能阶参考电路制造技术

一种对温度与供应电压低敏感度的能阶参考电路，是针对一能阶参考电路上设置一补偿电路，取代现有利用电阻匹配达成电路激活的目的，以解决因为制程误差造成的激活错误的问题，该能阶参考电路包括一第一放大器、一第二放大器，并且其中包括有多个晶体管、多个双极性接面晶体管的参考电路，再与参考电路电性连接于共同的一供应电源，其中包括有多个晶体管与第二放大器的一补偿电路，借以输出一对温度变化与供应电压变化低敏感度的稳定激活电压。

Energy level reference circuit

A kind of low temperature and supply voltage sensitivity level reference circuit is a circuit arranged on a reference level compensation circuit to replace the existing matching circuit using resistance reached the purpose of activation, in order to solve the problem because the activation caused by process error error, the order of reference circuit includes a first amplifier, a second amplifier, which comprises a plurality of transistors, a plurality of bipolar junction transistor reference circuit, and the reference circuit is electrically connected with a power supply in common, including a compensation circuit for a transistor and the second amplifier, to output a change of temperature and supply voltage variations of low sensitivity the activation voltage stability.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种能阶参考电路，特别是指为使电路有更稳定的激活机制，而使产生对温度变化与供应电压变化低敏感度的能阶参考电路。
技术介绍
在一般的能阶参考电压(bandgap reference voltage)的课题上，晶体管通过于PN接面(PN junction)的基极射极偏压(VBE)的正向电压产生压降，加上基极射极偏压与绝对温度成比例(proportional to absolutetemperature，PTAT)的特性下，产生一用于电路激活的参考电压。现有的能阶参考电路如美国专利US6,788,041号公开一种用以产生一参考电压的低功率能阶电路，其中包括晶体管、产生偏压电流的偏压电路、PTAT电流源、电阻等，借以提供一低功率且精确的参考电压，其中借适当的电阻值并其PTAT电流值，保持该电路的稳定性，以降低对温度的敏感度。其它如美国专利US6,531,857所公开包括有多个晶体管与放大器的低电压能阶参考电路，或以一激活电路实现的能阶参考电路，如美国专利US6,191,644号，皆为了提供一较佳的激活电路，然本专利技术为解决现有技术用于电路激活时产生的错误，提出一稳定的电压提出解决方案。现有技术的能阶电路如图1所示，其中，所示包括有相同且闸极相连接的P型金氧半晶体管(PMOS)P1、P2与P3，P型金氧半晶体管P1形成P型金氧半晶体管P2与P3的电流镜晶体管(current mirror transistor)，并且此三个晶体管的闸极(gate)都相连于放大器(operational amplifier)OP1的输出端，故P型金氧半晶体管P1，P2，P3有相同的汲极电流(draincurrent)，也就是I1＝I2＝I3。另外设置一PNP型双极性接面晶体管(BJT)Q1与Q2，将其射极(emitter)连结于晶体管P1与P2汲极(drain)，形成如同二极管的结构，并且PNP型双极性接面晶体管Q2为晶体管Q1的射极面积(emitter area)的一整数倍(N)。再者，放大器OP1中控制相同的输入端电压Va、Vb，也如金氧半晶体管P1、P2的汲极电压Va＝Vb，并且因为相同特征的电阻R1与R2(R1＝R2)形成通过结构的电流为VBE/R1，并且基极射极偏压VBE与温度T为反比关系，其中VBE为双极性接面晶体管的基极射极偏压。因为电压Va＝Vb，与经过电阻R3的电流形成与绝对温度成比例(PTAT)的电流，故此PTAT电流等于VT.lnN/R3，其中VT等于KT/q，V为电压值，T为绝对温度值，N为上述双极性接面晶体管Q2与Q1的射极面积比例，K为波兹曼常数(Boltzmann constant)，q为电荷值(单位库伦)。流经晶体管P2的电流I2为流经电阻R2的电流(＝VBE/R1)与流经电阻R3的电流(VBE/R3＝VT.lnN/R3)总和，如I2＝(VBE/R1)+(VT.lnN/R3)并且因为I1＝I2＝I3，所以参考电压Vref＝R4.I3＝R4.I2，故Vref＝R4.((VBE/R1)+(VT.lnN/R3))因此Vref＝(R4/R3).((VBE.R3/R1)+(VT.lnN))由此式可看出，若将R3/R1的比例与N值最佳化，将可产生对温度与供应电压低敏感度的参考电压Vref。然而，在半导体制程中，电阻R1与R2将因制程造成的误差而有所不同，使放大器OP1产生的偏移让参考电压Vref的输出产生偏移，并且易受温度的影响。更严重的是，因为连接晶体管P1、P2汲极端的电阻R1与R2在制程上的误差会造成电路激活的错误。请参阅图2，其中所示为分别将放大器的输出端与金氧半晶体管P1、P2与P3的联机中断时的输出电压与其输入电压的变化示意图，附图中的稳定斜线为输入稳定测试电压时，所量出放大器OP1的输出电压，而曲线部分为分别断开与晶体管P1、P2与P3联机的电压示意波形。其中可观察到有三个电压解(a，b，c)，有两个电压在一急降曲线的部分(a，b)，也是让电路开启错误的电压值，而电压值c所处的点为正确电路开启的值，电阻R1与R2的误差所影响的变化即为a点与b点间形成一个急降的波形，也就是说，若电阻R1确实等于R2，则不会出现让电路激活错误的情形。为解决现有技术中因电阻R1与R2误差所造成电路激活的错误，本专利技术为达成电路有更稳定的激活机制，提出一较佳的能阶参考电路的解决方案，忽略电阻可能造成的错误，使输出电压不会对温度变化与供应电压的变化太敏感。
技术实现思路
一种能阶参考电路，为达成电路有更稳定的激活机制，提出一较佳的能阶参考电路的解决方案，其中忽略电阻可能造成的错误，使输出电压对温度变化与供应电压变化有较小的敏感度。其中电路至少包括一第一放大器与一第二放大器，而第二放大器的一输入端为耦接于第一放大器的输入端；电路包括分别连接于不同晶体管的第一双极性接面晶体管与第二双极性接面晶体管，而第一双极性接面晶体管的射极端电性连接第一金氧半晶体管的汲极端，第二双极性接面晶体管的射极端经电阻电性连接第二金氧半晶体管的汲极端，其中第二双极性接面晶体管为第一双极性接面晶体管射极面积的一整数倍；还包括有第一金氧半晶体管，其汲极端电性连接第一双极性接面晶体管的射极端；第二金氧半晶体管的汲极端也电性连接第二双极性接面晶体管的射极端，并且上述第二金氧半晶体管的汲极端还电性连接一电阻，以校正其端电压；参考电路部分还有第三金氧半晶体管与补偿电路部分的第五金氧半晶体管的源极端电性连接，并共同电性连接于供应电源，而此第五金氧半晶体管与第三金氧半晶体管的汲极端则共同电性连接一参考电压端Vref，并经一电阻后接地；再有第四金氧半晶体管，其汲极端电性连接第二放大器的输入端，再电性连接一电阻后接地。上述多个金氧半晶体管的闸极端电性连接于第一放大器的输出端，而源极端还共同电性连接于供应电源，其提供相同的汲极电流，该此能阶参考电路输出一对温度变化与供应电压的大小低敏感度的一稳定激活电压。附图说明图1为现有技术能阶参考电路示意图；图2为现有技术放大器输出电压测试波形图； 图3为本专利技术能阶参考电路实施例示意图；图4为本专利技术能阶参考电路方块示意图；图5为本专利技术放大器输出电压测试波形图。附图标记说明P1、P2、P3、P4、P5P型金氧半晶体管OP1、OP2 放大器Q 1、Q2 双极性接面晶体管I1、I2、I3电流Va、Vb电压R1、R2、R3、R4、R5电阻Vref参考电压Vcc 供应电源30 参考电路40 补偿电路具体实施方式本专利技术为使一能阶参考电路的输出电压对温度变化与供应电压低敏感，故提出如图3所示的能阶参考电路实施例，相对于现有技术(图1)，忽略其中电阻R1与R2，加上两个P型金氧半晶体管P4与P5、一第二放大器OP2与电阻R5，并且PNP型双极性接面晶体管Q2为晶体管Q1的射极面积(emitter area)的一整数倍N。如图所示的一种能阶参考电路详述如下其中，至少包括第一放大器OP1与第二放大器OP2，而第二放大器OP2的一输入端为耦接于第一放大器的输入端，都如图所示的输入电压Va；包括分别连接于不同晶体管的第一双极性接面晶体管Q1与第二双极性接面晶体管Q2，而第一双极性接面晶体管Q1的射极端电性连接第一金氧半晶体管P本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能阶参考电路，其特征在于，包括有：一第一放大器；一第二放大器；一参考电路，电性连接于第一放大器的输出端，其中包括有多个晶体管、多个双极性接面晶体管，并且该多个晶体管的闸极端共同连结于第一放大器的输出端；一补偿电路，与所述的参考电路电性连接于共同的一供应电源，其中包括有多个晶体管与第二放大器，并且该多个晶体管的闸极端共同连结于所述的第二放大器的输出端；借上述能阶参考电路输出一对温度变化与供应电压变化低敏感度的一稳定激活电压。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈安忠，黄宏政，郑文隆，林铭泽，
申请(专利权)人：辉达公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]