温度稳定的参考电压电路制造技术

本发明专利技术涉及一种低电压能隙参考电路，其主要是以电流加总技术为基础，且由一电路产生具有正与负温度系数参考电压的低电压能隙参考电路；其中这些参考电压是连接至放大电路，并根据那些放大电路中的电阻器的比率产生具有大小相等、方向相反的温度系数的参考电压，以藉此制造一个温度独立的参考电压，来自这些放大电路中的每一电流是合并在一个总和电阻器之中合计，这电阻器的大小决定此温度独立的参考电压大小。

Temperature stable reference voltage circuit

The present invention relates to a low voltage bandgap reference circuit, which is mainly to the current total technology as the foundation, and a low voltage circuit with positive and negative temperature coefficient of the reference voltage bandgap reference circuit; wherein the reference voltage is connected to the amplifier circuit, reference voltage and temperature coefficient is equal to the size in the opposite direction according to the ratio of those resistors in amplifier circuit of manufacturing a temperature independent reference voltage to thereby, from each of these current amplifier circuit is a resistor in the sum total with the reference voltage size of this resistor is determined by the size of the temperature independent.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种温度稳定的参考电压电路，尤其涉及一种使用于低供应电压且小于1V的能隙参考电压电路。
技术介绍
参考电路从内存、模拟、混合模式到数字电路在很多应用范围中是必要的。对一个低电压参考的需求，尤其在移动电话电池里特别明显。低电压操作是制造过程技术进展的趋势。当电源电压是小于1.5V之下时，在常见的能隙参考电路里是很难稳定操作的。因此，稳定操作在低供应电源的新能隙参考电压技术需求是不可避免的。对于电源供应电压小于1.5V以下的能隙参考电路的讨论请参照如下H.Banba、H.Shiga、A.Umezawa、T.Miyaba、T.Tanzawa、S.Atsumi、及K.Sakui于1999年5月的固态电路的IEEE杂志第34期第5号第670-673页中可操作在1V以下的CMOS能隙参考电路，描述一BGA电路，在此Vref是从两个电流和之中被转换，其中一个与Vf成比例和另一个跟VT成比例，及J.Doyle、Y.J.Lee、Y.-B.Kim、H.Wilsch、及F.Lombardi于2004年1月的固态电路的IEEE杂志第39期第1号第252-255页中，具有1V电源供应电压的CMOS的次能隙参考电路，在此降低临界电压与次临界的操作技术被使用。其中大于VBE(100mV)以及连同90-dB运算放大器是用来防止该放大器发生偏移的情况。如图1a范例所示一般CMOS BGR电路的组成由一各CMOS运算放大器OA1、一个包含MP1，MP2，MP3的电流镜、接线成二极管的晶体管(diode-wiredtransistors)Q1、Q2、Q3及电阻器R1、R2，全部实现在一个标准的CMOS制造过程之中。VDD与VSS系电源供应的轨迹。Q1、Q2、Q3的面积比是Q1∶Q2∶Q3＝1∶M∶1。晶体管MP1、MP2、MP3分别地供应电流I1、I2、I3。这电压VBE1见于节点BE1处，电压VN1见于节点N1处，电压VBE2见于节点VBE2处，而电压VBGR见于输出节点BGR能隙参考处。一般二极管电流与电压的相对关系表示为ID=IS·(eq·VDk·T-1)---(1)]]>若VD>>kTq,]]>则等式(1)可近似ID≅IS·eq·VDk·T---(2)]]>VD之解VD=k·Tq·lnIDIS=VT·lnIDIS---(3)]]>其中k是波兹曼的常数(1.38×10-23J/K)，q是该电子电荷(1.6×10-19C)，T是该绝对温度(K)，VD是该跨于二极管的电压，ID是该二极管电流，IS是该饱和电流，及VT是该热电压＝(k·T)/q。MP1、MP2、及MP3的PMOS晶体管尺寸相同。由于栅极是连接至一个共同节点，所以电流I1、I2、及I3具有相同的值。(WL)MP1=(WL)MP2=(WL)MP3---(4)]]>I1＝I2＝I3＝I ....................................................(5) 利用(3)与(4)，图1a中的VBE1与VN1可表示为VBE1=VTlnIIS---(6)]]>VN1=I·R1+VT·lnIM·IS---(7)]]>其中M是二极管Q1与Q2间的面积比(Q1∶Q2＝1∶M；因此M＝Q2/Q1)，且其中VBE1是双载子晶体管的基极-射极电压或该二极管启动电压。由于VBE1与VN1是运算放大器的一对输入电压，其控制为相同电压。VBE1＝VN1.................................................(8)利用(6)、(7)、极(8)，I给定为I=VTR1·ln·M---(9)]]>利用(9)，一般能隙参考、输出电压VBGR成为VBGR=I·R2+VBE1=R2R1·VT·ln·M+VBE1---(10a)]]>其中VBE1具有约-1.5mV/K的负温度系数，如图1b中所示，其中VT具有+0.087mV/K的正温度系数，使得VBGR是由R2/R1的电阻比与Q1、Q2双载子晶体管的面积比来决定。图1b为曲线VBE1及曲线VBGR(输出电压)关联于水平轴上℃温度相对于垂直轴上伏特电压的习知能隙电路技术的仿真结果图。如此VBGR控制在大约1.25V的时候，VBGR的温度相依性将变的很小微不足道。由于，这供应电压不能低于1.25V+VDS3，其限制这CMOS电路的低电压设计如图1c，曲线1所示。图1c为水平轴上伏特的供应电压VDD相对于垂直轴上伏特的能是参考输出电压VBGR的习知能隙电路仿真结果图。美国专利的习知技术的检阅产生下列相关专利美国专利6,788,041(Gheorghe等人)揭示当一个电压源操作在1.0至1.2伏特时，分别提供约242与245mV的Vref，使用PTAT电流源的能隙参考电路。美国专利6,605,987(Eberlein)揭露使用电流模式技术的温度稳定参考电压，其中二部分电流彼此互相重迭并且转换成该参考电压。该电路允许1.0V以下的低温度补偿输出电压的实施。美国专利6,529,066(Guenot等人)显示产生1.25V的输出且利用寄生垂直PNP晶体管操作于不同电流密度的能隙电路。该基-射极电压差的形成透过电阻器以产生一个正温度系数的电流。当结合另一个具有负温度系数的电压时，能隙参考电压将被产生。美国专利6,566,850(Heinrich)描述一个能隙参考电路，其包含感测电路与电流注入器电路，藉由注入共益电流进入该能隙参考电路的内部节点中能快速转换至想要的操作状态。该能隙参考电路是一个有效的低电压电源供应(如1-1.5V)。美国专利6,531,857(Ju)提出一个分段电阻器连接透过该PNP晶体管的射-基极终端产生VBE电流的能隙参考电路。该电阻器计算出该VBE电流与PATA电流且产生Vref电压，其中Vref可小于VEB。VEB一般小于或等于0.7V，导致VDD电压等于或大于0.85V。美国专利6,489,835(Yu等人)揭示可以电压供应在小于1V操作并且只有一个非零电流操作点可利用的能隙参考电路，这能隙参电路包合一个嵌入式电流产生器的核心电路及一个输出VBG的能隙参考产生器。美国专利6,281,743(Doyle)描述一个次能隙参考电路所产生的参考电压小于硅能隙电压，该参考信号的产生其包含分别产生具有负与正温度系数的第一与第二信号。该第一与第二信号是接着取样及储存在第一与第二电容器上。在这些电容器之间的低阻抗路径产生该参考信号。仿真显示仅使用1V供应电压可以得到一个稳定次能隙参考本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低电压能隙参考电路，其特征在于，包含：一参考电路，于一第一输出产生具有负温度系数的第一参考电压，于一第二输出产生具有正温度系数的第二参考电压；一第一放大电路，连接至该参考电路的第一输出，以产生对该第一参考电压成正比且与一 第一电阻器成倒数的电流；一第二放大电路，连接至该参考电路的第二输出，以产生对该第二参考电压成正比且与一第二电阻器成倒数的电流；及一加总电路，连接至该第一与第二放大电路，该加总电路是透过一第三电阻器计算该第一与第二放大电路中的 电流总和，以产生一温度独立的输出参考电压，其对该第三电阻器的大小成比例。

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