PTAT电路，其中所述电路被构造为产生：第一电流，和通过所述第一电阻组件的第一和第二基极-发射极电压的差成比例；第二电流，等于通过所述第一电阻补偿组件的所述第一电流加上所述第一基极电流；和第三电流，等于通过所述第二电阻组件的所述第一电流减去所述第二基极电流。8.根据权利要求7所述的PTAT电路，其中所述第一和第二电阻补偿组件是具有基本相等电阻的电阻器。9.根据权利要求8所述的PTAT电路，其中所述电路被构造为产生依赖于所述第二电流的穿过所述第一电阻补偿组件的电压，和产生依赖于所述第三电流的穿过所述第二电阻补偿组件的第二电压，从而补偿所述第一和第二双极晶体管中的基极电流。10.根据权利要求1所述的PTAT电路，其中所述电路被构造为从所述第一和第二双极晶体管产生基本相同基极电流。11.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·玛林卡，
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