[發明專利]基準電壓電路和電子設備

有效

• 申請號: 201980053900.3
• 申請日: 2019-08-09
• 公開（公告）號: CN112585558B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 渡邊裕之
• 申請（專利權）人: 索尼半導體解決方案公司
• 主分類號: G05F3/26
• 分類號: G05F3/26
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛

基準電壓電路(1)包括：PTAT電壓生成電路(20)，生成具有正溫度系數的電壓；CTAT電壓生成電路(10)，生成具有負溫度系數的電壓；以及溫度特性調節電路(30)，生成用于調節溫度特性的電壓。基準電壓電路輸出通過基于PTAT電壓生成電路的輸出、CTAT電壓生成電路的輸出和溫度特性調節電路的輸出進行計算而形成的基準電壓(VOUT)。

技術領域

本公開涉及基準電壓電路和電子設備。更具體而言，本發明涉及適用于例如超低功耗電路系統中的基準電壓電路，以及設置有這種基準電壓電路的電子設備。

背景技術

對于構成長時間由硬幣電池驅動的設備的元件電路，以及構成通過使用諸如熱和振動等耗散的能量的能量收集來供電的超低功耗設備的元件電路，需要納瓦級的低功耗。

存在基準電壓電路(VREF電路)作為包含在所有器件中的元件電路中的一個。圖9示出了一般基準電壓電路的原理。基準電壓電路9通過將溫度系數為正的PTAT(與絕對溫度成正比)電壓和溫度系數為負的CTAT(與絕對溫度互補)電壓乘以必要的預定系數，并將它們彼此相加以消除各溫度特性，以生成不具有溫度特性的基準電壓。通常，系數β_PTAT或系數β_CTAT中的至少一個被設置為“1”，并且PTAT電壓(V_PTAT)或CTAT電壓(V_CTAT)中的至少一個通常按原樣相加。

基準電壓電路有幾種類型。近年來，已經提出了通過在亞閾值(subthreshold)區中操作MOSFET來實現低功耗的基準電壓電路(參見例如，NPL 1)。圖10是具有這種配置的基準電壓電路9A的電路原理圖。基準電壓電路9A包括CTAT電壓生成電路10和PTAT電壓生成電路20，CTAT電壓生成電路10具有PNP型晶體管Q的基極和集電極接地的電路，PTAT電壓生成電路20具有多級中連接用于提取兩對MOSFET之間的柵極電壓差的結構的配置。基準符號M_P表示用作電流源的晶體管，基準符號M_N表示用作負載電阻的晶體管。該基準電壓電路9A能夠利用MOSFET的亞閾值特性來進行輸出電壓的溫度系數補償，并且與其它類型相比能夠實現面積節省和低電流消耗。

電壓V_BE是雙極晶體管Q的基極-發射極電壓，并且對應于具有后述的負溫度系數的CTAT電壓。具有正溫度系數的PTAT電壓通過多級中連接MOSFET的柵極電壓差而生成，并且輸出電壓V_REF1由下列等式(1)表示。這里，基準符號η被稱為MOSFET斜率因子的系數并且表示器件特性、基準符號k_B是玻爾茲曼常數、基準符號q是基本電荷、基準符號W_2j和L_2j表示晶體管M_2j的柵極寬度和柵極長度。類似地，基準符號W_2j-1和L_2j-1也表示柵極寬度和柵極長度。圖10所示的示例表示1≤j≤5。等式(1)的第一項對應于具有負溫度系數的CTAT電壓，第二項對應于具有正溫度系數的PTAT電壓。

引用列表

非專利文獻

NPL 1

Tetsuya Hirose et al.,A CMOS Bandgap and Sub-Bandgap VoltageReference Circuits for Nanowatt Power LSIs,IEEE Asian Solid-state CircuitsConference,pp.77-80,November 2010.

發明內容

技術問題