亚带隙补偿参考电压生成电路和亚带隙参考电压生成器制造技术

本公开的实施例涉及亚带隙补偿参考电压生成电路和亚带隙参考电压生成器。亚带隙参考电压生成器包括生成参考电流(与绝对温度成比例)的参考电流生成器、从参考电流生成输入电压(与绝对温度成比例)的电压生成器、以及差分放大器。差分放大器由参考电流偏置，并且具有接收输入电压的输入和生成与绝对温度成比例的电压的电阻器，该电压与输入电压相加以产生温度不敏感输出参考电压。参考电流生成器可以生成参考电流作为第一和第二晶体管的偏置电压之间的差的函数。通过施加与绝对温度成比例的电流经过在第二晶体管的偏置电压和地之间串联耦合的多个晶体管，并且在多个晶体管中给定的相邻晶体管之间分接节点，电压生成器可以生成输入电压。

Subband compensation reference voltage generation circuit and subband reference voltage generator

【技术实现步骤摘要】
亚带隙补偿参考电压生成电路和亚带隙参考电压生成器
本公开涉及与温度无关的参考电压生成的领域，并且具体地涉及用于生成与温度无关的参考电压的亚带隙补偿参考电压生成电路和亚带隙补偿参考电压生成器，该参考电压是所生成的带隙电压的一部分。
技术介绍
无论温度如何变化，集成电路技术都不提供本质上恒定的参考电压。因此，实际方法是通过组合具有精确互补的温度特性的两个电压生成与温度无关的参考电压。通过将随温度增加的电压(例如，与绝对温度成比例)与随温度降低的电压(例如，与绝对温度互补)相加，只要这些电压的斜率在幅值上相等但符号相反，结果将是与温度无关的电压。用于生成这种与温度无关的参考电压的常见电路被称为“带隙电压生成器”，其通常具有大约1.25V的输出电压(其接近0K时理论上1.22eV的硅带隙，因此名称为“带隙电压”生成器)。然而，在某些情况下，可能需要生成与温度无关的参考电压，该参考电压仅是带隙电压的一部分。这可以称为亚带隙参考电压。例如，一种已知的亚带隙参考电压生成器在N.Sun和R.Sobot的“CMOS中的低电力低电压带隙参考(ALow-powerLow-voltageBandgapReferenceinCMOS)”中被描述，该文章被发表于2010年的电子和计算机工程(ElectricalandComputerEngineering)，2010年5月第23期加拿大会议。该设计使用与绝对温度成比例(PTAT)并且与绝对温互补度(CTAT)的部件并行实现的补偿电流生成来生成亚带隙参考电压。然而，这种设计可能会遇到在装置启动时达到稳定性的问题，并且在某些情况下，产生的亚带隙参考电压可能略微变化。另一种已知的亚带隙参考电压生成器在JoaoNavarro和EderIshibe的“具有低于1V操作的简单CMOS带隙参考电路(AsimpleCMOSbandgapreferencecircuitwithsub1Voperation)”中被描述，该文章被发表于2011年IEEE国际研讨会的电路和系统(CircuitsandSystems，IEEEInternationalSymposium)。该设计通过使用电阻器上的已知电压差对PTAT和CTAT电流求和来生成亚带隙参考电压。但是，所产生的亚带隙参考电压会受到电阻器工艺变化以及电阻器关于温度的电阻变化的影响。另一种已知的亚带隙参考电压生成器在C.L.Lee，R.M.Sidek，F.Z.Rokhani和N.Sulaiman的“用于低压降稳压器的低电力带隙电压参考(AlowpowerbandgapvoltagereferenceforLow-DropoutRegulator)”中有所描述，该文章被发表于2015年IEEE区域研讨会的微纳电子学2015(MicroandNanoelectronics2015IEEERegionalSymposium)。该设计在其输出级的中间分支处，在两个串联连接的电阻器之间生成亚带隙参考电压。由于电阻器会受到工艺变化和关于温度的电阻变化的影响，因此产生的亚带隙参考电压会受到这些变化的影响。因此，仍需要在亚带隙参考电压生成器领域中的进一步发展。
技术实现思路
根据本技术，可以克服上述技术问题，有助于实现以下优点：所产生的亚带隙参考电压对于温度变化并不敏感。这里公开的第一方面是包括参考电流生成器、电压生成器和差分放大器的电路。参考电流生成器被配置成生成与绝对温度成比例的参考电流。电压生成器被配置成从参考电流生成输入电压，其中输入电压与绝对温度互补。差分放大器由从参考电流得到的电流偏置，并具有被配置成接收输入电压的输入。差分放大器被配置成生成与输入电压相加的、与绝对温度成比例的电压，该输入电压与绝对温度互补，从而产生温度不敏感输出参考电压。根据某些实施例，参考电流生成器电路生成所述参考电流作为第一晶体管和第二晶体管的偏置电压之间的差的函数。根据某些实施例，通过施加与绝对温度成比例的所述参考电流经过在所述第二晶体管的偏置电压和地之间串联耦合的多个晶体管，所述电压生成器生成所述输入电压，其中与绝对温度互补的所述输入电压在所述多个晶体管中给定的相邻晶体管之间的节点处被生成。根据某些实施例，多个晶体管包括多个二极管连接的场效应晶体管。根据某些实施例，多个晶体管包括将所述参考电流镜像到所述多个二极管连接的场效应晶体管的晶体管；并且其中所述输入电压在所述晶体管和所述多个二极管连接的场效应晶体管之间的抽头处被产生。根据某些实施例，参考电流生成器电路生成所述参考电流作为在第一双极结晶体管和第二双极结晶体管的基极-发射极电压之间的差的函数。根据某些实施例，差分放大器包括第一分支和第二分支，所述第一分支和第二分支是平衡的并且由依赖于所述参考电流的电流偏置，从而生成与绝对温度成比例的电压。根据某些实施例，所述差分放大器在输入处接收来自所述电压生成器的所述输入电压，并且在输出处再现所述输入电压；所述电阻器具有用于接收所述从所述参考电流得到的电流的第一端子和被耦合到所述差分放大器的所述输出的第二端子；所述电阻器的所述第一端子和所述第二端子之间的电压是所述与绝对温度成比例的电压；以及所述电阻器的所述第一端子处的电压是所述温度不敏感输出参考电压。这里公开的第二方面是一种亚带隙参考电压生成器，包括第一、第二和第三电路。第一电路被配置成生成与绝对温度成比例的电流作为第一和第二双极结晶体管的基极-发射极电压之间的差的函数。第二电路被配置成通过施加与绝对温度成比例的电流经过在第二双极结晶体管的基极-发射极电压和地之间串联耦合的多个场效应晶体管来生成与绝对温度互补的电压，从而在多个场效应晶体管中给定的相邻场效应晶体管之间的节点处生成与绝对温度互补的所述电压。第三电路被配置成通过使用与绝对温度成比例的电流来生成亚带隙参考电压，以将接收与绝对温度互补的电压的单位增益放大器偏置为输入，以生成与绝对温度成比例的电压，并且将与绝对温度成比例的电压和与绝对温度互补的电压相加。根据某些实施例，所述第二电路包括第一场效应晶体管，所述第一场效应晶体管耦合到所述第一电路并且被配置成将所述与绝对温度成比例的电流镜像到所述多个场效应晶体管；并且其中所述多个场效应晶体管中的第一场效应晶体管具有漏极和栅极，所述漏极被耦合以从所述第一场效应晶体管接收所述与绝对温度成比例的电流，所述栅极被所述第二双极结晶体管的所述基极-发射极电压偏置。根据某些实施例，所述多个场效应晶体管中的第二场效应晶体管具有被耦合到所述多个场效应晶体管中的第一场效应晶体管的源极的漏极和被耦合到所述第二场效应晶体管的漏极的栅极；以及所述抽头节点位于所述多个场效应晶体管中的所述第一场效应晶体管的源极与所述多个场效应晶体管中的所述第二场效应晶体管的漏极之间。根据某些实施例，多个场效应晶体管中的第三场效应晶体管具有被耦合到所述多个场效应晶体管中的所述第二场效应晶体管的源极的漏极、被耦合到地的源极、以及被耦合到所述第三场效应晶体管的漏极的栅极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种亚带隙补偿参考电压生成电路，其特征在于，包括：/n参考电流生成器电路，被配置成生成与绝对温度成比例的参考电流；/n电压生成器，被配置成从所述参考电流生成输入电压，其中所述输入电压与绝对温度互补；以及/n差分放大器，由从所述参考电流得到的电流偏置，并且所述差分放大器具有被配置成接收所述输入电压的输入，并且所述差分放大器包括被配置成生成与绝对温度成比例的电压的电阻器，所述与绝对温度成比例的电压和与绝对温度互补的所述输入电压相加，从而产生温度不敏感输出参考电压。/n

【技术特征摘要】
20180904 US 62/726,564;20190903 US 16/558,7171.一种亚带隙补偿参考电压生成电路，其特征在于，包括：
参考电流生成器电路，被配置成生成与绝对温度成比例的参考电流；
电压生成器，被配置成从所述参考电流生成输入电压，其中所述输入电压与绝对温度互补；以及
差分放大器，由从所述参考电流得到的电流偏置，并且所述差分放大器具有被配置成接收所述输入电压的输入，并且所述差分放大器包括被配置成生成与绝对温度成比例的电压的电阻器，所述与绝对温度成比例的电压和与绝对温度互补的所述输入电压相加，从而产生温度不敏感输出参考电压。


2.根据权利要求1所述的亚带隙补偿参考电压生成电路，其特征在于，所述参考电流生成器电路生成所述参考电流作为第一晶体管和第二晶体管的偏置电压之间的差的函数。


3.根据权利要求2所述的亚带隙补偿参考电压生成电路，其特征在于，通过施加与绝对温度成比例的所述参考电流经过在所述第二晶体管的偏置电压和地之间串联耦合的多个晶体管，所述电压生成器生成所述输入电压，其中与绝对温度互补的所述输入电压在所述多个晶体管中给定的相邻晶体管之间的节点处被生成。


4.根据权利要求3所述的亚带隙补偿参考电压生成电路，其特征在于，所述多个晶体管包括多个二极管连接的场效应晶体管。


5.根据权利要求4所述的亚带隙补偿参考电压生成电路，其特征在于，所述多个晶体管包括将所述参考电流镜像到所述多个二极管连接的场效应晶体管的晶体管；并且其中所述输入电压在所述晶体管和所述多个二极管连接的场效应晶体管之间的抽头处被产生。


6.根据权利要求5所述的亚带隙补偿参考电压生成电路，其特征在于，所述参考电流生成器电路生成所述参考电流作为在第一双极结晶体管和第二双极结晶体管的基极-发射极电压之间的差的函数。


7.根据权利要求1所述的亚带隙补偿参考电压生成电路，其特征在于，所述差分放大器包括第一分支和第二分支，所述第一分支和第二分支是平衡的并且由依赖于所述参考电流的电流偏置，从而生成与绝对温度成比例的电压。


8.根据权利要求7所述的亚带隙补偿参考电压生成电路，其特征在于：
所述差分放大器在输入处接收来自所述电压生成器的所述输入电压，并且在输出处再现所述输入电压；
所述电阻器具有用于接收所述从所述参考电流得到的电流的第一端子和被耦合到所述差分放大器的所述输出的第二端子；
所述电阻器的所述第一端子和所述第二端子之间的电压是所述与绝对温度成比例的电压；以及
所述电阻器的所述第一端子处的电压是所述温度不敏感输出参考电压。


9.一种亚带隙参考电压生成器，其特征在于，包括：
第一电路，被配置成生成与绝对温度成比例的电流作为第一双极结晶体管和第二双极结晶体管的基极-发射极电压之间的差的函数；
第二电路，被配置成通过施加与绝对温度成比例的电流经过在所述第二双极结晶体管的所述基极-发射极电压和地之间串联耦合的多个场效应晶体管来生成与绝对温度互补的电压，从而在多个场效应晶体管中给定的相邻场效应晶体管之间的节点处生成所述与绝对温度互补的电压；以及
第三电路，被配置成通过使用所述与绝对温度成比例的电流来生成亚带隙参考电压，以将接收所述与绝对温度互补的电压的单位增益放大器偏置为输入，以生成与绝对温度成比例的电压，并且将所述与绝对温度成比例的电压和所述与绝对温度互补的电压相加。


10.根据权利要求9所述的亚带隙参考电压生成器，其特征在于：
所述第二电路包括第一场效应晶体管，所述第一场效应晶体管耦合到所述第一电路并且被配置成将所述与绝对温度成比例的电流镜像到所述多个场效应晶体管；并且
其中所述多个场效应晶体管中的第一场效应晶体管具有漏极和栅极，所述漏极被耦合以从所述第一场效应晶体管接收所述与绝对温度成比例的电流，所述栅极被所述第二双极结晶体管的所述基极-发射极电压偏置。


11.根据权利要求10所述的亚带隙参考电压生成器，其特征在于：
所述多个场效应晶体管中的第二场效应晶体管具有被耦合到所述多个场效应晶体管中的第一场效应晶体管的源极的漏极和被耦合到所述第二场效应晶体管的漏极的栅极；以及
抽头节点位于所述多个场效应晶体管中的所述第一场效应晶体管的源极与所述多个场效应晶体管中的所述第二场效应晶体管的漏极之间。


12.根据权利要求11所述的亚带隙参考电压生成器，其特征在于，所述多个场效应晶体管中的第三场效应晶体管具有被耦合到所述多个场效应晶体管中的所述第二场...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·K·潘加，G·D·凯南格，
申请(专利权)人：意法半导体国际有限公司，
类型：新型
国别省市：荷兰;NL