能带隙电压参考电路制造技术

本发明专利技术提供一种能带隙电压参考电路，该能带隙电压参考电路包括一运算放大器具有一输出端以及第一、第二输入端；第一、第二晶体管耦接至运算放大器；一第一电阻耦接于运算放大器的输出端与第一晶体管之间；以及一第一电阻梯耦接于运算放大器的输出端与第二晶体管之间，而第一电阻梯包括串联地连接的复数第二电阻，以及复数开关元件各具有一第一端耦接至一高阻抗路径。

Bandgap voltage reference circuit

The invention provides a bandgap voltage reference circuit, the bandgap voltage reference circuit includes an operational amplifier with an output terminal and first and second input terminals; the first and second transistors are coupled to the operational amplifier; a first resistor is coupled to the operational amplifier and the output terminal of the first transistor and output; the first resistor ladder is coupled to the terminal of the operational amplifier and the second transistor and the first resistor ladder comprises a plurality of second resistors connected in series, and a plurality of switches each having a first end coupled to a high impedance path.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术有关于参考电路，特别有关一种能带隙电压参考电路，能够提供不受开关元件的有限导通电阻(finite turn-on resistance)与温度系数影响的参考电压。
技术介绍
一般而言，电压参考电路与电流参考电路广泛地使用于模拟电路中，此类参考电路是以直流电压或电流为主，受电源与制程参数的影响不大，而且对温度变化会有符合一预定的相依性。举例而言，能带隙电压参考电路是最常用的高效率电压参考电路，其使用具有正温度系数与负温度系数特性的元件，再将这些元件产生的电压或电流依照一既定比例予以加总，以便产生与温度无关的输出作为一参考电流或电流。
技术实现思路
本专利技术提供一种能带隙电压参考电路，包括一运算放大器具有一输出端以及第一、第二输入端；第一、第二二极管形式连接的晶体管耦接至运算放大器；一第一电阻耦接于运算放大器的输出端与第一二极管形式连接的晶体管之间；以及一第一电阻梯(resistor ladder)耦接于运算放大器的输出端与第二二极管形式连接的晶体管之间，而第一电阻梯包括串联地连接的复数第二电阻；以及复数开关元件，各具有一第一端耦接至运算放大器的第一输入端。本专利技术还提供一种能带隙电压参考电路，包括一运算放大器具有一输出端以及第一、第二输入端；第一、第二二极管形式连接的晶体管分别耦接至运算放大器的第一、第二输入端；一第一电阻具有一第一端耦接于运算放大器的输出端，以及一第二端耦接第一二极管形式连接的晶体管与运算放大器的第一输入端；以及一第一电阻梯(resistor ladder)，耦接于运算放大器的输出端与第二二极管形式连接的晶体管之间，而第一电阻梯包括串联地连接的复数第二电阻；以及复数开关元件，各具有一第一端耦接至一高阻抗路径，其中开关元件是由一第一组控制信号所控制，使得部分的第二电阻会形成一第一等效电阻，而剩余的第二电阻会形成一第二等效电阻。本专利技术还提供一种能带隙电压参考电路，包括一运算放大器具有一输出端以及第一、第二输入端；第一、第二晶体管耦接至运算放大器；一第一电阻耦接于运算放大器的输出端与第一晶体管之间；以及一第一电阻梯耦接于运算放大器的输出端与第二晶体管之间，而第一电阻梯包括串联地连接的复数第二电阻，以及复数开关元件各具有一第一端耦接至一高阻抗路径。本专利技术提供的能带隙电压参考电路，能够提供不受开关元件的有限导通电阻(finite turn-on resistance)与温度系数影响的参考电压。附图说明图1为本专利技术中能带隙电压参考电路的一实施例。图2为本专利技术中电阻梯的一实施例。图3为本专利技术中能带隙电压参考电路的另一实施例。图4为本专利技术中能带隙电压参考电路的另一实施例。附图标号10A、20、30能带隙电压参考电路；22、24电阻梯；OP运算放大器；Q1、Q2双载子晶体管；V1～V2电压； GND接地电压；I1、I2电流；Vbg、Vbg”输出电压；ND20～ND2M、ND30～ND3Z节点；R1～R3、R3 1～R3N、RX1～RXN、R41～R4Y电阻；SW10～SW1A、SW20～SW2M、SW30～SW3Z开关元件。具体实施例方式为了让本专利技术的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下图1为显示本专利技术中能带隙电压参考电路的一实施例。如图所示，能带隙电压参考电路10A包括运算放大器OP、双载子晶体管(BJTs)Q1与Q2，以及电阻R1～R3。举例而言，电阻R1与R2具有相同的电阻值，而晶体管Q2的射极的面积是N倍于晶体管Q1的射极的面积，N大于1。若忽略基极电流，顺向导通的二极管的射-基极电压VEB可表示成VEB=kTqln(ICIS)]]>其中k为波兹曼常数(1.38×10-23J/K)，q为电荷电量(1.6×10-29C)，T为温度，IC为集极电流，而IS为饱和电流。当运算放大器OP的输入电压V1与V2相互匹配且晶体管Q2的尺寸为晶体管Q1的N倍，晶体管Q1与Q2的射-基极电压差ΔVEB可表示成ΔVEB=VEB1-VEB2=kTqlnN]]>其中VEB1为晶体管Q1的射-基极电压，而VEB2为晶体管Q2的射-基极电压。由于输入电压V1与V2因为运算放大器OP而相互匹配(虚短路)，因此输入电压V1与V2可表示成 V1＝V2＝VEB1＝VEB2+I2×R3I2×I3=VEB1-VEB2=kTqlnN]]>因此，通过电阻R2与R3的电流I2可表示成I2=VTR3lnN,]]>其中温度电压(thermal voltage)VT=kTq.]]>由于电阻R1与R2具有相同的阻值而且输入电压V1与V2因为运算放大器OP而相互匹配(虚短路)，因此电流I2会与电流I1相等。于是，I1=I2=VTR3lnN,]]>并且由于温度电压VT具有0.085mV/℃的正温度系数，所以电流I1与I2也具有正温度系数。因此，电压Vbg也可表示成Vbg=I2×(R2+R3)+VEB2=I1×R1+VEB1]]>=R1×VTR3lnN+VEB1]]>由于晶体管的射-基极电压VEB具有-2mV/℃的负温度系数，因此若适当地选择电阻R1～R3的电阻值的比例，电流Vbg将可以具有近乎零的温度系数并且与较不受温度变化的影响。于某些实施例中，电阻R3是由一电阻梯来实现。图2为一电阻梯的实施例。电阻R3是耦接于电阻R2与晶体管Q2之间，且包括串联连接的N个电阻R31～R3N，以及串联连接的N个开关元件SWl～SWlA。除了电阻R31与R3N之外，每个开关元件SWl～SWlA是并联于一个对应的电阻。举例而言，开关元件SW10的两端是耦接至电阻R32的两端，开关元件SW11的两端是耦接至电阻R33的两端，依此类推。开关元件SW10～SW1N是可通过MOS晶体管来实现。由于开关元件SW10～SW1A是设置于电流I2的路径中，使得非理想的开关效应(例如温度系数、finite导通电阻)会影响能带隙参考电路的参数。举例而言，当开关元件SW10导通时，电流I2会流经电阻R31、开关元件SW10与电阻R33～R3N，所以开关元件SW10上的非理想效应会影响能带隙参考电路的参数。再者，假设开关元件SW10～SW1N是由PMOS晶体管来实现，耦接电源电压的N井区也会退化能带隙参考电路的电源拒斥比(power supply rejectionratio)的效能。在取得开关元件数组(SW10～SW1M)的最佳设定值后，当考虑电源拒斥比时，这些开关元件就会由硬件线路来实现。由于开关元件与硬件线路在特性上的不同，能带隙参考电路的参数将会产生漂移。避免开关元件的有限导通电阻(finite turning on resistance)与温度系数的最好方法是将它们设置在一高阻抗路径上，并且在一个运算放大器式的能带隙电压参考电路中，高阻抗路径是存在于运算放大器的输入端上。因此，本专利技术还提供一种不受开关元件的有限导通电阻与温度系数影响的能带隙电压参考电路。图3为能带隙电压参考电路的另一实施例。如图所示，能带隙电压参考电路20除了电阻梯22是与图1中所示的能带隙电压参考本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能带隙电压参考电路，其特征在于，该能带隙电压参考电路包括：一运算放大器，包括一输出端以及第一、第二输入端；一第一、一第二二极管形式连接的晶体管；一第一电阻，耦接于上述运算放大器的输出端与上述第一二极管形式连接的晶 体管之间；以及一第一电阻梯，耦接于上述运算放大器的输出端与上述第二二极管形式连接的晶体管之间，上述第一电阻梯包括：复数第二电阻，串联地连接；以及复数开关元件，各具有一第一端耦接至上述运算放大器的第一输入端。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈弘易，颜永智，
申请(专利权)人：联发科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]