一种基准电路（２００，３００）包括：第一电流发生器，其包括可操作地连接到第二晶体管（Ｑ２，２２２）的第一晶体管（Ｑ１，２２０），并具有与该基准电路的正温度相关性对应的各基极电流（ＩｂＱ１，ＩｂＱ２）。电阻（ｒ３ ２２８）可操作地连接于该第一电流发生器并被布置来提供与该基准电路的负温度相关性对应的第二电流（Ｉｒ３）。第二电流发生器（ｍ４２２４）可操作地连接于该电阻和该第一电流发生器，其产生作为该第二电流（Ｉｒ３）和基极电流（ＩｂＱ１，ＩｂＱ２）的总和的组合电流（Ｉ２）。以这种方式，曲率补偿的电压和／或电流基准电路的输出电压基本是线性的，并基本与该电路的工作温度无关。
Reference circuit
A reference circuit (200300) comprises: a first current generator, which is operatively connected to the second transistor (Q2222) of the first transistor (Q1220), the base current and has a positive correlation with the temperature corresponding to the reference circuit (IbQ1, IbQ2). The resistor (R3 228) is operably connected to the first current generator and is arranged to provide a second current (Ir3) corresponding to the negative temperature dependence of the reference circuit. Second current generator (m4224) operably connected to the resistor and the first current generator, the second as the current (Ir3) and base current (IbQ1, IbQ2) combined current sum (I2). In this manner, the output voltage of the voltage and / or current reference circuit, which is compensated by curvature, is substantially linear and independent of the operating temperature of the circuit.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电压和电流基准电路。本专利技术可应用于，但不限于，提供独立于温度的、曲率补偿子带隙电压和电流基准的基准电路和布置。
技术介绍
在多种电子电路中需要电压基准电路，以提供可靠的电压值。特别地，这种电路通常被设计为确保使得可靠的电压值基本独立于电子电路中的任何温度变化或对电子电路中元件的温度变化作用。值得注意的是，电压基准的温度稳定性因此成为关键因素。在某些电子电路中这是特别关键的，例如对于未来通信产品和技术，例如芯片上系统技术，其中要求所有数据获取函数的精确度。在本专利技术的领域中，已知带隙电压基准用于产生非常接近于半导体带隙电压的输出电压。对于硅，该值约为1.2V。因此，可以理解对于硅的子带隙电压低于1.2V。一般地，存在两个公知的基本要件(component)用于产生带隙电压基准输出。这种电子电路的第一要件通常是具有负温度系数的直接偏置二极管，例如双极型结型晶体管(BJT)装置的基极-发射极电压。这种电子电路的第二要件是直接偏置二极管的电压差，用于提供与绝对温度电压成比例的输出。这样，通过以合适的比例布置这些元件的输出，这些输出的总和能够提供几乎与温度无关的电压差。值得注意的，在当前的电子电路中，这种情况下的带隙电压基准的输出电压约为1.2V。不幸的是，双极型晶体管的基极-发射极电压不随晶体管温度线性地改变。因此，以上述方式仅将两个元件相加的简单的带隙电路具有输出抛物线曲率响应和二阶温度相关性是公知的。因此，为了增加电压基准的温度稳定性，通常应用二阶补偿电路。在正向偏置(forward-biased)的双极型晶体管的基极-发射极电压的温度相关性中可以看到电压基准的温度相关性，如方程式(1)所示Vbe=Vg0-(Vg0-VbeR)TTR-(n-x)·k·Tq·ln(TTR)---(1)]]>其中Vg0是硅的带隙电压，外推至开氏“0”度，VbeR是温度Tr下的基极-发射极电压，T是工作温度，TR是基准温度，n是取决于过程但不取决于温度的参数，x如果偏置电流为PTAT且在该电流与温度无关时变为“0”，则x等于1，即，如果流经二极管的电流与温度无关，则Vbe根据其自身的温度参数而改变。在流经二极管的电流取决于温度的情况下，则Vbe根据其自身以及电流温度参数而改变。这样，如果偏置电流与温度成线性比例，则x＝1，如果偏置电流与温度无关，则x＝0。k玻尔兹曼(Boltzmann)常数，q电子电荷。可以看到，(1)中的第一项是常量，第二项是温度的线性函数，最后一项是非线性函数。在一阶带隙基准电路中，通常仅(1)中的线性(第二)项得以补偿。(1)中的非线性项不被补偿，从而产生输出抛物线曲率。图1示出常规的一阶带隙基准电路的示意图100，其中假定输出电压Vref 125具有准确的一阶温度补偿。该电路由基于Q1 120、Q2 122、m4 124、r1 126和电流镜110、112的具有正和负温度相关性的电流发生器组成。该电路进一步包括基于电阻器r2和作为二极管的Q3的输出级130。Q1 120产生具有负温度相关性的电流。Q1 120和Q2 122间的Vbe的差施加于电阻器r1 126。结果Q2的发射极电流与delta Vbe成比例，除以r1 126，并具有正温度相关性。电流镜m1 110、m2 112和晶体管Q1 120、Q2 122以及m4 124产生负反馈，以补偿Q1 120的集电极电流和m1 110的漏极电流。电流镜m2 112和m3 114产生与Q2 122的集电极电流成比例的m3漏极电流。晶体管m4 124和电流镜m5 116、m6 118形成与Q1 120和Q2 122的基极电流成比例的m6漏极电流。m3 114和m6 118的漏极电流流经输出级，从而在具有负的温度相关性的二极管Q3和具有正的温度相关性的电阻器r2上产生电压降。在其温度系数彼此相等的情况下，则对输出电压(125)进行温度补偿。准确的一阶温度补偿由下式表示VrefBG=Vg0-(n-x)·k·Tq·ln(TTR)---(2)]]>其中VrefBG是带隙基准的输出电压。因此，常规带隙基准输出电压125约为Vgo，Vgo约为1.2V，具有式(2)中的非线性项引起的几毫伏(mV)的抛物线曲率。但是，高性能电子设备特别是便携式通信设备的趋势是，需要使用1.5V或更低的电源电压。这样，在本专利技术的内容中，对于使用电池供电的便携式设备，例如音频播放器或照相机，1.5V是用于电池电压源(例如“A”型)的初始电压。如果电池是不能充电的，则该电压降至1V以下。美国专利6157245描述了一种一起使用具有不同温度相关性的三电流的产生并使用准确曲率补偿方法的电路。美国专利6157245指出了该电路的显著缺陷，即它提出了五个“精确(critically)匹配”kohm电阻器-22.35，244.0，319.08，937.1和99.9。大电阻比率(达1∶42)和大范围的比率(从1∶4.5直到1∶42)是会有问题的，且预期会发生电阻器的过度误匹配。此外，试图准确并精确匹配五个电阻器的修整(trimming)处理对于要实际使用的电路而言变得过于昂贵。因此，这种电路对批量生产的装置是非常不实用的。P.Malcovati等人的题为“Curvature-Compensated BiCMOSBandgap with 1-V Supply Voltage(具有1V电源电压的曲率补偿的BiCMOS带隙)”的论文，载于IEEE Solid-State Circuits(固态电路)期刊第36卷第7期，2001年7月出版，第1076-1081页，也提出了一种复杂的电路，该电路包括运算放大器、五个精确匹配的电阻器以及三个精确匹配的双极型晶体管组。这样，在本专利技术的领域中，需要这样的子带隙电压基准，其能够产生1.2V的若干分之几带隙，特别是与目前的子带隙电压基准相比具有温度稳定性。
技术实现思路
因此，本专利技术的优选实施例意图以单独的或任意组合的方式更好地减轻、缓和或消除一个或多个上述缺陷。根据本专利技术，提供了一种如所附权利要求书所述的基准电路。附图说明图1示出了常规的一阶带隙电压基准电路的公知的示意图。下面将参照附图详细描述本专利技术的典型实施例，其中图2示出采用根据本专利技术实施例的专利技术概念的一阶子带隙电压基准电路的示意图；图3示出采用根据本专利技术的增强实施例的专利技术概念的二阶(准确曲率补偿的)子带隙电压基准电路的示意图；图4示出一阶子带隙电压基准对准确曲率补偿的子带隙电压基准的典型曲线图；图5示出使用本专利技术的电路的基准电压分布图；图6示出对于利用本专利技术的电路测量的两个不同样本的基准电压对温度的图；以及图7示出对于利用本专利技术的电路测量的两个不同样本的修整的基准电压对温度的图。具体实施例方式参照改进子带隙电压基准电路的设计和操作描述本专利技术的优选实施例。但是，这里描述的专利技术点同样适用于子带隙电流基准电路，这也在本专利技术的考虑范围内。特别地，在图1的现有技术的电路中，输出电压受二极管Q3上的电压降的限制，该输出电压不能减小到由本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基准电路（２００，３００），包括：第一电流发生器，其包括操作连接到第二晶体管（Ｑ２，２２２）的第一晶体管（Ｑ１，２２０），并具有与该基准电路的正温度相关性对应的各基极电流（ＩｂＱ１，ＩｂＱ２）；该基准电路特征在于：电阻（ｒ３２２８），可操作地连接到该第一电流发生器并被布置来提供与该基准电路的负温度相关性对应的第二电流（Ｉｒ３）；以及第二电流发生器（ｍ４２２４），其操作地连接到该电阻和该第一电流发生器，其产生作为该第二电流（Ｉｒ３）和基极电流（ＩｂＱ１，ＩｂＱ２）的总和的组合电流（Ｉ２）。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：伊凡科奇涅，亚历山大马卡罗夫，
申请(专利权)人：飞思卡尔半导体公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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