[发明专利]利用低突波预调节来产生VPTAT和/或带隙电压的电路及方法

说明书

优先权声明

本申请要求以下美国专利申请的优先权：

由Steven G.Herbst在2009年10月8日申请的题为CIRCUITS ANDMETHODS TO PRODUCE A VPTAT AND/OR A BANDGAP VOLTAGEWITH LOW-GLITCH PRECONDITIONING(利用低突波预调节来产生VPTAT和/或带隙电压的电路及方法)(代理申请案编号ELAN-01242US0)的美国临时专利申请No.61/249,948；以及

由Steven G.Herbst在2010年8月23日申请的题为CIRCUITS ANDMETHODS TO PRODUCE A VPTAT AND/OR A BANDGAP VOLTAGEWITH LOW-GLITCH PRECONDITIONING(利用低突波预调节来产生VPTAT和/或带隙电压的电路及方法)(代理申请案编号ELAN-01242US1)的美国非临时专利申请No.12/861,538，通过引用的方式将这两件专利申请结合于此。

技术领域

本发明诸实施例一般涉及产生与绝对温度成比例的电压(VPTAT)和/或带隙电压输出(VGO)的电路及方法。

背景技术

与绝对温度成比例的电压(VPTAT)可被用在例如温度传器中，以及带隙电压基准电路中。举例来说，带隙电压基准电路可被用来向工作于温度波动的环境中的电路提供基本上恒定的基准电压。通常，带隙电压基准电路将与绝对温度互补的电压(VCTAT)和与绝对温度成比例的电压(VPTAT)相加来产生带隙基准输出电压(VGO)。VCTAT通常是简单的二极管电压，也被称作基极-至-发射极电压降、正向电压降、基极-发射极电压或者简称为VBE。这样的二极管电压通常是由二极管接法的晶体管(也就是将基极和集电极连接在一起的BJT晶体管)提供。VPTAT可从一个或者更多的VBE中得到，其中ΔVBE是具有不同发射极面积和/或电流、从而工作于不同电流密度的BJT晶体管的VBE之间的差。然而，由于BJT晶体管一般以随机方式老化，因此VPTAT(以及VCTAT)将随时间趋于漂移，这将对依赖于VPTAT的精确性(和在带隙电压基准电路的情况下的VCTAT的精确性)的温度传感器和/或带隙电压基准电路造成不利影响。理想的是减少这样的漂移。另外，VPTAT和带隙电压基准电路产生噪声，其主要分量为1/f噪声(有时被称作为闪烁噪声)，其与基极电流有关。理想的是减少1/f噪声。

发明内容

这里提供了用来产生与绝对温度成比例的电压(VPTAT)和/或具有低1/f噪声的带隙电压输出(VGO)的电路及方法。电路包括由X个晶体管构成的一组晶体管。通过向第一基极-发射极电压支路内的各个晶体管的电流路径(集电极和发射极之间)提供第一量的电流，该电路的第一基极-发射极电压支路被用来产生第一基极-发射极电压(VBE1)。通过向第二基极-发射极电压支路内的各个晶体管的电流路径(集电极和发射极之间)提供第二量的电流，该电路的第二基极-发射极电压支路被用来产生第二基极-发射极电压(VBE2)。在一些实施例中，X个晶体管中的N个被连接至第二基极-发射极电压支路，以使它们的电流通过倍数N与连接在第一基极-发射极电压支路中的晶体管中的电流相关。该电路还可包括第一电流预调节支路和/或第二电流预调节支路。第一电流预调节支路被配置为向第一电流预调节支路内的各个晶体管提供基本上与第一量的电流相等的电流。第二电流预调节支路被配置为向第二电流预调节支路内的各个晶体管提供基本上与第二量的电流相等的电流。VPTAT可基于VBE1和VBE2来产生，例如，通过确定VBE1和VBE2之间的差来产生。控制器可控制该电路中的开关，以随时间选择性地改变X个晶体管中的哪些处于第一基极-发射极电压支路、第二基极-发射极电压支路、第一电流预调节支路和第二电流预调节支路中。

此外，利用X个晶体管中的至少一个，另一电路部分(例如，CTAT支路)可被用来产生与绝对温度互补的电压(VCTAT)。利用VPTAT和VCTAT，例如，将它们相加，来得到带隙基准电压输出(VGO)。所述控制器还能控制开关来随时间改变哪个/哪些晶体管被用来产生VCTAT。而且，利用第一和/或第二电流预调节支路，哪个/哪些晶体管被切入CTAT支路和从CTAT支路切出是可以适当地被预调节的。