基准电压产生电路、方法及集成电路的制作方法_3

文档序号:9929243阅读:来源:国知局
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。
[0106] 图6所示的基准电压产生电路的工作原理为:
[0107] 为了方便描述,在以下的描述中,将基准电压产生电路的输入电压称为VRein,将第 一直流电平转换电路31的输入电压称为V lin,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V 2c],将第一 PMOS MP1、第三电阻R3及第四电阻R4所形成的连接点的电压称为I, 将第一三极管Q1、第三电阻R3及第一电阻R1所形成的连接点的电压称为V 2,将第二参考 电流源的电流称为12,第四电阻R4的阻值为R,将第一运算放大器A0同相输入端的电压称 为V IP,将第一运算放大器A0反相输入端的电压称为VIN,将第一运算放大器A0输出的电压 称为V raf。
[0108] 当基准电压产生电路工作时,则存在以下关系:
[0109] Vlo = Vlin+Vgs-Vbe (7)
[0110] Vlin = Vj (8)
[0111] Vlo = V2 (9)
[0112] A V = Vgs-Vbe (11)
[0113] V2 = (N+1)V「NI2R (22)
[0114] 将公式(7)至公式(9)、公式(11)及公式(22)进行合并、替换等操作,则可以得 到:
(23)
[0116] 并且,图6所示的基准电压产生电路还存在以下关系:
[0117] Vref = (N+1)Vin-NV2 (13)
[0118] VIP = VIN (14)
[0119] VIP = V2o (15)
[0120] V2o = V2in+Vgs-Vbe (16)
[0121] V2in = VRGin (17)
[0122] 将公式(11)、公式(13)至公式(17)及公式(23)进行合并、替换等操作,则可以得 到:
[0125] 从公式(24)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输入电压V R(;in、第二参考电流源的电 流12、第四电阻R4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,只与输入电压V Rein的大小、第二参考电流源的电流12及第四电阻R4的阻值R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,通过调整第一直流电平转换电路31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、第二参考电流源12的电流及第四电阻R4的阻值相关,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输入电压V Rein为 零时,运算放大器输出电路22的输出电压Vraf为-NI2R,这样,就可以依据需要,通过调整连 接在第一直流电平转换电路31的输入端及供电电源之间的第二参考电流源12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。
[0126] 需要说明的是:实施例二的基准电压产生电路和实施例三的基准电压产生电路的 不同之处在于:采用实施例二的基准电压产生电路,可以得到大于N+1倍的输入电压的基 准电压,采用实施例三的基准电压产生电路,则可以得到小于N+1倍的输入电压的基准电 压。在实际应用时,用户可以根据需要来确定采用实施例二的基准电压产生电路或实施例 三的基准电压产生电路。
[0127] 实施例一至实施例三中,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。
[0128] 实施例四
[0129] 在本实施例中,如图7所示,第一直流电平转换电路31可以包括:第一 PMOS MP1 及第一三极管Q1 ;第二直流电平转换电路32可以包括:第二PM0SMP2及第二三极管Q2 ;电 压调整电路21可以包括:第三电阻R3及第四电阻R4,且第三电阻R3与第四电阻R4的阻 值比值为:A : 1;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。
[0130] 这里,实际应用时,A、N -般为正整数。
[0131] 图7所示的基准电压产生电路的工作原理为:
[0132] 为了方便描述,在以下的描述中,将基准电压产生电路的输入电压称为VRein,将第 一直流电平转换电路31的输入电压称为V lin,将第一直流电平转换电路31的输出电压称为 Vi。,将第一直流电平转换电路31的第一位移称为△ 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V 2。,将第二直流电平转换电路 32的第二位移称为A V2,将第一 PMOS MP1、第三电阻R3及第四电阻R4所形成的连接点的 电压称为I,将第一三极管Q1、第三电阻R3及第一电阻R1所形成的连接点的电压称为V2, 将第一运算放大器A0同相输入端的电压称为V IP,将第一运算放大器A0反相输入端的电压 称为VIN,将第一运算放大器A0输出的电压称为V raf。
[0133] 当基准电压产生电路工作时,则存在以下关系:
[0134] Vlo = Vlin+AV! (25)
[0135] Vlin = Vi (8)
[0136] Vlo = V2 (9)
[0137] V2 = (A+DVi (26)
[0138] 将上述这些公式进行合并、替换等操作,则可以得到:
(27)
[0140] 并且,图7所示的基准电压产生电路还存在以下关系:
[0141] Vref = (N+1)Vin-NV2 (13)
[0142] VIP = VIN (14)
[0143] VIP = V2o (15)
[0144] V2o = V2in+AV2 (28)
[0145] V2in = VRGin (17)
[0146] 将公式(11)至公式(15)、公式(27)及公式(28)进行合并、替换等操作,则可以得 到:
(29)
[0148] 从公式(29)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,当第一运算放大器A0输出的电压V raf的大 小,与基准电压产生电路的输入电压VRein、N及A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输入电压V R(;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 极之间的电压无关时,则只需要满足
即可;也就是说,当电路确 定,且AVi#八^时,只要满足?
,即可实现第一运算放大器A0输出的电压V"f 的大小,只与基准电压产生电路的输入电压VR(;in的大小相关。
[0149] 这里需要说明的是:本实施例提供的基准电压产生电路的结构与实施例一提供的 基准电压产生电路的结构相同,所不同的是:本实施例中,第一位移不等于第二位移,第三 电阻R3与第四电阻R4的阻值比值为:A : 1;而在实施例一中,第一位移等于第二位移,第 三电阻R3与第四电阻R4的阻值比值为:1 : N。
[0150] 实施例五
[0151] 本实施例中,如图8所示,第一直流电平转换电路31可以包括:第一 PMOS MP1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及第四电阻R4,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。
[0152] 在图8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。
[0153] 图8所示的基准电压产生电路的工作原理为:
[0154] 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V 2in,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%,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VIN,将第一运 算放大器A0输出的电压称为V" f。
[0155] 当基准电压产生电路工作时,则存在以下关系:
(31 )
[0160] 将公式(7)、公式(11)、公式(30)、以及公式(31)进行合并、替换等操作,则可以得 到:
(32)
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