[发明专利]用于生成可调带隙参考电压的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及生成所谓的带隙参考电压。

背景技术

带隙参考电压是基本上独立于温度的电压，并且生成这样的参考电压的设备广泛使用于集成电路中。

一般而言，生成带隙电压的电路在0度开氏温度等于1.22eV的硅带隙值附近递送约1.25伏的输出电压。

在某些电路中，可以由电阻器或者电阻比的值调节递送的参考电压的值。然后讨论可调带隙参考电压。

在一般方式中，在表现不同电流密度的两个PN结(例如二极管或者以二极管方式装配的双极晶体管)之间的电压差使得有可能生成与绝对温度成正比的电流(本领域技术人员一般称之为“PTAT电流”)，其中缩写词PTAT代表“与绝对温度成正比”。

另外，在电流(比如PTAT电流)穿越的二极管或者以二极管方式装配的晶体管的端子两端的电压是如下电压，该电压包括与绝对温度成反比的项和二阶项(也就是说，随着绝对温度非线性变化)。然而这样的电压被本领域技术人员用与绝对温度成反比的电压项表示并且被本领域技术人员称为“CTAT电压”，其中缩写词CTAT代表“与绝对温度互补”。

然后有可能基于这一CTAT电压获得CTAT电流。

然后可以通过适当选择这两个电流流动于其中的电阻器，基于这两个电流之和获得所谓的带隙参考电压，从而使得有可能针对给定温度取消温度因子的贡献以便使这一所谓的带隙电压在给定温度附近独立于温度。

例如在Hironori Banba等人的标题为“A CMOS Bandgap Reference Circuit with Sub-1-V Operation”(IEEE Journal of Solid-State Circuits，第34卷第5期，1999年5月)中描述了生成带隙参考电压的示例电路。

这样的电路包括用于均衡芯的端子两端的电压的装置，该芯包括电阻器，并且在芯的两个支路中包括两个不同数目的二极管，与然后绝对温度成正比的内部电流(PTAT电流)穿越该芯。

横向电阻器另外连接于芯的端子与接地之间，并且然后由与绝对温度成反比的电流(Ictat电流)穿越。

输出模块然后被设计成生成带隙输出参考电压。

具有很低电流消耗的电路的操作需要将大电阻值用于生成电流的横向电阻器(通常为若干兆欧姆)。另外，必须在芯的每个端子重复这一电阻器以便平衡电流。这因而造成大量占用硅面积。

在P.R.Gray、P.H.Hurst、S.H.Lewis和R.G.Meyer的标题为“Analysis and Design of Analog Integrated Circuits”的著作(第4版，New York：Wiley，第4章第326-327页)中描述了递送带隙电压参考的另一类电路。这一电路具体使用设置于电源电压与芯的支路之间的共源共栅电流镜以便提高电源抑制比。由芯递送的PTAT电流然后流动于附加横向支路中，该支路包括与作为附加二极管而装配的附加双极晶体管串联连接的电阻器。这因而在这一附加电阻器的端子两端造成与绝对温度成正比的电势差。

另外，在附加电阻器-附加二极管组件的端子两端的所得电压是与绝对温度成正比的这一电压与附加双极晶体管的本身与绝对温度成反比的发射极低电压之和。

输出模块使得有可能递送带隙参考电压作为输出。

然而这样的电路表现由于存在堆叠于电源端子与芯之间的共源共栅电流镜而需要相对高电源电压这样的缺点。

发明内容

根据一个实施例，提出一种能够在低电源电压之下操作、具有减少的硅面积并且表现大PSRR参数(“电源抑制比”)的带隙型参考电压生成器。回顾PSRR参数是电源电压的变化与递送的带隙电压的对应变化之比。

根据一个方面，提出一种用于生成可调带隙参考电压的设备，该设备包括：第一装置，用于生成与绝对温度成正比的电流，包括第一处理装置，第一处理装置连接到芯的端子并且设计成均衡在芯的端子两端的电压；第二装置，用于生成与绝对温度成反比的电流，连接到芯；以及输出模块，设计成生成参考电压。

本领域技术人员当然了解，流动于芯中的内部电流与绝对温度成正比的特性具体依赖于在芯的端子两端的电压的恰当均衡，这一均衡可能具体根据与部件的制造方法有关的技术异常而更好或者更差从而，技术异常可能造成例如晶体管的失配或者另外为电压的内部偏移的未失配。

与绝对温度成正比的电流因此这里理解为与绝对温度成正比或者基本上成正比的电流(尤其考虑例如技术不准确和/或可能的电压偏移)。