本發(fā)明涉及集成電路技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及一種用于數(shù)模轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓源及電子裝置。

背景技術(shù)：

數(shù)模轉(zhuǎn)換器是一種廣泛應(yīng)用于各類集成電路的元件，并且隨著產(chǎn)品性能的提高，對數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出增益誤差的要求也越來越高。在內(nèi)置基準(zhǔn)電壓源的數(shù)模轉(zhuǎn)換器中，基準(zhǔn)電壓源輸出的偏差直接影響數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出增益誤差。一個(gè)輸出可調(diào)的基準(zhǔn)電壓源可以對數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出增益誤差進(jìn)行補(bǔ)償。在一般結(jié)構(gòu)的基準(zhǔn)電壓源中，通過對輸出電阻的調(diào)節(jié)，或是對寄生三極管的電流調(diào)節(jié)都可以達(dá)到調(diào)節(jié)基準(zhǔn)電壓源的目的。但是，這樣的調(diào)節(jié)有很多的弊端。一方面，在基準(zhǔn)電壓源溫度關(guān)系確定的情況下，調(diào)節(jié)輸出電阻或三極管電流，容易使新的輸出電壓偏離溫度平衡點(diǎn)，從而使輸出電壓對溫度的變化加大，反而對增益誤差的補(bǔ)償起到一個(gè)負(fù)作用，增益誤差可能越來越大。另一方面，上述的補(bǔ)償方式，特別是寄生三極管電流的調(diào)整范圍十分有限，不能適應(yīng)誤差較大的補(bǔ)償。

圖1為一種常見的帶隙(bandgap)基準(zhǔn)電壓源的電路示意圖。如圖1所示，圖中PM5、PM4、NM0、NM1和NM2一起構(gòu)成一個(gè)差分放大器，VP和VN為差分放大器的輸入信號。PM0、PM1、PM2和PM8組成電流鏡，所述差分放大器的輸出為PM0、PM1、PM2和PM8提供偏置電壓。圖中R0兩端的電壓為VP和VS，Q1發(fā)射極電壓為VN，同時(shí)，VP與VN是放大器的兩個(gè)輸入，所以VP＝VN。R0 兩端的電壓為VP-VS＝VN-VS，VS是Q0的發(fā)射極電流，所以VN-VS是Q1的發(fā)射極電壓減去Q0的發(fā)射極電壓，即△V_BE，△V_BE＝VT*h^a，所以通過R0的電流為這個(gè)電流鏡像到輸出端，因?yàn)槭?：1鏡像，所以輸出端的電流為電壓為R4兩端電壓加上Q2的VBE，所以輸出

上述輸出公式中V_BE是一個(gè)負(fù)溫度系數(shù)參數(shù)，V_T是一個(gè)正溫度系數(shù)參數(shù).當(dāng)溫度升高的時(shí)候，V_BE和V_T的變化方向相反。當(dāng)公式中的R0與R4取值得當(dāng)?shù)臅r(shí)候，V_BE和V_T對于溫度的變化剛好相互抵消，Vout是一個(gè)與溫度相關(guān)性較小的參數(shù)。當(dāng)需要對輸出大小做調(diào)節(jié)的時(shí)候，就需要對V_T之前的系數(shù)做調(diào)整，這樣不僅僅是改變了輸出,同時(shí)使之前建立的溫度系數(shù)平衡點(diǎn)被打破，調(diào)整后的輸出仿真結(jié)果如圖2所示。在圖2中，曲線V1公式中的系數(shù)落在平衡點(diǎn)的時(shí)候輸出電壓與溫度關(guān)系曲線，曲線V2為通過改變電阻使輸出變小的時(shí)輸出電壓與溫度的關(guān)系曲線圖。圖2中溫度在-40℃～125℃之間的溫度范圍內(nèi)變化。在圖2中可以觀察到，公式中的系數(shù)落在平衡點(diǎn)的時(shí)候，輸出隨溫度的變化不到5mV，但是通過改變電阻使輸出變小的時(shí)候，輸出隨溫度的變化加劇，輸出降到1V的時(shí)候，變化接近80mV，即，改變輸出電壓，使輸出隨溫度的變化趨向惡劣。

如果換一種方式通過改變?nèi)龢O管的電流來實(shí)現(xiàn)對輸出電壓的調(diào)節(jié)，同樣有類似的問題。并且調(diào)節(jié)三極管電流由于三極管的伏安特性的限制，使調(diào)節(jié)的范圍非常有限。

因此，有必要提出一種新的基準(zhǔn)電壓源電路結(jié)構(gòu)，使其輸出電壓與溫度無關(guān)，以解決上述存在的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在發(fā)明內(nèi)容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實(shí) 施方式部分中進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。

為了克服目前存在的問題，本發(fā)明一方面提供一種用于數(shù)模轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓源，其包括：電流鏡電路，其包括至少一個(gè)輸出端；放大器，所述放大器耦接到所述電流鏡，為所述電流鏡提供偏置電壓；第一、第二雙極性晶體管，所述第一、第二雙極性晶體管分別耦接所述放大器的兩個(gè)輸入端，并且所述第一、第二雙極性晶體管中的至少一個(gè)通過導(dǎo)電電路耦接到所述電流鏡的輸出端；負(fù)溫度系數(shù)補(bǔ)償電路，其與所述導(dǎo)電電路并聯(lián)；電阻可調(diào)的輸出電阻，其耦接到所述電流鏡的輸出端，加載在所述輸出電阻的電壓作為基準(zhǔn)輸出電壓，通過調(diào)節(jié)所述輸出電阻的大小來調(diào)節(jié)輸出電壓的大小。

優(yōu)選地，所述第一雙極性晶體管通過第一電阻耦接到所述電流鏡的輸出端；所述第二雙極性晶體管直接耦接到所述電流鏡的輸出端；所述負(fù)溫度系數(shù)補(bǔ)償電路包括與所述第二雙極性晶體管并聯(lián)連接的補(bǔ)償電阻。

優(yōu)選地，所述放大器為電流為負(fù)載的差分放大器。

優(yōu)選地，所述差分放大器包括兩個(gè)NMOS器件構(gòu)成的差分對、兩個(gè)PMOS器件構(gòu)成的電流鏡負(fù)載和一個(gè)為所述差分對提供電流的NMOS器件。

優(yōu)選地，還包括用于為所述差分放大器提供偏置電壓和鏡像電流的偏置電路。

優(yōu)選地，所述偏置電路包括串聯(lián)連接的偏置PMOS器件、偏置電阻和偏置NMOS二極管，所述偏置PMOS器件的源漏與工作電源連接，漏端與所述偏置電阻連接，柵端與所述差分放大器的輸出端連接，所述偏置NMOS二極管的源端接地，柵端與為所述差分對提供電流的NMOS器件的柵端連接，所述偏置NMOS二極管的漏端與所述偏置電阻連接。

優(yōu)選地，所述電流鏡包括四組PMOS器件，每組所述PMOS器件的柵端與所述放大器的輸出端連接。

優(yōu)選地，所述輸出電阻包括多個(gè)串聯(lián)連接的電阻以及分別與所述 多個(gè)電阻并聯(lián)的開關(guān)。

本發(fā)明提供的基準(zhǔn)電壓源，通過第一、第二雙極性晶體管產(chǎn)生一個(gè)正溫度系數(shù)的電流，然后通過所述負(fù)溫度系數(shù)補(bǔ)償電路產(chǎn)生一個(gè)負(fù)溫度系數(shù)電流，通過合理設(shè)置電路參數(shù)可使該兩個(gè)電流對溫度達(dá)到平衡，然后通過電流鏡將正溫度系數(shù)電流和負(fù)溫度系數(shù)電流鏡像到輸出端，這樣通過調(diào)節(jié)輸出輸出電阻的大小就可以調(diào)節(jié)輸出電壓的大小，并且由于通過輸出電阻的電流與溫度無關(guān)，因而基準(zhǔn)電壓源的輸出電壓與溫度無關(guān)，并且只要輸出電阻調(diào)節(jié)范圍夠大，就可實(shí)現(xiàn)大范圍調(diào)節(jié)基準(zhǔn)電壓源的輸出電壓的目的。

本發(fā)明再一方面提供一種電子裝置，其包括本發(fā)明提供的上述基準(zhǔn)電壓源。

本發(fā)明提出的電子裝置，由于具有上述基準(zhǔn)電壓源，因而具有類似的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的原理。

附圖中：

圖1為一種常見的帶隙(bandgap)基準(zhǔn)電壓源的電路示意圖；

圖2為圖1所示基準(zhǔn)電壓電壓源輸出電壓與溫度變化關(guān)系示意圖；

圖3為本發(fā)明一實(shí)施方式的基準(zhǔn)電壓源的電路示意圖；

圖4為圖3所示基準(zhǔn)電壓源的輸出電壓與溫度變化關(guān)系示意圖；

圖5為本發(fā)明一實(shí)施方式的可調(diào)電阻的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的電子裝置的示意圖。

具體實(shí)施方式

在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明能夠以不同形式實(shí)施，而不應(yīng)當(dāng)解釋為局限于這里提出的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例將使公開徹底和完全，并且將本發(fā)明的范圍完全地傳遞給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在附圖中，為了清楚，層和區(qū)的尺寸以及相對尺寸可能被夸大。自始至終相同附圖標(biāo)記表示相同的元件。

在此使用的術(shù)語的目的僅在于描述具體實(shí)施例并且不作為本發(fā)明的限制。在此使用時(shí)，單數(shù)形式的“一”、“一個(gè)”和“所述/該”也意圖包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚指出另外的方式。還應(yīng)明白術(shù)語“組成”和/或“包括”，當(dāng)在該說明書中使用時(shí)，確定所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個(gè)或更多其它的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或組的存在或添加。在此使用時(shí)，術(shù)語“和/或”包括相關(guān)所列項(xiàng)目的任何及所有組合。

本發(fā)明提供一種基準(zhǔn)電壓源，其包括：電流鏡電路，其包括至少一個(gè)輸出端；放大器，所述放大器耦接到所述電流鏡，為所述電流鏡提供偏置電壓；第一、第二雙極性晶體管，所述第一、第二雙極性晶體管分別耦接所述放大器的兩個(gè)輸入端，并且所述第一、第二雙極性晶體管中的至少一個(gè)通過導(dǎo)電電路耦接到所述電流鏡的輸出端；負(fù)溫度系數(shù)補(bǔ)償電路，其與所述導(dǎo)電電路并聯(lián)；輸出電阻，其耦接到所述電流鏡的輸出端，并且電阻可調(diào)，通過調(diào)節(jié)所述輸出電阻的大小來調(diào)節(jié)輸出電壓的大小。

優(yōu)選地，所述第一雙極性晶體管通過第一導(dǎo)電電路耦接到所述電流鏡的輸出端，所述第一導(dǎo)電電路包括串聯(lián)倆接在所述第一雙極性晶體管發(fā)射極和所述電流鏡輸出端的第一電阻；所述第二雙極性晶體管通過第二導(dǎo)電電路耦接到所述電流鏡的輸出端；所述負(fù)溫度系數(shù)補(bǔ)償電路包括與所述第一導(dǎo)電電路和第二導(dǎo)電電離并聯(lián)連接的補(bǔ)償電阻。

本發(fā)明提供的基準(zhǔn)電壓源，通過第一、第二雙極性晶體管產(chǎn)生一個(gè)正溫度系數(shù)的電流，然后通過所述負(fù)溫度系數(shù)補(bǔ)償電路產(chǎn)生一個(gè)負(fù)溫度系數(shù)電流，通過合理設(shè)置電路參數(shù)可使該兩個(gè)電流對溫度達(dá)到平衡，然后通過電流鏡將正溫度系數(shù)電流和負(fù)溫度系數(shù)電流鏡像到輸出端，這樣通過調(diào)節(jié)輸出輸出電阻的大小就可以調(diào)節(jié)輸出電壓的大小，并且由于通過輸出電阻的電流與溫度無關(guān)，因而基準(zhǔn)電壓源的輸出電 壓與溫度無關(guān)，并且只要輸出電阻調(diào)節(jié)范圍夠大，就可實(shí)現(xiàn)大范圍調(diào)節(jié)基準(zhǔn)電壓源的輸出電壓的目的。

為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的結(jié)構(gòu)及步驟，以便闡釋本發(fā)明提出的技術(shù)方案。本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實(shí)施方式。

實(shí)施例一

圖3為本發(fā)明一實(shí)施方式的基準(zhǔn)電壓源的電路示意圖；圖4為圖3所示基準(zhǔn)電壓源的輸出電壓與溫度變化關(guān)系示意圖；圖5為本發(fā)明一實(shí)施方式的可調(diào)電阻的結(jié)構(gòu)示意圖；下面結(jié)合圖3～圖5對本實(shí)施方式的基準(zhǔn)電壓源進(jìn)行詳細(xì)描述。

如圖3所示，本實(shí)施方式基準(zhǔn)電源包括電流鏡電流、差分放大器、第一、第二雙極性晶體管、負(fù)溫度系數(shù)補(bǔ)償電路和可調(diào)輸出電阻。

其中，電流鏡電路由四組PMOS器件PM0、PM1、PM2和PM8構(gòu)成，組PMOS器件PM0、PM1、PM2和PM8的源端與工作電源AVDD連接，柵端與差分放大器的輸出端連接，漏端作為輸出端，其中PM0的漏端通過電阻R0與第一雙極性晶體管Q0的發(fā)射極連接，PM1漏端與第二雙極性晶體管Q1的發(fā)射極連接，PM2的漏端通過電阻R3接地，PM8的漏端與輸出電阻R4連接。

每組PMOS器件PM0、PM1、PM2和PM8可根據(jù)需要選擇合適數(shù)量的MOS組件，作為示例，在本實(shí)施例中，每組PMOS器件均包括10個(gè)PM0、PM1、PM2和PM8，電流鏡鏡像比例為1：1。當(dāng)然，也可根據(jù)需要調(diào)節(jié)各組PMOS器件的數(shù)量，從而調(diào)整鏡像比例為其他合適數(shù)值。

所述差分放大器包括兩個(gè)NMOS器件NM0和NM1組成的差分對，兩個(gè)PMOS器件PM5和PM4組成的電流鏡負(fù)載，以及為所述差分對提供電流的NMOS器件NM2。

此外，優(yōu)選地，還包括為所述差分放大器提供偏置電壓和鏡像電流的偏置電路。所述偏置電路包括串聯(lián)連接的偏置PMOS器件PM6、偏置電阻R27和偏置NMOS二極管NM3，所述偏置PMOS器件的源漏PM6與工作電源AVDD連接，漏端與所述偏置電阻R27的一端連接，柵端與所述差分放大器的輸出端連接，所述偏置NMOS二極管 NM3的源端接地，柵端與為所述差分對提供電流的NMOS器件NM2的柵端連接，所述偏置NMOS二極管NM3的漏端與所述偏置電阻R27的另一端連接。

第一雙極性晶體管Q0的發(fā)射極與電阻R0的一端連接，基極端通過R3接地AVSS，第二雙極性晶體管Q1的發(fā)射極PM2的漏端連接，基極端通過R3接地AVSS，第一雙極性晶體管Q0和第二雙極性晶體管Q1的基極都接地，即第一雙極性晶體管Q0和第二雙極性晶體管Q1為二極管方式連接的晶體管。

在本實(shí)施方式中，所述負(fù)溫度系數(shù)補(bǔ)償電路包括與所述第一雙極性晶體管Q0和電阻R0并聯(lián)的電阻R1和與所述第二雙極性晶體管Q1并聯(lián)的電阻R2，其中R1和R2采用同一規(guī)格。

在本實(shí)施方式中電阻R0與PM0連接的一端位置處的電壓即為VP，第一雙極性晶體管Q0的發(fā)射極電壓VS，第二雙極性晶體管Q1的發(fā)射極電壓VN，其中VP與VN分別輸入到差分放大器的兩個(gè)輸入端。

圖中R0兩端的電壓為VP和VS，Q1發(fā)射極電壓為VN，當(dāng)差分放大器的兩個(gè)輸入電壓VP與VN相互匹配且Q0的尺寸是Q1的n倍，則VP＝VN。R0兩端的電壓為VP-VS＝VN-VS，VS是Q0的發(fā)射極電流，所以VN-VS是Q1的發(fā)射極電壓減去Q0的發(fā)射極電壓，即△V_BE，△V_BE＝V_T*h^a，其中V_T為溫度電壓，V_T＝kT/q，k為波茲曼常數(shù)，q為電荷電量。所以通過流過R0的電流為這個(gè)電流與溫度成比，而流過電阻R1的電流為其中V_be2為Q1的射-基極電壓，即VN，這個(gè)電流為負(fù)溫度系數(shù)電流，因而電阻R1構(gòu)成的支路稱為負(fù)溫度系數(shù)補(bǔ)償電流，流過R0和R1的電流之和等于PMOS管的輸出電流，只要調(diào)節(jié)R0和R1的阻值即可使該電流與溫度無關(guān)。通過PM8將該電流鏡像到輸出端，因而輸出電壓為在式中，溫度的平衡點(diǎn)由括號中的系數(shù)來實(shí)現(xiàn)，一旦確定平衡點(diǎn)，R0、R1和三極管中的電流將不再改變，而輸出的變化由R4來完成。這樣即保證了基準(zhǔn)源輸出相對與溫度的穩(wěn)定性，又可以得到一個(gè)較大的輸出范圍。為輸出可調(diào)電路，我們可以把上述的式子改為:其中a為調(diào)節(jié)的比例系數(shù)，在電路中通過多路選擇來實(shí)現(xiàn)a的功能。

圖4示出了本實(shí)施方式的基準(zhǔn)電壓源的輸出電壓與溫度變化關(guān)系示意圖。圖中曲線V3為輸出電壓在750mv左右時(shí)，輸出電壓與溫度的關(guān)系圖，曲線V3為輸出電壓在950mv左右時(shí)，輸出電壓與溫度的關(guān)系圖。從圖上可以看出，在輸出從750mV調(diào)到950mV的時(shí)候，相對于溫度的變化一直控制在4mV之內(nèi)。

對于輸出電阻R4的調(diào)整可以通過簡單的選擇電路來實(shí)現(xiàn)，如圖5所示，輸出電阻R4包括多個(gè)串聯(lián)倆接的電阻，以及與每個(gè)電阻并聯(lián)連接的開關(guān)，通過控制開關(guān)打開和閉合的數(shù)量的可調(diào)節(jié)輸出電阻的大小，實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)電壓較大范圍的變化。

作為示例，在本實(shí)施例中，輸出電阻R4包括串聯(lián)連接的四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻R6、R7、R8、R9以及對應(yīng)的開關(guān)S6～S9。

可以理解的是，本實(shí)施方式的電路除包括上述部分之外，還可包括其他的電路單元，比如可包括PM3和NM4為組成的休眠電路，在不工作的時(shí)候，使電路功耗近似為0。

實(shí)施例二

本發(fā)明另外還提供一種電子裝置，其包括前述的基準(zhǔn)電壓源。

該電子裝置，可以是手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦、上網(wǎng)本、游戲機(jī)、電視機(jī)、VCD、DVD、導(dǎo)航儀、照相機(jī)、攝像機(jī)、錄音筆、MP3、MP4、PSP等任何電子產(chǎn)品或設(shè)備，也可以是具有上述半導(dǎo)體器件的中間產(chǎn)品，例如：具有該集成電路的手機(jī)主板等。在本實(shí)施中以PDA為例進(jìn)行示例，如圖6所示。

本發(fā)明已經(jīng)通過上述實(shí)施例進(jìn)行了說明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實(shí)施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實(shí)施例范圍內(nèi)。此外本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍由附屬的權(quán)利要求書及其等效范圍所界定。