專利名稱：能隙參考電壓電路裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種參考電壓電路裝置，尤指一種適用于模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)的能隙參考電壓電路裝置。
背景技術(shù)：
圖1顯示公知能隙(Band Gap)參考電壓電路的示意圖，其輸出電壓是用來(lái)作為模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)19的參考電壓。該能隙參考電壓電路主要包含對(duì)比于絕對(duì)溫度(PTAT)電路11、切換開(kāi)關(guān)12，13、放大器(OP)14，15，18、補(bǔ)偏電壓(Vos)16及RC濾波電路17等主要構(gòu)件所組成，其中，補(bǔ)偏電壓16是串聯(lián)于切換開(kāi)關(guān)12與放大器14之間。
對(duì)比于絕對(duì)溫度電路11用以產(chǎn)生一對(duì)比于絕對(duì)溫度(PTAT)電壓，切換開(kāi)關(guān)12，13是由一截?cái)鄷r(shí)脈信號(hào)。(Chopping Clock)控制，以便供依據(jù)截?cái)鄷r(shí)脈信號(hào)切換控制切換開(kāi)關(guān)12，13，以使得對(duì)比于絕對(duì)溫度電壓在輸入放大器14，15前能夠在正相或反相相加補(bǔ)偏電壓16，以改善放大器14，15的輸出電壓，使其能夠與目標(biāo)放大電壓一致。
然而經(jīng)由放大器15放大的輸出電壓會(huì)有補(bǔ)偏雜訊的情形產(chǎn)生，因此利用RC濾波電路17來(lái)將補(bǔ)偏雜訊予以濾除。又，切換開(kāi)關(guān)12，13依據(jù)截?cái)鄷r(shí)脈信號(hào)進(jìn)行切換動(dòng)作，以使得該電路提供一參考電壓給模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器19進(jìn)行轉(zhuǎn)換，由于切換開(kāi)關(guān)12，13與模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器19在同一時(shí)間進(jìn)行切換與轉(zhuǎn)換動(dòng)作，因此將造成截?cái)嚯s訊(Chopping Noise)。所以，如何提供一能隙參考電壓電路可同時(shí)消除補(bǔ)偏雜訊與截?cái)嚯s訊，已成為一亟需解決的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是在提供一種能隙參考電壓電路裝置，以便能濾除補(bǔ)偏雜訊(Offset Noise)與截?cái)嚯s訊(Chopping Noise)。
為達(dá)成上述目的，本發(fā)明的提供的一種能隙參考電壓電路裝置，其特征在于，主要包括一參考偏壓產(chǎn)生單元，是用以產(chǎn)生一輸入?yún)⒖计珘?；一控制單元，是產(chǎn)生復(fù)數(shù)種控制信號(hào)，這些控制信號(hào)包括至少一截?cái)嗫刂菩盘?hào)、至少一致能信號(hào)及至少一邏輯控制信號(hào)；一電壓放大模塊，是包括至少一切換開(kāi)關(guān)、一補(bǔ)偏電壓及至少一放大器，該電壓放大模塊接收該輸入?yún)⒖计珘号c該至少一截?cái)嗫刂菩盘?hào)，以便供依據(jù)該至少一截?cái)嗫刂菩盘?hào)控制該切換開(kāi)關(guān)，以使得該補(bǔ)偏電壓補(bǔ)償該輸入?yún)⒖计珘海^而經(jīng)由該至少一放大器進(jìn)行放大處理，以獲得一參考電壓一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換單元，是接收一模擬輸入電壓、該參考電壓及該至少一致能信號(hào)，以便供依據(jù)該參考電壓與該至少一致能信號(hào)轉(zhuǎn)換該模擬輸入電壓，以輸出一前級(jí)數(shù)字輸出電壓；一邏輯運(yùn)算單元，是接收該前級(jí)數(shù)字輸出電壓與該至少一邏輯控制信號(hào)，以便供依據(jù)該至少一邏輯控制信號(hào)對(duì)該前級(jí)數(shù)字輸出電壓進(jìn)行運(yùn)算處理，以獲得一數(shù)字輸出電壓；其中，當(dāng)該模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換單元進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理時(shí)，該至少一截?cái)嗫刂菩盘?hào)停止該切換開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換。
所述的能隙參考電壓電路裝置，其中該至少一切換開(kāi)關(guān)更包括一第一切換開(kāi)關(guān)與一第二切換開(kāi)關(guān)，該至少一放大器更包括一第一放大器與一第二分大器，且該補(bǔ)偏電壓是串聯(lián)于該第一切換開(kāi)關(guān)與該第一放大器之間，以便供透過(guò)該第一切換開(kāi)關(guān)與該第二切換開(kāi)關(guān)的動(dòng)作，該補(bǔ)偏電壓能在正相位或負(fù)相位補(bǔ)償該輸入?yún)⒖计珘骸?br> 所述的能隙參考電壓電路裝置，其中該至少一致能信號(hào)是包括一啟動(dòng)轉(zhuǎn)換致能信號(hào)與一轉(zhuǎn)換完成致能信號(hào)，以控制該模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換單元進(jìn)行轉(zhuǎn)換動(dòng)作。
所述的能隙參考電壓電路裝置，其中該邏輯運(yùn)算單元包括一第一暫存單元、一第二暫存單元及一算數(shù)單元，該第一暫存單元用以接收該模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換單元輸出的正相位前級(jí)數(shù)字輸出電壓，該第二暫存單元用以接收該模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換單元輸出的負(fù)相位前級(jí)數(shù)字輸出電壓。
所述的能隙參考電壓電路裝置，其中該第一暫存單元與該第二暫存單元是依據(jù)該至少一邏輯控制信號(hào)暫存該前級(jí)數(shù)字輸出電壓，并輸出至該算數(shù)單元進(jìn)行運(yùn)算，以輸出該新的數(shù)字輸出電壓。
所述的能隙參考電壓電路裝置，其中該算數(shù)單元是為加/除法器。
所述的能隙參考電壓電路裝置，其中該參考偏壓產(chǎn)生單元是為對(duì)比于絕對(duì)溫度(PTAT)電路，其是用以產(chǎn)生一對(duì)比于絕對(duì)溫度電壓。
由以上的說(shuō)明可知，本發(fā)明利用控制單元產(chǎn)生截?cái)嗫刂菩盘?hào)來(lái)控制電壓放大模塊中的切換開(kāi)關(guān)，以便供模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換動(dòng)作時(shí)，截?cái)嗫刂菩盘?hào)不控制這些切換開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換動(dòng)作，以消除截?cái)嚯s訊，其更利用邏輯運(yùn)算單元連接模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸出端，以濾除補(bǔ)偏雜訊。


圖1是公知能隙參考電壓電路的示意圖；圖2是本發(fā)明一較佳實(shí)施例的能隙參考電壓電路架構(gòu)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
有關(guān)本發(fā)明的較佳實(shí)施例，是以主機(jī)板上的溫度調(diào)控系統(tǒng)為例，其利用不同的電壓來(lái)控制風(fēng)扇的速度。圖2顯示本發(fā)明能隙參考電壓電路架構(gòu)的示意圖，其主要由參考偏壓產(chǎn)生單元21、控制單元22、電壓放大模塊23、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)24及邏輯運(yùn)算單元25等主要構(gòu)件所組成，其中，電壓放大模塊23包含切換開(kāi)關(guān)231，232、放大器233，234及補(bǔ)偏電壓(Vos)235，邏輯運(yùn)算單元25包含暫存單元251，252及算數(shù)單元253。
參考偏壓產(chǎn)生單元21的輸出端連接于電壓放大模塊23的輸入端，以便供經(jīng)由電壓放大模塊23產(chǎn)生一放大后的參考電壓，以輸入至模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器24。模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器24除了接收該參考電壓外，更接收一輸入電壓(Vin)，以便供依據(jù)參考電壓對(duì)輸入電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以輸出一數(shù)字電壓，在此稱為前圾數(shù)字輸出電壓，繼而再將前級(jí)數(shù)字輸出電壓輸出至邏輯運(yùn)算單元25進(jìn)行運(yùn)算處理，以改善補(bǔ)偏雜訊效應(yīng)。有關(guān)這些主要構(gòu)件的動(dòng)作，將于下述詳加說(shuō)明。
于本實(shí)施例中，參考偏壓產(chǎn)生單元21較佳為一對(duì)比于絕對(duì)溫度(PTAT)電路，其是用以產(chǎn)生一對(duì)比于絕對(duì)溫度電壓，并輸出至電壓放大模塊23，該對(duì)比于絕對(duì)溫度電壓是為ΔVBE＝VTλnN(若只考慮一階線性)，其中n為電晶體個(gè)數(shù)。電壓放大模塊23的切換開(kāi)關(guān)231與參考偏壓產(chǎn)生單元21的輸出端相連接，補(bǔ)偏電壓235則串聯(lián)于切換開(kāi)關(guān)231與放大器233之間，另一切換開(kāi)關(guān)232則位于放大器233與放大器244之間。切換開(kāi)關(guān)231，232依據(jù)控制單元22所產(chǎn)生的截?cái)嗫刂菩盘?hào)來(lái)進(jìn)行切換，以便供參考偏壓產(chǎn)生單元21產(chǎn)生的輸入?yún)⒖计珘?對(duì)比于絕對(duì)溫度電壓)能夠藉由切換開(kāi)關(guān)231，232的切換而在正相位或負(fù)相位串聯(lián)該補(bǔ)偏電壓235，并經(jīng)由放大器231，233放大，以成為一能隙參考電壓，該能隙參考電壓等于Vo(=Vref)=VBE+R1R3(VOS+VTλnn)]]>(假設(shè)R1＝R2)，其中的電壓Vos即是補(bǔ)偏電壓235，其是因制程不對(duì)稱所造成。
模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器24接收能隙參考電壓與一輸入電壓(Vin)，于本實(shí)施例中，該輸入電壓較佳為一溫度感測(cè)器(圖未示)感測(cè)中央處理單元(CPU)的溫度所獲得的模擬輸入電壓。模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器24并依據(jù)控制單元22所輸出的致能信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換動(dòng)作，例如當(dāng)控制單元22送出啟動(dòng)轉(zhuǎn)換致能信號(hào)(Start)時(shí)，則模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器24依據(jù)能隙參考電壓對(duì)輸入電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以獲得正相位的前級(jí)數(shù)字輸出電壓或負(fù)向位的前級(jí)數(shù)字輸出電壓；當(dāng)控制單元22送出轉(zhuǎn)換完成致能信號(hào)(EOC)時(shí)，則模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器24停止轉(zhuǎn)換輸入電壓。模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器24的最低有效位元電壓為V1-LSB=Vref2N,]]>轉(zhuǎn)換的前級(jí)數(shù)字輸出電壓為ADCVAL=Q[VinVref2N]]]>
其中Q·叫表示量化“·”數(shù)值。
邏輯運(yùn)算單元25的暫存單元251則依據(jù)控制單元22送出的邏輯控制信號(hào)暫存(Latch)正相位的前級(jí)數(shù)字輸出電壓或負(fù)相位的前級(jí)數(shù)字輸出電壓，同樣地，暫存單元252依據(jù)控制單元22送出的邏輯控制信號(hào)暫存負(fù)相位的前級(jí)數(shù)字輸出電壓或正相位的前級(jí)數(shù)字輸出電壓。
暫存單元251，252并依據(jù)邏輯控制信號(hào)輸出正相位的前級(jí)數(shù)字輸出電壓及負(fù)相位的前級(jí)數(shù)字輸出電壓至算數(shù)單元253，以進(jìn)行運(yùn)算處理。于本實(shí)施例中，算數(shù)單元253較佳為加/除法器，其是用以將正相位的前級(jí)數(shù)字輸出電壓及負(fù)相位的前級(jí)數(shù)字輸出電壓予以相加再平均，以輸出一新的數(shù)字輸出電壓(NEW_ADCVAL)，并濾除補(bǔ)偏雜訊效應(yīng)，該新的數(shù)字輸出電壓則可用來(lái)控制系統(tǒng)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。前述新的數(shù)字輸出電壓是為NEW_ADCVAL=21ADCVAL1+1ADCVAL2,]]>其中，ADCVAL1是為暫存單元251所暫存的正相位前級(jí)數(shù)字輸出電壓，ADCVAL2是為暫存單元252所暫存的負(fù)相位前級(jí)數(shù)字輸出電壓。
由于控制單元22送出啟動(dòng)轉(zhuǎn)換致能信號(hào)控制模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器24進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)，并同時(shí)發(fā)出截?cái)嗫刂菩盘?hào)停止切換開(kāi)關(guān)231，232進(jìn)行切換動(dòng)作。當(dāng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器24完成轉(zhuǎn)換處理時(shí)(即控制單元22送出轉(zhuǎn)換完成致能信號(hào))，控制單元22并送出截?cái)嗫刂菩盘?hào)控制切換開(kāi)關(guān)231，232進(jìn)行切換動(dòng)作。所以，當(dāng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器24轉(zhuǎn)換時(shí)，切換開(kāi)關(guān)231，232是沒(méi)有動(dòng)作，因此可消除截?cái)嚯s訊。
上述實(shí)施例僅是為了方便說(shuō)明而舉例而已，本發(fā)明所主張的權(quán)利范圍自應(yīng)以專利范圍所述為準(zhǔn)，而非僅限于上述實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種能隙參考電壓電路裝置，其特征在于，主要包括一參考偏壓產(chǎn)生單元，是用以產(chǎn)生一輸入?yún)⒖计珘海灰豢刂茊卧?，是產(chǎn)生復(fù)數(shù)種控制信號(hào)，這些控制信號(hào)包括至少一截?cái)嗫刂菩盘?hào)、至少一致能信號(hào)及至少一邏輯控制信號(hào)；一電壓放大模塊，是包括至少一切換開(kāi)關(guān)、一補(bǔ)偏電壓及至少一放大器，該電壓放大模塊接收該輸入?yún)⒖计珘号c該至少一截?cái)嗫刂菩盘?hào)，以便供依據(jù)該至少一截?cái)嗫刂菩盘?hào)控制該切換開(kāi)關(guān)，以使得該補(bǔ)偏電壓補(bǔ)償該輸入?yún)⒖计珘?，繼而經(jīng)由該至少一放大器進(jìn)行放大處理，以獲得一參考電壓一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換單元，是接收一模擬輸入電壓、該參考電壓及該至少一致能信號(hào)，以便供依據(jù)該參考電壓與該至少一致能信號(hào)轉(zhuǎn)換該模擬輸入電壓，以輸出一前級(jí)數(shù)字輸出電壓；一邏輯運(yùn)算單元，是接收該前級(jí)數(shù)字輸出電壓與該至少一邏輯控制信號(hào)，以便供依據(jù)該至少一邏輯控制信號(hào)對(duì)該前級(jí)數(shù)字輸出電壓進(jìn)行運(yùn)算處理，以獲得一數(shù)字輸出電壓；其中，當(dāng)該模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換單元進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理時(shí)，該至少一截?cái)嗫刂菩盘?hào)停止該切換開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能隙參考電壓電路裝置，其特征在于，其中，該至少一切換開(kāi)關(guān)更包括一第一切換開(kāi)關(guān)與一第二切換開(kāi)關(guān)，該至少一放大器更包括一第一放大器與一第二分大器，且該補(bǔ)偏電壓是串聯(lián)于該第一切換開(kāi)關(guān)與該第一放大器之間，以便供透過(guò)該第一切換開(kāi)關(guān)與該第二切換開(kāi)關(guān)的動(dòng)作，該補(bǔ)偏電壓能在正相位或負(fù)相位補(bǔ)償該輸入?yún)⒖计珘骸?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能隙參考電壓電路裝置，其特征在于，其中，該至少一致能信號(hào)是包括一啟動(dòng)轉(zhuǎn)換致能信號(hào)與一轉(zhuǎn)換完成致能信號(hào)，以控制該模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換單元進(jìn)行轉(zhuǎn)換動(dòng)作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能隙參考電壓電路裝置，其特征在于，其中，該邏輯運(yùn)算單元包括一第一暫存單元、一第二暫存單元及一算數(shù)單元，該第一暫存單元用以接收該模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換單元輸出的正相位前級(jí)數(shù)字輸出電壓，該第二暫存單元用以接收該模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換單元輸出的負(fù)相位前級(jí)數(shù)字輸出電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的能隙參考電壓電路裝置，其特征在于，其中，該第一暫存單元與該第二暫存單元是依據(jù)該至少一邏輯控制信號(hào)暫存該前級(jí)數(shù)字輸出電壓，并輸出至該算數(shù)單元進(jìn)行運(yùn)算，以輸出該新的數(shù)字輸出電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的能隙參考電壓電路裝置，其特征在于，其中，該算數(shù)單元是為加/除法器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能隙參考電壓電路裝置，其特征在于，其中，該參考偏壓產(chǎn)生單元是為對(duì)比于絕對(duì)溫度電路，其是用以產(chǎn)生一對(duì)比于絕對(duì)溫度電壓。
全文摘要
一種能隙參考電壓電路裝置，其是利用參考偏壓產(chǎn)生單元產(chǎn)生一輸入?yún)⒖计珘?，以將其輸入至一電壓放大模塊，繼而該電壓放大模塊放大該輸入?yún)⒖计珘海垣@得參考電壓，并將其輸入至一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器則輸出前級(jí)數(shù)字輸出電壓至運(yùn)算單元，以獲得一新的數(shù)字輸出電壓，并濾除補(bǔ)偏雜訊，其中，該模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換單元進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理時(shí)，是透過(guò)至少一截?cái)嗫刂菩盘?hào)停止控制切換開(kāi)關(guān)。
文檔編號(hào)H03M1/12GK1667958SQ20041003966
公開(kāi)日2005年9月14日 申請(qǐng)日期2004年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月12日
發(fā)明者黃德熏 申請(qǐng)人:精拓科技股份有限公司