專(zhuān)利名稱(chēng)：由溫度與工藝所驅(qū)動(dòng)的參考電壓產(chǎn)生電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種參考電壓產(chǎn)生電路，特別是涉及一種可產(chǎn)生一個(gè)選擇性地跟隨溫 度的變化量的輸出參考電壓，或者可產(chǎn)生一個(gè)不會(huì)隨著工藝(process)-電壓-溫度的變化 而改變(PVT independent)的輸出參考電壓的參考電壓產(chǎn)生電路。
背景技術(shù)：
許多電路均是利用參考電壓來(lái)產(chǎn)生輸出參考電壓，且所產(chǎn)生的輸出參考電壓通常 為該參考電壓的一部份且與該參考電壓具有相同的特性，而這些所產(chǎn)生的輸出參考電壓會(huì) 拿來(lái)作為其它的系統(tǒng)的供應(yīng)電壓之用。典型的參考電壓產(chǎn)生電路會(huì)根據(jù)一個(gè)與工藝-電壓-溫度的變化量無(wú)關(guān)(PVT independent)的參考電壓來(lái)產(chǎn)生一個(gè)輸出參考電壓，且此輸出參考電壓與其參考電壓具有 相同的特性，亦為一個(gè)與工藝-電壓-溫度的變化量無(wú)關(guān)(PVT ind印endent)的電壓。請(qǐng) 參考圖1，圖1為現(xiàn)有的一參考電壓產(chǎn)生電路100的示意圖。參考電壓產(chǎn)生電路100包含一 比較器150、一第一電阻Rll以及一第二電阻R22。比較器150具有一第一輸入端151、一第 二輸入端152以及一輸出端153，第一輸入端151用來(lái)接收一個(gè)不會(huì)隨著工藝-電壓-溫度 的變化而改變的參考電壓Vref，輸出端153用來(lái)產(chǎn)生一第二參考電壓Vref2并回授至第二 輸入端152。而比較器150的輸出端153還耦接至第一電阻R11，且第一電阻Rll與第二電 阻R22是以串聯(lián)方式(in series)耦接在一起，而第二電阻R22耦接至一接地端。第二電阻 R22為一可變電阻(variable resistor)，可將第二參考電壓Vref2經(jīng)過(guò)第一電阻Rll以及 第二電阻R22分壓之后來(lái)產(chǎn)生一輸出參考電壓Vout，且可通過(guò)第二電阻R22來(lái)改變所產(chǎn)生 的輸出參考電壓Vout的電壓大小。然而，由于所輸入的參考電壓Vref是一個(gè)與工藝-電 壓-溫度的變化量無(wú)關(guān)的電壓，所以此輸出參考電壓Vout亦為一個(gè)與工藝-電壓-溫度的 變化量無(wú)關(guān)(PVT ind印endent)的電壓。也就是說(shuō)，一但第二電阻R22的電阻值經(jīng)過(guò)設(shè)定 了之后，則所產(chǎn)生的輸出參考電壓Vout會(huì)維持固定不變。然而，對(duì)于某些應(yīng)用電路而言，想要可以運(yùn)作在任何溫度狀態(tài)下是很不切實(shí)際的。 舉例來(lái)說(shuō)，在低溫的狀態(tài)下，電路的內(nèi)部組件可能會(huì)發(fā)生效能上的問(wèn)題；而在高溫的狀態(tài) 下，則可能會(huì)導(dǎo)致漏電流(leakage current)的問(wèn)題發(fā)生。因此，如何提供一種參考電壓產(chǎn)生電路，可以用來(lái)提供一個(gè)可調(diào)整溫度相關(guān)性 (temperature dependency)的輸出參考電壓(亦即，會(huì)隨著溫度的變化量而改變的輸出電 壓)，即為本設(shè)計(jì)領(lǐng)域的重要課題之一。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的之一在于提出一種參考電壓產(chǎn)生電路，其可適應(yīng)性地根據(jù)溫 度以及工藝來(lái)產(chǎn)生一輸出參考電壓，以解決上述的問(wèn)題。于本發(fā)明的一實(shí)施例中，提供一種參考電壓產(chǎn)生電路，其可適應(yīng)性地根據(jù)溫度以 及工藝來(lái)產(chǎn)生一輸出參考電壓。該參考電壓產(chǎn)生電路包含一比較器、一第一電阻、一第二可變電阻、一第三可變電阻以及一第一晶體管。比較器具有一第一輸入端、一第二輸入端以及 一輸出端，該第一輸入端用來(lái)接收一個(gè)不會(huì)隨著工藝-電壓-溫度的變化而改變的參考電 壓，該輸出端用來(lái)產(chǎn)生一第二參考電壓并回授至該第二輸入端。第一電阻耦接于該比較器 的該輸出端。第三可變電阻以并聯(lián)方式耦接于該第二可變電阻，且該第二、第三可變電阻耦 接于該第一電阻以及一接地端之間，其中將該第二參考電壓經(jīng)過(guò)該第一電阻、該第二可變 電阻以及該第三可變電阻進(jìn)行分壓后來(lái)產(chǎn)生該輸出參考電壓，且可通過(guò)改變?cè)摰诙?、第?可變電阻的電阻值來(lái)調(diào)整該輸出參考電壓的溫度相關(guān)性。第一晶體管耦接于該第三可變電 阻以及該接地端之間。于本發(fā)明的另一實(shí)施例中，提供一種參考電壓產(chǎn)生電路，其可適應(yīng)性地根據(jù)溫度 以及工藝來(lái)產(chǎn)生一輸出參考電壓。該參考電壓產(chǎn)生電路包含一比較器、一第一電阻、一第 二可變電阻、一第三可變電阻以及一第一晶體管、一第二晶體管、一運(yùn)算放大器以及一電流 源。比較器具有一第一輸入端、一第二輸入端以及一輸出端，該第一輸入端用來(lái)接收一個(gè)不 會(huì)隨著工藝-電壓-溫度的變化而改變的參考電壓，該輸出端用來(lái)產(chǎn)生一第二參考電壓并 回授至該第二輸入端。第一電阻耦接于該比較器的該輸出端。第三可變電阻以并聯(lián)方式耦 接于該第二可變電阻，且該第二、第三可變電阻耦接于該第一電阻以及一接地端之間；其中 將該第二參考電壓經(jīng)過(guò)該第一電阻、該第二可變電阻以及該第三可變電阻進(jìn)行分壓后來(lái)產(chǎn) 生該輸出參考電壓，且可通過(guò)改變?cè)摰诙?、第三可變電阻的電阻值?lái)調(diào)整該輸出參考電壓 的溫度相關(guān)性。第二晶體管耦接于該比較器的該輸出端以及該第一電阻之間。運(yùn)算放大器 具有一第一輸入端、一第二輸入端以及一輸出端，其第一輸入端耦接于該第一晶體管，而其 輸出端耦接于該第三可變電阻并回授至該運(yùn)算放大器的該第二輸入端。電流源產(chǎn)生一電流 至該運(yùn)算放大器的該第一輸入端以及該第一晶體管。


圖1為現(xiàn)有的一參考電壓產(chǎn)生電路的示意圖。圖2為本發(fā)明可適應(yīng)性地根據(jù)溫度以及工藝來(lái)產(chǎn)生一輸出參考電壓的參考電壓 產(chǎn)生電路的第一實(shí)施例的示意圖。圖3為本發(fā)明可適應(yīng)性地根據(jù)溫度以及工藝來(lái)產(chǎn)生一輸出參考電壓的參考電壓 產(chǎn)生電路的第二實(shí)施例的示意圖。附圖符號(hào)說(shuō)明100、200、300參考電壓產(chǎn)生電路 150>250 比較器 RlURl第一電阻 R22、R2第二可變電阻R3第三可變電阻 Tl第一晶體管151、251、341 第一輸入端 152、252、342第二輸入端 153、253、343輸出端Vref參考電壓
Vout 第二參考電壓340 輸出參考電壓360 理想運(yùn)算放大器Pl 電流源 Vref2 第二晶體管
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供一種參考電壓產(chǎn)生電路，其可根據(jù)一個(gè)與工藝-電壓-溫度的變化量 無(wú)關(guān)(PVT independent)的參考電壓來(lái)產(chǎn)生一個(gè)輸出參考電壓，且該輸出參考電壓可為與溫度無(wú)關(guān)(temperature independent)、與溫度有關(guān)(temperature dependent)、或者與溫度高度相關(guān)(highly temperaturecbpendent)。如此一來(lái)，可以允許參考電壓產(chǎn)生電路的應(yīng) 用擁有更大的彈性(flexibility)，并確保參考電壓產(chǎn)生電路可以應(yīng)用在不同的操作環(huán)境請(qǐng)參考圖2，圖2為本發(fā)明可適應(yīng)性地根據(jù)溫度以及工藝來(lái)產(chǎn)生一輸出參考電壓 的參考電壓產(chǎn)生電路200的第一實(shí)施例的示意圖。如圖2所示，參考電壓產(chǎn)生電路200包 含有(但不局限于)一比較器250、一第一電阻R1、一第二可變電阻R2、一第三可變電阻R3 以及一第一晶體管Tl。比較器250具有一第一輸入端251、一第二輸入端252以及一輸出 端253，第一輸入端251用來(lái)接收一個(gè)不會(huì)隨著工藝-電壓-溫度的變化而改變的參考電 壓Vref，輸出端253用來(lái)產(chǎn)生一第二參考電壓Vref2并回授至第二輸入端252。第一電阻 Rl耦接于比較器250的輸出端253。第三可變電阻R3以并聯(lián)方式(in parallel)耦接于 第二可變電阻R2，且第二可電電阻R2、第三可變電阻R3耦接于第一電阻Rl以及一接地端 (ground)之間，而第二電阻R2與第三電阻R3皆為可變電阻。另外，第一晶體管Tl則耦接 于第三可變電阻R3以及該接地端之間。請(qǐng)注意，第一晶體管Tl具有一個(gè)很高的跨導(dǎo)值gmaransconductance)，而由于第 一晶體管Tl具有很高的高跨導(dǎo)值，因此可以允許參考電壓產(chǎn)生電路200所產(chǎn)生的輸出參考 電壓Vout來(lái)跟隨(track)第一晶體管Tl的柵極至源極電壓(gate-to-source voltage, Vgs)，也就是說(shuō)，當(dāng)?shù)谝痪w管Tl的柵極至源極電壓Vgs改變時(shí)，則所產(chǎn)生的輸出參考電 壓Vout也會(huì)隨著改變，值得注意的是，輸出參考電壓Vout的溫度相關(guān)性(temperature dependence)的程度是與第二電阻R2、第三電阻R3的電阻值有關(guān)。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)?shù)谌勺?電阻R3的電阻值設(shè)定為無(wú)限大(infinity)時(shí)，則此時(shí)參考電壓產(chǎn)生電路200會(huì)將第三電 阻R3以及第一晶體管Tl視為不存在，亦即與圖1的參考電壓產(chǎn)生電路100完全相同。在 這種情況下，輸出參考電壓Vout與工藝-電壓-溫度的變化無(wú)關(guān)(PVT incbpendent)，但輸 出參考電壓Vout的大小則會(huì)與第二電阻R2的電阻值習(xí)習(xí)相關(guān)。在另一個(gè)情況下，當(dāng)?shù)诙勺冸娮鑂2的電阻值設(shè)定為無(wú)限大(infinity)且該第 三可變電阻R3的電阻值設(shè)定為零時(shí)，此時(shí)輸出參考電壓Vout會(huì)跟隨著第一晶體管Tl的柵 極至源極電壓Vgs，換言之，當(dāng)?shù)谝痪w管Tl的柵極至源極電壓Vgs隨著溫度效應(yīng)或者工 藝效應(yīng)而改變時(shí)，這些效應(yīng)也同樣會(huì)反映在參考電壓產(chǎn)生電路200所產(chǎn)生的輸出參考電壓 Vout上。另外，在第三種情況下，當(dāng)?shù)诙娮鑂2的電阻值設(shè)定為無(wú)限大且第三電阻R3的 電阻值設(shè)定在介于零以及無(wú)限大之間的數(shù)值(O <R3<-)時(shí)，則所產(chǎn)生的輸出參考電壓Vout也會(huì)跟隨溫度效應(yīng)或者工藝效應(yīng)，但其相關(guān)的程度不同且與溫度、工藝的變化量有關(guān)。 而最大溫度-工藝相關(guān)性發(fā)生在當(dāng)?shù)谝浑娮鑂l與第三電阻R3的比值(ratio)(亦即，Rl/ R3)為最大值的情況，因此，輸出參考電壓Vout可由下列式子來(lái)表示的
權(quán)利要求
1.一種參考電壓產(chǎn)生電路，其可調(diào)適性地根據(jù)溫度以及工藝來(lái)產(chǎn)生一輸出參考電壓， 其特征在，該參考電壓產(chǎn)生電路包含有一比較器，具有一第一輸入端、一第二輸入端以及一輸出端，該第一輸入端用來(lái)接收一 個(gè)不會(huì)隨著工藝-電壓-溫度的變化而改變的參考電壓，該輸出端用來(lái)產(chǎn)生一第二參考電 壓并回授至該第二輸入端；一第一電阻，耦接于該比較器的該輸出端；一第二可變電阻；一第三可變電阻，和該第二可變電阻以并聯(lián)方式來(lái)耦接，且該第二、第三可變電阻耦接 于該第一電阻以及一接地端之間，其中將該第二參考電壓經(jīng)過(guò)該第一電阻、該第二可變電 阻以及該第三可變電阻進(jìn)行分壓后來(lái)產(chǎn)生該輸出參考電壓，且可通過(guò)改變?cè)摰诙?、第三?變電阻的電阻值來(lái)調(diào)整該輸出參考電壓的溫度相關(guān)性；以及一第一晶體管，耦接于該第三可變電阻以及該接地端之間。
2.如權(quán)利要求1所述的參考電壓產(chǎn)生電路，其特征在，其中該第一晶體管具有一高跨 導(dǎo)值；當(dāng)該第二可變電阻的電阻值設(shè)定為無(wú)限大且該第三可變電阻的電阻值設(shè)定為零時(shí)， 該輸出參考電壓會(huì)跟隨該第一晶體管的一柵極至源極電壓。
3.如權(quán)利要求2所述的參考電壓產(chǎn)生電路，其特征在，其中該輸出參考電壓與該第一 晶體管的該柵極至源極電壓成正比。
4.如權(quán)利要求1，2或3所述的參考電壓產(chǎn)生電路，其中當(dāng)該第三可變電阻的電阻值設(shè) 定為無(wú)限大時(shí)，該輸出參考電壓不會(huì)隨著工藝-電壓-溫度的變化而改變。
5.如權(quán)利要求1所述的參考電壓產(chǎn)生電路，其特征在，還包含一第二晶體管，耦接于該比較器的該輸出端以及該第一電阻之間；一運(yùn)算放大器，具有一第一輸入端、一第二輸入端以及一輸出端，該第一輸入端耦接于 該第一晶體管，該輸出端耦接于該第三可變電阻并回授至該運(yùn)算放大器的該第二輸入端； 以及一電流源，產(chǎn)生一電流至該運(yùn)算放大器的該第一輸入端以及該第一晶體管。
6.如權(quán)利要求5所述的參考電壓產(chǎn)生電路，其特征在，其中該第二晶體管為一P型場(chǎng)效 晶體管。
7.如權(quán)利要求5所述的參考電壓產(chǎn)生電路，其中該電流源為一定電流源，以及其所產(chǎn) 生的該電流為一定電流。
8.—種參考電壓產(chǎn)生電路，其可調(diào)適性地根據(jù)溫度以及工藝來(lái)產(chǎn)生一輸出參考電壓， 該參考電壓產(chǎn)生電路包含有一比較器，具有一第一輸入端、一第二輸入端以及一輸出端，該第一輸入端用來(lái)接收一 個(gè)不會(huì)隨著工藝-電壓-溫度的變化而改變的參考電壓，該輸出端用來(lái)產(chǎn)生一第二參考電 壓并回授至該第二輸入端；一第一電阻，耦接于該比較器的該輸出端；一第二可變電阻；一第三可變電阻，和該第二可變電阻以并聯(lián)方式來(lái)耦接，且該第二、第三可變電阻耦接 于該第一電阻以及一接地端之間，其中將該第二參考電壓經(jīng)過(guò)該第一電阻、該第二可變電 阻以及該第三可變電阻進(jìn)行分壓后來(lái)產(chǎn)生該輸出參考電壓，且可通過(guò)改變?cè)摰诙⒌谌勺冸娮璧碾娮柚祦?lái)調(diào)整該輸出參考電壓的溫度相關(guān)性；以及一第一晶體管；一第二晶體管，耦接于該比較器的該輸出端以及該第一電阻之間；一運(yùn)算放大器，具有一第一輸入端、一第二輸入端以及一輸出端，該第一輸入端耦接于 該第一晶體管，該輸出端耦接于該第三可變電阻并回授至該運(yùn)算放大器的該第二輸入端； 以及一電流源，產(chǎn)生一電流至該運(yùn)算放大器的該第一輸入端以及該第一晶體管。
9.如權(quán)利要求8所述的參考電壓產(chǎn)生電路，其特征在，其中當(dāng)該第二可變電阻的電阻 值設(shè)定為無(wú)限大且該第三可變電阻的電阻值設(shè)定為零時(shí)，該輸出參考電壓會(huì)跟隨該第一晶 體管的一柵極至源極電壓。
10.如權(quán)利要求9所述的參考電壓產(chǎn)生電路，其中該輸出參考電壓與該第一晶體管的 該柵極至源極電壓成正比。
11.如權(quán)利要求8，9或10所述的參考電壓產(chǎn)生電路，其特征在，其中當(dāng)該第三可變電阻 的電阻值設(shè)定為無(wú)限大時(shí)，該輸出參考電壓不會(huì)隨著工藝-電壓-溫度的變化而改變。
12.如權(quán)利要求8所述的參考電壓產(chǎn)生電路，其特征在，其中該第二晶體管為一P型場(chǎng) 效應(yīng)晶體管。
13.如權(quán)利要求8所述的參考電壓產(chǎn)生電路，其特征在，其中該電流源為一定電流源， 以及其所產(chǎn)生的該電流為一定電流。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種由溫度與工藝所驅(qū)動(dòng)的參考電壓產(chǎn)生電路。該參考電壓產(chǎn)生電路包含比較器、第一電阻、第一晶體管及第二、第三可變電阻。比較器的第一輸入端接收一個(gè)不會(huì)隨著工藝-電壓-溫度的變化而改變的參考電壓，其輸出端產(chǎn)生第二參考電壓并回授至第二輸入端。第一電阻耦接比較器的輸出端。第三可變電阻與第二可變電阻并聯(lián)且耦接于第一電阻及接地端之間，第二參考電壓經(jīng)過(guò)三個(gè)電阻分壓后產(chǎn)生的輸出參考電壓可通過(guò)改變第二、第三可變電阻的電阻值來(lái)調(diào)整其溫度相關(guān)性。第一晶體管耦接第三可變電阻。本發(fā)明允許參考電壓產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)與應(yīng)用擁有更大的彈性，并確保參考電壓產(chǎn)生電路可以應(yīng)用在不同的操作環(huán)境中。
文檔編號(hào)G05F1/567GK102053646SQ20101018092
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月2日
發(fā)明者李察·M·派倫特, 里昂·A·結(jié)拉西克 申請(qǐng)人:南亞科技股份有限公司