[實用新型]用于生成可調帶隙參考電壓的設備和集成電路

有效

• 申請號: 201220229340.8
• 申請日: 2012-05-16
• 公開（公告）號: CN202677242U
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: J·弗特;T·索德
• 申請（專利權）人: 意法半導體(魯塞)公司
• 主分類號: G05F1/565
• 分類號: G05F1/565;G05F1/567
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華;董典紅

技術領域

本實用新型涉及生成所謂的帶隙參考電壓。

背景技術

帶隙參考電壓是基本上獨立于溫度的電壓，并且生成這樣的參考電壓的設備廣泛使用于集成電路中。

一般而言，生成帶隙電壓的電路在0度開氏溫度等于1.22eV的硅帶隙值附近遞送約1.25伏的輸出電壓。

在某些電路中，電阻器或者電阻比的值可以調節遞送的參考電壓的值。然后討論可調帶隙參考電壓。

在一般方式中，在表現不同電流密度的兩個PN結(例如二極管或者以二極管方式裝配的雙極晶體管)之間的電壓差使得有可能生成與絕對溫度成正比的電流(本領域技術人員一般稱之為“PTAT電流”)，其中縮寫詞PTAT代表“與絕對溫度成正比”。

另外，在電流(比如PTAT電流)穿越的二極管或者以二極管方式裝配的晶體管的端子兩端的電壓是如下電壓，該電壓包括與絕對溫度成反比的項和二階項(也就是說，隨著絕對溫度非線性變化)。然而這樣的電壓被本領域技術人員用與絕對溫度成反比的電壓項表示并且被本領域技術人員稱為“CTAT電壓”，其中縮寫詞CTAT代表“與絕對溫度互補”。

然后有可能基于這一CTAT電壓獲得CTAT電流。

然后可以通過適當選擇這兩個電流流動于其中的電阻器，基于這兩個電流之和獲得所謂的帶隙參考電壓，從而使得有可能針對給定溫度取消溫度因子的貢獻以便使這一所謂的帶隙電壓在給定溫度附近獨立于溫度。

例如在Hironori?Banba等人的標題為“A?CMOS?Bandgap?Reference?Circuit?with?Sub-1-V?Operation”(IEEE?Journal?of?Solid-State?Circuits，第34卷第5期，1999年5月)中描述了生成帶隙參考電壓的示例電路。

這樣的電路包括用于均衡在芯的端子兩端的電壓的裝置，該芯包括電阻器，并且在芯的兩個支路中包括兩個不同數目的二極管，與絕對溫度成正比的內部電流(PTAT電流)然后穿越該芯。

橫向電阻器另外連接于芯的端子與接地之間，然后由與絕對溫度成反比的電流(Ictat電流)穿越。

輸出模塊然后被設計成生成帶隙輸出參考電壓。

具有很低電流消耗的電路的操作需要將大電阻值用于生成電流的橫向電阻器(通常為若干兆歐姆)。另外，必須在芯的每個端子重復這一電阻器以便平衡電流。這因而造成大量占用硅面積。

在P.R.Gray、P.H.Hurst、S.H.Lewis和R.G.Meyer的標題為“Analysis?and?Design?of?Analog?Integrated?Circuits”的著作(第4版，New?York：Wiley，第4章第326-327頁)中描述了遞送帶隙電壓參考的另一類電路。這一電路具體使用設置于電源電壓與芯的支路之間的共源共柵電流鏡以便提高電源抑制比。芯遞送的PTAT電流然后流動于附加橫向支路中，該支路包括與作為附加二極管而裝配的附加雙極晶體管串聯連接的電阻器。這因而在這一附加電阻器的端子兩端造成與絕對溫度成正比的電勢差。

另外，在附加電阻器-附加二極管組件的端子兩端的所得電壓是與絕對溫度成正比的這一電壓與附加雙極晶體管的本身與絕對溫度成反比的發射極低電壓之和。

輸出模塊使得有可能遞送帶隙參考電壓作為輸出。

然而這樣的電路表現由于存在堆疊于電源端子與芯之間的共源共柵電流鏡而需要相對高電源電壓這樣的缺點。

實用新型內容

根據一個實施例，提出一種能夠在低電源電壓之下操作、具有減少的硅面積并且表現大PSRR參數(“電源抑制比”)的帶隙型參考電壓生成器。回顧PSRR參數是電源電壓的變化與遞送的帶隙電壓的對應變化之比。

根據一個方面，提出一種用于生成帶隙參考電壓的設備，該設備包括用于生成與絕對溫度成正比的電流的第一裝置，這些第一生成裝置包括第一處理裝置，第一處理裝置連接到芯的端子并且設計成均衡在芯的端子兩端的電壓。該設備也包括：第二裝置，用于生成與絕對溫度成反比的電流，連接到芯；以及輸出模塊，設計成生成參考電壓。

本領域技術人員當然了解，流動于芯中的內部電流與絕對溫度成正比的特性具體依賴于在芯的端子兩端的電壓的恰當均衡，這一均衡可能具體根據與部件的制造方法有關的技術異常而更好或者更差，技術異常可能造成例如晶體管的失配或者另外為電壓的內部偏移的失配。

與絕對溫度成正比的電流因此這里理解為與絕對溫度成正比或者基本上成正比的電流(尤其考慮例如技術不準確和/或可能電壓偏移)