[发明专利]带隙基准电压发生电路

说明书

本申请要求第10-2007-0137125号(于2007年12月26日递交)韩国专利申请的优先权，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及一种带隙基准电压发生电路(bandgap referencevoltage generating circuit)，更具体地，涉及一种带隙基准电压发生电路，该带隙基准电压发生电路适合于在将睡眠模式转换到工作模式时实现快速启动(start-up)并获得稳定的带隙输出。

背景技术

在半导体集成电路中，通过稳定地保持内部偏置基准电压(internal biasing reference voltage)来提高整个系统的可靠性。也就是说，即使外部电源电压(external power supply voltage)、温度或工艺发生变化，集成电路中的器件也可以工作，而不受外部电源电压、温度或工艺中的变化的影响。为了这个目的，提供了基准电压发生电路，该基准电压发生电路被设计用来提供稳定和恒定的基准电压。然而，由于温度、工艺条件以及外部电源电压中的变化，可能导致这些基准电压发生电路不稳定。

在基准电压发生电路之中，带隙基准电压发生电路是这样一种电路，即该电路输出恒定电压而不考虑温度、电源电压或工艺的变化。这种基准电压发生电路增加了与绝对温度成比例的电压，其中该绝对温度由PTAT(与绝对温度成比例，Proportional To AbsoluteTemperature)电路来产生，而且这种基准电压发生电路还在具有负温度系数的基极-发射极结处增加了电压，从而输出稳定的基准电压，而不考虑温度的变化。

当将运算放大器中的两个输入晶体管实现成具有相同的尺寸时，这种相关的基准电压发生电路输出稳定的基准电压。这种相关的带隙基准电压发生电路包括：具有双极晶体管和电阻器的温度补偿电路、稳定地输出偏置基准电流的运算放大器OP AMP、反馈电路以及启动电路(start-up circuit)，该启动电路能够在提供电压时以及在从睡眠模式转换到工作模式时启动整个电路。

具体地，如图1中所示，相关的带隙基准电压发生电路包括：运算放大器10，该运算放大器10根据输入至反相端(inversionterminal)和非反相端的基准电压来输出恒定电压；双极晶体管Q1和Q2，该双极晶体管Q1和Q2的集电极连接至处于最低电平(minimum potential level)的电源电压AVSS3；电阻器R1、R2和R3，连接至双极晶体管Q1和Q2的发射极以及连接至运算放大器10的输入端；PMOS晶体管MP1和MP2，提供基准电流至双极晶体管Q1和Q2；以及启动电路100，该启动电路100在睡眠模式被转换到工作模式时或在工作模式被转换到睡眠模式时使带隙基准电压发生电路能够设定稳定的工作点。带隙基准电压发生电路通过利用两个双极晶体管Q1和Q2之间发射极-基极电压的差异来产生基准电压。

启动电路100具有三个PMOS晶体管MP3、MP4和MP5以及四个NMOS晶体管MN1、MN2、MN3和MN4。图2示出了相关带隙基准电压发生电路的输出特性。参照图2，当在运算放大器10的输入端之间的工艺失配(process mismatch)为0.11％(1.1mV)或者更多时，在睡眠模式转换到工作模式时所需的电压没有上升到DC 1.0V或者更多而异常地停止在0.4V。也就是，在图2中，当运算放大器10的输入晶体管之间的工艺失配是0％时，示出了稳定的带隙特性(例如，输出A)。同时，当运算放大器10的输入晶体管之间的工艺失配为0.11％或者更多时，示出了异常特性(例如，输出B)。

因而，在相关的基准电压发生电路中，当运算放大器的两个输入晶体管之间的失配是0.11％或更多时，输出0.4V的基准电压。由于这个原因，该基准电压电路是不符合要求的。在相关的带隙电路中，当启动电路处于睡眠模式时，运算放大器被置于高态(highstate)。然后，在睡眠模式被转换到工作模式时，当运算放大器的输入晶体管之间的失配超出容许量时或当启动电路不正常工作时，带隙电路的输出电压可能不被设定并且不能被置于高态。

因此，相关的基准电压发生电路具有的问题在于，当睡眠模式被转换到工作模式时，由于启动电路造成很慢的操作时间(slowoperation time)，使得运算放大器不具有稳定的工作点。

发明内容