基准电压产生电路、方法及集成电路的制作方法_4

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[0162] 并且,图8所示的基准电压产生电路还存在以下关系:
[0163] Vref = (N+1)Vin-NV2o (33)
[0164] VIP = VIN (14)
[0165] V2o = V2in+Vgs-Vbe (16)
[0166] V2in = V2RGin (34)
[0167] VIP = Vi (35)
[0168] 将公式(11)、公式(14)、公式(16)及公式(32)至(35)进行合并、替换等操作,则 可以得到:
[0171] 从公式(36)可以看出,第一运算放大器A0输出的电压Vraf的大小,即运算放大器 输出电路22输出的电压大小,与准电压产生电路的第一输入电压V 1R(;in、第二输入电压V2R(;in 及N的大小相关;在电路确定时,运算放大器输出电路22输出的电压大小,只与基准电压产 生电路的第一输入电压V1R(;in及第二输入电压V2R(;in的大小相关,而与第一 PMOS MP1及第二 PMOS MP2的栅源电压、第一三极管Q1及第二三极管Q2的基极与发射极之间的电压无关,换 句话说,通过调整第一运算放大器A0同相输入端的的输入电压,消除了第一直流电平转换 电路31及第二直流电平转换电路32的器件参数即晶体管参数对运算放大器输出电路22 输出电压的影响,即:消除了电路工艺技术及温度对运算放大器输出电路22输出电压的影 响,当电路确定时,使运算放大器输出电路22的输出电压只与基准电压产生电路的输入电 压相关,从而使运算放大器输出电路22的输出电压保持恒定;并且,当基准电压产生电路 的第一输入电压V 1R(;in及第二输入电压V2R(;in均为零时,运算放大器输出电路22的输出电压 Vraf也为零。
[0172] 本实施例提供的基准电压产生电路中,第一直流电平转换电路31对输入自身的 电压进行的第一位移等于第二直流电平转换电路32对输入自身的电压进行的第二位移。
[0173] 实际应用时,第一位移还可以不等于第二位移,在这种情况下,假设将第一直流电 平转换电路31的第一位移称为A %,将第二直流电平转换电路32的输入电压称为V2in,此 时,第三电阻R3与第四电阻R4的阻值比值为:1 : A,则有:
[0175] 从公式(37)可以看出,当第一运算放大器A0输出的电压Vraf的大小,即运算放大 器输出电路22输出的电压恒定时,也就是说,当电路确定,且第一运算放大器A0输出的电 压V raf的大小只与基准电压产生电路的第一输入电压V1Rein及第二输入电压V2Rein的大小相 关,而与第一 PMOS MP1及第二PMOS MP2的栅源电压、第一三极管Q1及第二三极管Q2的基 极与发射极之间的电压无关时,则只需要满足
即可;也就是说,当 八1古AV2W,只要满足
,即可实现第一运算放大器A0输出的电压Vraf的大 小,只与基准电压产生电路的第一输入电压V1R(;in及第二输入电压V2R(;in的大小相关。
[0176] 实施例六
[0177] 本实施例中,如图9所示,第一直流电平转换电路31可以包括:第一 PM0SMP1及第 一三极管Q1 ;第二直流电平转换电路32可以包括:第二PMOS MP2及第二三极管Q2 ;电压 调整电路21可以包括:第三电阻R3、第四电阻R4及第三参考电流源II,且第三电阻R3与 第四电阻R4的阻值比值为:1 : N;运算放大器输出电路22可以包括:第一电阻R1、第二电 阻R2及第一运算放大器A0,且第一电阻R1与第二电阻R2的阻值比值为:1 : N。
[0178] 在图9所示的基准电压产生电路中,第一 PMOS MP1与第二PMOS MP2的Vgs相同, 第一三极管Q1及第二三极管Q2的Vbe相同,实际应用时,第一三极管Q1及第二三极管Q2 均可以为NPN型三极管。其中,V gs表示PM0S的栅源电压,Vbe表示三极管的基极与发射极 之间的电压,N -般为正整数。
[0179] 图9所示的基准电压产生电路的工作原理为:
[0180] 为了方便描述,在以下的描述中,将基准电压产生电路的第一输入电压称为V1R(;in, 将基准电压产生电路的第二输入电压称为V 2R(;in,将第一直流电平转换电路31的输入电压 称为Vlin,将第一直流电平转换电路31的输出电压称为Vi。,将第二直流电平转换电路32的 输入电压称为V2in,将第二直流电平转换电路32的输出电压称为V2c],将第三电阻R3、第四电 阻R4及第一运算放大器A0同相输入端所形成的连接点的电压称为%,第三电阻R3的阻值 为R,将第三参考电流源的电流称为1 3,将第一运算放大器A0同相输入端的电压称为VIP,将 第一运算放大器A0反相输入端的电压称为V IN,将第一运算放大器A0输出的电压称为V"f。
[0181] 当基准电压产生电路工作时,则存在以下关系:
[0182] Vlo = Vlin+Vgs-Vbe (7)
[0183] VHn = V1Rr-1-n(30)
(38)
[0185] A V = Vgs-Vbe (11)
[0186] 将公式(7)、公式(11)、公式(30)、以及公式(38)进行合并、替换等操作,则可以得 到:
(39)
[0188] 并且,图9所示的基准电压产生电路还存在以下关系:
[0189] Vref = (N+1)Vin-NV2o (33)
[0190] VIP = VIN (14)
[0191] V2o = V2in+Vgs-Vbe (16)
[0192] V2in = V2RGin (34)
[0193] VIP = Vi (35)
[0194] 将公式(11)、公式(14)、公式(16)、公式(33)至(35)及公式(39)进行合并、替换 等操作,则可以得到:
[0197] 从公式(40)可以看出,第一运算放大器A0输出的电压Vraf的大小,即运算放大 器输出电路22输出的电压大小,与基准电压产生电路的第一输入电压V 1R(;in、第二输入电压 V2Rein、第三参考电流源的电流13、第三电阻R3的阻值R及N的大小相关;在电路确定时,运 算放大器输出电路22输出的电压大小,只与基准电压产生电路的第一输入电压V 1R(;in、第二 输入电压V2Rein、第三参考电流源的电流13及第三电阻R3的阻值R的大小相关,而与第一 PMOS MP1及第二PMOS MP2的栅源电压、第一三极管Q1及第二三极管Q2的基极与发射极之 间的电压无关,换句话说,通过调整第一运算放大器A0同相输入端的的输入电压,消除了 第一直流电平转换电路31及第二直流电平转换电路32的器件参数即晶体管参数对运算放 大器输出电路22输出电压的影响,即:消除了电路工艺技术及温度对运算放大器输出电路 22输出电压的影响,当电路确定时,使运算放大器输出电路22的输出电压只与基准电压产 生电路的第一输入电压V 1Rein、第二输入电压V2Rein的大小相关、第三参考电流源的电流13及 第三电阻R3的阻值R相关,从而使运算放大器输出电路22的输出电压保持恒定;并且,当 基准电压产生电路的第一输入电压V 1Rein及第二输入电压V2Rein均为零时,运算放大器输出 电路22的输出电压V" f为NI3R,这样,就可以依据需要,通过调整连接在供电电源Vcc及运 算放大器输出电路22中的第一运算放大器AO的同相输入端之间的第三参考电流源13的 电流,精准地得到需要的输出电压的大小,从而满足用户需求,提升用户体验。
[0198] 对于实施例一至实施例六的基准电压产生电路来说,在实际应用时,如图10A和 图10B所示,第一直流电平转换电路31及第二直流电平转换电路32均还包括辅助电路。
[0199] 如图10A所示,在实际应用时,第一直流电平转换电路31可以包括:第一 PM0S MP1、第一三极管Q1、第二运算放大器A1、第一 N沟道金属氧化物半导体场效应管(NM0S) 丽1、第四参考电流源14及第五参考电流源15 ;其中,辅助电路包括:第一NM0S丽1、第四参 考电流源14、第五参考电流源15及第二运算放大器A1。
[0200] 图10A所示的第一直流电平转换电路31中的辅助电路的作用是:保证第一 PM0S MP1的栅源电压恒定,且保证第一三极管Q1的基极与发射极之间的电压恒定,进而使运算 放大器输出电路22输出的电压恒定;具体地,采用第四参考电流源14保证第一 PMOS MP1 的栅源电压恒定,采用第二运算放大器A1与第一 NMOS MN1的负反馈作用及第五参考电流 源15保证第一三极管Q1的基极与发射极之间的电压恒定。
[0201] 相应地,如图10B所示,在实际应用时,第二直流电平转换电路32可以包括:第二 PMOS MP2、第二三极管Q2、第三运算放大器A2、第二NMOS MN2、第六参考电流源16及第七参 考电流源17 ;其中,辅助电路包括:第二NM0SMN2、第六参考电流源16、第七参考电流源17 及第三运算放大器A2。
[0202] 图10B所示的第二直流电平转换电路32中的辅助电路的作用是:保证第二PM0S MP2的栅源电压恒定,且保证第二三极管Q2的基极与发射极之间的电压恒定,进而使运算 放大器输出电路22输出的电压恒定;具体地,采用第六参考电流源16保证第二PMOS MP2 的栅源电压恒定,采用第三运算放大器A2与第二NMOS MN2的负反馈作用及第七参考电流 源17保证第二三极管Q2的基极与发射极之间的电压恒定。
[0203] 基于上述实施例的基准电压产生电路,本发明实施例还提供一种集成电路,该集 成电路包括上述的基准电压产生电路。
[0204] 所述集成电路可以是任意需要精准基准电压的模拟设备,如:基准电压生成器、传 感器、视频滤波器和使用运算放大器的设备等。
[0205] 基于上述实施例的基准电压产生电路,本发明实施例还提供了一种基准电压产生 方法,该方法包括:基准电压产生电路的电压
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