专利名称：具有温度补偿的电路及方法
技术领域：
本申请涉及一种具有温度补偿的电路及方法，特别是涉及补偿振荡频率的一种具
有温度补偿的电路及方法。
背景技术：
内部振荡器(Internal oscillator)通常用于集成电路(IC)内部并用于提供系 统频率，但因为包含于内部振荡器的元件和线路均具有温度特性，因此，一旦操作温度变化 即造成内部振荡器的频率变化。 环形振荡器(Ring oscillator)通常用于充当内部振荡器的电路，由于金属氧化 物半导体(MOS)元件本身存在着正温度系数变化的特性，因此当温度变化时，环形振荡器 的频率出现以下特性当温度升高时，由于M0S内阻增加而使频率变慢，反之在温度降低 时，频率变快。 请参阅图l，其为一般内部振荡器的示意图。如图所示，内部振荡器10包括环形
振荡器12和输出单元13。环形振荡器12包括奇数级的反相电路121、122、123.....128、
129。环形振荡器12的输出端K9耦接于反相电路121的输入端K0，使环形振荡器12的输 出信号VA9反馈至反相电路121的输入端K0 ;反相电路121的输入端KA接收启动信号EN。
反相电路121的输出信号VA1与反相电路129的输出信号V^相比具有延迟和反相， 反相电路122的输出信号VA2与反相电路121的输出信号VA1相比具有延迟和反相；这同样 适用于各两相邻级的两输出信号。因此，环形振荡器12的输出信号VA9具有振荡频率fl。
输出单元13包括两个串联的非门131、132。输出单元13接收输出信号V^并产 生频率信号CLK1，其中在理想状态下频率信号CLK1可具有振荡频率fl。
请参阅图2(a)，其为一般内部振荡器的示意图。如图所示，内部振荡器20包括参 考电流源电路21、环形振荡器22和输出单元23。参考电流源电路21包括N型金属氧化物 半导体(NM0S)晶体管211、具有正温度系数的电阻器R2和P型金属氧化物半导体(PM0S) 晶体管213。 PM0S晶体管213的栅极G接收偏压信号V22，且参考电流i21流过PM0S晶体管 213、电阻器R2和NM0S晶体管211。 环形振荡器22包括奇数级的反相电路221、222.....229，每一反相电路(如221)
具有相同的构造。环形振荡器22产生具有振荡频率f2的输出信号V,反相电路221包括 NM0S晶体管2211、 PM0S晶体管2212和电容器C21，且反相电路221产生输出信号VK1。环 形振荡器22的输出信号^反馈至PM0S晶体管2212的栅极。为了可以以较少级数达到所 需的振荡频率f2，在每一反相电路(如221)中加入电容器(如C21)以增加各两相邻级反 相电路间的延迟时间。 参考电流源电路21的NM0S晶体管211和每一反相电路(如221)的NM0S晶体管 (如2211)组成电流镜，因此，多数电流i21、 IB1、 IB2、 IB9具有i21 = n*IB1 = n*IB2 = n*IB9的 关系，其中n为比例系数。参考电流源电路21控制每一反相电路(如2211)中所流的电流 (如IB1)，使其较不易受电压漂移的影响，且参考电流源电路21利用电阻器R2调整环形振荡器22的振荡频率f2。 输出单元23包括与非门231和非门232。与非门231的输入端Ml接收输出信号 V^，与非门231的输入端M2接收启动信号V^且非门232产生频率信号CLK2，其中在理想 状态下频率信号CLK2可具有振荡频率f2。 由于无论是常见的M0S元件还是参考电流源电路21中所使用的电阻器R2，在半导 体制造过程中大多呈现正温度系数的特性，也就是说，当温度越高时其电阻效应愈大，反之 愈小；这种特性将造成当温度升高时各种元件所流经的电流变小。 由电量公式Q = CV = IT以及频率公式F = 1/T，我们获得F = I/CV = 1/RC，其 中C代表电容，V代表电压，T代表周期，R代表电阻。请参阅图2(b)，其为图2(a)内部振 荡器中振荡频率和电阻随温度的示意图。如图所示，曲线U21为电阻器R2的电阻Q2随温 度的曲线，曲线Y21为振荡频率f2随温度的曲线；当电阻Q2愈大时，振荡频率f2变小；反 的，当电阻Q2愈小时，振荡频率f2变大。 为了在不同温度下均能提供接近的参考电流，进而使振荡器的各级均保持不随温 度变化的充放电速率，以达到振荡频率不随温度变化漂移的目的，这需要更有效的温度补 偿电路。
发明内容
因此，本申请发明人鉴于以上的需求，经过悉心的研究，并本着锲而不舍的精神， 终于发明出本申请"具有温度补偿的电路及方法"。 本申请的目的是提供具有温度补偿的电路及方法，其利用正温度系数电阻器和负 温度系数电阻器的连接组合，在不同温度下提供接近的参考电流，进而使振荡器的各级均 保持不随温度变化的充放电速率，以达到补偿振荡频率的功效。 本申请的第一构想为提出一种具有温度补偿的电路，该电路包括参考电流源电路
和第二晶体管。该参考电流源电路具有参考电流，该参考电流源电路包括电阻电路和第一
晶体管。该电阻电路包括至少一个负温度系数电阻器，其中该电阻电路的第一端接收该参
考电流，且该参考电流的至少一部分流过该负温度系数电阻器。该第一晶体管的漏极与其
源极之间具有一个路径，其中该第一晶体管的该路径和该电阻电路串联，且该第一晶体管
的栅极耦接于该第一晶体管的该漏极和该电阻电路的第二端。第二晶体管耦接于该第一晶
体管，其中该第一晶体管和该第二晶体管组成电流镜，该第二晶体管的漏极产生第一电流，
且该具有温度补偿的电路随着温度利用该负温度系数电阻器来补偿该第一电流。 本申请的第二构想为提出一种具有温度补偿的电路，该电路包括参考电流源电路
和第二晶体管。该参考电流源电路具有参考电流，该参考电流源电路包括电阻电路和第一
晶体管。电阻电路包括负温度系数电阻器，其中该电阻电路的第一端接收该参考电流，且该
参考电流的至少一部分流过该负温度系数电阻器。第一晶体管的漏极与其源极之间的路径
和该电阻电路串联，该第一晶体管的栅极耦接于该第一晶体管的该漏极和该电阻电路的第
二端，且该第一晶体管的该漏极产生第一偏压信号。第一电路响应于该第一偏压信号而产
生具有变化频率的第一输出信号，其中该具有温度补偿的电路随温度利用该负温度系数电
阻器来补偿该第一输出信号的该变化频率。 本申请的第三构想为提出一种具有温度补偿的方法，该方法包括下列步骤利用电阻电路和第一晶体管来将参考电流转换为第一偏压信号，其中该电阻电路包括负温度系数电阻器，该电阻电路的第一端接收该参考电流，该参考电流的至少一部分流过该负温度系数电阻器，该第一晶体管的漏极与其源极之间的路径和该电阻电路串联，且该第一晶体管的栅极耦接于该第一晶体管的该漏极和该电阻电路的第二端；响应于该第一偏压信号而产生具有变化频率的第一输出信号；以及随温度利用该负温度系数电阻器来补偿该第一输出信号的该变化频率。
通过下列图示的详细说明可更深入地理解本申请 图1 :一般内部振荡器的示意图； 图2(a):—般内部振荡器的示意图； 图2(b):图2(a)内部振荡器中振荡频率和电阻随温度的示意图； 图3 :本申请第一实施例所提出的具有温度补偿的装置的示意图； 图4(a):本申请第一实施例所提出的电阻随温度的示意图； 图4(b):本申请第一实施例所提出的振荡频率和电阻随温度的示意图； 图5 :本申请第二实施例所提出的具有温度补偿的装置的示意图； 图6 :本申请第三实施例所提出的具有温度补偿的装置的示意图；及 图7 :本申请第四实施例所提出的具有温度补偿的装置的示意图。
具体实施例方式
请参阅图3，其为本申请第一实施例所提出的具有温度补偿的装置的示意图。如图所示，具有温度补偿的装置93包括具有温度补偿的电路931和输出单元33。
具有温度补偿的电路931可为配置9311，以下说明配置9311。具有温度补偿的电路931包括参考电流源电路31和第一电路3A。参考电流源电路31具有参考电流i31，参考电流源电路31包括晶体管311、电阻电路312和晶体管313。 电阻电路312的第一端A31接收参考电流i31，电阻电路312包括正温度系数电阻器R31和负温度系数电阻器R32，其中正温度系数电阻器R31和负温度系数电阻器R32形成串联组合，该串联组合串联于电阻电路312的第一端A31与第二端A32之间，正温度系数电阻器R31具有正温度系数的电阻特性，而负温度系数电阻器R32具有负温度系数的电阻特性。 晶体管311包括NM0S晶体管3111， NM0S晶体管3111的源极S耦接于地电位GND，NM0S晶体管3111的栅极G耦接于NMOS晶体管3111的漏极D和电阻电路312的第二端A32，且NM0S晶体管3111的漏极D产生偏压信号V31。 晶体管313包括PM0S晶体管3131， PM0S晶体管3131的源极S耦接于电源电位V。d，PM0S晶体管3131的栅极G接收控制信号UM0S晶体管3131的漏极D耦接于电阻电路312的第一端A31并产生参考电流、。在双极结型晶体管(BJT)的系统中，NMOS晶体管3111可为NPN晶体管(未显示)，且PMOS晶体管3131可为PNP晶体管(未显示)，其中源极S对应于双极结型晶体管的发射极，栅极G对应于双极结型晶体管的基极，漏极D对应于双极结型晶体管的集电极，在下文以MOS类型的晶体管为例。
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第一电路3A接收偏压信号V31，响应于偏压信号V31而产生输出信号V^，其中具有温度补偿的电路931随温度利用正温度系数电阻器R31和负温度系数电阻器R32来补偿输出信号V^的变化频率。 第一电路3A可包括晶体管3211 ，晶体管3211包括NM0S晶体管32111 ， NM0S晶体管32111的栅极G接收偏压信号V『NM0S晶体管32111的漏极D产生电流IE1，其中NM0S晶体管3111和NM0S晶体管32111组成电流镜，电流IE1对应于参考电流i31，且电流IE1是产生输出信号VE9变化频率的一个因素。 第一电路3A可为环形振荡器32，环形振荡器32的输出信号VE9具有振荡频率f3，其中振荡频率f3为所述的变化频率，由于正温度系数电阻器R31和负温度系数电阻器R32的补偿配置，振荡频率f3随着温度被补偿。环形振荡器32包括奇数级的反相电路321、
322.....329，每一反相电路(如321)具有相同的构造，其中反相电路229产生输出信号
V^，且输出信号VE9反馈至反相电路321。 反相电路321接收输出信号VE9和偏压信号V31 ，响应于输出信号VE9和偏压信号V31而产生输出信号V^，其中输出信号VE1与输出信号VE9相比具有延迟和反相。反相电路321可包括晶体管3211、晶体管3212和电容器C31。电容器C31的第一端W31耦接于画0S晶体管32111的漏极D，电容器C31的第二端W32耦接于NM0S晶体管32111的源极S，且电容器C31的充电速率和放电速率随温度被保持。 晶体管3212包括PMOS晶体管32121， PM0S晶体管32121的栅极G接收输出信号VE9，PM0S晶体管32121的漏极D耦接于NMOS晶体管32111的漏极D，且PMOS晶体管32121的漏极D产生输出信号VE1。输出信号VE1被提供至反相电路322的PMOS晶体管32221的栅极G。输出单元33接收输出信号VE9和启动信号V3A，并产生频率信号CLK3，其中在理想状态下频率信号CLK3可具有振荡频率f3。 具有温度补偿的电路931可为配置9312，以下说明配置9312。具有温度补偿的电路931包括参考电流源电路31和第一电路3A。参考电流源电路31具有参考电流i31，参考电流源电路31包括电阻电路312和晶体管311 。电阻电路312包括负温度系数电阻器R32 ，其中电阻电路312的第一端A31接收参考电流131，且参考电流i31的至少一部分流过负温度系数电阻器R32。 晶体管311的漏极D与晶体管311的源极S之间的路径P3和电阻电路312串联，晶体管311的栅极G耦接于晶体管311的漏极D和电阻电路312的第二端A32，且晶体管311的漏极D产生偏压信号乙。第一电路3A响应于偏压信号V^而产生输出信号V^其中具有温度补偿的电路931随温度利用负温度系数电阻器R32来补偿输出信号VE9。
具有温度补偿的电路931可为配置9313，以下说明配置9313。具有温度补偿的电路931包括参考电流源电路31和晶体管3211。参考电流源电路31具有参考电流131，参考电流源电路31包括电阻电路312和晶体管311。电阻电路312包括至少一个负温度系数电阻器R32，其中电阻电路312的第一端A31接收参考电流131，且参考电流i31的至少一部分流过负温度系数电阻器R32。 晶体管311的漏极D与晶体管311的源极S之间的路径P3和电阻电路312串联，且晶体管311的栅极G耦接于晶体管311的漏极D和电阻电路312的第二端A32。晶体管3211耦接于晶体管311，例如，晶体管3211的栅极G耦接于晶体管311的栅极G;晶体管311和晶体管3211组成电流镜，晶体管3211的漏极D产生电流I『且具有温度补偿的电路931 随温度利用负温度系数电阻器R32来补偿该电流IE1。 晶体管3211可位于具有振荡频率f3的环形振荡器32内，通过补偿该电流U，振 荡频率f3随温度被补偿。电阻电路312可进一步包括至少一个正温度系数电阻器R31，其 中参考电流i31的至少一部分流过正温度系数电阻器R31，且该至少一个负温度系数电阻器 R32与该至少一个正温度系数电阻器R31之间具有预设的连接组合，以使具有温度补偿的 电路931随温度利用电阻电路312来补偿该电流IE1。 请参阅图4(a)和(b)，图4(a)为本申请第一实施例所提出的电阻随温度的示意 图，图4(b)为本申请第一实施例所提出的振荡频率和电阻随温度的示意图。如图所示，在 具有温度补偿的电路931为配置9311的状态下，曲线U31为正温度系数电阻器R31的电阻 Q31( = a3*Q3A)随温度的曲线，曲线U32为负温度系数电阻器R32的电阻Q32( = b3*Q3B) 随温度的曲线，曲线U32为电阻电路312的电阻Q3( = a3*Q3A+b3*Q3B)随温度的曲线，且 曲线Y31为振荡频率f3随温度的曲线。 电阻电路312的电阻Q3由具有正温度系数的电阻Q31和具有负温度系数的电阻 Q32调整，使参考电流源电路31在不同温度下均能提供接近的参考电流131，进而使环形振 荡器32中各级的反相电路321、322、229均保持不随温度变化的充放电流速率，以达到不随 温度变化漂移的振荡频率f3。 当温度升高时，正温度系数电阻器R31的电阻Q31会升高，但负温度系数电阻器 R32的电阻Q32则会降低，配合原先电路结构的温度特性(通常为正温度相关，即温度高，频 率变慢)来调整电阻Q31和电阻Q32的特性系数比值(a3 : b3)，以调整流经电阻Q31和电 阻Q32的电流131，并补偿环形振荡器32由于温度变化而产生的频率漂移，因此，具有温度 补偿的电路931可被应用为不随温度变化漂移的内部振荡器。 请参阅图5，其为本申请第二实施例所提出的具有温度补偿的装置的示意图。如图 所示，具有温度补偿的装置94包括参考电流源电路41和第一电路4A。参考电流源电路41 具有参考电流i41，参考电流源电路41包括晶体管411、电阻电路412和晶体管413。
电阻电路412的第一端A41接收参考电流i41，电阻电路412包括正温度系数电阻 器R41和负温度系数电阻器R42，其中正温度系数电阻器R41和负温度系数电阻器R42形成 串联组合，且该串联组合串联于电阻电路412的第一端A41与第二端A42之间。在实施例 中，正温度系数电阻器R41和负温度系数电阻器R42形成并联组合，且该并联组合串联于电 阻电路412的第一端A41与第二端A42之间。在一个实施例中，电阻电路412由至少一个 正温度系数电阻器R41和至少一个负温度系数电阻器R42依照预设的连接组合实施串联或 并联而组成。 晶体管411包括PMOS晶体管4111， PM0S晶体管4111的源极S耦接于电源电位 VDD， PM0S晶体管4111的栅极G耦接于PM0S晶体管4111的漏极D和电阻电路412的第二 端A42，且PM0S晶体管4111的漏极D产生偏压信号V41。 晶体管413包括NM0S晶体管4131，NM0S晶体管4131的源极S耦接于地电位GND， NM0S晶体管4131的栅极G接收控制信号V42， NM0S晶体管4131的漏极D耦接于电阻电路 412的第一端A41并产生参考电流i41。 第一电路4A响应于偏压信号V41而产生输出信号VFA，其中具有温度补偿的装置94随温度利用电阻电路412来补偿输出信号VFA的变化频率。第一电路4A可包括环形振荡器42和输出单元43。环形振荡器42接收偏压信号V41，响应于偏压信号V41而产生具有振荡频率f4的输出信号VF9。输出单元43接收输出信号VF9和启动信号V4A，并产生输出信号Vm，其中瑜出信号Vfa为频率信号CLK4，频率信号CLK4具有输出频率f41，且具有温度补偿的装置94随温度利用电阻电路412来补偿该输出频率f41，其中输出频率f41为所述的变化频率。 环形振荡器42包括奇数级的反相电路421、422.....429，每一反相电路(如421)
具有相同的构造，其中反相电路429产生输出信号V^，且输出信号VF9反馈至反相电路421。反相电路421可包括晶体管4211、晶体管4212和电容器C41。 晶体管4211包括PM0S晶体管42111 ， PM0S晶体管42111的栅极G接收偏压信号V41，PM0S晶体管42111的漏极D产生电流In，其中PM0S晶体管4111和PM0S晶体管42111组成电流镜，电流IF1对应于参考电流i41。 晶体管4212包括NM0S晶体管42121， NM0S晶体管42121的栅极G接收输出信号VF9， NM0S晶体管42121的漏极D耦接于PM0S晶体管42111的漏极D。电容器C41的第一端W41耦接于NM0S晶体管42121的漏极D，而电容器C41的第二端W42耦接于NM0S晶体管42121的源极S。 NM0S晶体管32121的漏极D产生输出信号VF1，且输出信号VF1被提供至反相电路422的NM0S晶体管42221的栅极G。 请参阅图6，其为本申请第三实施例所提出的具有温度补偿的装置的示意图。如图所示，具有温度补偿的装置93包括具有温度补偿的电路951和输出单元53。
具有温度补偿的电路951可为配置9511，以下说明配置9511。具有温度补偿的电路951包括参考电流源电路51和第一电路5A。参考电流源电路51具有参考电流i51，参考电流源电路51包括多个晶体管511、513、514、515和电阻电路512。 电阻电路512的第一端A51接收参考电流i51，电阻电路512包括正温度系数电阻
器R51和负温度系数电阻器R52，其中正温度系数电阻器R51和负温度系数电阻器R52形成
串联组合，且该串联组合串联于电阻电路512的第一端A51与第二端A52之间。 晶体管511包括NMOS晶体管5111， NMOS晶体管5111的源极S耦接于地电位GND，
NMOS晶体管5111的栅极G耦接于NMOS晶体管5111的漏极D和电阻电路512的第二端
A52，且NMOS晶体管5111的漏极D产生偏压信号V51。 晶体管513包括PMOS晶体管5131， PMOS晶体管5131的源极S耦接于电源电位V。d，PM0S晶体管5131的栅极G接收控制信号UM0S晶体管5131的漏极D耦接于电阻电路512的第一端A51并产生参考电流151。 晶体管514包括NM0S晶体管5141 ，画0S晶体管5141的栅极G接收偏压信号V51，NMOS晶体管5141的漏极D产生电流152，其中NMOS晶体管5111和NM0S晶体管5141组成电流镜，且电流152对应于参考电流151。晶体管515包括PM0S晶体管5151， PM0S晶体管5151的漏极D耦接于PM0S晶体管5151的栅极G和NMOS晶体管5141的漏极D，且PMOS晶体管5151的漏极D产生偏压信号V53。 第一电路5A接收偏压信号V51和偏压信号V53，响应于偏压信号V51和偏压信号V53而产生输出信号\9，其中具有温度补偿的电路951随温度利用正温度系数电阻器R51和负温度系数电阻器R52来补偿输出信号Ve9的变化频率。
第一电路5A可包括晶体管5211和晶体管5212。晶体管5211包括NM0S晶体管 52111， NMOS晶体管52111的栅极G接收偏压信号V51， NMOS晶体管52111的漏极D产生电 流Icn，其中NMOS晶体管5111和NMOS晶体管52111组成电流镜，电流Iei对应于参考电流 i51，且电流Iei是产生输出信号Ve9的变化频率的第一因素。晶体管5212包括PMOS晶体管 52121， PMOS晶体管52121的栅极G接收偏压信号V53， PMOS晶体管52121的漏极D产生电 流L，其中PMOS晶体管5151和PMOS晶体管52121组成电流镜，电流Ie2对应于电流i52，且 电流Ie2是产生输出信号Ve9的变化频率的第二因素。 第一 电路5A可为环形振荡器52，环形振荡器52的输出信号Ve9具有振荡频率 f5，其中振荡频率f5为所述的变化频率，由于正温度系数电阻器R51和负温度系数电阻器 R52的补偿配置，振荡频率f5随温度被补偿。环形振荡器52包括奇数级的反相电路521、
522.....529，每一反相电路(如521)具有相同的构造，其中反相电路529产生输出信号
V③，且输出信号Ve9反馈至反相电路521。 反相电路521接收输出信号V③、偏压信号V51和偏压信号V53，响应于输出信号Ve9、 偏压信号V51和偏压信号V53而产生输出信号Vei，其中输出信号Vei与输出信号Ve9相比具有 延迟和反相。反相电路521可包括晶体管5211、晶体管5212、晶体管5213、晶体管5214、电 容器C51和非门5215。电容器C51的第一端W51耦接于NMOS晶体管52111的漏极D，电容 器C51的第二端W52耦接于NMOS晶体管52111的源极S，且电容器C51的充电速率和放电 速率随温度被保持。 晶体管5213包括PMOS晶体管52131， PMOS晶体管52131的栅极G接收输出信号 Ve9，且PMOS晶体管52131的漏极D耦接于NMOS晶体管52111的漏极D。晶体管5214包括 NMOS晶体管52141， NMOS晶体管52141的栅极G耦接于NMOS晶体管52111的漏极D， NMOS 晶体管52141的源极S耦接于NMOS晶体管52111的源极S，且NMOS晶体管52141的漏极D 耦接于PMOS晶体管52121的漏极D。 非门5215的输入端耦接于PMOS晶体管52121的漏极D，且非门5215的输出端产 生输出信号V^。输出信号V^被提供至反相电路522的PMOS晶体管52231的栅极G。输出 单元53接收输出信号Ve9，并产生频率信号CLK5，其中频率信号CLK5在理想状态下可具有 振荡频率f5。 具有温度补偿的电路951可为配置9512，以下说明配置9512。具有温度补偿的电 路951包括参考电流源电路51和第一电路5A。参考电流源电路51具有参考电流i51，参考 电流源电路51包括电阻电路512和多个晶体管511 、514、515。电阻电路512包括负温度系 数电阻器R52，其中电阻电路512的第一端A51接收参考电流151，且参考电流i51的至少一 部分流过负温度系数电阻器R52。 晶体管511的漏极D与晶体管511的源极S之间的路径P5和电阻电路512串联， 晶体管511的栅极G耦接于晶体管511的漏极D和电阻电路512的第二端A52，且晶体管 511的漏极D产生偏压信号V51。晶体管514的栅极G接收偏压信号V51，晶体管514的漏极 D产生电流152，其中晶体管511和晶体管514组成电流镜，且电流152对应于参考电流i51。
晶体管515的漏极D耦接于晶体管515的栅极G和晶体管514的漏极D，且晶体管 515的漏极D产生偏压信号V53。第一电路5A响应于偏压信号V51和偏压信号V53而产生输 出信号\9，其中具有温度补偿的电路951随温度利用负温度系数电阻器R52来补偿输出信
12号V③的变化频率。 请参阅图7，其为本申请第四实施例所提出的具有温度补偿的装置的示意图。如图所示，具有温度补偿的装置96包括参考电流源电路61和第一电路6A。参考电流源电路61具有参考电流161，参考电流源电路61包括多个晶体管611、613、614、615和电阻电路612。
电阻电路612的第一端A61接收参考电流i61，电阻电路612包括正温度系数电阻器R61和负温度系数电阻器R62，其中正温度系数电阻器R61和负温度系数电阻器R62形成串联组合，且该串联组合串联于电阻电路612的第一端A61与第二端A62之间。
晶体管611包括PM0S晶体管6111， PM0S晶体管6111的源极S耦接于电源电位VDD， PM0S晶体管6111的栅极G耦接于PM0S晶体管6111的漏极D和电阻电路612的第二端A62，且PM0S晶体管6111的漏极D产生偏压信号V61。 晶体管613包括NM0S晶体管6131，NM0S晶体管6131的源极S耦接于地电位GND，NMOS晶体管6131的栅极G接收控制信号V62， NMOS晶体管6131的漏极D耦接于电阻电路612的第一端A61并产生参考电流i61。 晶体管614包括PMOS晶体管6141，PM0S晶体管6141的栅极G接收偏压信号V61，PMOS晶体管6141的漏极D产生电流162，其中PMOS晶体管6111和PMOS晶体管6141组成电流镜，且电流162对应于参考电流161。晶体管615包括NMOS晶体管6151， NMOS晶体管6151的漏极D耦接于NMOS晶体管6151的栅极G和PMOS晶体管6141的漏极D，且NMOS晶体管6151的漏极D产生偏压信号V63。 第一电路6A接收偏压信号V61和偏压信号V63，响应于偏压信号V61和偏压信号V63而产生输出信号VHA，其中具有温度补偿的装置96随温度利用电阻电路612来补偿输出信号V皿的变化频率。 第一电路6A可包括环形振荡器62和输出单元63。环形振荡器62接收偏压信号V61和偏压信号V63，响应于偏压信号V61和偏压信号V63而产生具有振荡频率f6的输出信号VH9。 环形振荡器62包括奇数级的反相电路621、622.....629，每一反相电路(如621)
具有相同的构造，其中反相电路629产生输出信号V^，且输出信号V^反馈至反相电路621。反相电路621可包括多个晶体管6211、6212、6213、6214、电容器C61和非门6215。
晶体管6211包括NM0S晶体管62111， NM0S晶体管62111的栅极G接收偏压信号V63，NM0S晶体管62111的漏极D产生电流Im，其中NM0S晶体管6151和NM0S晶体管62111组成电流镜，电流IH1对应于参考电流i62，且电流IH1是产生输出信号VHA的变化频率的第一因素。晶体管6212包括PM0S晶体管62121， PMOS晶体管62121的栅极G接收偏压信号V61，PMOS晶体管62121的漏极D产生电流IH2，其中PMOS晶体管6111和PMOS晶体管62121组成电流镜，电流IH2对应于电流161，且电流IH2是产生输出信号Vm的变化频率的第二因素。
电容器C61的第一端W61耦接于NMOS晶体管62111的漏极D，而电容器C61的第二端W62耦接于NMOS晶体管62111的源极S。晶体管6213包括PMOS晶体管62131， PMOS晶体管62131的栅极G接收输出信号V^，且PMOS晶体管62131的漏极D耦接于NMOS晶体管62111的漏极D。 晶体管6214包括NMOS晶体管62141， NMOS晶体管62141的栅极G耦接于NMOS晶体管62111的漏极D， NMOS晶体管62141的源极S耦接于NMOS晶体管62111的源极S，且
13NM0S晶体管62141的漏极D耦接于PMOS晶体管62121的漏极D。非门6215的输入端耦接 于PMOS晶体管62121的漏极D，且非门6215的输出端产生输出信号VH1。输出信号VH1被提 供至反相电路622的PMOS晶体管62231的栅极G。 输出单元63接收输出信号VH9，并产生输出信号VHA，其中输出信号Vm为频率信号 CLK6，频率信号CLK6具有输出频率f61，且具有温度补偿的装置96随温度利用电阻电路 612来补偿输出频率f61，其中输出频率f61为所述的变化频率。输出单元63包括两个串 联的非门631和非门632。 请参阅图3来说明本申请所提出的具有温度补偿的方法，该方法包括下列步骤 利用电阻电路312和晶体管311来将参考电流i^转换为偏压信号V^其中电阻电路312包 括负温度系数电阻器R32，电阻电路312的第一端A31接收参考电流131，参考电流i31的至 少一部分流过负温度系数电阻器R32，晶体管311的漏极D与其源极S之间的路径P3和电 阻电路312串联，且晶体管311的栅极G耦接于晶体管311的漏极D和电阻电路312的第 二端A32 ;响应于偏压信号V^而产生具有变化频率的输出信号V^ ;以及随温度利用负温度 系数电阻器R32来补偿输出信号VE9的该变化频率。 综上所述，本申请的具有温度补偿的电路及方法确实能达到发明构想所设定的功 效。然而以上所述实施例仅为本申请的优选实施例，本领域的技术人员根据本申请进行的 等效更改或变化都应包括在以下的权利要求范围内。
权利要求
一种具有温度补偿的电路，包括参考电流源电路，其具有参考电流，所述参考电流源电路包括电阻电路，其包括至少一个负温度系数电阻器，其中所述电阻电路的第一端接收所述参考电流，且所述参考电流的至少一部分流过所述负温度系数电阻器；以及第一晶体管，其漏极与其源极之间具有一个路径，其中所述第一晶体管的所述路径和所述电阻电路串联，且所述第一晶体管的栅极耦接于所述第一晶体管的所述漏极和所述电阻电路的第二端；以及第二晶体管，其耦接于所述第一晶体管，其中所述第一晶体管和所述第二晶体管组成电流镜；所述第二晶体管的漏极产生第一电流；以及所述具有温度补偿的电路随温度利用所述负温度系数电阻器来补偿所述第一电流。
2. 如权利要求1所述的具有温度补偿的电路，其中 所述第一电流对应于所述参考电流； 所述第二晶体管位于具有振荡频率的环形振荡器内； 通过补偿所述第一电流，所述振荡频率随温度被补偿；以及所述电阻电路进一步包括至少一个正温度系数电阻器，其中所述参考电流的至少一部 分流过所述正温度系数电阻器，且所述至少一个负温度系数电阻器与所述至少一个正温度 系数电阻器之间具有预设的连接组合，以使所述具有温度补偿的电路随温度进一步利用所 述正温度系数电阻器来补偿所述第一电流。
3. —种具有温度补偿的电路，包括参考电流源电路，其具有参考电流，所述参考电流源电路包括电阻电路，其包括负温度系数电阻器，其中所述电阻电路的第一端接收所述参考电流， 且所述参考电流的至少一部分流过所述负温度系数电阻器；以及第一晶体管，其漏极与其源极之间的路径和所述电阻电路串联，所述第一晶体管的栅 极耦接于所述第一晶体管的所述漏极和所述电阻电路的第二端，且所述第一晶体管的所述 漏极产生第一偏压信号；以及第一电路，其响应于所述第一偏压信号而产生具有变化频率的第一输出信号，其中所 述具有温度补偿的电路随温度利用所述负温度系数电阻器来补偿所述第一输出信号的所 述变化频率。
4. 如权利要求3所述的具有温度补偿的电路，其中所述第一电路包括 第二晶体管，其栅极接收所述第一偏压信号，其漏极产生第一电流，其中所述第一晶体管和所述第二晶体管组成电流镜，所述第一电流对应于所述参考电流，且所述第一电流是 产生所述第一输出信号的所述变化频率的因素。
5. 如权利要求4所述的具有温度补偿的电路，其中 所述第一电路为环形振荡器； 所述变化频率为所述环形振荡器的振荡频率；所述环形振荡器包括反相电路，且所述反相电路响应于所述第一输出信号和所述第一 偏压信号而产生第二输出信号，其中所述第二输出信号与所述第一输出信号相比具有延迟 和反相，且所述环形振荡器利用所述第二输出信号来产生所述第一输出信号；以及所述反相电路包括 所述第二晶体管；电容器，其第一端耦接于所述第二晶体管的所述漏极，其第二端耦接于所述第二晶体 管的源极，且所述电容器的充电速率和放电速率随温度被保持；以及第三晶体管，其栅极接收所述第一输出信号，其漏极耦接于所述第二晶体管的所述漏 极，且所述第三晶体管的所述漏极产生所述第二输出信号；
6. 如权利要求5所述的具有温度补偿的电路，其中下列状态之一为真 第一状态是所述第一晶体管和第二晶体管为两个NMOS晶体管和两个NPN晶体管之一，且所述第三晶体管为PMOS晶体管和PNP晶体管之一 ；以及第二状态是所述第一晶体管和第二晶体管为两个PMOS晶体管和两个PNP晶体管之一， 且所述第三晶体管为NMOS晶体管和NPN晶体管之一。
7. 如权利要求4所述的具有温度补偿的电路，其中所述第一电路进一步包括 环形振荡器，其响应于所述第一偏压信号而产生具有振荡频率的第二输出信号，所述环形振荡器包括反相电路，且所述反相电路响应于所述第二输出信号和所述第一偏压信号 而产生第三输出信号；以及输出单元，其响应于所述第二输出信号而产生所述第一输出信号，其中所述第二晶体管包括在所述反相电路中； 所述第一输出信号为频率信号；所述第三输出信号与所述第二输出信号相比具有延迟和反相；以及 所述环形振荡器利用所述第三输出信号来产生所述第二输出信号。
8. 如权利要求3所述的具有温度补偿的电路，其中所述参考电流源电路进一步包括 第二晶体管，其栅极接收控制信号，其漏极耦接于所述电阻电路的所述第一端，以形成所述参考电流；第三晶体管，其栅极接收所述第一偏压信号，其漏极产生第一电流，其中所述第一晶体 管和所述第三晶体管组成第一电流镜，且所述第一电流对应于所述参考电流；以及第四晶体管，其漏极耦接于其栅极和所述第三晶体管的所述漏极，且所述第四晶体管 的所述漏极产生第二偏压信号。
9. 如权利要求8所述的具有温度补偿的电路，其中所述第一电路包括 第五晶体管，其栅极接收所述第一偏压信号，其漏极产生第二电流，其中所述第一晶体管和所述第五晶体管组成第二电流镜，所述第二电流对应于所述参考电流，且所述第二电 流是产生所述第一输出信号的所述变化频率的第一因素；以及第六晶体管，其栅极接收所述第二偏压信号，其漏极产生第三电流，其中所述第四晶体 管和所述第六晶体管组成第三电流镜，所述第三电流对应于所述第一电流，且所述第三电 流是产生所述第一输出信号的所述变化频率的第二因素。
10. 如权利要求9所述的具有温度补偿的电路，其中 所述第一电路为环形振荡器； 所述变化频率为所述环形振荡器的振荡频率；所述环形振荡器包括反相电路，且所述反相电路响应于所述第一输出信号、所述第一 偏压信号和所述第二偏压信号而产生第二输出信号，其中所述第二输出信号与所述第一输出信号相比具有延迟和反相，且所述反相电路包括所述第五晶体管和所述第六晶体管；以 及所述环形振荡器利用所述第二输出信号来产生所述第一输出信号。
11. 如权利要求10所述的具有温度补偿的电路，其中所述反相电路进一步包括 电容器，其第一端耦接于所述第五晶体管的所述漏极，其第二端耦接于所述第五晶体管的源极，且所述电容器的充电速率和放电速率随温度被保持；第七晶体管，其栅极接收所述第一输出信号，且其漏极耦接于所述第五晶体管的所述 漏极；第八晶体管，其栅极耦接于所述第五晶体管的所述漏极，且其漏极耦接于所述第六晶 体管的所述漏极；以及非门，其输入端耦接于所述第六晶体管的所述漏极，且其输出端产生所述第二输出信 号，其中所述第一晶体管、第三晶体管、第五晶体管和第八晶体管为四个NMOS晶体管和四 个NPN晶体管之一，且所述第二晶体管、第四晶体管、第六晶体管和第七晶体管为四个PMOS 晶体管和四个PNP晶体管之一。
12. 如权利要求10所述的有温度补偿的电路，其中所述反相电路进一步包括 电容器，其第一端耦接于所述第六晶体管的所述漏极，其第二端耦接于所述第六晶体管的源极，且所述电容器的充电速率和放电速率随温度被保持；第七晶体管，其栅极接收所述第一输出信号，且其漏极耦接于所述第六晶体管的所述 漏极；第八晶体管，其栅极耦接于所述第六晶体管的所述漏极，且其漏极耦接于所述第五晶 体管的所述漏极；以及非门，其输入端耦接于所述第五晶体管的所述漏极，且其输出端产生所述第二输出信 号，其中所述第一晶体管、第三晶体管、第五晶体管和第七晶体管为四个PMOS晶体管和四 个PNP晶体管之一，且所述第二晶体管、第四晶体管、第六晶体管和第八晶体管为四个NMOS 晶体管和四个NPN晶体管之一。
13. 如权利要求3所述的具有温度补偿的电路，其中所述电阻电路进一步包括 正温度系数电阻器，其和所述负温度系数电阻器在所述电阻电路的所述第一端与所述第二端之间形成预设的连接组合，其中所述具有温度补偿的电路随温度进一步利用所述正温度系数电阻器来补偿所述第一 输出信号；以及所述预设的连接组合为串联组合和并联组合之一。
14. 一种具有温度补偿的方法，包括下列步骤利用电阻电路和第一晶体管来将参考电流转换为第一偏压信号，其中所述电阻电路包 括负温度系数电阻器，所述电阻电路的第一端接收所述参考电流，所述参考电流的至少一 部分流过所述负温度系数电阻器，所述第一晶体管的漏极与其源极之间的路径和所述电阻 电路串联，且所述第一晶体管的栅极耦接于所述第一晶体管的所述漏极和所述电阻电路的~ 丄山鬼 一顺；响应于所述第一偏压信号而产生具有变化频率的第一输出信号；以及 随温度利用所述负温度系数电阻器来补偿所述第一输出信号的所述变化频率。
15. 如权利要求14所述的具有温度补偿的方法，进一步包括下列步骤 利用第二晶体管来将所述第一偏压信号转换为第一电流，其中所述第一晶体管和所述第二晶体管组成电流镜，所述第一电流对应于所述参考电流，且所述第一电流是产生所述 第一输出信号的所述变化频率的因素。
16. 如权利要求14所述的具有温度补偿的方法，其中所述第一输出信号由环形振荡器产生；以及 所述变化频率为所述环形振荡器的振荡频率。
17. 如权利要求14所述的具有温度补偿的方法，进一步包括下列步骤 利用第二晶体管来将所述第一偏压信号转换为第一电流，其中所述第一晶体管和所述第二晶体管组成第一电流镜，且所述第一电流对应于所述参考电流；以及 利用第三晶体管来将换所述第一电流转换为第二偏压信号。利用第四晶体管来将所述第一偏压信号转换为第二电流，其中所述第一晶体管和所述 第四晶体管组成第二电流镜，所述第二电流对应于所述参考电流，且所述第二电流是产生 所述第一输出信号的所述变化频率的第一因素；以及利用第五晶体管来将所述第二偏压信号转换为第三电流，其中所述第三晶体管和所述 第五晶体管组成第三电流镜，所述第三电流对应于所述第一电流，且所述第三电流是产生 所述第一输出信号的所述变化频率的第二因素。
18. 如权利要求17所述的具有温度补偿的方法，其中所述第一晶体管、第二晶体管和第四晶体管为三个NM0S晶体管和三个NPN晶体管之 一，且所述第三晶体管和第五晶体管为两个PMOS晶体管和两个PNP晶体管之一 ；或所述第一晶体管、第二晶体管和第四晶体管为三个PMOS晶体管和三个PNP晶体管之 一，且所述第三晶体管和第五晶体管为两个NMOS晶体管和两个PNP晶体管之一。
19. 如权利要求14所述的具有温度补偿的方法，进一步包括下列步骤 随温度利用正温度系数电阻器来补偿所述第一输出信号，其中所述正温度系数电阻器和所述负温度系数电阻器以预设的连接组合来组成所述电阻电路，且所述预设的连接组合 为串联组合和并联组合之一 。
全文摘要
一种具有温度补偿的电路包括具有参考电流的参考电流源电路和第一电路。该参考电流源电路包括电阻电路和晶体管。该电阻电路包括负温度系数电阻器，其中该电阻电路的第一端接收该参考电流，且该参考电流的至少一部分流过该负温度系数电阻器。该晶体管的漏极与其源极之间的路径和该电阻电路串联，该晶体管的栅极耦接于该晶体管的该漏极和该电阻电路的第二端，且该晶体管的该漏极产生偏压信号。该第一电路响应于该偏压信号而产生输出信号，其中该具温度补偿的电路随温度利用该负温度系数电阻器来补偿该输出信号的变化频率。
文档编号H03K3/00GK101753115SQ20081017021
公开日2010年6月23日 申请日期2008年10月9日 优先权日2008年10月9日
发明者吴建霖, 廖俊尧, 黄全兴 申请人:盛群半导体股份有限公司