特别为电源电压低于1V的应用生成温度补偿电压基准的电路制造技术

说明了一种用于特别为电源电压低于１Ｖ的应用生成温度补偿电压基准的电路，该类型的电路包括至少一个带隙电压发生器电路，该发生器电路被插入到第一和第二电压基准之间并包括运算放大器，该运算放大器具有连接到输入级的第一和第二输入端子，该输入级耦联到第一和第二输入端子，并且具有至少一对第一和第二双极晶体管，用于生成与温度成比例的第一电压分量。电路包括连接到带隙电压发生器电路的控制模块，向该第一控制节点供应偏置电压值，偏置电压值包括至少一个随着温度增加的电压分量，以用于补偿第一和第二双极晶体管的基极－发射极电压的变动并且确保运算放大器的一对输入晶体管的开启。电路具有适合于供应温度补偿电压值的输出端子。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于生成经温度补偿的电压基准的电路.更具体地，本专利技术涉及一种此类型的电路其包括至少一个电流 基准(current reference),该电流基准被插入到第一和笫二参考电 压基准之间并且包括运算放大器，该运算放大器又具有连接到输入级 的第 一和第二输入端子，以及耦联到第 一电源电压基准并且插入到运 算放大器的第一与第二输入端子之间的电流镜(current mirror)， 和适合于供应该经温度补偿的电压基准的该电路的输出端子，所述输 入级基本上包括利用至少一个第一双极晶体管生成与温度成比例的 电流的发生器电路。本专利技术特别地、但非排他性地涉及一种带隙(band-gap)型的电 压发生器电路，并且参考此申请的领域仅通过例解而作出下列说明。
技术介绍
用于生成电压基准(也简单地表示为电压基准)的电路被广泛地 用在集成电路中用于极为不同的需求.这些电路特别是供应具有高精度和稳定性的至少一个电学量，该 至少一个电学量一般可用作若干电路模块中的基准，举例而言，电路模块例如是模拟/数字转换器、调压器、检测和/或测量电路，等等.因而电压基准对于其意困用于的应用而言应当是强劲(strong ) 的，并且其特别是以良好的热稳定性以及良好的噪声抑制(noise rejection)为特征，从而供应与电源电压变动、以及包括该电源电压 在内的集成电路的工作温度变动无关的稳恒输出电压值.为此目的，电路通常用于生成带隙型的电压基准，或更简单地即 带咪发生器，其中利用硅禁带(silicon prohibited band )的电位跳变 (potential jump )(大约l.leV)来生成与工作温度无关的精确电压 基准，特别是，这种带隙发生器由可借助于双极晶体管通过实现下列等式而以一种简单方式获得几乎与工作温度无关的电压VBG的实现结 果(realisation)而产生，VBG = VBE + nVT (1)VBG是与温度无关的电压基准、或者是带隙的电压基准，VBE 是在所使用的双极晶体管的基极与发射极端子之间的电压，VT是热 电压(等于kT/q， k是玻尔兹曼(Bolzmann)常数，T是绝对温度 而q是电子电荷)，n是乘法(multiplicative)参数，所述n被计算 出来用以获得对电压VBE的温度变动的所需补偿.当温度增加时双极晶体管的基极与发射极之间的电压VBE降低 (在T=300。 K时为 2.2mV/。 C)，而热电压VT与温度本身成比 例。换句话说，将要对随着绝对温度而降低的电压(VBE)进行补偿， 即，该电压是CTAT ( Complementary To Absolute Temperature;与 绝对温度相补)且具有与绝对温度成比例或者PTAT( Proportional To Absolute Temperature;与绝对温度成比例)的校正系数(nVT )。为了获得与温度无关的电压基准应确定出参数n的值，对于该参 数n的值，在考虑温度T-T+等于所需工作温度时带隙电压VBG相 对于温度的导数等于零.例如，如果将要在温度271C处获得零变动 的带隙电压基准VBG,则找到大约为1.26V的VBG的值，且处于环 境温度下的电压VBE等于大约0.6V，并且参数n等于大约26.在借助于寄生二极管(parasite diode)实现双极晶体管的全 CMOS技术中可实现带隙发生器.在图1中示出一种使用运算放大器 的可能的实施方式.特别是，图1示出带隙电压基准VBG的发生器1。该发生器1 包括运算放大器2，该运算放大器被插入到第一与第二电压基准之间， 特别是在电源电压基准VDD和地GND之间.运算放大器2具有第一输入端子Tl以及第二输入端子T2,该第 一输入端子Tl特别是反相输入端子(-)，且该第二输入端子是同相 输入端子(+ )，运算放大器还具有输出端子，对应于发生器1的输 出端子OUT,在该输出端子上供应带隙电压基准VBG。发生器1也包括双极型级(bipolar stage ) 3，该双极型级3被插 入到运算放大器2的输出端子OUT与地GND之间并且包括第一双 极晶体管Ql和第二双极晶体管Q2，以及第一电阻元件R1、第二电阻元件R2和第三电阻元件R3.更具体地，第一双极晶体管Ql被插入到运算放大器2的第二输 入端子T2与地GND之间并且具有连接到第二双极晶体管Q2的基极 端子的控制或基极端子，并且该两个基极端子都连接到地(该两个双 极晶体管都是二极管接法的(diode-connected)).双极晶体管Q2 还经过笫一电阻元件Rl连^^到运算放大器2的笫一输入端子Tl，以 及连接到地GND.运算放大器2的第二输入端子T2还借助于第二电阻元件R2被 反馈连接到运算放大器2的输出端子OUT,并且运算放大器2的第 一输入端子Tl类似地借助于第三电阻元件R3被反馈连接到运算放 大器2的输出端子OUT,应注意的是，运算放大器2执行双功能，即在发生器l应当供应 电流时，实现与热电压VT成比例的电流，以及确保带咪电压基准 VBG的输出供应具有所需的低阻抗.由于存在着运算放大器2，有可能通过使得AE2=kAE1而假定在其 输入端子Tl和T2上的电压值是相同的(V+=V)，其中AE1、 AE2 分别是第一双极晶体管Ql和笫二双极晶体管Q2的发射极端子的面 积，k是为获得所需的温度补偿而计算出的适当工程参数.此外还观察到R2*IC1=R3*IC2， R2和R3分别是第二和笫三电 阻元件R2和R3的电阻值，IC1、 IC2分别是第一和笫二双极晶体管Q1和Q2的集电极电流，得到以下等式<formula>formula see original document page 10</formula>由此可容易地得出带隙电压基准VBG的表达式<formula>formula see original document page 10</formula>Vew是在第一双板晶体管Ql的基极与发射极端子之间的电压， Rl、 R2、 R3是第一、笫二和第三电阻元件的电阻值.应注意的是受检查的发生器1的电源电压基准VDD的最小值取 决于运算放大器2的有效物理实现，但是其导致在任何情况中受到下 面的基准电压值限制，该基准电压值被计算出来以便在环境温度下具 有零变动，如上面所述，该基准电压值在环境温度下等于1.26V。借助于运算放大器2实现的并且在图1中示出的发生器l因而不能被用于具有低于大约1.3V的电源电压的应用，也有可能的是改进发生器1以使其适用于具有低于1.3V的电源 电压的应用并且适于获得在图2中示出的发生器5，该发生器5也被 插入到第一与第二电压基准之间，特别是电源电压基准VDD与地 GND之间并且具有输出端子OUT',在该输出端子处供应了带隙电压 基准VBG.发生器5也包括运算放大器2，该运算放大器2具有第一输入端 子Tl和笫二输入端子T2以及输出端子OUT,该Tl特别是反相输 入端子(-)，该T2特别是同相输入端子(+ ).发生器5还包括输入级6，该输入级6被插入到运算放大器2的 输入端子Tl和T2与地GND之间并且包括第一双极晶体管Ql和第 二双极晶体管Q本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生成经温度补偿的电压基准（ＶＢＧ）的电路（１０），该类型电路包括至少一个带隙电压发生器电路（１３），该至少一个带隙电压发生器电路被插入到第一电压基准（ＶＤＤ）和第二电压基准（ＧＮＤ）之间并且包括运算放大器（ＯＡ１），该运算放大器具有连接到输入级（１５）的第一和第二输入端子（Ｔ１，Ｔ２），输入级（１５）耦联到所述第一和第二输入端子（Ｔ１，Ｔ２），并且包括至少一对第一和第二双极晶体管（Ｑ１，Ｑ２）用于生成与温度成比例的第一电压分量（ΔＶＢＥ），其特征在于该电路包括控制模块（１４），该控制模块通过与至少一个第一控制节点（Ｘｃ１）相联系的方式连接到所述带隙电压发生器电路（１３），向该至少一个第一控制节点（Ｘｃ１）供应偏置电压值（ＶＢａｓｅ），该偏置电压值包括至少一个随着温度增加的电压分量，以用于补偿所述第一和第二双极晶体管（Ｑ１，Ｑ２）的基极－发射极电压（Ｖｂｅ）的变动并且确保所述运算放大器（ＯＡ１）的一对输入晶体管的开启，所述电路（１０）具有适合于供应经温度补偿的电压值（ＶＢＧ）的输出端子（ＯＵＴ），该经温度补偿的电压值是通过将与温度成比例的所述第一电压分量（ΔＶＢＥ）以及与温度成反比例的第二分量（ＶＢＥ３）进行求合而得到的。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：A康特，M米西彻，RR格拉索，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]