[发明专利]低电源电压的能隙参考电压产生器

说明书

技术领域

本发明涉及一种能隙参考电压产生器，特别是关于一种低电源电压的能隙参考电压产生器。

背景技术

图1是现有的能隙参考电压产生器，包括电流源10提供具有正温度系数的电流I_PTAT，电流源12提供偏压电流I_BIAS，晶体管P2具有射极连接电流源12，电阻R22连接在晶体管P2的射极及基极之间，电阻R23连接在晶体管P2的基极及地端GND之间，以及缓冲器14连接晶体管P2的基极。缓冲器14缓冲参考电压Vref，其包括接成电压追随器的运算放大器16，具有正输入连接晶体管P2的基极，负输入连接其输出。此能隙参考电压产生器提供参考电压

Vref＝I_R23×R23，                      公式1

其中电阻R23的电流I_R23等于电流I_PTAT与电流I_PTVBE的和。电流I_PTVBE＝Vbe1/R22，Vbe1为晶体管P2的射-基极电压，具有负温度系数，公式1可改写为

Vref＝(I_PTAT+Vbe1/R22)×R23。         公式2

图2是图1中的电流源10，其中晶体管M1和M2分别连接在电源端Vcc及运算放大器20的正、负输入之间，运算放大器20的输出连接晶体管M1及M2的闸极，电阻R0与晶体管Q1串联在运算放大器20的正输入及地端GND之间，晶体管Q2连接在运算放大器20的负输入及地端GND之间，晶体管Q1及Q2都接成二极管，两者的尺寸比为N∶1，晶体管M6与晶体管M1组成电流镜，镜射通过晶体管M1的电流I1产生电流I_PTAT，启动电路22是用以启动电流源10。在启动电路22中，晶体管M3连接在电源端Vcc及运算放大器20的负输入之间，晶体管M4连接在电源端Vcc及晶体管M3的闸极之间，与晶体管M1组成电流镜，晶体管M5连接在晶体管M3的闸极及地端GND之间，其闸极连接电源端Vcc。

当施加电源电压Vcc启动电流源10时，晶体管M3及M5导通，晶体管M5等同电阻，运算放大器20的负输入经晶体管M3连接至电源端Vcc，故运算放大器20的负输入的电压上升，运算放大器20的输出因而下降，进而导通晶体管M1而产生电流I1，晶体管M4镜射电流I1而产生电流I3，造成晶体管M3的闸极电压上升。在晶体管M3的闸极电压上升至某临界值后，晶体管M3关闭(turn off)，因而关闭启动电路22，电流源10完成启动。

当电流源10在稳态时，运算放大器20维持其两输入的电压相等，晶体管M1及M6具有相等的尺寸，晶体管Q1及Q2具有尺寸比N∶1，因此电流

I_PTAT＝I1＝[VT×ln(N)]/R0，              公式3

其中VT为热电压，具有正温度系数。将公式3代入公式2可得

Vref＝{[VT×ln(N)]/R0+Vbe1/R22}×R23

＝R23/R22×[Vbe1+VT×ln(N)×R22/R0]。   公式4

从公式4可知，调整R22/R0的值可使参考电压Vref的温度系数为0，但只有在[Vbe1+VT×ln(N)×R22/R0]为1.24V左右时才可使参考电压Vref的温度系数为0。调整R23/R22的值可调整参考电压Vref的值。

然而，图1的能隙参考电压产生器虽然可以调整参考电压Vref使其低于1V，但是无法用低于1V的电源电压Vcc来驱动。举例来说，假如参考电压Vref＝0.8V，则晶体管P2的射极上的电压将为0.8V+Vbe1，因此电源电压Vcc必须大于0.8V+Vbe1，又Vbe1约为0.5V～0.7V，故电源电压Vcc不可低于1V。再者，晶体管P2将产生基极电流Ib通过电阻R23，基极电流Ib越大对参考电压Vref的影响便越大，根据双极性接面晶体管的电流公式，晶体管P2的基极电流

Ib＝Ic/β，           公式5

其中，Ic为晶体管P2的集极电流，β为晶体管P2的电流增益。因此，图1的能隙参考电压产生器容易受到晶体管P2的电流增益β的影响。

因此，还有待于开发一种低电源电压且不受晶体管P2的电流增益β影响的能隙参考电压产生器。

发明内容

本发明的目的之一，在于提出一种低电源电压的能隙参考电压产生器。