专利名称：参考电学量发生电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种参考电学量发生电路。
背景技术：
已知的是，多数电子设备都需要相应的电流源，该电流源必须能够提供相对于温度变化以及电子设备本身的供电电压的变化而言尽可能恒定不变的参考电流。实际上，电流源所提供的参考电流越稳定，使用所述参考电流的电子设备的总体性能就越稳定。同样地，应当注意，许多电子设备都必须参考电压，该参考电压相对于温度变化和供电电压的变化而言也必须尽可能地恒定不变。为此目的，已知各种类型的参考电压源，例如所谓的“带隙(bandgap)电路”，其能够递送通常接近1. 22V的参考电压。特别地，已知这样的电路，其为了降低对温度的依赖性而基于电流Iptat和电流Intat 来产生参考电流和/或参考电压。具体地说，产生电流Iptat,从而以正温度系数与温度直接成比例，而产生电流Intat则以负温度系数与温度成比例。例如，
图1示出了电压和电流发生器电路1，其支持参考电流和参考电压的发生。 所述电压和电流发生器电路1包括第一自偏电路2和第二自偏电路4，还包括电压输出级6 和电流输出级8。第一自偏电路2和第二自偏电路4以及电压输出级6和电流输出级8都连接在供电端Ndd与地之间，供电端可适当连接至供电电压VDD。更具体地，第一自偏电路2包括P-沟道MOS型的第一偏压晶体管T1和第二偏压晶体管T2,其连接以形成第一电流镜。特别地，第一和第二偏压晶体管1\、T2的源极端连接至供电端NDD，而第一和第二偏压晶体管I\、T2的栅极端彼此连接；此外，第二偏压晶体管T2 是二极管连接的；即，其漏极端连接至其栅极端。在下文中，参考节点Nptat来表示第一和第二偏压晶体管T1, T2的栅极端。第一自偏电路2进一步包括第一电阻器&以及第一双极晶体管Tbjtl和第二双极晶体管Tbjt2。具体而言，在图1所示例子中，第一和第二双极晶体管TWtl、TWt2*npn型。第一和第二双极晶体管Twtl，Tbjt2的集电极端分别连接至第一和第二偏压晶体管1\、T2的漏极端。 另外，第一和第二双极晶体管Twtl、Tbjt2的基极端彼此连接，并且第一双极晶体管Twtl是二极管连接的；即，其相应的基极端连接至其相应的集电极端。再次地，第一双极晶体管Tbjtl 的发射极接地，而第二双极晶体管Tbjt2的发射极连接至第一电阻器Ra，第一电阻器&进一步接地。第二自偏电路4包括P沟道MOS型的第三偏压晶体管T3和第四偏压晶体管T4,其连接以形成第二电流镜。具体而言，第三和第四偏压晶体管T3、T4的源极端连接至供电端 NDD，而第三和第四偏压晶体管T3、T4的栅极端彼此连接；此外，第四偏压晶体管T4是二极管连接的。在下文中，参考节点Nntat来表示第三和第四偏压晶体管T3、T4的栅极端。第二自偏电路4进一步包括第二电阻器&、第三双极晶体管Tbjt3及第五偏压晶体管τ5。特别地，第五偏压晶体管T5为N沟道MOS型；另外，在图1所示例子中，第三双极晶体管Tbjt3为npn型。第五偏压晶体管T5的漏极端连接至第四偏压晶体管T4的漏极端(因此也连接至栅极端)。而第五偏压晶体管T5的栅极端和源极端分别连接至第三偏压晶体管T3的漏极端和第三双极晶体管Tbjt3的基极端。此外，第三双极晶体管Tbjt3的集电极端连接至第三偏压晶体管T3的漏极端并由此也连接至第五偏压晶体管T5的栅极端，而第三双极晶体管Tbjt3的发射极端连接至地。最后，第二电阻器&连接在地与第三双极晶体管Tbjt3的基极端之间。电压输出级6包括输出电阻器Rot以及皆为P沟道MOS型的第一求和晶体管Tsl 和第二求和晶体管Ts2。所述第一和第二求和晶体管Tsl、Ts2的源极端连接至供电端Ndd，同时其栅极端分别连接至节点Nptat和节点Nntat,并且漏极端彼此连接；由此，第一和第二求和晶体管Tsl、Ts2共同分别形成了上文提及的第一和第二电流镜。而输出电阻器Rott则连接在地与第一和第二求和晶体管Tsl、Ts2的漏极端之间。电流输出级8包括皆为P沟道MOS型的第三求和晶体管Ts3和第四求和晶体管Ts4。 所述第三和第四求和晶体管Ts3、Ts4的源极端连接至供电端NDD，而其栅极端分别连接至节点 Nptat和节点Nntat,并且漏极端彼此连接形成输出节点Nott。从而，第三和第四求和晶体管Ts3、 Ts4共同分别构成上文提及的第一和第二电流镜。更具体地，第一、第二、第三和第四偏压晶体管T1-T4相同(但具有不可避免的容差)，因此由一个相同的横纵比W/L来表征，已知的是，对于一个一般的MOS晶体管，横纵比 W/L指示相应沟道的宽度与长度的比。不同的是，第一、第二、第三和第四求和晶体管Tsl-Ts4 的横纵比分别为Y - W/L, α -ff/L, δ ·￥/!，和ε ·￥/!，其中α，ε，γ和δ为下文所述的镜像比。可操作地，可以示出，当供电电压Vdd出现在供电端Ndd时，在第二双极晶体管Twt2 的集电极端中有电流Ic2流动，该电流等于在第一偏压晶体管T1中流动的电流。所述电流 Ic2由此等于电流Ια、Ibi和Ib2的总和，电流Ια、Ibi和Ib2分别是第一双极晶体管Twtl的集电极端、第一双极晶体管Twtl的基极端和第二双极晶体管Twt2的基极端中流动的电流。所述电流Ic2充当电流ΙΡΤΑΤ，其基本上与供电电压Vdd无关。实际上，假设第一和第二双极晶体管Twtl、Tbjt2分别具有较高的参数β，并由此假设电流Ibi和Ib2相对于电流Iptat本身而言可以忽略，则电流Iptat等于第二双极晶体管Tbjt2发射极中流动的电流。因此，可以得到其中Rri为第一电阻器&的阻抗，Vbel为第一双极晶体管Twtl的基极端与发射极端之间的电压，Vbe2为第二双极晶体管Twt2的基极端与发射极端之间的电压，q为电子的电荷，k为玻尔兹曼(Boltzmarm)常数，T为绝对温度，A1和A2分别为第一和第二双极晶体管 Twtl、TWt2的基极-射极结面积，为了简单起见，也将其称为第一和第二双极晶体管TWtl、Tbjt2 的面积，并且具有关系A2 > ~。电压Vbe3是等于第三双极晶体管Tbjt3的基极-射极电压的电压，其跨第二电阻器 Rb而建立。所述电压Vbe3通过由第三双极晶体管Tbjt3和第五偏压晶体管T5限定的反馈环而施加于第二电阻器&。通过这种方式，跨第二电阻器&的电压基本上与存在于第三和第四偏压晶体管T3、T4的栅极端和源极端之间的电压Ves无关。因此，跨第二电阻器&的电压基本上与供电电压Vdd无关。另外，可以看出，在第四和第五偏压晶体管^5中流动有充当电流Intat的电流，其基本上与供电电压Vdd无关。实际上，假设第三双极晶体管Tbjt3具有较高的参数β，并由此假设在第三双极晶体管Twt3的基极端流动的电流Ib3相对于电流Intat 而言可以忽略不计，则电流Intat可由下述等式得到
权利要求
1.一种用于产生参考电学量(Ikef，Vkef)的电路，包括-第一双极晶体管(Twtl)和第二双极晶体管(Twt2)，所述第一双极晶体管(Twtl)的发射极端连接至处于参考电势的第一线路，所述第一和第二双极晶体管(Twtl，Twt2)的基极端彼此连接，并连接至公共节点(Nc)；-第一电阻器(Ra)，连接在所述第二双极晶体管(Twt2)的发射极端与处于参考电势的所述第一线路之间；-第一镜像电路(T1, T2，Tsl，Ts3)，连接在处于参考电势(Ndd)的第二线路与所述第一和第二双极晶体管(Tbjtl，Tbjt2)之间，并且配置用于接收第一电流(Iptat)以及产生第一镜像电流(Y IPTAT)，其中所述第一电流(Iptat)是所述第一电阻器(Ra)中电流的函数；-第二镜像电路(Tm，Ts2，Ts4)，配置用于接收第二电流(Intat)以及产生第二镜像电流 (a Intat) -Μ&-第一输出级(6，8)，配置用于产生作为所述第一和第二镜像电流(YIptat，α Intat)的函数的所述参考电学量(Ikef，Vkef)；其特征在于，所述电路进一步包括第二电阻器(Rb)，其连接在处于参考电势的所述第一线路与所述公共节点(Nc)之间，所述第二电流(Intat)是所述第二电阻器( )中电流的函数。
2.根据权利要求1所述的发生器电路，进一步包括MOS型的跟随器晶体管(Tf)，其具有连接至所述第一双极晶体管(Twtl)的集电极端的栅极端，并且具有连接至所述公共节点(N。)的第一传导端。
3.根据权利要求2所述的发生器电路，其中所述第一镜像电路(T1,T2，Tsl，Ts3)包括第一偏压晶体管(T1)和第二偏压晶体管(T2),其具有彼此连接的相应控制端，所述第一偏压晶体管(T1)还具有第一传导端和第二传导端，其分别连接至处于参考电势(Ndd)的所述第二线路和所述第一双极晶体管(Twtl)的集电极端，所述第二偏压晶体管(T2)还具有第一传导端和第二传导端，其分别连接至处于参考电势(Ndd)的所述第二线路和所述第二双极晶体管Owt2)的集电极端，所述第二偏压晶体管(T2)是二极管连接的，所述第二双极晶体管 (Tbjt2)配置为通过其自己的集电极端来提供所述第一电流(Iptat)。
4.根据权利要求3所述的发生器电路，其中所述第二镜像电路(Tm，Ts2，Ts4)包括二极管连接的镜像晶体管(Tm)，具有第一传导端和第二传导端，其分别连接至处于参考电势 (Ndd)的所述第二线路和所述跟随器晶体管(Tf)的第二传导端，所述跟随器晶体管(Tf)配置为通过其自己的第二传导端来提供所述第二电流(Intat)。
5.根据权利要求4所述的发生器电路，其中所述第一镜像电路(T1,T2, Tsl，Ts3)进一步包括第一求和晶体管(Tsl)，具有控制端以及第一传导端和第二传导端，其分别连接至所述第二偏压晶体管(T2)的控制端、处于参考电势(I)的所述第二线路以及输出电阻器 (Rout)；并且所述第二镜像电路(Tm，Ts2，Ts4)进一步包括第二求和晶体管(Ts2)，具有控制端以及第一传导端和第二传导端，其分别连接至所述镜像晶体管(Tm)的控制端、处于参考电势(Ndd)的所述第二线路以及所述输出电阻器(Rtm)，使得在使用中，所述第一和第二镜像电流(Y Iptat，α Intat)分别流经所述第一和第二求和晶体管(Tsl，Ts2)。
6.根据权利要求5所述的发生器电路，其中所述第二偏压晶体管(T2)和所述第一求和晶体管(Tsl)具有限定第一镜像比(Y)的相应尺寸，并且所述镜像晶体管(Tm)和所述第二求和晶体管(Ts2)具有限定第二镜像比(α)的相应尺寸。
7.根据权利要求6所述的发生器电路，其中所述第一和第二双极晶体管(Twtl，Twt2)分别具有第一面积(A1)和第二面积(A2),所述第一和第二电阻器(I A，Rb)分别具有第一阻抗 (RJ和第二阻抗(Rrt)，所述第一和第二阻抗(Rri，Rj、所述第一和第二面积(A1;A2)以及所述第一和第二镜像比(Y，α)用以使得由于温度变化所导致的所述第一和第二电流(Iptat， Intat)的变化而引起的、存在于所述输出电阻器(Rom)上的可能电压变化最小化，。
8.根据权利要求7所述的发生器电路，其中所述第一镜像电路(T1,T2, Tsl，Ts3)进一步包括第三求和晶体管(Ts3)，具有控制端以及第一传导端和第二传导端，其分别连接至所述第二偏压晶体管(T2)的控制端、处于参考电势( )的所述第二线路以及输出节点 (Nout)；并且所述第二镜像电路(Tm，Ts2，Ts4)进一步包括第四求和晶体管(Ts4)，具有控制端以及第一传导端和第二传导端，其分别连接至所述镜像晶体管(Tm)的控制端、处于参考电势(Ndd)的所述第二线路以及所述输出节点(Nqut)，使得在使用中，第三镜像电流(δ Iptat) 和第四镜像电流(ε Intat)分别流经所述第三和第四求和晶体管(Ts3，Ts4)。
9.根据权利要求8所述的发生器电路，其中所述第二偏压晶体管(T2)和所述第三求和晶体管(Ts3)具有限定第三镜像比(δ)的相应尺寸，以及所述镜像晶体管(Tm)和所述第四求和晶体管(Ts4)具有限定第四镜像比(ε )的相应尺寸。
10.根据权利要求9所述的发生器电路，其中所述第一和第二阻抗(Rri，Rj、所述第一和第二面积(AnA2)以及所述第三和第四镜像比(δ，O用以使得由于温度变化所导致的所述第一和第二电流(IPTAT，Intat)的变化而引起的、被提供给所述输出节点(Nom)的电流的可能变化最小化。
11.根据权利要求8所述的发生器电路，进一步包括以下至少一个与所述第一偏压晶体管(T1)串联连接的第一附加晶体管(T1+)，与所述第一求和晶体管(Tsl)串联连接的第二附加晶体管(T2+)，与所述第二求和晶体管(Ts2)串联连接的第三附加晶体管(T3+)，与所述第三求和晶体管(Ts3)串联连接的第四附加晶体管(T4+)，以及与所述第四求和晶体管(Ts4) 串联连接的第五附加晶体管(T5+)。
12.根据权利要求7所述的发生器电路，其中所述第二面积(A2)大于所述第一面积 (A1)0
13.根据权利要求4所述的发生器电路，其中所述第一镜像电路(T1,T2, Tsl，Ts3)进一步包括具有控制端以及第一传导端和第二传导端的第三求和晶体管(Ts3)，所述控制端以及第一传导端和第二传导端分别连接至所述第二偏压晶体管(T2)的控制端、处于参考电势 (Ndd)的第二线路以及输出节点(NQUT)，所述第二镜像电路(Tm，Ts2，Ts4)进一步包括具有控制端以及第一传导端和第二传导端的第四求和晶体管(Ts4)，所述控制端以及第一传导端和第二传导端分别连接至所述镜像晶体管(Tm)的控制端、处于参考电势(I)的第二线路以及所述输出节点(Ν。υτ)，使得在使用过程中，第一镜像电流(δ Iptat)和第二镜像电流(ε Intat) 分别流经所述第三和第四求和晶体管(Ts3，Ts4)。
14.一种用于产生参考电学量(Ikef，Vkef)的方法，包括步骤-提供第一双极晶体管(Tbjtl)和第二双极晶体管(Tbjt2)；-接收第一电流(Iptat)并产生第一镜像电流(Y IPTAT)，所述第一电流(Iptat)为第一电阻器(Ra)中电流的函数，所述第一电阻器(Ra)连接至所述第二双极晶体管(Tbjt2)的发射极端并且连接至处于参考电势的第一线路，第一双极晶体管(Twtl)的发射极端连接至处于参考电势的所述第一线路，第一和第二双极晶体管(Twtl，Twt2)的基极端彼此连接并连接至公共节点(Nc)；-接收第二电流(Intat)并产生第二镜像电流(a Intat)；以及-产生作为所述第一和第二镜像电流(YIptat，α Intat)的函数的参考电学量(Ikef， Vref)；其特征在于，所述接收第二电流(Intat)的步骤包括接收第二电阻器( )中的电流，所述第二电阻器(Rb)连接在处于参考电势的所述第一线路与所述公共节点(Ne)之间。
全文摘要
一种用于产生参考电学量(IREF，VREF)的电路，包括第一双极晶体管(Tbjt1)和第二双极晶体管(Tbjt2)，其基极端彼此连接并连接至公共节点(NC)；连接至第二双极晶体管(Tbjt2)的发射极端的第一电阻器(RA)；连接至第一和第二双极晶体管(Tbjt1，Tbjt2)的第一和第二镜像电路(T1，T2，Ts1，Ts3，Tm，Ts2，Ts4)，其分别接收第一电流(IPTAT)和第二电流(INTAT)并分别生成第一镜像电流(γIPTAT)和第二镜像电流(αINTAT)；第一输出级(6，8)，其生成作为第一和第二镜像电流(γIPTAT，αINTAT)的函数的参考电学量(IREF，VREF)；以及连接至公共节点(NC)的第二电阻器(RB)。第一电流(IPTAT)为第一电阻器(RA)中电流的函数，而第二电流(INTAT)为第二电阻器(RB)中电流的函数。
文档编号G05F3/20GK102183990SQ20101062510
公开日2011年9月14日 申请日期2010年12月13日 优先权日2009年12月11日
发明者A·维斯康蒂, P·安吉利尼 申请人:意法半导体股份有限公司