[发明专利]参考电压产生电路及产生方法、电压调节电路及调节方法

说明书

技术领域

本发明涉及关于产生参考电压，尤指涉及一种具有低温度系数、低线性调节率及/或宽频高电源抑制比的参考电压产生电路、参考电压产生方法、电压调节电路及电压调节方法。

背景技术

在设计参考电压产生电路（voltage reference generation circuit）时，为了使所设计的参考电压电路具有较低的温度系数（temperature coefficient），通常会利用双载子晶体管(bipolarjunction transistor，BJT)、二极管(diode)、耗尽型金属氧化物半导体场效晶体管(depletion-mode metal-oxide-semiconductor field effect transistor，depletion-mode MOSFET)来补偿温度对电路的影响，举例来说，传统带隙参考电压(bandgapvoltage reference)电路是使用双载子晶体管来做温度补偿，然而，由于以双极互补式金属氧化物半导体工艺（bipolar complementary metal-oxide-semiconductor process，BiCMOS process）制作双载子晶体管的价格较为昂贵，一般会使用标准互补式金属氧化物半导体工艺（standard CMOS process）的寄生效应（parasitic effect）制作出双载子晶体管，不过，制作出的寄生双载子晶体管之基极（base）必须接地且所占的面积很大，使得以上述工艺产生的参考电压电路在应用上会受到许多限制。

请参考图1，图1为传统参考电压产生电路的局部电路示意图。参考电压产生电路100包括一电流供应电路（current supply circuit）110以及一核心电路（core circuit）120。电流供应电路110包括复数个金属氧化物半导体场效晶体管M1～M5以及一电阻R1，用以提供电流至核心电路120。核心电路120包括复数个金属氧化物半导体场效晶体管M6、M7与复数个电阻R2、R3，用以利用金属氧化物半导体场效晶体管M6及金属氧化物半导体场效晶体管M7对于温度之相关性，搭配电阻R2及电阻R3来产生一参考电压V_REF。然而，参考电压产生电路100至少需使用三个电流路径（亦即，电流I1～I3所分别流过的路径），以及参考电压产生电路100之电源抑制比（power supply rejection ratio，PSRR）会受到电阻R2及电阻R3的影响而偏低，因此，参考电压产生电路100不仅耗费较多的能量，参考电压V_REF受到供应电压源VDD的扰动变化也会十分明显。

此外，为了要提高参考电压产生电路的电源抑制比，通常会在参考电压产生电路之核心电路连接一预调节电路（pre-regulator circuit）。请参考图2，图2为另一传统参考电压产生电路的局部电路示意图。参考电压产生电路200包括复数个金属氧化物半导体场效晶体管M1～M18、复数个双载子晶体管Q1～Q5以及复数个电阻R1～R2，其中参考电压产生电路200是利用该预调节电路来产生一调节电压V_REG，以抑制一供应电压源VDD对一参考电压V_REF的干扰。本领域技术人员应可藉由分析图2所示之电路而得知，参考电压产生电路200所需之晶体管元件数量偏多，以及参考电压产生电路200会同时产生正反馈（positive feedback）与负反馈（negative feedback）效应，因此，电路必须要经由适当地设计来使正反馈效应小于负反馈效应，此外，当参考电压产生电路200运作于较高的操作频率（operation frequency）时，其电源抑制比会大幅下降，导致参考电压产生电路200在宽频带（wide band）的应用会受到限制。

请参考图3，图3为另一传统参考电压产生电路的局部电路示意图。参考电压产生电路300包括复数个金属氧化物半导体场效晶体管M1～M12、电阻R1、以及复数个电容（capacitor）C1及C2。虽然参考电压产生电路300经由图3所示之电路架构而提升其电源抑制比且减少晶体管元件的使用，但参考电压产生电路300却存在着对温度改变较为敏感的问题。此外，图1至图3所示之参考电压产生电路100～300之中的一部份晶体管元件，均会产生衬底效应（body effect），因而造成所对应的阈值电压（threshold voltage）有所改变。

因此，如何同时实现具有低温度系数、宽频高电源抑制比、低制造成本以及低衬底效应的参考电压产生电路，是为有待解决之议题。

发明内容