电压产生器的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种电压产生器，包括第一电流源、第二电流源、第一电阻器、参考电压产生器、第一放大器以及第二放大器。第一电流源根据第一偏压电压产生具有第一温度系数的第一电流和第二电流。第二电流源根据第二偏压电压产生具有第二温度系数的第三电流和第四电流。参考电压产生器根据第一电流和第三电流提供第一参考电压和第二参考电压。第一放大器根据第一参考电压和第二参考电压产生第一偏压电压。第二放大器根据第二参考电压和第三参考电压产生第二偏压电压。其中，第一温度系数与第二温度系数是互补的。
【专利说明】电压产生器【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电压产生器，尤其涉及一种带隙(band gap)电压产生器。
【背景技术】
[0002]传感器技术与人们生活之间的关系已越来越密切。用于感测环境温度的传感器还可以用在消费性电子装置的应用中。在未来的增值产品中，在系统内芯片(System OnChip,简称S0C)中配置精密的温度传感器可以使产品获得优势。这种温度传感器通过带隙电压产生器来实施，而所述带隙电压产生器用于提供独立于温度的电压以及与绝对温度成比例的电压。现有技术温度传感器将电压VREF、与绝对温度成比例的电压作比较，以获得温度信息。也就是说，设计一种精密的带隙电压产生器十分重要，并且这样可以精确地检测出环境温度。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种电压产生器，所述电压产生器用于产生输出电压，所述输出电压与环境温度成比例。
[0004]本发明所提供的所述电压产生器包含:第一电流源、第二电流源、第一电阻器、参考电压产生器、第一放大器以及第二放大器。所述第一电流源根据第一偏压电压产生第一电流和第二电流，并且所述第二电流被提供给公共端。所述第一电流和所述第二电流具有第一温度系数。所述第二电流源根据第二偏压电压产生第三电流和第四电流，并且所述第三电流和所述第四电 流具有第二温度系数。所述第一电阻器具有第一端和第二端，所述第一端耦接到第一电流源以接收第一电流。所述第一电阻器在所述第一端上产生输出电压。所述参考电压产生器根据第一电流和第三电流提供第一参考电压和第二参考电压。所述第一放大器耦接到参考电压产生器和第一电流源。所述第一放大器根据第一参考电压和第二参考电压产生所述第一偏压电压。第二电阻器耦接在第二电流源与参考接地电压之间，并且所述第二电阻器接收第二电流源以产生第三参考电压。所述第二放大器耦接到参考电压产生器和第二电流源。所述第二放大器根据第二参考电压和第三参考电压产生所述第二偏压电压。其中，第一温度系数与第二温度系数是互补的。
[0005]基于上述，本发明所提供的所述电压产生器根据具有第一温度系数的第二电流以及具有第二温度系数的第三电流来产生输出电压，其中，所述第一温度系数与所述第二温度系数是互补的。所提出的电压产生器可以减少装置失配因素，并且性能得到了提升。此外，本发明所提供的所述电压产生器十分简单并且能节省更多空间，从而降低主要成本。
[0006]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。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是根据本发明的一个实施例的电压产生器100的电路图；[0008]图2是根据本发明的一个实施例的另一种电压产生器200的电路图；
[0009]图3是根据本发明的一个实施例的又一种电压产生器200的电路图；
[0010]图4是根据本发明的一个实施例的截波器351的电路图；
[0011]图5是根据本发明的一个实施例的截波器352的电路图。
[0012]附图标记说明:
[0013]100、200、300:电压产生器；
[0014]110、120、210、220、310、320:电流源；
[0015]130、230、330:参考电压产生器；
[0016]R1、R2、R3、R4、R5:电阻器;
[0017]AMP1、AMP2:放大器；
[0018]VBIASl:第一偏压电压；
[0019]VBIAS2:第二偏压电压；
[0020]I1:第一电流；
[0021]12:第二 电流；
[0022]13:第三电流；
[0023]14:第四电流；
[0024]CT:公共端；
[0025]VREF:电压；
[0026]VRl:第一参考电压；
[0027]VR2:第二参考电压；
[0028]GND:参考接地电压；
[0029]VPTAT:输出电压；
[0030]Ml ?M4、Tl ?T2:晶体管；
[0031]VDD:参考电源；
[0032]El ?E4:端点；
[0033]351、352:截波器；
[0034]CK:脉冲信号；
[0035]CKB:反相脉冲信号；
[0036]IN11、IN21:第一输入端；
[0037]IN12、IN22:第二输入端；
[0038]SW11-SW14、SW21_SW24:开关。
【具体实施方式】
[0039]参考图1，图1是根据本发明的一个实施例的电压产生器100的电路图。电压产生器100包含电流源110和电流源120、参考电压产生器130、电阻器Rl和电阻器R2以及放大器AMPl和放大器AMP2。电流源110根据第一偏压电压VBIASl产生第一电流Il和第二电流12，并且第二电流12被提供给公共端CT，并且第一电流Il和第二电流12具有第一温度系数。电流源120耦接到公共端CT。电流源120根据第二偏压电压VBIAS2产生第三电流13和第四电流14。第三电流13被提供至公共端CT，并且第三电流13和第四电流14具有第二温度系数。其中，所述第一温度系数与所述第二温度系数是互补的。例如，第一温度系数是正温度系数，而第二温度系数是负温度系数。
[0040]由于第一温度系数与第二温度系数是互补的，因此公共端CT上的电压VREF可以与环境温度无关。
[0041 ] 参考电压产生器130耦接到公共端CT，并且参考电压产生器130通过公共端CT接收第二电流12和第三电流13。此外，参考电压产生器130根据第二电流12和第三电流13产生第一参考电压VRl和第二参考电压VR2。放大器AMPl耦接到参考电压产生器130，并且放大器AMPl的第一输入端接收第一参考电压VR1，并且放大器AMPl的第二输入端接收第二参考电压VR2。放大器AMPl产生第一偏压电压VBIAS1，并且将第一偏压电压VBIASl提供给电流源110。放大器AMP2的第一输入端接收第二参考电压VR2，并且放大器AMP2的第二输入端耦接到电阻器R2与电流源120的连接端。放大器AMP2根据第二参考电压VR2以及电阻器R2与电流源120的连接端上的电压来产生第二偏压电压VBIAS2。
[0042]电阻器Rl耦接在电流源110与参考接地电压GND之间。电阻器Rl接收第一电流Il并对应产生输出电压VPTAT。如果第一温度系数是正温度系数，那么输出电压VPTAT的电压值正比于环境温度。此外，电阻器R2耦接在放大器AMP2的第二输入端与参考接地电压GND之间。放大器AMP2的第二输入端上的电压值等于第四电流14的电流电压值乘以电阻器R2的电阻。
[0043]通过将具有负温度系数的第三电流13传送到参考电压产生器130中。第一电流Ii与温度变化之间的关系曲线的斜率得以增大。当电压产生器100用作温度检测器时，容易实现电压VREF与输出电压VPTAT之间的比较操作。并且，输出电压VPTAT可以较不受电压产生器100中的电子元件的不匹配所影响而获得较高的准确度。
[0044]参考图2，图2是根据本发明的一个实施例的另一种电压产生器200的电路图。电压产生器200包含电流源210和电流源220、参考电压产生器230、电阻器Rl和电阻器R2以及放大器AMPl和放大器AMP2。电流源210包含晶体管Ml和晶体管M2。晶体管Ml和晶体管M2的第一端耦接到参考电源VDD。晶体管Ml和晶体管M2的控制端耦接到放大器AMPl以接收第一偏压电压VBIASl。晶体管Ml和晶体管M2的第二端分别产生第一电流Il和第二电流12。第一电流Il被提供至电阻器Rl，并且第二电流12被提供给公共端CT。
[0045]电流源220包含晶体管M3和晶体管M4。晶体管M3和晶体管M4的控制端耦接到放大器AMP2以接收第二偏压电压VBIAS2。晶体管M3和晶体管M4的第一端耦接到参考电源VDD。晶体管M3和晶体管M4的第二端分别产生第三电流13和第四电流14。第三电流13被提供给公共端CT，并且第四电流14被提供给端点E3。端点E3是电阻器R2、电流源220以及放大器AMP2的连接端。
[0046]参考电压产生器230包含电阻器R3、电阻器R4和电阻器R5以及晶体管Tl和晶体管T2。电阻器R3耦接在公共端CT与端点El之间，其中，端点El耦接到放大器AMPl的第一输入端。电阻器Rl耦接在公共端CT与端点E2之间，其中，端点E2耦接到放大器AMP2的第二输入端。电阻器R5的第一端耦接到端点E2，并且电阻器R5的第二端耦接到晶体管T2。晶体管Tl的第一端耦接到端点E1，晶体管Tl的第二端和控制端耦接到参考接地电压GND。晶体管T2的第二端和控制端耦接到参考接地电压GND。
[0047]晶体管Tl和晶体管T2被配置成二极管。晶体管Tl和晶体管T2的第一端可以作为二极管的阳极，并且二极管的阴极耦接到参考接地电压GND。
[0048]参考图3，图3是根据本发明的一个实施例的又一种电压产生器200的电路图。电压产生器300包含电流源310和电流源320、参考电压产生器330、电阻器Rl和电阻器R2、放大器AMPl和放大器AMP2以及截波器351和截波器352。与电压产生器200的不同之处在于，电压产生器300进一步包含截波器351和截波器352。截波器351耦接在参考电压产生器330与放大器AMPl之间，并且截波器352耦接在放大器AMP2与参考电压产生器330之间。具体而言，截波器351的两个输入端分别耦接到端点El和端点E2，并且截波器351的两个输出端分别耦接到放大器AMPl的第一输入端INll和第二输入端IN12。截波器352的两个输入端分别耦接到端点E2和端点E3，并且截波器352的两个输出端分别耦接到放大器AMP2的第一输入端IN21和第二输入端IN22。截波器351和截波器352分别用于消除放大器AMPl和放大器AMP2的偏移电压，并且截波器351和截波器352由脉冲信号CK来控制。
[0049]参考图4，图4是根据本发明的一个实施例的截波器351的电路图。截波器351包含开关SW11-SW14。开关SWll的第一端耦接到端点E1，开关SWll的第二端耦接到放大器AMPl的第一输入端IN11。开关SWll由脉冲信号CK来控制。开关SW12的第一端耦接到端点E1，开关SW12的第二端耦接到放大器AMPl的第二输入端IN12。开关SW12由反相脉冲信号CKB来控制。其中,脉冲信号CK与反相脉冲信号CKB是互补的。开关SW13的第一端耦接到端点E2，开关SW13的第二端耦接到放大器AMPl的第一输入端INlI。开关SW13由反相脉冲信号CKB来控制。开关SW14的第一端耦接到端点E2，开关SW14的第二端耦接到放大器AMPl的第二输入端IN12。开关SW14由脉冲信号CK来控制。也就是说，开关SWll与SW14的接通或断开状态是相同的，开关SW12与SW13的接通或断开状态是相同的，而开关SWll与SW12的接通或断开状态是不同的。
[0050]参考图5,图5是根据本发明的一个实施例的截波器352的电路图。截波器352包含开关SW21-SW24。开关SW21的第一端耦接到端点E2，开关SW21的第二端耦接到放大器AMP2的第一输入端IN21。开关SW21由脉冲信号CK来控制。开关SW22的第一端耦接到端点E2，开关SW22的第二端耦接到放大器AMP2的第二输入端IN22。开关SW22由反相脉冲信号CKB来控制。开关SW23的第一端耦接到端点E3，开关SW23的第二端耦接到放大器AMP2的第一输入端IN21。开关SW23由反相脉冲信号CKB来控制。开关SW24的第一端耦接到端点E3，开关SW24的第二端耦接到放大器AMP2的第二输入端IN22。开关SW24由脉冲信号CK来控制。也就是说，开关SW21与SW24的接通或断开状态是相同的，开关SW22与SW23的接通或断开状态是相同的，而开关SW21与SW22的接通或断开状态是不同的。
[0051]最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
【权利要求】
1.一种电压产生器，其特征在于，包括: 一第一电流源，其根据一第一偏压电压产生一第一电流和一第二电流，并且所述第二电流被提供给一公共端，并且所述第一电流和所述第二电流具有一第一温度系数； 一第二电流源，其根据一第二偏压电压产生第三电流和第四电流，并且所述第三电流和所述第四电流具有一第二温度系数； 一第一电阻器，其具有第一端和第二端，其第一端耦接到所述第一电流源以接收所述第一电流，所述第一电阻器在所述第一电阻器的第一端产生一输出电压； 一参考电压产生器，其根据所述第一电流和所述第三电流提供第一参考电压和第二参考电压； 一第一放大器，其耦接到所述参考电压产生器和所述第一电流源，所述第一放大器根据所述第一参考电压和所述第二参考电压产生所述第一偏压电压； 一第二电阻器，其耦接在所述第二电流源与一参考接地电压之间，所述第二电阻器接收所述第二电流源以产生一第三参考电压；以及 一第二放大器，其耦接到所述参考电压产生器和所述第二电流源，所述第二放大器根据所述第二参考电压和所述第三参考电压产生所述第二偏压电压， 其中，所述第一温度系数与所述第二温度系数是互补的。
2.根据权利要求1所述的电压产生器，其特征在于，所述第一电流源包括: 一第一晶体管，其具有第一端、第二端以及控制端，所述第一晶体管的第一端耦接到一参考电源，所述第一晶体管的控制端接收所述第一偏压电压，并且所述第一晶体管的第二端产生所述第一偏压电压；以及 一第二晶体管，其具有第一端、第二端以及控制端，所述第二晶体管的第一端耦接到所述参考电源，所述第二晶体管的控制端接收所述第一偏压电压，并且所述第二晶体管的第二端耦接到所述公共端。
3.根据权利要求1所述的电压产生器，其特征在于，所述第二电流源包括: 一第一晶体管，其具有第一端、第二端以及控制端，所述第一晶体管的第一端耦接到一参考电源，所述第一晶体管的控制端接收所述第一偏压电压，并且所述第一晶体管的第二端产生所述第二偏压电压；以及 一第二晶体管，其具有第一端、第二端以及控制端，所述第二晶体管的第一端耦接到所述参考电源，所述第二晶体管的控制端接收所述第二偏压电压，并且所述第二晶体管的第二端产生所述第四电流。
4.根据权利要求1所述的电压产生器，其特征在于，所述参考电压产生器包括: 一第三电阻器，其耦接在所述公共端与所述第一放大器的第一输入端之间； 一第四电阻器，其耦接在所述公共端与所述第一放大器的第二输入端之间； 一第五电阻器，其具有第一端和第二端，所述第五电阻器的第一端耦接到所述第一放大器的第二输入端； 一第一二极管，所述第一二极管的阳极耦接到所述放大器的第一输入端，所述第一二极管的阴极耦接到所述参考接地电压；以及 一第二二极管，所述第二二极管的阳极耦接到所述第五电阻器的第二端，所述第二二极管的阴极耦接到所述参考接地电压。
5.根据权利要求4所述的电压产生器，其特征在于，所述第一二极管是一第一晶体管，并且所述第二二极管是一第二晶体管，所述第一晶体管具有第一端、第二端以及控制端，所述第一晶体管的第二端和控制端耦接到所述参考接地电压，所述第一晶体管的第一端耦接到所述第一放大器的第一输入端，所述第二晶体管具有第一端、第二端以及控制端，所述第二晶体管的第二端和控制端耦接到所述参考接地电压，所述第一晶体管的第一端耦接到所述第五电阻器的第二端。
6.根据权利要求1所述的电压产生器，其特征在于，还包括: 一截波器，其耦接在所述第一放大器与所述参考电压产生器之间。
7.根据权利要求6所述的电压产生器，其特征在于，所述截波器包括: 一第一开关，所述第一开关的第一端接收所述第一参考电压，所述第一开关的第二端耦接到所述第一放大器的第一输入端，并且所述第一开关由一脉冲信号来控制； 一第二开关，所述第二开关的第一端接收所述第一参考电压，所述第二开关的第二端耦接到所述第一放大器的第二输入端，并且所述第二开关由一反相脉冲信号来控制； 一第三开关，所述第三开关的第一端接收所述第二参考电压，所述第三开关的第二端耦接到所述第一放大器的第一输入端，并且所述第三开关由所述反相脉冲信号来控制；以及 一第四开关，所述 第四开关的第一端接收所述第二参考电压，所述第四开关的第二端耦接到所述第一放大器的第二输入端，并且所述第四开关由所述脉冲信号来控制。
8.根据权利要求1所述的电压产生器，其特征在于，还包括: 一截波器，其耦接在所述第二放大器与所述参考电压产生器之间。
9.根据权利要求8所述的电压产生器，其特征在于，所述截波器包括: 一第一开关，所述第一开关的第一端接收所述第二参考电压，所述第一开关的第二端耦接到所述第二放大器的第一输入端，并且所述第一开关由一脉冲信号来控制； 一第二开关，所述第二开关的第一端接收所述第二参考电压，所述第二开关的第二端耦接到所述第二放大器的第二输入端，并且所述第二开关由反相脉冲信号来控制； 一第三开关，所述第三开关的第一端耦接到所述第二电阻器和所述第二电流源，所述第三开关的第二端耦接到所述第二放大器的第一输入端，并且所述第三开关由所述反相脉冲信号来控制；以及 一第四开关，所述第四开关的第一端耦接到所述第二电阻器和所述第二电流源，所述第四开关的第二端耦接到所述第二放大器的所述第二输入端，并且所述第四开关由所述脉冲信号来控制。
10.根据权利要求1所述的电压产生器，其特征在于，所述第一放大器和所述第二放大器中的每一者都具有截波器输出级。
【文档编号】G05F1/567GK103995554SQ201310152353
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2013年4月27日 优先权日:2013年2月19日
【发明者】陈宜隆 申请人:创杰科技股份有限公司