[发明专利]低功率快速稳定电压基准电路

说明书

技术领域

半导体装置典型地具有内置电压基准电路以便为半导体装置的各种(miscellaneous)模块提供基准电压。例如，电压基准电路被广泛地用于模拟集成电路(IC)。偶尔，模拟IC甚至使用不止一个电压基准电路来提供多个基准电压。在数字IC中常常要求电压基准电路用于振荡和时钟产生。电压基准电路是现代半导体装置的基本构件，并且所述电压基准电路的性能(诸如功耗和电压精度)可以影响所述半导体装置的整体性能。

背景技术

半导体装置典型地至少按照“待机”模式和“正常功能”模式工作。在所述“待机”模式下工作，所述半导体装置通过关断有源电路组件节省功率。在所述“正常功能”模式下工作，当所述半导体装置利用有源电路组件处理信息时，所述半导体装置呈现增加的功耗。典型应用要求半导体装置从“待机”模式唤醒并且在短时间内发回信息。例如，温度应用可能要求温度感测电路来唤醒，测量所述环境温度，并且快速地发回温度信息，例如在1微秒的数量级。数字电路从所述“待机”模式唤醒的典型步骤包括：启动电压基准电路以使能振荡器，产生用于所述数字电路操作的振荡器时钟信号，使能其他模块以处理信息，并且将所述信息发送至另一器件。所述电压基准电路的启动时间对于半导体装置的响应时间是关键的。为了减小半导体装置的响应时间，所述电压基准电路的启动时间需要最小化。

除了最小化电压基准电路的启动时间之外，所述电压基准电路的电流消耗也应当保持较低，特别是用于诸如便携式器件的应用。然而，快速启动时间和低电流消耗的目标会彼此冲突，因为相对较大的电流有助于加速所述电压基准电路的电压稳定(settling)。

发明内容

描述了电压基准电路的实施例。在一个实施例中，电压基准电路包括：启动电路，配置用于产生启动电流，并且响应于所述启动电流和电流阈值之间的比较而被关断；放大器，连接至所述启动电路，并且配置用于响应于所述启动电流利用正电流反馈回路产生放大的电流；以及绝对温度成比例(PTAT)电流发生器，配置用于响应于所述启动电流和所述放大的电流产生与温度无关的基准电压。还描述了其他实施例。

在实施例中，电压基准电路包括启动电路、运算放大器和PTAT电流发生器。所述启动电路配置用于产生启动电流，并且响应于所述启动电流和电流阈值之间的比较而被关断。所述启动电路包括：电流源，配置用于当没有电流流经所述电压基准时产生源电流；电流比较器，配置用于响应于所述源电流产生所述启动电流；以及开关，连接至所述电流比较器。所述电流比较器还配置用于响应于所述启动电流和所述电流阈值之间的比较关断所述开关。所述运算放大器连接至所述启动电路，并且配置用于响应于所述启动电流利用正电流反馈回路产生放大的电流。所述运算放大器包括连接至所述启动电路的差分输入级和连接至所述差分输入级的输出级。所述差分输入级和所述输出级形成了所述正电流反馈回路，其中流经所述差分输入级的电流尖峰造成了电流超过所述尖峰的进一步增加。所述PTAT电流发生器配置用于响应于所述启动电流和所述放大的电流产生与温度无关的基准电压。

在实施例中，带隙电压基准电路包括启动电路、运算放大器和PTAT电流发生器。所述启动电路配置用于产生启动电流，并且响应于所述启动电流和电流阈值之间的比较而被关断。所述运算放大器连接至所述启动电路，并且配置用于响应于所述启动电流利用正电流反馈回路产生放大的电流。所述运算放大器包括连接至所述启动电路的差分输入级和连接至所述差分输入级的输出级。所述差分输入级和所述输出级形成了所述正电流反馈回路，其中流经所述差分输入级的电流中的尖峰造成了电流超过所述尖峰的进一步增加。所述PTAT电流发生器配置用于响应于所述启动电流和所述放大的电流产生与温度无关的基准电压。

根据结合附图的作为本发明原理描述的以下详细描述，本发明实施例的其他方面和优势将变得更加清楚明白。

附图说明

图1是根据本发明实施例的半导体装置的示意性方框图。

图2描述了图1中电压基准电路的实施例。

图3描述了图2所示电压基准电路的实施例。

图4是图3所示电压基准电路的输入电压和输出基准电压的曲线图。

图5示出了图3所示电压基准电路的反馈回路。

图6是图3所示电压基准电路的稳定性响应的曲线图。

在整个说明书中，类似的参考数字可以用于标识类似的元件。

具体实施方式