Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

TWI792977B - 具有高次溫度補償功能的參考訊號產生電路 - Google Patents

具有高次溫度補償功能的參考訊號產生電路 Download PDF

Info

Publication number
TWI792977B
TWI792977B TW111113712A TW111113712A TWI792977B TW I792977 B TWI792977 B TW I792977B TW 111113712 A TW111113712 A TW 111113712A TW 111113712 A TW111113712 A TW 111113712A TW I792977 B TWI792977 B TW I792977B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
transistor
temperature
signal
reference signal
current
Prior art date
Application number
TW111113712A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202340899A (zh
Inventor
江家增
阮翌翔
Original Assignee
立錡科技股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 立錡科技股份有限公司 filed Critical 立錡科技股份有限公司
Priority to TW111113712A priority Critical patent/TWI792977B/zh
Priority to US18/045,478 priority patent/US11782469B1/en
Application granted granted Critical
Publication of TWI792977B publication Critical patent/TWI792977B/zh
Publication of TW202340899A publication Critical patent/TW202340899A/zh

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • G05F1/565—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor
    • G05F1/567—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor for temperature compensation
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02—Regulating voltage or current
    • G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is dc
    • G05F3/10—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
    • G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
    • G05F3/20—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
    • G05F3/30—Regulators using the difference between the base-emitter voltages of two bipolar transistors operating at different current densities

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
  • Details Of Television Scanning (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

一種具高次溫度補償功能的參考訊號產生電路，包括：第一電晶體及第二電晶體，彼此耦接以根據第一與第二電晶體的能帶隙而產生絕對溫度正比訊號及絕對溫度補數訊號；回授網路，耦接於第一及第二電晶體；放大電路，通過回授網路，以回授方式將絕對溫度正比訊號及絕對溫度補數訊號線性疊加以產生參考訊號；二次調整電路，包括第三電晶體，第三電晶體受控制於偏壓以產生調整電流以調整參考訊號；三次調整電路，用以根據待測溫度而調整偏壓，進而調整調整電流以進一步調整參考訊號，使得於待測溫度範圍內，參考訊號之變異量小於預設之變異範圍。

Description

具有高次溫度補償功能的參考訊號產生電路
本發明係有關一種參考訊號產生電路，特別是指一種具有高次溫度補償功能的參考訊號產生電路。
與本案相關的前案有：U.S 4808908,“Curvature correction of bipolar bandgap voltage reference”, U.S 8415940, “Temperature compensation circuit and method for generating a voltage reference with a well-defined temperature behavior” 。
圖1A顯示一種先前技術之參考訊號產生電路(參考訊號產生電路1000)實施例示意圖。圖1B顯示對應於圖1A先前技術中訊號之電壓溫度特性曲線圖。參考訊號產生電路1000包含電晶體Q11、電晶體Q21、放大器21及回授網路101，其中回授網路101包括電阻R11、電阻R21及電阻R31。電晶體Q11與電晶體Q21彼此耦接以根據電晶體Q11與電晶體Q21的能帶隙(bandgap)而產生絕對溫度補數(complementary to absolute temperature)訊號Vbe1、Vbe2及絕對溫度正比訊號△Vbe’，其中絕對溫度補數訊號Vbe1、Vbe2為能帶隙電壓與k*Ta的補數，其中k為一正實數，Ta為絕對溫度，亦即，絕對溫度補數訊號(Vbe1, Vbe2)隨著絕對溫度上升而線性下降。放大器21通過回授網路101，以回授方式將絕對溫度補數訊號Vbe1、Vbe2與絕對溫度正比訊號△Vbe’線性疊加以產生一大致上不隨絕對溫度Ta變化的參考訊號Vbg’ (如圖1B所示)， 參考訊號Vbg’相關於前述的能帶隙，其關係式如下：
Vbg’=(△Vbe’*R11)/R31+Vbe2
其中，△Vbe’= Vbe1-Vbe2。
圖1C顯示對應於圖1A先前技術中參考訊號之電壓溫度特性曲線圖。雖然參考訊號Vbg’在理想上係如圖1B所示，不隨溫度變化，然而，在實際操作上，參考訊號Vbg’係如圖1C所示之曲線(將圖1B所示之參考訊號Vbg’放大，即為圖1C所示之曲線)，故參考訊號Vbg’在實際狀態下仍隨溫度變化而改變，此特性將導致電路系統產生不精確的情形。
相較於前述的先前技術，本發明除了可以對參考訊號Vbg’進行二次補償，且得以針對二次補償中補償過度而造成溫度特性不佳的部分，再進行三次補償，更可以因應各種需求而選擇三次補償的溫度範圍，因此能有效且有彈性地使參考訊號Vbg’更趨近於理想狀態，即經本發明三次補償之參考訊號Vbg’更能不隨溫度變化。
就其中一個觀點言，本發明提供了一種參考訊號產生電路，用以產生一參考訊號，其中該參考訊號包括一參考電壓及/或一參考電流，該參考訊號產生電路包含：一第一電晶體及一第二電晶體，彼此耦接以根據該第一電晶體與該第二電晶體的一能帶隙(bandgap)而產生一絕對溫度正比訊號及一絕對溫度補數訊號，其中該絕對溫度補數訊號自該能帶隙之電壓而隨著絕對溫度之上升而大致上線性下降；一回授網路，耦接於該第一電晶體及該第二電晶體；一放大電路，耦接於該第一電晶體及該第二電晶體，其中該放大電路通過該回授網路，以回授方式將該絕對溫度正比訊號及該絕對溫度補數訊號線性疊加以產生該參考訊號；一二次調整電路，包括一第三電晶體，該第三電晶體受控制於一偏壓以產生一調整電流以調整該參考訊號，其中該調整電流與一待測溫度正相關；以及一三次調整電路，用以根據該待測溫度而調整該偏壓，進而調整該調整電流以進一步調整該參考訊號，使得於一該待測溫度範圍內該參考訊號之一變異量小於一預設之變異範圍。
在一較佳實施例中，該第一電晶體及該第二電晶體為相同導電型之雙極性接面電晶體(BJT, bipolar junction transistor)。
在一較佳實施例中，該第三電晶體為一雙極性接面電晶體，且與該第一電晶體及該第二電晶體具有相同之導電型。
在一較佳實施例中，該第三電晶體之基極電壓受控於該偏壓，其中該調整電流根據該第三電晶體之集極電流而產生。
在一較佳實施例中，該三次調整電路包括一比較器及一調整開關，用以比較一待測溫度相關訊號與一參考閾值而產生一比較結果，其中該待測溫度相關訊號相關於該待測溫度，其中該調整開關根據該比較結果而切換以調整該偏壓。
在一較佳實施例中，該參考閾值與該待測溫度相關訊號具有一遲滯關係。
在一較佳實施例中，該待測溫度相關訊號為一絕對溫度補數訊號。
在一較佳實施例中，該放大電路控制該第一電晶體以產生一第一電流，且控制該第二電晶體以產生一第二電流，其中該回授網路根據該第一電流、該第二電流而產生一次能帶隙訊號，其中該回授網路包括一調整電阻，用以根據該第一電流、該第二電流以及該調整電流而於該調整電阻上產生一溫度補償電壓，其中該參考訊號根據該一次能帶隙訊號及該溫度補償電壓之疊加而得。
在一較佳實施例中，該二次調整電路更包括一分壓電路，用以將該一次能帶隙訊號分壓而產生該偏壓，以偏壓該第三電晶體之基極電壓，其中該三次調整電路根據該待測溫度而調整該分壓電路之分壓比例。
底下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。
本發明中的圖式均屬示意，主要意在表示各電路間之耦接關係，以及各訊號波形之間之關係，至於電路、訊號波形與頻率則並未依照比例繪製。
請參閱圖2A，圖2A顯示根據本發明之參考訊號產生電路的一種實施例示意圖(參考訊號產生電路2000)。參考訊號產生電路2000用以產生參考訊號，其中參考訊號包括參考電壓Vref及/或參考電流Iref。
在一實施例中，參考訊號產生電路2000包含第一電晶體Q1、第二電晶體Q2、回授網路100、放大電路200、二次調整電路302及參考電流產生電路400。在一較佳實施例中，第一電晶體Q1及第二電晶體Q2為相同導電型之雙極性接面電晶體(BJT, bipolar junction transistor)。第一電晶體Q1之基極及第二電晶體Q2之基極彼此耦接，且第一電晶體Q1與第二電晶體Q2的共基極節點B耦接於第二電晶體Q2的集極，以根據第一電晶體Q1與第二電晶體Q2的能帶隙(bandgap)而產生絕對溫度正比訊號(proportional to absolute temperature, PTAT)及絕對溫度補數訊號(complementary to absolute temperature, CTAT)，其中，絕對溫度正比訊號與溫度正相關，絕對溫度補數訊號隨著絕對溫度上升而自能帶隙電壓線性下降。在本實施例中，第二電晶體Q2的基-射極偏壓VBE2與第一電晶體Q1的基-射極偏壓VBE1之差值△VBE為絕對溫度正比訊號，第二電晶體Q2的基-射極偏壓VBE2為絕對溫度補數訊號。
參考電流產生電路400用以將絕對溫度正比電流Iptato、絕對溫度補數電流Ictato疊加而產生參考電流Iref，本實施例中，絕對溫度正比電流Iptato可藉由電晶體Mm以電流鏡方式，將輸出電晶體Mo的電流鏡像而得。
在一實施例中，如圖2A所示，回授網路100包括調整電阻Radj、電阻R1、電阻R2及電阻R3，其中調整電阻Radj耦接於參考電壓Vref，電阻R1耦接於調整電阻Radj與第一電晶體Q1的集極之間，電阻R2耦接於調整電阻Radj與第二電晶體Q2的集極之間，電阻R3則耦接於第一電晶體Q1的射極與接地電位之間。
放大電路200包括放大器20以及輸出電晶體Mo，其中放大器20之正輸入端耦接於第一電晶體Q1的集極，負輸入端則耦接於第二電晶體Q2的集極。放大電路200藉由控制第一電晶體Q1以產生第一電流I1，並藉由控制第二電晶體Q2以產生第二電流I2，在本實施例中，放大電路200通過回授網路100，以回授方式將PTAT及CTAT線性疊加以產生參考訊號。具體而言，回授網路100根據第一電流I1、第二電流I2而產生一次能帶隙訊號Vbg，需說明的是，一次能帶隙訊號Vbg根據電阻R2上的電壓(PTAT)及第二電晶體Q2的基-射極偏壓VBE2(CTAT)線性疊加而產生，其關係式如下：
Vbg=VBE2+I2*R2。
由於回授之故，電阻R1上的電壓與電阻R2上的電壓相等，因此，上述關係式又可進一步推導為：
Vbg= VBE2+△VBE*R1/R3。
其中，在本實施例中，第一電流I1與第二電流I2相等(即R1=R2)，故上述關係式又可進一步推導為：
Vbg= VBE2+△VBE*R2/R3。(關係式A)
請同時參閱圖2A與圖2B，圖2B顯示對應於圖2A本發明中一次能帶隙訊號之電壓溫度特性曲線圖。如上述說明，第二電晶體Q2的基-射極偏壓VBE2為絕對溫度補數訊號，第二電晶體Q2的基-射極偏壓VBE2與第一電晶體Q1的基-射極偏壓VBE1之差值△VBE為絕對溫度正比訊號，適當選擇R2/R3之比例可使得一次能帶隙訊號Vbg大致上不隨溫度變化，然而，如圖2B所示，在實際操作中，一次能帶隙訊號Vbg仍有一隨溫度變化之變異量。
請繼續參閱圖2A，在一實施例中，二次調整電路302包括第三電晶體Q3，在一實施例中，第三電晶體Q3為一雙極性接面電晶體，在一實施例中，第三電晶體Q3與第一電晶體Q1及第二電晶體Q2具有相同之導電型。在本實施例中，第三電晶體Q3受控制於偏壓Vb3以產生集極電流Ic1，進而產生調整電流Iadj以調整參考訊號(為方便敘述，以下以參考電壓Vref為例進行說明)。具體而言，本實施例中，回授網路100中的調整電阻Radj用以根據第一電流I1、第二電流I2以及調整電流Iadj而於調整電阻Radj上產生溫度補償電壓Vtc及溫度補償電流Itc，其中，第三電晶體Q3的基-射極偏壓VBE3為一絕對溫度補數訊號，因此，第三電晶體Q3的集極電流Ic1與待測溫度大致上正相關，進而使得調整電流Iadj、溫度補償電流Itc皆與待測溫度大致上正相關。請參閱圖2C，圖2C顯示對應於圖2A本發明中溫度補償電壓之電壓溫度特性曲線圖，如圖2C所示，溫度補償電壓Vtc亦與待測溫度大致上正相關。參考電壓Vref根據一次能帶隙訊號Vbg及溫度補償電壓Vtc之疊加而得，其關係式如下：
Vref=Vbg+Itc*Radj。(關係式B)
請參閱圖2B至圖2D，圖2D顯示對應於圖2A本發明中參考電壓及一次能帶隙訊號之電壓溫度特性曲線圖。將圖2B之一次能帶隙訊號Vbg曲線與圖2C之溫度補償電壓Vtc曲線疊加，產生圖2D之參考電壓Vref曲線，如圖2D所示，經由溫度補償電壓Vtc之溫度補償，可使得參考電壓Vref(如圖2D長虛線所示)之變異量小於未經高次溫度補償之一次能帶隙訊號Vbg所對應的變異量。根據關係式A，以及溫度補償電流Itc與第一電流I1、第二電流I2、調整電流Iadj的關係，可將關係式B進一步推導出下列關係式：
Vref=VBE2+(R2+2Radj)* △VBE/R3+Iadj*Radj。(關係式C)
如關係式C所示，調整電流Iadj用以對於參考電壓Vref進行二次溫度補償。如圖2D所示，相較於未經高次溫度補償的一次能帶隙訊號Vbg(如圖2D實線所示)，經二次調整電路302之二次溫度補償後，參考電壓Vref之變異量小於一次能帶隙訊號Vbg之變異量。
如圖2D所示，雖然經二次補償後的參考電壓Vref隨溫度的變異量小於一次能帶隙訊號Vbg之變異量，然而例如於較高溫的溫度範圍內，其仍可能具有較大的變異量。
請參閱圖3，圖3顯示根據本發明之參考訊號產生電路的一種實施例示意圖(參考訊號產生電路3000)。參考訊號產生電路3000更包含三次調整電路503，用以根據待測溫度而調整偏壓Vb3，進而調整該調整電流Iadj’以進一步調整參考電壓Vref’，使得於一待測溫度範圍內，參考電壓Vref’之變異量小於預設之變異範圍。
請參閱圖4A，圖4A顯示根據本發明之參考訊號產生電路的一種實施例示意圖(參考訊號產生電路4000)。在一具體實施例中，二次調整電路304更包括分壓電路30及射極偏壓電阻R9，分壓電路30包括電阻R4、電阻R5及電阻R6，電阻R4耦接於一次能帶隙訊號Vbg與偏壓Vb3之間，電阻R5耦接於偏壓Vb3與電阻R6之間，電阻R6耦接於電阻R5與接地電位之間。在本實施例中，分壓電路30用以將一次能帶隙訊號Vbg分壓而產生偏壓Vb3，以偏壓第三電晶體Q3之基極電壓，其中第三電晶體Q3之射極耦接於射極偏壓電阻R9。
如圖4A所示，在一具體實施例中，三次調整電路504包括比較器54、調整開關SW1及分壓電路51。分壓電路51包括電阻R7及電阻R8，分壓電路51用以將一次能帶隙訊號Vbg分壓而產生參考閾值Vth1，在一實施例中，電阻R7耦接於一次能帶隙訊號Vbg與參考閾值Vth1之間，電阻R8耦接於參考閾值Vth1與接地電位之間。比較器54用以比較待測溫度相關訊號Vctat與參考閾值Vth1而產生比較訊號S1，其中待測溫度相關訊號Vctat相關於待測溫度，在本實施例中，待測溫度相關訊號Vctat為絕對溫度補數訊號，調整開關SW1根據比較訊號S1而切換以調整偏壓Vb3。
請繼續參閱圖4A，在一實施例中，三次調整電路504根據待測溫度而調整分壓電路30之分壓比例，進而對參考電壓Vref’進行三次溫度補償。具體而言，本實施例中，調整開關SW1並聯於電阻R6， 待測溫度相關訊號Vctat隨溫度上升而下降，當待測溫度相關訊號Vctat小於參考閾值Vth1時，比較器54根據比較訊號S1而控制調整開關SW1為導通，使得偏壓Vb3下降，進而使得第三電晶體Q3的集極電流Ic2下降，調整電流Iadj’因而下降。在本實施例中，調整電阻Radj用以根據第一電流I1、第二電流I2以及調整電流Iadj’而於調整電阻Radj上產生溫度補償電壓Vtc’及溫度補償電流Itc’，參考電壓Vref’根據一次能帶隙訊號Vbg及溫度補償電壓Vtc’之疊加而得，其關係式如下：
Vref’=Vbg+Itc’*Radj。(關係式D)
根據關係式A，以及溫度補償電流Itc’與第一電流I1、第二電流I2、調整電流Iadj’的關係，可將關係式D進一步推導出下列關係式：
Vref’=VBE2+(R2+2Radj)* △VBE/R3+Iadj’*Radj。(關係式E)
請參閱圖4B、關係式C與關係式E，圖4B顯示對應於圖2A與圖4A本發明中參考電壓及一次能帶隙訊號之電壓溫度特性曲線圖。相較於關係式C的調整電流Iadj，關係式E的調整電流Iadj’加入三次調整電路504的三次溫度補償，在待測溫度相關訊號Vctat小於參考閾值Vth1時(亦即待測溫度高於溫度閾值Tth時)，對於參考電壓Vref’進行三次溫度補償，使得參考電壓Vref’隨溫度之變異量不僅小於一次能帶隙訊號Vbg之變異量，更小於經二次溫度補償的參考電壓Vref之變異量。如圖4B所示，一次能帶隙訊號Vbg未經溫度補償，以實線表示；參考電壓Vref經二次溫度補償，以長虛線表示；參考電壓Vref’經三次溫度補償，以短虛線表示。由圖4B可知，相較於未經高次溫度補償的一次能帶隙訊號Vbg，本發明之參考訊號產生電路4000在二次溫度補償的基礎上，加上三次溫度補償效果，可使得參考電壓Vref’之變異量大幅降低，進而增加系統之精準度。
請同時參閱圖4A與圖4C，圖4C顯示對應於圖4A本發明中參考閾值與待測溫度相關訊號之遲滯關係圖。在一較佳實施例中，參考閾值Vth1與待測溫度相關訊號Vctat具有遲滯關係。具體而言，當待測溫度相關訊號Vctat小於參考閾值Vth1時，亦即待測溫度高於溫度閾值Tth(如77 oC)時，比較訊號S1由第一狀態轉為第二狀態，此時參考閾值Vth1切換為遲滯閾值Vtl1，其中遲滯閾值Vtl1大於參考閾值Vth1，使得待測溫度相關訊號Vctat與參考閾值Vth1具有遲滯關係，藉此使得溫度閾值具有例如10 oC的溫度遲滯(如圖所示的66 oC)。在一實施例中，如圖4A的比較器54可採用具有遲滯的比較器，以達成上述的遲滯關係。
請參閱圖5，圖5顯示根據本發明之參考訊號產生電路的一種實施例示意圖(參考訊號產生電路5000)。在一實施例中，如圖5所示，二次調整電路305中的分壓電路31更包括電阻R10，電阻R10耦接於電阻R6與接地電位之間。三次調整電路505更包括比較器55、調整開關SW2，其中調整開關SW2並聯於電阻R10。本實施例中，分壓電路52用以將一次能帶隙訊號Vbg分壓而產生參考閾值Vth1及參考閾值Vth2，比較器55用以比較待測溫度相關訊號Vctat與參考閾值Vth2而產生比較訊號S2，調整開關SW2根據比較訊號S2而切換以調整偏壓Vb3，進而調整第三電晶體Q3的集極電流Ic2，以調整調整電流Iadj’對於參考電壓Vref’的三次溫度補償程度。在一實施例中，三次調整電路505可藉由多個參考閾值(Vth1, Vth2)而於對應的多個溫度區間進行三次溫度補償，藉此可使得三次溫度補償更為細膩，而進一步降低參考電壓Vref’隨溫度的變異量。另一方面，圖4A與圖5中的參考電流Iref亦同時具有上述對應的三次溫度補償效果，在此不予重複。
就一觀點而言，本發明之參考訊號產生電路藉由三次調整電路對參考訊號進行三次溫度補償，使得參考訊號之變異量大幅降低，提升系統之精準度，且三次調整電路可配置為多段式調整之電路，以多段控制對於參考訊號的三次溫度補償程度，藉此使得參考訊號更接近於理想狀態。
以上已針對較佳實施例來說明本發明，唯以上所述者，僅係為使熟悉本技術者易於了解本發明的內容而已，並非用來限定本發明之權利範圍。所說明之各個實施例，並不限於單獨應用，亦可以組合應用，舉例而言，兩個或以上之實施例可以組合運用，而一實施例中之部分組成亦可用以取代另一實施例中對應之組成部件。此外，在本發明之相同精神下，熟悉本技術者可以思及各種等效變化以及各種組合，舉例而言，本發明所稱「根據某訊號進行處理或運算或產生某輸出結果」，不限於根據該訊號的本身，亦包含於必要時，將該訊號進行電壓電流轉換、電流電壓轉換、及／或比例轉換等，之後根據轉換後的訊號進行處理或運算產生某輸出結果。由此可知，在本發明之相同精神下，熟悉本技術者可以思及各種等效變化以及各種組合，其組合方式甚多，在此不一一列舉說明。因此，本發明的範圍應涵蓋上述及其他所有等效變化。
100,101:回授網路 1000,2000,3000,4000,5000:參考訊號產生電路 20,21:放大器 200:放大電路 30,31:分壓電路 302,304,305:二次調整電路 400:參考電流產生電路 51,52:分壓電路 54,55:比較器 503,504,505:三次調整電路 B:共基極節點 I1:第一電流 I2:第二電流 Iadj,Iadj’:調整電流 Ic1,Ic2:集極電流 Ictato:絕對溫度補數電流 Iptato:絕對溫度正比電流 Iref:參考電流 Itc,Itc’:溫度補償電流 Mm:電晶體 Mo:輸出電晶體 Q1:第一電晶體 Q2:第二電晶體 Q3:第三電晶體 Q11,Q21:電晶體 R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8,R10,R11,R21,R31:電阻 R9:射極偏壓電阻 Radj:調整電阻 S1,S2:比較訊號 SW1,SW2:調整開關 Tth:溫度閾值 Vctat:待測溫度相關訊號 Vb3:偏壓 VBE1,VBE2,VBE3:基-射極偏壓 Vbe1,Vbe2:絕對溫度補數訊號 Vbg:一次能帶隙訊號 Vbg’:參考訊號 Vref,Vref’:參考電壓 Vtc,Vtc’:溫度補償電壓 Vth1,Vth2:參考閾值 Vtl1:遲滯閾值 △VBE:第一電晶體與第二電晶體 基-射極偏壓之差值 △Vbe’:絕對溫度正比訊號
圖1A顯示一種先前技術之參考訊號產生電路實施例示意圖。
圖1B顯示對應於圖1A先前技術中訊號之電壓溫度特性曲線圖。
圖1C顯示對應於圖1A先前技術中參考訊號之電壓溫度特性曲線圖。
圖2A顯示根據本發明之參考訊號產生電路的一種實施例示意圖。
圖2B顯示對應於圖2A本發明中一次能帶隙訊號之電壓溫度特性曲線圖。
圖2C顯示對應於圖2A本發明中溫度補償電壓之電壓溫度特性曲線圖。
圖2D顯示對應於圖2A本發明中參考電壓及一次能帶隙訊號之電壓溫度特性曲線圖。
圖3顯示根據本發明之參考訊號產生電路的一種實施例示意圖。
圖4A顯示根據本發明之參考訊號產生電路的一種實施例示意圖。
圖4B顯示對應於圖2A與圖4A本發明中參考電壓及一次能帶隙訊號之電壓溫度特性曲線圖。
圖4C顯示對應於圖4A本發明中參考閾值與待測溫度相關訊號之遲滯關係圖。
圖5顯示根據本發明之參考訊號產生電路的一種實施例示意圖。
無
100:回授網路
20:放大器
200:放大電路
30:分壓電路
304:二次調整電路
400:參考電流產生電路
4000:參考訊號產生電路
51:分壓電路
54:比較器
504:三次調整電路
I1:第一電流
I2:第二電流
Iadj’:調整電流
Ic2:集極電流
Ictato:絕對溫度補數電流
Iptato:絕對溫度正比電流
Iref:參考電流
Itc’:溫度補償電流
Q1:第一電晶體
Q2:第二電晶體
Q3:第三電晶體
R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8:電阻
R9:射極偏壓電阻
Radj:調整電阻
S1:比較訊號
SW1:調整開關
Vctat:待測溫度相關訊號
Vb3:偏壓
VBE1,VBE2:基-射極偏壓
Vbg:一次能帶隙訊號
Vref’:參考電壓
Vtc’:溫度補償電壓
Vth1:參考閾值
△VBE:第一電晶體與第二電晶體基-射極偏壓之差值

Claims (9)

  1. 一種參考訊號產生電路，用以產生一參考訊號，其中該參考訊號包括一參考電壓及/或一參考電流，該參考訊號產生電路包含： 一第一電晶體及一第二電晶體，彼此耦接以根據該第一電晶體與該第二電晶體的一能帶隙(bandgap)而產生一絕對溫度正比訊號及一絕對溫度補數訊號，其中該絕對溫度補數訊號自該能帶隙之電壓而隨著絕對溫度之上升而大致上線性下降； 一回授網路，耦接於該第一電晶體及該第二電晶體； 一放大電路，耦接於該第一電晶體及該第二電晶體，其中該放大電路通過該回授網路，以回授方式將該絕對溫度正比訊號及該絕對溫度補數訊號線性疊加以產生該參考訊號； 一二次調整電路，包括一第三電晶體，該第三電晶體受控制於一偏壓以產生一調整電流以調整該參考訊號，其中該調整電流與一待測溫度正相關；以及 一三次調整電路，用以根據該待測溫度而調整該偏壓，進而調整該調整電流以進一步調整該參考訊號，使得於一該待測溫度範圍內該參考訊號之一變異量小於一預設之變異範圍。
  2. 如請求項1所述之參考訊號產生電路，其中該第一電晶體及該第二電晶體為相同導電型之雙極性接面電晶體(BJT, bipolar junction transistor)。
  3. 如請求項2所述之參考訊號產生電路，其中該第三電晶體為一雙極性接面電晶體，且與該第一電晶體及該第二電晶體具有相同之導電型。
  4. 如請求項3所述之參考訊號產生電路，其中該第三電晶體之基極電壓受控於該偏壓，其中該調整電流根據該第三電晶體之集極電流而產生。
  5. 如請求項1所述之參考訊號產生電路，其中該三次調整電路包括一比較器及一調整開關，用以比較一待測溫度相關訊號與一參考閾值而產生一比較結果，其中該待測溫度相關訊號相關於該待測溫度，其中該調整開關根據該比較結果而切換以調整該偏壓。
  6. 如請求項5所述之參考訊號產生電路，其中該參考閾值與該待測溫度相關訊號具有一遲滯關係。
  7. 如請求項5所述之參考訊號產生電路，其中該待測溫度相關訊號為一絕對溫度補數訊號。
  8. 如請求項3所述之參考訊號產生電路，其中該放大電路控制該第一電晶體以產生一第一電流，且控制該第二電晶體以產生一第二電流，其中該回授網路根據該第一電流、該第二電流而產生一次能帶隙訊號，其中該回授網路包括一調整電阻，用以根據該第一電流、該第二電流以及該調整電流而於該調整電阻上產生一溫度補償電壓，其中該參考訊號根據該一次能帶隙訊號及該溫度補償電壓之疊加而得。
  9. 如請求項7所述之參考訊號產生電路，其中該二次調整電路更包括一分壓電路，用以將該一次能帶隙訊號分壓而產生該偏壓，以偏壓該第三電晶體之基極電壓，其中該三次調整電路根據該待測溫度而調整該分壓電路之分壓比例。
TW111113712A 2022-04-11 2022-04-11 具有高次溫度補償功能的參考訊號產生電路 TWI792977B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW111113712A TWI792977B (zh) 2022-04-11 2022-04-11 具有高次溫度補償功能的參考訊號產生電路
US18/045,478 US11782469B1 (en) 2022-04-11 2022-10-11 Reference signal generator having high order temperature compensation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW111113712A TWI792977B (zh) 2022-04-11 2022-04-11 具有高次溫度補償功能的參考訊號產生電路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI792977B true TWI792977B (zh) 2023-02-11
TW202340899A TW202340899A (zh) 2023-10-16

Family

ID=86689207

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW111113712A TWI792977B (zh) 2022-04-11 2022-04-11 具有高次溫度補償功能的參考訊號產生電路

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11782469B1 (zh)
TW (1) TWI792977B (zh)

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4808908A (en) * 1988-02-16 1989-02-28 Analog Devices, Inc. Curvature correction of bipolar bandgap references
US20100164465A1 (en) * 2008-12-26 2010-07-01 Novatek Microelectronics Corp. Low voltage bandgap reference circuit
US20120176186A1 (en) * 2011-01-11 2012-07-12 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Bandgap Reference Apparatus and Methods
US8415940B2 (en) * 2008-06-18 2013-04-09 Freescale Semiconductor, Inc. Temperature compensation circuit and method for generating a voltage reference with a well-defined temperature behavior
US20150153753A1 (en) * 2011-05-17 2015-06-04 Stmicroelectronics (Rousset) Sas Device for Generating an Adjustable Bandgap Reference Voltage with Large Power Supply Rejection Rate
EP2500793B1 (en) * 2011-03-18 2016-04-27 Altera Corporation Low-voltage reference circuit
TW201633033A (zh) * 2015-03-11 2016-09-16 晶豪科技股份有限公司 能隙參考電路
TW202006497A (zh) * 2018-07-05 2020-02-01 立積電子股份有限公司 能隙電壓參考電路
TW202026790A (zh) * 2018-12-05 2020-07-16 美商高通公司 具有修整調整之精度帶隙參考
TW202122950A (zh) * 2019-12-09 2021-06-16 大陸商北京集創北方科技股份有限公司 帶隙參考電路及具有其之電子電路裝置
US20210263549A1 (en) * 2020-02-21 2021-08-26 Semiconductor Components Industries, Llc Bandgap reference circuit
US20210286395A1 (en) * 2020-03-13 2021-09-16 Analog Devices International Unlimited Company Nmos ptat generator and voltage reference

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6329804B1 (en) * 1999-10-13 2001-12-11 National Semiconductor Corporation Slope and level trim DAC for voltage reference
US7248098B1 (en) * 2004-03-24 2007-07-24 National Semiconductor Corporation Curvature corrected bandgap circuit
US7420359B1 (en) * 2006-03-17 2008-09-02 Linear Technology Corporation Bandgap curvature correction and post-package trim implemented therewith
JP5839953B2 (ja) * 2011-11-16 2016-01-06 ルネサスエレクトロニクス株式会社 バンドギャップリファレンス回路及び電源回路
WO2013133733A1 (en) * 2012-03-05 2013-09-12 Freescale Semiconductor, Inc Reference voltage source and method for providing a curvature-compensated reference voltage
JP5996283B2 (ja) * 2012-06-07 2016-09-21 ルネサスエレクトロニクス株式会社 電圧発生回路を備える半導体装置
US8736387B2 (en) * 2012-07-24 2014-05-27 Nxp B.V. Chopper based relaxation oscillator
US9582021B1 (en) * 2015-11-20 2017-02-28 Texas Instruments Deutschland Gmbh Bandgap reference circuit with curvature compensation
US9898029B2 (en) * 2015-12-15 2018-02-20 Qualcomm Incorporated Temperature-compensated reference voltage generator that impresses controlled voltages across resistors
JP6873827B2 (ja) * 2017-01-18 2021-05-19 新日本無線株式会社 基準電圧生成回路
JP6765119B2 (ja) * 2017-02-09 2020-10-07 リコー電子デバイス株式会社 基準電圧発生回路及び方法
US10290330B1 (en) * 2017-12-05 2019-05-14 Xilinx, Inc. Programmable temperature coefficient analog second-order curvature compensated voltage reference
US11526191B2 (en) * 2020-02-04 2022-12-13 Texas Instruments Incorporated Precision reference circuit

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4808908A (en) * 1988-02-16 1989-02-28 Analog Devices, Inc. Curvature correction of bipolar bandgap references
US8415940B2 (en) * 2008-06-18 2013-04-09 Freescale Semiconductor, Inc. Temperature compensation circuit and method for generating a voltage reference with a well-defined temperature behavior
US20100164465A1 (en) * 2008-12-26 2010-07-01 Novatek Microelectronics Corp. Low voltage bandgap reference circuit
US20120176186A1 (en) * 2011-01-11 2012-07-12 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Bandgap Reference Apparatus and Methods
EP2500793B1 (en) * 2011-03-18 2016-04-27 Altera Corporation Low-voltage reference circuit
US20150153753A1 (en) * 2011-05-17 2015-06-04 Stmicroelectronics (Rousset) Sas Device for Generating an Adjustable Bandgap Reference Voltage with Large Power Supply Rejection Rate
TW201633033A (zh) * 2015-03-11 2016-09-16 晶豪科技股份有限公司 能隙參考電路
TW202006497A (zh) * 2018-07-05 2020-02-01 立積電子股份有限公司 能隙電壓參考電路
TW202026790A (zh) * 2018-12-05 2020-07-16 美商高通公司 具有修整調整之精度帶隙參考
TW202122950A (zh) * 2019-12-09 2021-06-16 大陸商北京集創北方科技股份有限公司 帶隙參考電路及具有其之電子電路裝置
US20210263549A1 (en) * 2020-02-21 2021-08-26 Semiconductor Components Industries, Llc Bandgap reference circuit
US20210286395A1 (en) * 2020-03-13 2021-09-16 Analog Devices International Unlimited Company Nmos ptat generator and voltage reference

Also Published As

Publication number Publication date
US11782469B1 (en) 2023-10-10
TW202340899A (zh) 2023-10-16
US20230324938A1 (en) 2023-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109343639B (zh) 一种低温漂带隙基准电压电路、方法及其芯片
CN106959723A (zh) 一种宽输入范围高电源抑制比的带隙基准电压源
JPH08320730A (ja) バンドギャップ電圧基準およびバンドギャップ基準電圧を生ずるための方法
CN110192164B (zh) 基准电压生成电路
EP0640904B1 (en) Curvature correction circuit for a voltage reference
CN114115417B (zh) 带隙基准电路
CN113157041A (zh) 一种宽输入带隙基准电压源
WO2008121123A1 (en) Bandgap voltage and current reference
TWI792977B (zh) 具有高次溫度補償功能的參考訊號產生電路
TWI654509B (zh) 參考電壓產生器
JPH09244758A (ja) 電圧および電流基準回路
CN116185117B (zh) 一种具有基极补偿和高阶补偿的低温漂带隙基准电路
JP6136480B2 (ja) バンドギャップリファレンス回路
CN110291486B (zh) 基准电压产生电路和方法
JP2545501B2 (ja) 直流信号変換回路
CN103309395A (zh) 带隙基准电路
CN112256078B (zh) 一种正温系数电流源和一种零温度系数电流源
Chen et al. A new all-in-one bandgap reference and robust zero temperature coefficient (TC) point current reference circuit
CN116954298A (zh) 具有高次温度补偿功能的参考信号产生电路
JP2019153175A (ja) バンドギャップリファレンス回路
Wang et al. A bandgap reference voltage source design for wide temperature range
CN114661086A (zh) 一种带隙基准电压源电路
KR20120116708A (ko) 기준전류 발생기
CN217640051U (zh) 带隙基准电路
CN110568903B (zh) 一种包含自偏置低压电流镜的高精度电流源