低功耗与绝对温度成正比电流和电压发生器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于产生依赖于温度的输出的方法和设备。更具体地本发明涉及 被配置为提供与绝对温度成正比的输出信号的方法和电路。这样的输出信号可以在温度传 感器、带隙型基准电压和不同模拟电路使用。
【背景技术】
[0002] 众所周知温度影响电路的性能。电器元件的电阻或导电率依赖于它们所运行环境 的温度变化。这样的理解可以用于生成电路或传感器，其输出随温度变化并且其功能如同 温度传感器。这种电路的输出可以是与绝对温度成正比（PTAT)的输出或者可以是与绝对 温度互补（CTAT)的输出。PTAT电路提供随温度升高增加的输出而CTAT电路提供随温度升 高降低的输出。
[0003] PTAT和CTAT电路被广泛用于温度传感器、带隙型基准电压和不同的模拟电路。与 绝对温度成正比（PTAT)电压可从在不同集电极电流密度下运行的两个双极型晶体管的基 极-发射极电压差得到。相应的PTAT电流可以通过反射穿过电阻器的基极-发射极电压 差来产生。用相同类型的第二电阻器且具有相同或相似的温度系数（TC)，基极-发射极电 压差可以得到所要求的水平。
[0004] 在该技术领域中，存在可以提供这样电压和/或电流而降低功率要求的电路的持 续需要。
【发明内容】
[0005] 根据本发明所提供的与绝对温度成正比（PTAT)电路，这些和其他问题得到解决。 通过明智地组合电路元件也能够在依赖于温度的电路的输出节点产生电压。电路元件包括 相互相对地被配置以提供偏置电流发生器的第一组组件。理想的是该第一组组件包含双极 型晶体管且该组件还被配置以生成与两个双极型晶体管的基极发射极电压差AV BE成正 比的信号。该第一组组件还包括耦合到双极型晶体管的第一个电阻负载。
[0006] 第二组组件被耦合到第一组组件。第二组组件可操作地提供偏置电流到第一组组 件的电阻负载。通过有效地倾倒偏置电流到该电阻负载，带有较小电阻负载的电路作为一 个整体运作因此在硅片中实现时占用较少的区域。另外也可以减少用于提供特定的输出电 流或电压的所需电源电流。该第二组组件也可以用作PTAT电压发生器。在这样的实现中， 也可以包括双极型晶体管并且该组件还配置以生成与两个双极型晶体管的基极发射极电 压差AV B^正比的信号。
[0007] 此PTAT电路是特别有益用作低功率与绝对温度成正比的电流或电压发生器。它 可以用来作为温度传感器或者可以与其他的温度依赖性的电路进行组合以提供基准电压。
【附图说明】
[0008] 用于协助本发明的理解而提供的实施方案将通过举例的方式被描述，参考附图， 其中：
[0009] 图1是示出根据本发明所提供的示例性电路元件的示意图；
[0010] 图2是示出图1示例性电路更多细节的示意图；
[0011] 图3是示出图1电路电源电流的模拟数据与已知电路的温度相比较的曲线图；
[0012] 图4是示出输出PTAT电压的模拟数据与图1电路相比于已知电路温度的曲线图；
[0013] 图5是示出相比于已知电路的图1电路非线性模拟数据响应的曲线图；
[0014] 图6是示出相比于已知电路在图1电路输出节点的低频带（0. 1Hz至10Hz)噪声 谱密度（yv/根Hz)模拟数据的曲线图；
[0015] 图7是示出根据本发明被配置成在其输出端生成与温度无关的电压的电路组件 的不意图；
[0016] 图8是示出根据本发明被配置成在其输出端生成与温度无关的电压的电路组件 的不意图；
[0017] 图9是示出根据本发明被配置成在其输出端生成PTAT电压的电路组件的示意图； 和
[0018] 图10是可被图9电路采用的示例性放大器结构的示意图。
【具体实施方式】
[0019] 本发明提供了与绝对温度成正比（PTAT)电路其被配置为产生依赖于温度电路的 输出节点的电压。该电路包括多个被耦合到单一偏置电流的电路元件。理想的是，该电路 元件包括至少两个子电路。第一子电路作为偏置电流发生器和第一 PTAT电压单元。第二 子电路从第一子电路偏置使得所有偏置电流被返回到产生该偏置电流的公共节点。这样的 PTAT电路可以用作温度传感器或者可以与其他依赖于温度的电路进行组合以提供基准电 压。
[0020] 使用已知方法应被理解的是PTAT电压可以改变为在需要时出现的PTAT电流。例 如，PTAT电流可以通过复制电阻两端的在不同集电极电流密度运行的两个双极型晶体管的 基极-发射极电压差来产生。当在小芯片面积要产生小电流时，在其三极管区域工作的M0S 晶体管都可以被使用。应该理解的是在三极管区域中工作的M0S晶体管"上"的电阻不能 很好地被控制，这使得如果需要精度则利用电阻是首选的。
[0021] 根据本发明提供的电路提供了如何基于低电阻值以产生低偏置电流问题的解决 方案。
[0022] 本发明现参照示例性的安排进行说明。如图1所示本发明提供了与绝对温度成正 比（PTAT)的电路100,其被配置为在输出端提供偏置电流和PTAT电压。该电路100包括多 个电路元件包括双极型晶体管，其被相互相对布置使得在输出节点110提供的电压依赖于 单独晶体管和层叠单元数之间的发射率。
[0023] 在图1的布置中电路元件在两个块或单元中被提供。第一块C1提供偏置电流发生 器。第二块B1耦合到第一块C1经配置以产生可注入到第一块的电流。第一块的电路元件 包括两个双极型晶体管qnl和qn2,它们工作在不同的集电极电流密度。电阻负载rl耦合 双极型晶体管qn2的发射极接地并且统一偏置电流I bu，对应于qn2和qnl之间的基极-发 射极电压差和电阻器rl值的比率。如果从单元B1回流电流是0那么统一偏置电流I bu， 偏置电流发生器由下面的关系式确定：
【主权项】
1. 一种与绝对温度成正比（PTAT)电路，所述电路包括： 第一组电路组件包括运行在第一集电极电流密度的第一双极型晶体管和运行在第二 低级集电极电流密度的第二双极型晶体管，第一和第二双极型晶体管被配置以提供与基 极-发射极电压差相关的第一电压分量，所述第一组电路组件还包括电阻负载元件和被配 置以产生具有与所述电阻负载元件值相关的值的电路的第一偏置电流和第一电压分量；和 第二组电路