低電壓能隙參考電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種低電壓能隙參考電路，用以在低電壓下操作，包括正溫度系數(shù)電路單元、負溫度系數(shù)電路單元以及負載單元，分別提供具有正溫度系數(shù)特性的電流以及負溫度系數(shù)特性的電流以流過負載單元，藉以在負載單元上產(chǎn)生較不受溫度影響的穩(wěn)定參考電壓，其中正溫度系數(shù)電路單元包括第一差訊運算放大器、第一、第二及第三晶體管、第一電阻、第一及第二二極管，而負溫度系數(shù)電路單元包括第二差訊運算放大器、第四、第五及第六晶體管、第二電阻以及第三二極管，本發(fā)明具有可低于輸入電源的單一穩(wěn)定操作點，因此，能避免無法低壓啟動的問題。
【專利說明】低電壓能隙參考電路
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種低電壓能隙參考電路，尤其是具有小于輸入電源的單一穩(wěn)定操作點，并提供小于輸入電源的參考電壓。
【背景技術(shù)】
[0002]一般高功能電子電路的正常操作需要不受輸入電源、負載程度、溫度影響的參考電壓，比如當作比較器的輸入信號，藉以判斷內(nèi)部或外部特定電氣信號大小。參考電壓通常是由具復雜結(jié)構(gòu)的參考電路而實現(xiàn)，以降低并阻隔輸入電源、負載程度、溫度的影響。
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中，業(yè)者已開發(fā)出許多能防止輸入電源及負載影響的參考電路，但是對于溫度的影響，一般是利用差訊運算放大器，配合多個電阻及多個二極管，組合成同時具有正溫度系數(shù)及負溫度系數(shù)的電路，尤其是正溫度系數(shù)及負溫度系數(shù)的大小被設計成相互抵消，因此，可消除或大幅降低溫度的影響，亦即整體參考電路的一階或二階溫度系數(shù)為零。
[0004]如圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)能隙參考電路，其中能隙參考電路包括差訊運算放大器0P、金氧半場效晶體管P、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第一二極管Dl及第二二極管D2，可在金氧半場效晶體管P的汲極產(chǎn)生參考電壓Vref而輸出，其中第二二極管D2是由多個電氣特性相同于第一二極管Dl的二極管經(jīng)并聯(lián)連接而實現(xiàn)。
[0005]具體而言，差訊運算放大器OP的輸出端連接金氧半場效晶體管P的閘極，金氧半場效晶體管P的源極連接輸入電源Vcc，第一電阻Rl串接在金氧半場效晶體管P的汲極以及第一二極管Dl的正端之間，第二電阻R2及第三電阻R3串接結(jié)合而進一步連接至金氧半場效晶體管P的汲極以及第二二極管D2的正端之間。尤其是，第一二極管Dl的正端進一步連接至差訊運算放大器OP的反相輸入端，而第二電阻R2及第三電阻R3的串接點進一步連接至差訊運算放大器OP的非反相輸入端，藉以提供回授控制路徑。
[0006]圖1現(xiàn)有技術(shù)能隙參考電路的詳細操作分析如下。
[0007]首先，依據(jù)方程式(I)所示的二極管的電流一電壓特性方程式:
【權(quán)利要求】
1.一種低電壓能隙參考電路，具有單一穩(wěn)定操作點，并用以提供一參考電壓，其特征在于，該低電壓能隙參考電路包括: 一正溫度系數(shù)電路單元，用以提供具有正溫度系數(shù)特性的一正溫度系數(shù)電流，包括一第一差訊運算放大器、一第一晶體管、一第二晶體管、一第三晶體管、一第一電阻、一第一二極管以及一第二二極管，其中該第一晶體管、該第二晶體管及該第三晶體管的源極連接該輸入電源，該第一晶體管、該第二晶體管及該第三晶體管的閘極并聯(lián)連接至該第一差訊運算放大器的輸出端，該第一晶體管的汲極連接該第一二極管的正端，該第二晶體管的汲極連接該第一電阻的一端，該第一電阻的一另一端連接該第二二極管的正端，而該第一二極管以及該第二二極管的負端為接地，且該第一晶體管的汲極進一步連接該第一差訊運算放大器的反相輸入端，而該第二晶體管的汲極進一步連接該第一差訊運算放大器的非反相輸入端; 一負溫度系數(shù)電路單元，用以提供具有負溫度系數(shù)特性的一負溫度系數(shù)電流，包括一第二差訊運算放大器、一第四晶體管、一第五晶體管、一第六晶體管、一第二電阻以及一第三二極管，其中該第四晶體管、該第五晶體管及該第六晶體管的源極連接該輸入電源，該第四晶體管、該第五晶體管及該第六晶體管的閘極并聯(lián)連接至該第二差訊運算放大器的輸出端，該第四晶體管的汲極連接該第三二極管的正端，該第三二極管的負端為接地，該第五晶體管的汲極連接該第二電阻的一端，該第二電阻的一另一端為接地，且該第四晶體管的汲極進一步連接該第二差訊運算放大器的反相輸入端，而該第五晶體管的汲極進一步連接該第二差訊運算放大器的非反相輸入端；以及 一負載單元，其中該負載單元的一端連接該第三晶體管的汲極及該第六晶體管的汲極，且該負載單元的一另一端為接地，且該負載單元的端電壓為該參考電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的低電壓能隙參考電路，其特征在于，該第二二極管是由多個電氣特性相同于該第一二極管的二極管經(jīng)并聯(lián)連接而實現(xiàn)，而該第三二極管具有相同于該第一二極管的電氣特性，該第一差訊運算放大器及該第二差訊運算放大器具有相同的電氣特性，且該第一晶體管、該第二晶體管、該第三晶體管、該第四晶體管、該第五晶體管及該第六晶體管由具相同電氣特性的P型金氧半`場效晶體管實現(xiàn)。
3.如權(quán)利要求1所述的低電壓能隙參考電路，其特征在于，該負載單元由一負載電阻而實現(xiàn)。
4.如權(quán)利要求1所述的低電壓能隙參考電路，其特征在于，該單一穩(wěn)定操作點小于該輸入電源及/或該參考電壓小于該輸入電源。
5.如權(quán)利要求1所述的低電壓能隙參考電路，其特征在于，該參考電壓表示成: 參考電壓=負載單元的電阻值/第二電阻X 1.27 (伏)。
6.一種低電壓能隙參考電路，具有單一穩(wěn)定操作點，并用以提供一參考電壓，而該參考電壓小于一輸入電源，其特征在于，該低電壓能隙參考電路包括: 一正溫度系數(shù)電路單元，用以提供具有正溫度系數(shù)特性的一正溫度系數(shù)電流，包括一第一差訊運算放大器、一第一晶體管、一第二晶體管、一第三晶體管、一第一電阻、一第一雙極性晶體管以及一第二雙極性晶體管，其中該第一晶體管、該第二晶體管及該第三晶體管的源極連接該輸入電源，該第一晶體管、該第二晶體管及該第三晶體管的閘極并聯(lián)連接至該第一差訊運算放大器的輸出端，該第一晶體管的汲極連接該第一雙極性晶體管的射極，該第二晶體管的汲極連接該第一電阻的一端，該第一電阻的一另一端連接該第二雙極性晶體管的射極，而該第一雙極性晶體管以及該第二雙極性晶體管的基極以及集極為接地，且該第一晶體管的汲極進一步連接該第一差訊運算放大器的反相輸入端，而該第二晶體管的汲極進一步連接該第一差訊運算放大器的非反相輸入端； 一負溫度系數(shù)電路單元，用以提供具有負溫度系數(shù)特性的一負溫度系數(shù)電流，包括一第二差訊運算放大器、一第四晶體管、一第五晶體管、一第六晶體管、一第二電阻以及一第三雙極性晶體管，其中該第四晶體管、該第五晶體管及該第六晶體管的源極連接該輸入電源，該第四晶體管、該第五晶體管及該第六晶體管的閘極并聯(lián)連接至該第二差訊運算放大器的輸出端，該第四晶體管的汲極連接該第三雙極性晶體管的射極，該第三雙極性晶體管的基極以及集極為接地，該第五晶體管的汲極連接該第二電阻的一端，該第二電阻的一另一端為接地，且該第四晶體管的汲極進一步連接該第二差訊運算放大器的反相輸入端，而該第五晶體管的汲極進一步連接該第二差訊運算放大器的非反相輸入端；以及 一負載單元，其中該負載單元的一端連接該第三晶體管的汲極及該第六晶體管的汲極，且該負載單元的一另一端為接地。
7.如權(quán)利要求6所述的低電壓能隙參考電路，其特征在于，該第二雙極性晶體管是由多個電氣特性相同于該第一雙極性晶體管的雙極性晶體管經(jīng)并聯(lián)連接而實現(xiàn)，而該第三雙極性晶體管具有相同于該第一雙極性晶體管的電氣特性，該第一差訊運算放大器及該第二差訊運算放大器具有相同的電氣特性，且該第一晶體管、該第二晶體管、該第三晶體管、該第四晶體管、該第五晶體管及該第六晶體管由具相同電氣特性的P型金氧半場效晶體管實現(xiàn)。
8.如權(quán)利要求7所述的低電壓能隙參考電路，其特征在于，該負載單元由一負載電阻而實現(xiàn)。
9.如權(quán)利要求6所述的低電壓能隙參考電路，其特征在于，該單一穩(wěn)定操作點小于該輸入電源及/或該參考電壓小于該輸入電源。
10.如權(quán)利要求6所述的低電`壓能隙參考電路，其特征在于，該參考電壓表示成: 參考電壓=負載單元的電阻值/第二電阻X 1.27 (伏)。
【文檔編號】G05F1/567GK103885519SQ201310021390
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年1月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月20日
【發(fā)明者】張竟宏, 郭圳龍, 吳清堂, 吳忠政, 鄭仲皓 申請人:硅成積體電路股份有限公司