与绝对温度成正比电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于产生依赖于温度输出的方法和装置。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的模拟电路中使用。
【背景技术】
[0002] 众所周知温度会影响电路的性能。电器元件的电阻或电导变化依赖于它们所运行 环境的温度。如此理解可以用于生成电路或传感器，其输出随温度而变化而用作温度传感 器。这种电路的输出可以是与绝对温度成正比的输出，PTAT，或者可以是与绝对温度互补的 输出，CTAT。PTAT电路提供随温度升高而增加的输出，而CTAT电路提供随温度升高而减少 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)的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电流可以通过反射通过电阻器的基极-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] 这些已知的电路可以承受用于偏置被用来产生PTAT电压的元件双极型晶体管的 电流所产生的失配。
【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。电路元件被耦 合到单一偏置电流。理想的是，该电路元件包括双极型晶体管并且通过避免需要第二电流 源来驱动的PTAT电路的双极型晶体管，本发明避免了与失配有关的问题。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。
【附图说明】
[0006] 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：
[0007] 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；
[0008] 图2是示出图1中电路的输出PTAT电压模拟数据曲线与温度的图；
[0009] 图3是示出图1中电路的输出PTAT电压非线性模拟数据曲线与温度的图；
[0010] 图4是示出提供给图1电路中的偏置电流是如何反映在输出PTAT电压的变化而 改变的模拟数据曲线图；
[0011] 图5是示出在25°C下从0. 1Hz到10Hz的相应噪声电压密度（^)模拟数据曲线 图；
[0012] 图6是示出从0. 1Hz到10Hz的相应集成电压噪声模拟数据曲线图；
[0013] 图7是示出根据本发明所提供的示例性电路元件的示意图；
[0014] 图8是示出根据本发明所提供的示例性电路元件的示意图；
[0015] 图9是示出按照图8传授的电路的性能的模拟数据曲线图；
[0016] 图10是示出根据本发明所提供的示例性电路元件的示意图；
[0017] 图11是示出根据本发明所提供的示例性电路元件的示意图；
[0018] 图12是示出按照图11传授的电路输出电压模拟数据曲线与温度的图；
[0019] 图13是示出按照图11传授的电路的非线性输出电压模拟数据曲线图；
[0020] 图14是根据本发明结合的PTAT和CTAT元件单元以产生温度补偿输出电压而提 供的电路示例；和
[0021] 图15是示出图14的电路中模拟电压输出与温度的曲线图。
【具体实施方式】
[0022] 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 件包括双极型晶体管并且通过避免需要第二电流源来驱动的PTAT电路的双极型晶体管， 本发明避免了与失配有关的问题。电路元件中的各个被分组到电路臂并且单一偏置电流在 臂之间划分。在这种方式下第一臂电路元件可以补偿第二臂电路元件的性能使得自补偿电 路被提供。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。
[0023] 本发明现将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 (PTAT)成正比的电路100其被布置为在其输出端提供PTAT电压。该电路100包括多个电 路元件，为双极型晶体管，其彼此相对布置使得在输出节点110提供的电压是依赖于各个 晶体管之间的发射极比。
[0024] 该电路被布置成三个臂。在第一臂的第一PNP双极型晶体管qpl被耦合到第一 NPN双极型晶体管qnl和到第一M0S器件mnl。该电路的第二臂包括第二PNP双极型晶体 管qp2和第二NPN双极型晶体管qn2。该电路的第三臂包括第三PNP晶体管qp3和第三NPN 晶体管qn3。三个臂的每个耦合到单一电流源II。电流源被相对配置到三个臂使得由该电 流源提供的偏置电流被分成三个臂各有三个相等的电流。这有利于通过捆绑三个PNP晶体 管的每个发射极到由相同偏置电流II偏置的公共节点来实现。
[0025] 两个PNP双极型晶体管qpl和qp3被选择为具有统一发射极尺寸。以类似的方式， 两个NPN双极型晶体管qn2和qn3被选择为具有统一发射极尺寸。第二PNP双极型晶体管 qp2和第二NPN双极型晶体管qnl被选择为具有'n'倍统一发射极面积。
[0026] 第三PNP晶体管qp3被提供在其基极耦合到集电极的二极管配置中。以类似的方 式，第三NPN晶体管qn3被提供在二极管配置中。两个晶体管的每个，qn3、qp3,相互耦合。
[0027] 第二NPN晶体管qn2的基极，被耦合到该第三NPN晶体管的共基极/集电极。此 NPN晶体管qn2的集电极被耦合到被配置在第二PNP晶体管qp2的二极管。这个公共结点 而后也被耦合到该第一NPN晶体管qnl的基极。此第一NPN晶体管qnl也被耦合到该第一 MOS器件mnl。
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