温度补偿的参考电压电路制造技术

本公开涉及温度补偿的参考电压电路。Δ‑Vbe基带隙参考电压电路产生温度稳定的参考电压。电路的第一路径和第二路径各自包括与电阻串联耦合的相应晶体管。第一路径中晶体管的集电极电流密度小于另一路径中晶体管的集电极电流密度。控制路径用于产生耦合每个路径中电阻器的基极节点的2Vbe电压。耦合在两个路径的第一端的公共节点和电路接地节点之间的电阻。电路电流由该电阻控制，并且2△Vbe的电压降穿过电阻。当使用每个路径中的堆栈电阻时，电路的输出参考电压是2(Vbe+△Vbe)。

【技术实现步骤摘要】
温度补偿的参考电压电路
本专利技术通常而非限制地涉及参考电压电路的领域，并且特别地涉及温度补偿的电压参考电路。
技术介绍
带隙电压参考电路是广泛用于集成电路的温度无关的电压基准电路。这样的电路被设计成不管温度如何变化而产生固定的电压。带隙电压参考电路的一个例子是将一个与绝对温度互补(CTAT)电路和一个与绝对温度成比例(PTAT)电路相结合，以获得对温度相对不敏感的电压。这种电路的一个例子是Brokaw带隙参考电路。CTAT和PTAT电压的温度系数(temp-co)应该相等，以获得参考电压的零温度系数。通常，PTAT电压具有较低的温度系数，并且应该相乘以获得温度系数，以消除CTAT电压的温度系数。在参考电路中，通常是产生最多噪声的PTAT电压电路。将生成的PTAT电压乘以得到温度系数也乘以噪声。
技术实现思路
本专利技术人尤其已经认识到需要温度稳定的参考电压。Δ-Vbe电压电路的实施方案可以级联以产生相对低的噪声PTAT电压。用适当比例的CTAT电压加上这个PTAT电压可以给出温度稳定的参考电压。各ΔVbe电压电路产生自己的偏置电流，从而不需要单独的偏置电流发生器。用于产生温度稳定的参考电压输出的带隙基准电压电路的一个实施方案包括多个路径，每个路径包括与相应电阻串联耦合的相应晶体管，其中第一路径的晶体管的集电极电流密度小于其他路径的集电极电流密度。电阻耦合在每个路径的参考电压节点和第一端之间。电路的输入节点耦合第一路径中的晶体管的基极节点，电路的输出节点耦合第二路径的晶体管的基极节点。放大器电路耦合在所述多个路径中的每一个的各自的晶体管和电阻之间。电流源耦合每个路径的第二端，电流源耦合放大器电路并由放大器电路控制。另外实施方案包括用于产生温度稳定参考电压输出的级联带隙参考电压电路。级联电路包括多个ΔVbe电压电路，各带隙参考电压电路包括多个路径，每个路径包括与相应电阻串联耦合的相应晶体管，其中第一路径的晶体管的集电极电流密度小于其他路径的集电极电流密度。电阻耦合在每个路径的参考电压节点和第一端之间。输入路径包括具有第二区域的晶体管，输入路径耦合在所述多个路径的晶体管的参考电压节点和基极之间，电路的输出节点耦合所述多个路径的晶体管的基极。放大器电路耦合在所述多个路径中的每一个的各自的晶体管和电阻之间。电流源耦合每个路径的第二端，电流源耦合到运算放大器并由其控制。电压曲率校正电路耦合多个带隙参考电压电路并被配置为产生曲率校正的参考电压。在另外的实施方案中，在参考电压电路中产生温度稳定的参考电压的方法包括：在包括具有第一区域的第一晶体管的第一路径中产生第一电流。在包括具有第二区域的第二晶体管的第二路径中产生第二电流，其中第一晶体管的集电极电流密度小于第二晶体管的集电极电流密度。产生控制电压并将其耦合到第一和第二晶体管的基极节点。基于第一和第二路径的公共节点与接地节点之间的电阻，通过参考电压电路来控制电流，电阻在所述公共节点和所述接地节点之间具有Δ电压。输出是所述控制电压和所述Δ电压之和的参考电压。本节旨在概述本专利申请的主题。本专利技术不是提供专门的或详尽的解释。包括详细的说明以提供进一步的信息。附图说明在不一定按比例绘制的附图中，相同的数字可以在不同的视图中描述相似的部件。具有不同字母后缀的相似的数字可以表示相似组件的不同实例。附图通过举例而不是限制的方式说明本文件中讨论的各种实施例。图1A和1B是例如依照各种实施方案Δ-Vbe(基极-发射极电压)电压电路的示意图。图2示出例如依照各种实施方案具有通过放大器电路的负极和正极的反馈路径的Δ-Vbe参考电压电路的图。图3是例如依照图2的实施方案负极和正极的反馈路径的环路稳定性的图。图4是例如依照图1的实施方案级联Δ-Vbe参考电压电路的示意图。图5是例如依照各种实施方案Vbe曲率的图。图6是例如依照各种实施方案用于曲率校正的Δ-Vbe参考电压电路模型的示意图。图7是例如依照各种实施方案曲率校正电路的示意图。图8是例如依照图7的实施方案Vbe输出曲率校正电压的图。图9是例如依照图7和的实施方案和来自曲率校正电路的校正的Δ-Vbe电压比较的输入Δ-Vbe电压的图。图10是例如依照各种实施方案Δ-Vbe电路操作的方法的流程图。具体实施方式基于叠栅Δ-Vbe(基极-发射极电压)的带隙参考电路已被广泛用于独立和嵌入式参考电路，以产生温度补偿，相对较低的噪声参考电压。常规Δ-Vbe电路的一个问题是使用电流镜来偏置双极结型晶体管(BJT)。闪烁噪声，也被称为1/f噪声，是具有频谱的信号，使得功率谱密度(每赫兹的能量或功率)与信号的频率成反比。为了减少1/f噪声，可以用通常具有大面积并且在大多数工艺中不可用的垂直PNP晶体管来实现电流镜，或者可以使用大型p型金属氧化物半导体(PMOS)器件。克服1/f噪声问题的另一种方法是使用交叉连接的四(十字型)BJT结构。该方案的缺点包括：为相同数量的BJT产生较低的Δ-Vbe电压，以及偏置两个堆叠的Vbe电路(例如BJT)的较高的电源电压要求。这里公开的Δ-Vbe电路的实施例通过使用薄膜电阻器而不是有源电流镜来减少整体电路面积(与交叉四Δ-Vbe电路相比)，从而减少了1/f噪声。所公开的Δ-Vbe电路不需要两个堆叠的BJT来操作。因此可以使用较低电压的电源。所公开的实施例不限于使用薄膜电阻器，因为任何电阻器也将适当地操作。使用薄膜电阻可能比其他电阻更好地降低1/f噪声。图1A是Δ-Vbe电路的示意图。Δ-Vbe电路包括晶体管185-189、电阻(例如电阻器)182-184、电容(例如电容器)191、192、放大器电路193(例如运算放大器)、电流源189(例如晶体管)和电流设置元件190。该电路包括两个路径180、181，每个路径180、181包括串联耦合的各自的晶体管185、186和187、188以及相应的电阻182、183。输入路径195耦合到晶体管185的基极。放大器电路193具有耦合在第一和第二路径180、181之间的输入，使得一个输入(例如正输入)耦合到电阻182和晶体管185之间的节点、第二输入(例如负输入)耦合到电阻183和晶体管187之间的节点。放大器电路193的输出耦合到晶体管189的控制栅极。电容191与电阻182并联耦合。电容192与电阻184串联耦合。电容192和电阻184与放大器电路193的输出和放大器电路193的正输入形成反馈回路的一部分。晶体管185、186在第一路径180中串联耦合。晶体管187、188在第二路径181中串联耦合。两路径之间的公共节点耦合到电流设置元件190，电流设置元件190耦合到接地参考节点。输入电压(例如2Vbe_n)在电路工作期间耦合到输入路径195。该电路在电路的输出节点196处生成Vin+2ΔVbe。随后参考图1B讨论该电路的一个实现和其操作的更详细的描述。图1B是图1A的基于Δ-Vbe单元的参考电压电路的示意图，例如依照各种实施方案。Δ-Vbe参考电路包括晶体管101-107、电阻(例如电阻器)110-114、电容(例如电容器)120、121和放大器电路130(例如运算放大器)。在一个实施例中，晶体管包括BJT101-106(例如npn)和场效应晶体管(FET)107(例如PF本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于产生温度稳定的参考电压输出的带隙基准电压电路，所述电路包括：多个路径，每个路径包括与相应电阻串联耦合的相应晶体管，其中所述多个路径的第一路径中的晶体管的集电极电流密度小于所述多个路径的其他路径中的各个晶体管的集电极电流密度；连接所述第一路径的端部的电流设置电路或元件；所述电路的输入节点，耦合所述第一路径中的所述晶体管的基极节点；所述电路的输出节点，耦合所述第二路径中的所述晶体管的基极节点；放大器电路，耦合在所述多个路径的每一个路径的相应晶体管和电阻之间；和耦合每个路径的第二端的电流源，所述电流源由所述放大器电路耦合并控制。

【技术特征摘要】
2016.11.10 US 15/348,4201.一种用于产生温度稳定的参考电压输出的带隙基准电压电路，所述电路包括：多个路径，每个路径包括与相应电阻串联耦合的相应晶体管，其中所述多个路径的第一路径中的晶体管的集电极电流密度小于所述多个路径的其他路径中的各个晶体管的集电极电流密度；连接所述第一路径的端部的电流设置电路或元件；所述电路的输入节点，耦合所述第一路径中的所述晶体管的基极节点；所述电路的输出节点，耦合所述第二路径中的所述晶体管的基极节点；放大器电路，耦合在所述多个路径的每一个路径的相应晶体管和电阻之间；和耦合每个路径的第二端的电流源，所述电流源由所述放大器电路耦合并控制。2.权利要求1所述的电路，其中所述多个路径中的每一个包括与每个相应路径的晶体管串联耦合的第二晶体管。3.权利要求2所述的电路，还包括耦合所述输入节点的输入路径，所述输入路径包括与第二晶体管串联耦合的第一晶体管，所述第一和第二晶体管中的每一个具有第二区域。4.权利要求3所述的电路，其中每个电阻被设置为控制其相应晶体管的集电极电流密度。5.权利要求1所述的电路，其中每个路径的电阻是薄膜电阻。6.权利要求1所述的电路，其中通过所述多个路径中的每一个的相应电流由电阻的比率确定。7.权利要求1所述的电路，其中所述电流设置元件是电阻。8.权利要求1所述的电路，其中每个相应晶体管的基极和集电极节点以二极管配置耦合在一起。9.用于产生温度稳定的参考电压输出的级联带隙参考电压电路，所述级联电路包括：多个ΔVbe电压电路，各ΔVbe电压电路包括：多个路径，每个路径包括与相应电阻串联耦合的相应晶体管，其中所述多个路径的第一路径中的晶体管的集电极电流密度小于所述多个路径的其他路径中的晶体管的集电极电流密度；耦合在参考电压节点和每个路径的第一端之间的电阻；路径，包括具有第二区域的晶体管，输入路径耦合在所述多个路径的晶体管的参考电压节点和基极之间，输出节点耦合所述多个路径的晶体管的基极的电路；放大器电路，耦合在所述多个路径中的每一个的各个晶体管与电阻之间；和耦合每个路径的第二端的电流源，所述电流源耦合运算放大器并由其控制；和电压曲率校正电路，耦合所述多个带隙参考电压电路，并被配置为产生曲率校正的参考电压。10.权利要求9所述的级联电路，其中所述电压曲率校正电路包括：第一和第二路径，每...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·维查库玛，
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