电压产生电路的制作方法

本发明涉及一种电压产生电路，且特别涉及一种可以有效地调整能带隙电压产生器所输出的偏压电压的电压值的电压产生电路。

背景技术：

在已知的能带隙电压产生器中，通常会利用运算放大器来对其正输入端及负输入端的电压进行比较，藉以产生偏压电压，并且能带隙电压产生器可以依据所述偏压电压来产生能带隙电流。值得注意的是，在启动能带隙电压产生器的过程中，若运算放大器的正输入端及负输入端上的电压值过低时，将会导致运算放大器中的差动输入电路被关闭，进而使运算放大器无法提供有效或正常的偏压电压。因此，如何有效地调整偏压电压的电压值，藉以提升能带隙电压产生器的稳定性，将是本领域相关技术人员重要的课题之一。

技术实现要素：

本发明提供一种电压产生电路，可以利用启动电路中的电压调整器来将运算放大器所输出的偏压电压的电压值进行调整，藉以改善能带隙电压产生器的稳定性及准确性。

本发明的电压产生电路包括能带隙电压产生器以及启动电路。能带隙电压产生器具有第一运算放大器，第一运算放大器接收第一电压与第二电压，并依据比较第一电压与第二电压以产生偏压电压，其中，能带隙电压产生器依据偏压电压以产生能带隙电流，并依据能带隙电流产生输出电压。启动电路包括比较电路以及电压调整器。比较电路使第一电压以及第二电压的其中之一与参考电压比较以产生第一比较结果，并依据第一比较结果产生第一电流，其中，参考电压依据第一电流来产生。电压调整器耦接比较电路以及能带隙电压产生器，依据第一电流以产生第二电流，比较第二电流以及参考电流以产生第二比较结果，依据第二比较结果以调整偏压电压的电压值。

基于上述，本发明的电压产生电路可以利用启动电路中的电压调整器来拉低运算放大器所输出的偏压电压的电压值，藉以拉高能带隙电流的电流值。如此一来，本发明的电压产生电路可以提升运算放大器的正输入端及负输入端上的电压值，以进一步改善能带隙电压产生器的稳定性及准确性。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是依照本发明一实施例说明一种电压产生电路的电路图。

图2是依照本发明另一实施例说明一种电压产生电路的电路图。

图3绘示本发明图1及图2实施例的参考电流源的电路图。

【符号说明】

100、200：电压产生电路

110、210：能带隙电压产生器

120、220：启动电路

130、230：比较电路

140、240：电压调整器

300：参考电流源

310：电流镜电路

op1、op2：运算放大器

m1～m9、q1～q9：晶体管

r1～r5：电阻

ld：负载

a1：缓冲器

cp1、cp2：比较结果

v1、v2：电压

vb：偏压电压

vref：参考电压

vout：输出电压

ibg1～ibg3：能带隙电流

i1～i3：电流

iref：参考电流源

ir1：参考电流

p1：节点

vdd：电源电压端

gnd：参考接地端

具体实施方式

图1是依照本发明一实施例说明一种电压产生电路的电路图。电压产生电路100包括能带隙电压产生器110与启动电路120。其中，能带隙电压产生器110包括运算放大器op1、晶体管m1～m5以及电阻r1～r4，并且，启动电路120包括比较电路130与电压调整器140。具体来说，在能带隙电压产生器110中，运算放大器op1的负输入端可以接收电压v1，运算放大器op1的正输入端可以接收电压v2，并且，运算放大器op1依据比较电压v1及电压v2以产生偏压电压vb。此外，能带隙电压产生器110依据偏压电压vb以产生能带隙电流ibg1～ibg3与输出电压vout。

在本实施例中，晶体管m1的第一端(例如是源极端)耦接至电源电压端vdd，晶体管m1的第二端(例如是漏极端)耦接至运算放大器op1的负输入端，晶体管m1的控制端(例如是栅极端)受控于偏压电压vb。晶体管m2的第一端(例如是源极端)耦接至电源电压端vdd，晶体管m2的第二端(例如是漏极端)耦接至运算放大器op1的正输入端，晶体管m1的控制端(例如是栅极端)受控于偏压电压vb。晶体管m3的第一端(例如是源极端)耦接至电源电压端vdd，晶体管m3的第二端(例如是漏极端)接收输出电压vout，晶体管m3的控制端(例如是栅极端)受控于偏压电压vb。晶体管m4的第一端(例如是射极端)耦接至运算放大器op1的负输入端，晶体管m4的第二端(例如是集极端)与控制端(例如是基极端)皆耦接至参考接地端gnd。

另一方面，电阻r1耦接于运算放大器op1的负输入端与参考接地端gnd之间。电阻r2的第一端耦接至运算放大器op1的正输入端。电阻r3耦接于运算放大器op1的正输入端与参考接地端gnd之间。电阻r4耦接于晶体管m3的漏极端与参考接地端gnd之间。晶体管m5的第一端(例如是射极端)耦接至电阻r2的第二端，晶体管m5的第二端(例如是集极端)与控制端(例如是基极端)皆耦接至参考接地端gnd。

顺带一提的是，在本实施例中，晶体管m1～m3可以是p型金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductorfield-effecttransistor，mosfet)，晶体管m4～m5可以是pnp型双极性接面型晶体管(bipolarjunctiontransistor，bjt)。但本发明实施例并不限于此。

值得一提的是，本实施例的晶体管m1与晶体管m2可以依据偏压电压vb来产生对应的能带隙电流ibg1及能带隙电流ibg2。藉此，晶体管m4可以依据其所流经的能带隙电流ibg1以产生电压v1，晶体管m5以及电阻r2可以依据其所流经的能带隙电流ibg2以产生电压v2。运算放大器op1则依据电压v1以及电压v2的差值来产生偏压电压vb。

另一方面，本实施例的比较电路130包括运算放大器op2、晶体管m6以及晶体管m7。具体来说，在本实施例中，比较电路130中的运算放大器op2的负输入端可以耦接至运算放大器op1的负输入端，并藉以接收电压v1。并且，运算放大器op2的正输入端可以接收参考电压vref。藉此，运算放大器op2可以比较电压v1与参考电压vref以产生比较结果cp1。

在另一方面，晶体管m6的第一端(例如是源极端)耦接至电源电压端vdd，晶体管m6的第二端(例如是漏极端)耦接至运算放大器op2的正输入端，晶体管m6的控制端(例如是栅极端)则接收比较结果cp1。其中，本实施例的晶体管m6可以依据比较结果cp1以产生电流i1。此外，晶体管m7串接于运算放大器op2的正输入端与参考接地端gnd之间，并且，晶体管m7可以接收晶体管m6所提供的电流i1，并藉以产生参考电压vref。其中，晶体管m7可以作为比较电路130中的负载ld，并且负载ld可以由耦接为二极管配置(diodeconnection)的晶体管来建构。

在本实施例中，电压调整器140包括晶体管m8～m9、参考电流源iref以及缓冲器a1。具体来说，电压调整器140耦接在比较电路130与能带隙电压产生器110之间，并且，在电压调整器140中，晶体管m8的第一端(例如是源极端)耦接至电源电压端vdd，晶体管m8的控制端(例如是栅极端)耦接至运算放大器op2的输出端以接收比较结果cp1。晶体管m9的第一端(例如是源极端)耦接至参考接地端gnd，晶体管m9的第二端(例如是漏极端)接收偏压电压vb。此外，参考电流源iref耦接于晶体管m8的第二端(例如是漏极端)与参考接地端gnd之间，并用以产生参考电流ir1。参考电流源iref用以由晶体管m8的漏极端来汲取参考电流ir1。缓冲器a1耦接于晶体管m8的第二端(例如是漏极端)与晶体管m9的控制端(例如是栅极端)之间。其中，上述的缓冲器a1可以为本领域技术人员所熟知的反向史密特触发器，晶体管m6、m8～m9可以是p型金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)，晶体管m7可以是pnp型双极性接面型晶体管(bjt)，但本实施例并不限于此。

详细来说，在本实施例中，晶体管m6与晶体管m8的长宽比可以设计为相同，以使流经晶体管m6与晶体管m8的电流i1与电流i2的电流值实质上相同。或者，晶体管m6与晶体管m8的长宽比也可以设计具有特定的比例关系，并使电流i1与电流i2的电流值具有特定的比例关系。值得一提的是，本实施例的缓冲器a1的输入端可接收电流i2与参考电流ir1之间的电流差值，并且，缓冲器a1可以依据此电流差值以产生比较结果cp2。进一步来说，当电压产生电路100操作于启动(start-up)时间区间时，电压调整器140可以依据缓冲器a1所产生的比较结果cp2来调整偏压电压vb的电压值。举例来说，若参考电流ir1的电流值大于电流i2的电流值时，则缓冲器a1可以提供比较结果cp2以使晶体管m8导通。在此同时，电压调整器140可以依据比较结果cp2以调低偏压电压vb的电压值，并藉以拉高晶体管m1与晶体管m2所提供的能带隙电流ibg1及能带隙电流ibg2。相对的，在启动时间区间后的稳定操作期间，若参考电流ir1的电流值小于电流i2的电流值时，缓冲器a1可以提供比较结果cp2以使晶体管m8断开。在此同时，晶体管m1与晶体管m2可依据偏压电压vb来产生对应的能带隙电流ibg1及能带隙电流ibg2。

依据上述可以得知，在本实施例中，电压产生电路100可以利用启动电路120中的电压调整器140来拉低运算放大器op1所输出的偏压电压vb的电压值，以使能带隙电流ibg1、ibg2的电流值也可以同步的被拉高。如此一来，运算放大器op1的正输入端与负输入端上的电压v1与电压v2得以被拉高，而不致于因电压v1与电压v2过低而导致启动失败，进而改善能带隙电压产生器110的稳定性及准确性。

图2是依照本发明另一实施例说明一种电压产生电路的电路图。电压产生电路200包括能带隙电压产生器210与启动电路220。其中，启动电路220包括比较电路230与电压调整器240。需注意到的是，在本实施例中，电压产生电路200大致相同于电压产生电路100，其中相同或相似元件使用相同或相似标号。其不同之处在于，在图2中，运算放大器op2的负输入端可以耦接至晶体管m5的射极端以接收电压v2，并且，运算放大器op2的正输入端同样可以接收参考电压vref。藉此，运算放大器op2可以比较电压v2与参考电压vref以产生比较结果cp1。值得一提的是，关于本实施例的电压产生电路200的相关实施细节皆相同或类似于前一实施例的电压产生电路100，以下恕不多赘述。

图3绘示本发明图1及图2实施例的参考电流源的电路图。在本实施例中，参考电流源300包括晶体管q1～q9以及电阻r5。其中，晶体管q8与晶体管q9可以形成为电流镜电路310。具体来说，在参考电流源300中，晶体管q1的第一端(例如是源极端)耦接至电源电压端vdd，晶体管q1的控制端(例如是栅极端)耦接至节点p1，并且，晶体管q1可以依据节点p1上的电压以使晶体管q1的第二端(例如是漏极端)产生电流i3。晶体管q2的第一端(例如是源极端)耦接至电源电压端vdd，晶体管q2的控制端(例如是栅极端)耦接至节点p1。晶体管q3的第一端(例如是源极端)耦接至电源电压端vdd，晶体管q3的第二端(例如是漏极端)与控制端(例如是栅极端)皆耦接至节点p1。晶体管q4的第一端(例如是源极端)耦接至参考接地端gnd，晶体管q4的第二端(例如是漏极端)与控制端(例如是栅极端)皆耦接至晶体管q2的漏极端。晶体管q5的第二端(例如是漏极端)耦接至晶体管q3的漏极端，晶体管q5的控制端(例如是栅极端)耦接至晶体管q4的控制端。此外，电阻r5耦接于晶体管q5的第一端(例如是源极端)与参考接地端gnd之间。晶体管q6的第二端(例如是漏极端)与控制端(例如是栅极端)耦接至节点p1，晶体管q7的第一端(例如是源极端)耦接至晶体管q2的漏极端，晶体管q7的第二端(例如是漏极端)耦接至晶体管q6的第一端(例如是源极端)，晶体管q7的控制端(例如是栅极端)耦接至节点p1。

另一方面，在电流镜电路310中，晶体管q8的第一端(例如是源极端)耦接至参考接地端gnd，晶体管q8的第二端((例如是漏极端)耦接至晶体管q1的漏极端以接收电流i3。晶体管q9的第一端(例如是源极端)耦接至参考接地端gnd，晶体管q9的第二端(例如是漏极端)与控制端(例如是栅极端)皆耦接至晶体管q8的控制端(例如是栅极端)。值得一提的是，本实施例的电流镜电路310可以依据电流i3以产生参考电流ir1。其中，上述的电流镜电路310可以是本领域技术人员所熟知可提供参考电流的电流源电路，但本实施例并不限于此。

顺带一提的是，在本实施例中，晶体管q1～q3可以是p型金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)，晶体管q4～q9可以是n型金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)。但本发明实施例并不限于此。

当然，参考电流源300仅只是本申请实施例的参考电流源的一个示范性实施方式。本领域技术人员可应用其他种类，且为本领域技术人员所熟知的常数跨导值(constant-gm)的电流源电路，来实施本发明实施例中的参考电流源，没有特定的限制。

综上所述，本发明的电压产生电路通过启动电路中的电压调整器，以在启动过程中，通过调低偏压电压的电压值，来拉高能带隙电流的电流值。如此一来，本发明的电压产生电路可以提升运算放大器的正输入端及负输入端上的电压值，以确保电压产生电路中，能带隙电压产生器的稳定性及准确性。

虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视所附权利要求书界定范围为准。