专利名称：电压产生器以及产生稳定电压的方法
技术领域：
本发明是有关于一种电压产生器以及提供一稳定电压的方法，且特别是有关于一种在集成电路内产生一稳定电压的电压产生器以及提供此稳定电压的方法。
背景技术：
在一般的电路当中，各种电子元件必须处于适当的偏压状态，方能使电子元件产生应有的功能。例如一个晶体管，当使用于放大功能时，必须操作于线性区。要提供一适当的偏压，需要具备一个稳定的电压源或是电流源。
近来由于电子工业的发展，能容纳大量晶体的集成电路越来越普遍。随着步骤技术的进步，集成电路内的电子元件的尺寸也越来越小。当电子元件的尺寸变小，电子元件所需要的偏压值也变小。因此，产生固定电压源的电压产生电路其输出电压值以及电压变化的幅度必须随着步骤技术以及电子元件的尺寸而改变。此电压产生电路不但要能产生所需的电压值，并且要能够维持输出电压在一个稳定的位准，方能使集成电路内的电子元件操作在正确的操作点上。
所以，如何在一个集成电路的内，制作一个符合小尺寸电子元件偏压需求的稳定电压源，且巧妙地调整输出电压的电压值，是工业界非常迫切需要的。
发明内容本发明的目的是在提供一种电压产生器，能提供一电压源。
本发明的另一目的是在提供一种电压产生器，此电压产生器能够设定一第一输入电压、一第二输入电压以及一参考输入电压，使得产生器输出电压在一固定的范围的内提供一稳定电压源。
本发明的再一目的是在提供一种电压产生器，用于一存储器装置的的预烧测试电路中，在正常模式能够提供位元线预充电电压以及电容板电压，在预烧测试模式时能关闭。
根据本发明的目的，提出一种电压产生器，用于产生一实质上稳定的电压。此电压产生器包括一分压电路、一第一差动放大器、一第二差动放大器、一第一切换器以及一第二切换器。
分压电路依据一参考高电压以及一产生器输出电压产生一第一输入电压以及一第二输入电压。其中参考高电压高于第一输入电压，第一输入电压高于第二输入电压，且第二输入电压高于产生器输出电压。
第一差动放大器依据一参考输入电压以及第一输入电压产生第一输出电压信号。第二差动放大器依据参考输入电压以及第二输入电压产生一第二输出电压信号。
当第一输出电压信号为高电位时，第一切换器对产生器输出电压提供一高电压源。当第二输出电压信号为高电位时，第二切换器对产生器输出电压提供一低电压源。
其中当第一输入电压低于参考输入电压时，第一输出电压信号处于高电位状态使得该产生器输出电压增加。当第二输入电压高于参考输入电压时，第二输出电压信号处于高电位状态使得产生器输出电压降低。
根据本发明的目的，亦提出一种产生一实质上稳定的的电压的方法，此方法包括下列步骤。首先，一分压电路依据一参考高电压以及一产生器输出电压产生一第一输入电压以及一第二输入电压。其中参考高电压高于第一输入电压，第一输入电压高于该第二输入电压，且第二输入电压高于产生器输出电压。
接着，一第一差动放大器依据一参考输入电压以及第一输入电压产生一第一输出电压信号。接着，一第二差动放大器依据参考输入电压以及第二输入电压产生一第二输出电压信号。当第一输出电压信号为高电位时，一第一切换器对产生器输出电压提供一高电压源。当第二输出电压信号为高电位时，一第二切换器对产生器输出电压提供一低电压源。
当第一输入电压低于该参考输入电压时，第一输出电压信号处于高电位状态使得产生器输出电压增加。当第二输入电压高于参考输入电压时，第二输出电压信号处于高电位状态使得产生器输出电压降低。藉此，产生器输出电压为一实质上稳定的电压。
因为此电压产生器能依据第一输入电压、第二输入电压以及参考输入电压决定产生器输出电压的电压值的范围，所以此电压产生器能产生一实质上稳定的电压。又因为在传送第一输出电压信号以及第二输出电压信号的途径中能加入一第一模式切换电路以及一第二模式切换电路，所以电压产生器在正常模式能够提供位元线预充电电压以及电容板电压，在预烧测试模式时能关闭。
为让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下图1A绘示本发明的电压产生器的方块图；以及图1B绘示本发明的电压产生器的较佳实施例的电路图。
具体实施方式图1A绘示本发明的电压产生器的方块图。请参照图1A，电压产生器100包括一分压电路102、一第一差动放大器104、一第二差动放大器106、一第一切换器108以及一第二切换器110。
分压电路102依据一参考高电压116以及一产生器输出电压462产生一第一输入电压112以及一第二输入电压114。其中参考高电压116高于第一输入电压112，第一输入电压112高于第二输入电压114，第二输入电压114高于产生器输出电压462。
第一差动放大器104依据参考输入电压122以及第一输入电压112产生第一输出电压信号118。第二差动放大器106依据参考输入电压122以及第二输入电压114产生第二输出电压信号120。
当第一输出电压信号118为高电位时，第一切换器108对产生器输出电压462提供一高电压源123。当第二输出电压信号120为高电位时，第二切换器110对产生器输出电压462提供一低电压源124。
当第一输入电压112低于参考输入电压122时，第一输出电压信号118处于高电位状态使得产生器输出电压462增加。当第二输入电压114高于参考输入电压122时，第二输出电压信号120处于高电位状态使得产生器输出电压462降低。
图1B绘示本发明的电压产生器的较佳实施例的电路图。在本实施例中，第一切换器108举例来说，是一个MOS晶体管126。第二切换器110举例来说，是一个MOS晶体管128。第一切换器108的MOS晶体管126的闸极连接于第一输出电压信号118。第一切换器108的MOS晶体管126的漏极连接到高电压源123。
第一切换器108的MOS晶体管126的源极连接到第二切换器110的MOS晶体管128的漏极。第二切换器110的MOS晶体管128的闸极连接到第二输出电压信号120。第二切换器110的MOS晶体管128的源极连接到低电压源124。第二切换器110的MOS晶体管128的漏极连接到产生器输出电压462。
请参考图1B，第一模式切换电路130介于第一差动放大器104和第一切换器108之间。第一模式切换电路130接收预烧测试模式信号，WBI 464，以及WBIN 134，其中WBIN 134是WBI 464的相反信号。
第二模式切换电路132置于第二差动放大器106以及第二切换器110之间。第二模式切换电路132接收预烧测试模式信号，WBI 464，以及WBIN 134。
第一模式切换电路130以及第二模式切换电路132能提供切换的选择，以决定是否提供产生器输出电压462。举例而言，当此电压产生器100用于一DRAM的预烧测试电路时，产生器输出电压462在正常模式能提供一电容板电压予一存储器单元中的储存电容，在预烧测试模式时，电压产生器100能经由一预烧测试模式信号WBI 464来切断第一输出电压信号118以及第二输出电压信号120，使得预烧测试电压能经由测试脚位129强迫输入至存储器单元中的储存电容，以对该储存电容进行加压。
当预烧测试模式信号WBI 464致能时，第一模式切换电路130将第一输出电压信号118切断到第一切换器108的通路。第二模式切换电路132将第二输出电压信号120切断到第二切换电路110的通路。当预烧测试模式信号WBI 464失能时，第一模式切换电路130将第一输出电压信号118连接至第一切换器108。第二模式切换电路132将第二输出电压信号120连接至第二切换器110。
当正常模式时，预烧测试模式信号WBI 464处于低电位状态。差动放大器104和106皆为启动状态。差动放大器104具有PMOS主动负载136、PMOS晶体管140以及142、NMOS输入端、NMOS晶体管144以及146。
差动放大器106具有NMOS主动负载138、NMOS晶体管148以及150、PMOS输入端、PMOS晶体管152以及154。电阻R1 156、R2 158以及R3 160构成一个分压电路102，其中分压电路102连接至参考高电压116以及产生器输出电压462。分压电路102用于产生第一输入电压112以及第二输入电压114。举例来说，参考输入电压122是由一能隙电压参考(band-gap voltagereference)而产生的参考输入直流电压。参考输入电压122的值高于或等于参考高电压116的一半。
当第一输入电压112比参考输入电压122低的时候，第一输出电压信号118位准上升以开启MOS晶体管126，并由高电压源123供应电流给产生器输出电压462。当第二输入电压114高于参考输入电压122时，第二输出电压信号120位准上升以开启MOS晶体管128，且电流由产生器输出电压462导出到低电压源124。电压产生器100在一个定义好的范围内不会供应或导出电流给产生器输出电压462。此范围为VCC-(VCC-Vref)*(R1+R2+R3)/R1＜VEQ＜VCC-(VCC-Vref)*(R1+R2+R3)/(R1+R2)其中VCC举例来说，是参考高电压116；Vref是参考输入电压122；R1 156、R2 158以及R3 160是分压电路102的电阻。
在上述方程式中，没有包含步骤或元件的参数，所以电压产生器100不依步骤而改变。在预烧测试模式中，MOS晶体管126以及128由WBI 464关闭，其中WBI 464处于高电位状态。产生器输出电压462由测试脚位129强迫输入。
综上所述，因为此电压产生器能依据第一输入电压112、第二输入电压114以及参考输入电压122决定产生器输出电压462的电压值的范围，所以此电压产生器100能产生一实质上稳定的电压。又因为在传送第一输出电压信号118以及第二输出电压信号120的途径中能加入一第一模式切换电路130以及一第二模式切换电路132，所以电压产生器100在正常模式能够提供位元线预充电电压以及电容板电压，在预烧测试模式时能关闭。
虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉该领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当根据权利要求书的范围为准。
权利要求
1.一种电压产生器，用于产生一实质上稳定的电压，该电压产生器至少包含一分压电路，依据一参考高电压以及一产生器输出电压产生一第一输入电压以及一第二输入电压，其中该参考高电压高于该第一输入电压，该第一输入电压高于该第二输入电压，该第二输入电压高于该产生器输出电压；一第一差动放大器，依据一参考输入电压以及该第一输入电压产生一第一输出电压信号；一第二差动放大器，依据该参考输入电压以及该第二输入电压产生一第二输出电压信号；一第一切换器，当该第一输出电压信号为高电位时，该第一切换器对该产生器输出电压提供一高电压源；以及一第二切换器，当该第二输出电压信号为高电位时，该第二切换器对该产生器输出电压提供一低电压源；其中当该第一输入电压低于该参考输入电压，该第一输出电压信号处于高电位状态使得该产生器输出电压增加；以及当该第二输入电压高于该参考输入电压，该第二输出电压信号处于高电位状态使得该产生器输出电压降低。
2.根据权利要求1所述的电压产生器，其特征在于，该第一切换器为一MOS晶体管，该MOS晶体管的闸极连接于该第一输出电压信号，该MOS晶体管的漏极连接于该高电压源，该MOS晶体管的源极连接于提供该产生器输出电压的节点。
3.根据权利要求1所述的电压产生器，其特征在于，该第二切换器为一MOS晶体管，该MOS晶体管的闸极连接于该第二输出电压信号，该MOS晶体管的源极连接于该低电压源，该MOS晶体管的漏极连接于提供该产生器输出电压的节点。
4.根据权利要求1所述的电压产生器，其特征在于，进一步包含一第一模式切换电路，置于该第一差动放大器以及该第一切换器之间，该第一模式切换电路接收一预烧测试模式信号；以及一第二模式切换电路，置于该第二差动放大器以及该第二切换器之间，该第二模式切换电路接收该预烧测试模式信号；其中当该预烧测试模式信号致能时，该第一模式切换电路将该第一输出电压信号切断到该第一切换器的通路，该第二模式切换电路将该第二输出电压信号切断到该第二切换电路的通路；以及当该预烧测试模式信号失能时，该第一模式切换电路将该第一输出电压信号连接至该第一切换器，该第二模式切换电路将该第二输出电压信号连接至该第二切换器。
5.根据权利要求1所述的电压产生器，其特征在于，该分压电路至少包含一第一电阻，一端连接于提供该参考高电压的节点；一第二电阻；以及一第三电阻，一端连接于提供该产生器输出电压的节点；其中该第一电阻、该第二电阻以及该第三电阻依序串联，且该分压电路依据该参考高电压以及该产生器输出电压以分压方式产生该第一输入电压以及该第二输入电压。
6.根据权利要求1所述的电压产生器，其特征在于，该第一差动放大器至少包含一PMOS主动负载；一第一NMOS晶体管，该第一NMOS晶体管的闸极连接于该参考输入电压，该第一NMOS晶体管的漏极连接于该PMOS主动负载；以及一第二NMOS晶体管，该第二NMOS晶体管的闸极连接于该第一输入电压，该第二NMOS晶体管的漏极连接于该PMOS主动负载。
7.根据权利要求1所述的电压产生器，其特征在于，该第二差动放大器至少包含一NMOS主动负载；一第一PMOS晶体管，该第一PMOS晶体管的闸极连接于该参考输入电压，该第一PMOS晶体管的漏极连接于该NMOS主动负载；以及一第二PMOS晶体管，该第二PMOS晶体管的闸极连接于该第二输入电压，该第二PMOS晶体管的漏极连接于该NMOS主动负载。
8.一种产生稳定电压的方法，至少包含一分压电路依据一参考高电压以及一产生器输出电压产生一第一输入电压以及一第二输入电压，其中该参考高电压高于该第一输入电压，该第一输入电压高于该第二输入电压，该第二输入电压高于该产生器输出电压；一第一差动放大器依据一参考输入电压以及该第一输入电压产生一第一输出电压信号；一第二差动放大器依据该参考输入电压以及该第二输入电压产生一第二输出电压信号；当该第一输出电压信号为高电位时，一第一切换器对该产生器输出电压提供一高电压源；当该第二输出电压信号为高电位时，一第二切换器对该产生器输出电压提供一低电压源；当该第一输入电压低于该参考输入电压时，该第一输出电压信号处于高电位状态使得该产生器输出电压增加；以及当该第二输入电压高于该参考输入电压时，该第二输出电压信号处于高电位状态使得该产生器输出电压降低；这样，该产生器输出电压为一实质上稳定的电压。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，更包含提供一MOS晶体管作为该第一切换器；将该MOS晶体管的闸极连接于该第一输出电压信号；将该MOS晶体管的漏极连接于该高电压源；以及将该MOS晶体管的源极连接于提供该产生器输出电压的节点。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，更包含提供一MOS晶体管作为该第二切换器；将该MOS晶体管的闸极连接于该第二输出电压信号；将该MOS晶体管的源极连接于该低电压源；以及将该MOS晶体管的漏极连接于提供该产生器输出电压的节点。
11.根据权利要求8所述的方法，更包含将一第一模式切换电路置于该第一差动放大器以及该第一切换器之间，其中该第一模式切换电路接收一预烧测试模式信号；以及将一第二模式切换电路置于该第二差动放大器以及该第二切换器之间，其中该第二模式切换电路接收该预烧测试模式信号；当该预烧测试模式信号致能时，该第一模式切换电路将该第一输出电压信号切断到该第一切换器的通路；当该预烧测试模式信号致能时，该第二模式切换电路将该第二输出电压信号切断到该第二切换电路的通路；以及当该预烧测试模式信号失能时，该第一模式切换电路将该第一输出电压信号连接至该第一切换器；以及当该预烧测试模式信号失能时，该第二模式切换电路将该第二输出电压信号连接至该第二切换器。
12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，更包含将一第一电阻、一第二电阻以及一第三电阻依序串联以组合成该分压电路，其中该第一电阻的一端连接于提供该参考高电压的节点，该第三电阻的一端连接于提供该产生器输出电压的节点；以及该分压电路依据该参考高电压以及该产生器输出电压以分压方式产生该第一输入电压以及该第二输入电压。
13.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，更包含将一PMOS主动负载、一第一NMOS晶体管以及一第二NMOS晶体管组合成该第一差动放大器；将该第一NMOS晶体管的闸极连接于该参考输入电压；将该第一NMOS晶体管的漏极连接于该PMOS主动负载；将该第二NMOS晶体管的闸极连接于该第一输入电压；以及将该第二NMOS晶体管的漏极连接于该PMOS主动负载。
14.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，更包含将一NMOS主动负载、一第一PMOS晶体管、一第二PMOS晶体管组合成该第二差动放大器；将该第一PMOS晶体管的闸极连接于该参考输入电压；将该第一PMOS晶体管的漏极连接于该NMOS主动负载；将该第二PMOS晶体管的闸极连接于该第二输入电压；以及将该第二PMOS晶体管的漏极连接于该NMOS主动负载。
全文摘要
一种电压产生器，用于产生稳定的电压。此电压产生器包括一分压电路、一第一差动放大器、一第二差动放大器、一第一切换器以及一第二切换器。当第一输入电压低于参考输入电压时，第一输出电压信号处于高电位状态使得产生器输出电压增加。当第二输入电压高于参考输入电压时，第二输出电压信号处于高电位状态使得产生器输出电压降低。藉此，产生器输出电压为一实质上稳定的电压。
文档编号G05F3/08GK1664738SQ20041002865
公开日2005年9月7日 申请日期2004年3月3日 优先权日2004年3月3日
发明者周敏忠 申请人:晶豪科技股份有限公司