一种参考电压产生器包含有多个信号产生器，用来产生Ｎ＋１个分别对应Ｎ＋１个不同的温度相依特性值的信号；耦接于该多个信号产生器的合成模块，用来合成该Ｎ＋１个信号以产生合成信号；以及耦接于该合成模块的信号至电压转换器，用来根据该合成信号产生补偿参考电压。每一信号产生器包含有Ｎ＋１个具有ｐ－ｎ结的元件，每个元件都具有对应于ｐ－ｎ结的跨压的特定温度相依特性值（例如晶体管的基极－发射极电压）。藉由调整该Ｎ＋１个信号，可以产生具有Ｎ阶温度补偿且对应预定值的参考电压。
Method and device for generating independent temperature reference voltage of N order compensation temperature
A reference voltage generator includes a plurality of signal generator, used to generate N + 1 N + 1 respectively corresponding to different temperature dependent characteristics of the signal; synthesis module is coupled to the plurality of signal generator, used to synthesize the N + 1 signal to generate a composite signal; and is coupled to the signal to the synthesis of voltage converter module, according to the synthetic signal to generate a compensated reference voltage. Each signal generator includes a N + 1 with the P N node elements, each element has a specific temperature corresponding to the P n voltage across the junction dependent characteristics (such as transistor base emitter voltage). By adjusting the N 1 signal can be generated with N order temperature compensation and the reference voltage corresponding to a predetermined value.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术是与电子电路相关，尤指一种产生具有N阶温度补偿的参考电压产生方法与装置。
技术介绍
能带隙参考电压电路(bandgap reference voltage circuits)广泛地应用于各类应用范围，以便在温度范围内提供稳定的参考电压。该能带隙参考电压电路的操作原理是以热电压(thermal voltage)VT的正温系数(positivetemperature coefficient)来补偿基极-发射极结电压VBE的负温系数(negative temperature coefficient)，其中热电压VT是等于kT/q。一般而言，基极-发射极结电压VBE对温度的变化大约是-1.5mV/℃，而VT对温度的变化大约是+0.086mV/℃，所以，将这两项结合可以得到能带隙电压VBGVBG＝K1VBE+K2VT方程式(1)其中K1和K2为比例常数，以确保上述正、负热因子(thermal factor)能彼此相消，以及使得能带隙电压能任意地调整以适应各种应用需求。第1图为典型能带隙参考电压电路100的电路图。能带隙参考电压电路100包含多个PMOS晶体管M1、M2、M3，多个双极性晶体管Q1(其发射极面积为KA)、Q2(其发射极面积为A)，多个电阻R0、R1、R2、R3，以及一运算放大器(Op-amp)101。需注意的是，在第1图中，电阻R1和R2的电阻值相同，晶体管Q1和Q2实质上是导通相同的电流。因为晶体管Q1和Q2的发射极面积比为K∶1，所以电压VBE，亦即VT1n(K)，是横跨电阻R0的两端，用来提供与绝对温度成比例的电流。运算放大器101会控制节点V1和V2上的电压为相同，因此驱使流经电阻R1和R2的电流正比于电压VBE且提供与绝对温度互补的电流。流经晶体管M1和M2的上述与绝对温度互补的电流便根据方程式(1)而得到补偿，该补偿后的电流便经由电流镜而映射至晶体管M3以产生输出电压VOUT。更明确地说，在第1图所示的能带隙参考电压电路100中，输出电压VOUT可由以下式子来表示VOUT=R3R1VBE2+R3R0VTln(K)]]>方程式(2)其中VBE2是晶体管Q2的基极-发射极电压，以及K是晶体管Q1和Q2之间的面积比。比较方程式(1)与方程式(2)，很明显地，R0、R1和R3的电阻值以及晶体管Q1和Q2的发射极面积，皆经过适当的选择以提供所需的比例常数K1和K2。由方程式(2)可知，对于任何晶体管Q1和Q2的面积比而言，当电阻值被选定以确保前述正、负热因子可以相消时，能带隙参考电压电路100会产生固定参考电压VOUT。然而，固定参考电压VOUT只有在特定的中心温度时才会正确地运行，当能带隙参考电压电路100的操作温度漂移该中心温度时，固定参考电压VOUT的值会产生显著的变动，例如，由温度-40℃增加至+100℃，则固定参考电压VOUT通常会有大约1mV的电压变化。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的之一在于提供一种温度独立的N阶补偿参考电压产生器与方法。根据本专利技术的实施例，其系揭露一种具有N阶温度补偿的参考电压产生器。该参考电压产生器包括多个信号产生器，用来产生多个信号，该多个信号分别对应多个温度相依特性；合成模块，耦接于该多个信号产生器，用来合成该多个信号以产生合成信号；以及信号至电压转换器，耦接于该合成模块，用以根据该合成信号产生补偿参考电压。根据本专利技术的实施例，其亦揭露一种产生具有N阶温度补偿的参考电压的方法。该方法包括产生多个信号，其各别对应于多个温度相依特性值；合成该多个信号以产生合成信号；以及根据该合成信号产生补偿参考电压。附图说明第1图为典型能带隙参考电压电路的电路图。第2图为依据本专利技术一个实施例的二阶补偿参考电压产生器的方块图。第3图为依据本专利技术的第一实施例的二阶补偿参考电压产生器的电路图。第4图为依据本专利技术的第二实施例的二阶补偿参考电压产生器的电路图。第5图为依据本专利技术一个实施例的产生N阶温度补偿参考电压的方法的流程图。100能带隙参考电压电路 101、320运算放大器200、300、400二阶补偿参考电压产生器202、402、424信号产生器204合成模块206、310、428信号至电压转换器302第一信号产生器 304第二信号产生器306第三信号产生器 308合成模块312、404第一PMOS晶体管 314、406第二PMOS晶体管316、322、326、330、422电阻318、324、328双极性晶体管408第一电阻410第一双极性晶体管412第一运算放大器 414第三PMOS晶体管415第二运算放大器 416第二电阻418第二双极性晶体管426输出电阻具体实施方式当温度改变的时候，第1图所示的能带隙参考电压电路100的输出电压VOUT会产生变化，主要是因为能带隙参考电压电路100只具有一阶温度补偿(1storder temperature compensation)，而能带隙参考电压电路100能达到第一阶温度补偿的原因在于，电路中只用到两个基极-发射极电压(Q1和Q2)。为了产生具有第二阶温度补偿的固定参考电压，则至少需要三个不同的温度相依特性值(例如三个基极-发射极电压)。为了解释二阶补偿，方程式(3)为输出参考电压VREF的泰勒展开式 VREF＝K1VBE1+K2VBE2+K3VBE3＝r0+r1(T-Tr)+r2(T-Tr)2+... 方程式(3)方程式(3)的近似结果如下列方程式(4)所示VREF≈K1(β1，0+β2，0(T-Tr)+β3，0(T-Tr)2+...)+K2(β1，1+β2，1(T-Tr)+β3，1(T-Tr)2+...)+K3(β1，2+β2，2(T-Tr)+β3，2(T-Tr)2+...)方程式(4)因此，r0＝K1β1，0+K2β2，0+K3β3，0r1＝K1β1，1+K2β2，1+K3β3，1r2＝K1β1，2+K2β2，2+K3β3，2方程式(5)，(6)，(7)其中，对二阶补偿而言，r1和r2都等于0。如果是N阶补偿，则至少必须用到N+1个不同的温度相依特性值，例如N+1个基极-发射极电压，而且r1至rN皆为0。第2图是依据本专利技术一个实施例的二阶补偿参考电压产生器200的方块图。二阶补偿参考电压产生器200包含有多个信号产生器(signalgenerator)202、合成模块(combining module)204以及信号至电压转换器(signal to voltage converter)206。多个信号产生器202依据相对应双极性晶体管的特定基极-发射极结而分别产生多个信号S1、S2、S3，举例来说，在第2图中，每个信号产生器202各自具有电流源I1、I2、I3，基极-发射极结VBE1、VBE2、VBE3，以及用来以缩放系数(scale factor)K1、K2、K3缩放输入的信号的比例缩放元件(scaling device)。合成模块204是接收信号S1、S2、S3，并且对信号S1、S2、S3执行电性加减(electrically add or subtract)以形成合成信号SC。信号至电压转换器206根据合成信号SC而产生参考电压VREF。藉由选取适当的缩放系数K1、K2、K3，可使本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有Ｎ阶温度补偿的参考电压产生器，其包含有：多个信号产生器，用来产生多个信号，该多个信号分别对应多个温度相依特性值；合成模块，耦接于该多个信号产生器，用来合成该多个信号以产生合成信号；以及信号至电压转换器，耦接于 该合成模块，用来根据该合成信号产生补偿参考电压。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：邱永明，
申请(专利权)人：瑞昱半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]
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