[發明專利]帶隙基準電壓發生器

有效

• 申請號: 201210334326.9
• 申請日: 2012-09-11
• 公開（公告）號: CN103677054A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 吳建舟;王洋
• 申請（專利權）人: 飛思卡爾半導體公司
• 主分類號: G05F1/567
• 分類號: G05F1/567
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 馮玉清

技術領域

本發明涉及集成電路，更特別地，涉及帶隙基準電壓發生器。

背景技術

基準電壓發生器廣泛用于集成電路（IC）和其他電子電路中以提供基準電壓，不論制造處理條件從一批產品到另一批產品發生變化，也不論運行溫度的變化，基準電壓是穩定的。各種技術可用于因工藝變化而補償基準電壓，諸如在電路設計中包括調節電阻器（trim?resistor），其在制造IC時可被設置或“調節”。

熱補償一般通過在基準電壓發生器中包括帶隙模塊（band?gap?module）來獲得。帶隙模塊包括正向偏置的半導體PN結，其可以例如由二極管或者由以二極管連接的雙極結晶體管（BJT）或金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）來提供。對于穿過正向偏置的半導體PN結的給定電流，跨該結的電壓隨著溫度上升而下降，一般稱為與絕對溫度互補（CTAT），例如，在硅半導體中變化約-2mV/°K。帶隙模塊利用運行在不同電流密度下的一對匹配的正向前置PN結之間的電壓差來產生隨溫度上升而增大的電流，一般稱為與絕對溫度成正比（PTAT）。該電流用于在電阻器中產生PTAT電壓，其被添加到跨過半導體PN結（其可以是所述匹配的對中的一個）的CTAT電壓。PTAT和CTAT電壓之比可通過例如設置電阻值來設置，從而PTAT和CTAT電壓的溫度依賴性彼此補償到第一級近似。典型地，在半導體器件中，所得電壓為約1.2-1.3V，接近硅在0°K的理論帶隙1.22eV。溫度依賴性的剩余第二級近似典型地在設置PTAT和CTAT之比的溫度附近的運行溫度范圍內是小的。

調節用于帶隙模塊的電阻值通過設置開關或熔絲以連接或短路調節電阻器而方便地數字式執行。期望能關于中值雙向地調節電阻值，在某些已知實現中不是這樣的。在一些常規實現中，調節開關的接通電阻需要是小的以減小它們的接通電阻變化（例如，隨著電源電壓的變化的）引入的不精確性。常規實現中具有小的接通電阻的調節開關趨向于占據大的IC面積。

發明內容

本發明的一個方面在于提供一種帶隙基準電壓發生器，包括：不同電流密度的正向偏置的第一和第二PN結元件；在第一節點和第二節點之間的第一電流傳導路徑，包括串聯連接在所述第一節點和第三節點之間的多個第一電阻元件以及串聯連接在所述第三節點和所述第二節點之間的所述第一PN結元件，其中所述第一電阻元件連接成分壓器構造；抽頭，通過開關元件選擇性連接到所述第一電阻元件，其中所述開關元件能控制來選擇所述抽頭處的分壓比；在所述第一和第二節點之間的第二電流傳導路徑，包括串聯連接在所述第一節點和第四節點之間的第二電阻元件以及串聯連接在所述第四節點和所述第二節點之間的所述第二PN結元件；電壓誤差放大器，具有連接到所述抽頭的第一輸入、連接到所述第四節點的第二輸入、以及用于提供熱補償輸出電壓的輸出；以及反饋路徑，用于將所述輸出電壓應用到與所述第一和第二節點串聯連接的第三電阻元件。

本發明的另一方面在于提供一種制造帶隙基準電壓發生器的方法。該帶隙基準電壓發生器具有：不同電流密度的正向偏置的第一和第二PN結元件；在第一節點和第二節點之間的第一電流傳導路徑，包括串聯連接在所述第一節點和第三節點之間的多個第一電阻元件以及串聯連接在所述第三節點和所述第二節點之間的所述第一PN結元件；在所述第一節點和所述第二節點之間的第二電流傳導路徑，包括串聯連接在所述第一節點和第四節點之間的第二電阻元件以及串聯連接在所述第四節點和所述第二節點之間的所述第二PN結元件。所述方法包括：將所述第一電阻元件連接成分壓器構造，一抽頭通過開關元件選擇性連接到所述第一電阻元件；控制所述開關元件以選擇所述抽頭處的分壓比；提供電壓誤差放大器，該電壓誤差放大器具有連接到所述抽頭的第一輸入、連接到所述第四節點的第二輸入、以及用于提供熱補償輸出電壓的輸出；以及提供反饋路徑，該反饋路徑用于將所述輸出電壓應用到與所述第一和第二節點串聯連接的第三電阻元件。

附圖說明

本發明以示例的方式說明且不限于附圖所示的其實施例，附圖中相似的附圖標記表示相似的元件。為了簡單和清楚而示出圖中的元件，其不一定是按比例繪制的。

圖1是常規帶隙基準電壓發生器的示意性電路圖；

圖2是圖1的帶隙基準電壓發生器中的可變電阻器的構造的示意圖；

圖3是圖1的帶隙基準電壓發生器中的可變電阻器的替選構造的示意圖；

圖4是以示例方式給出的、根據本發明一實施例的帶隙基準電壓發生器的示意性電路圖；以及

圖5是圖4的帶隙基準電壓發生器的誤差放大器的示例的示意性電路圖。

具體實施方式