[发明专利]基准电压电路和电子设备

说明书

基准电压电路(1)包括：PTAT电压生成电路(20)，生成具有正温度系数的电压；CTAT电压生成电路(10)，生成具有负温度系数的电压；以及温度特性调节电路(30)，生成用于调节温度特性的电压。基准电压电路输出通过基于PTAT电压生成电路的输出、CTAT电压生成电路的输出和温度特性调节电路的输出进行计算而形成的基准电压(VOUT)。

技术领域

本公开涉及基准电压电路和电子设备。更具体而言，本发明涉及适用于例如超低功耗电路系统中的基准电压电路，以及设置有这种基准电压电路的电子设备。

背景技术

对于构成长时间由硬币电池驱动的设备的元件电路，以及构成通过使用诸如热和振动等耗散的能量的能量收集来供电的超低功耗设备的元件电路，需要纳瓦级的低功耗。

存在基准电压电路(VREF电路)作为包含在所有器件中的元件电路中的一个。图9示出了一般基准电压电路的原理。基准电压电路9通过将温度系数为正的PTAT(与绝对温度成正比)电压和温度系数为负的CTAT(与绝对温度互补)电压乘以必要的预定系数，并将它们彼此相加以消除各温度特性，以生成不具有温度特性的基准电压。通常，系数β_PTAT或系数β_CTAT中的至少一个被设置为“1”，并且PTAT电压(V_PTAT)或CTAT电压(V_CTAT)中的至少一个通常按原样相加。

基准电压电路有几种类型。近年来，已经提出了通过在亚阈值(subthreshold)区中操作MOSFET来实现低功耗的基准电压电路(参见例如，NPL 1)。图10是具有这种配置的基准电压电路9A的电路原理图。基准电压电路9A包括CTAT电压生成电路10和PTAT电压生成电路20，CTAT电压生成电路10具有PNP型晶体管Q的基极和集电极接地的电路，PTAT电压生成电路20具有多级中连接用于提取两对MOSFET之间的栅极电压差的结构的配置。基准符号M_P表示用作电流源的晶体管，基准符号M_N表示用作负载电阻的晶体管。该基准电压电路9A能够利用MOSFET的亚阈值特性来进行输出电压的温度系数补偿，并且与其它类型相比能够实现面积节省和低电流消耗。

电压V_BE是双极晶体管Q的基极-发射极电压，并且对应于具有后述的负温度系数的CTAT电压。具有正温度系数的PTAT电压通过多级中连接MOSFET的栅极电压差而生成，并且输出电压V_REF1由下列等式(1)表示。这里，基准符号η被称为MOSFET斜率因子的系数并且表示器件特性、基准符号k_B是玻尔兹曼常数、基准符号q是基本电荷、基准符号W_2j和L_2j表示晶体管M_2j的栅极宽度和栅极长度。类似地，基准符号W_2j-1和L_2j-1也表示栅极宽度和栅极长度。图10所示的示例表示1≤j≤5。等式(1)的第一项对应于具有负温度系数的CTAT电压，第二项对应于具有正温度系数的PTAT电压。

引用列表

非专利文献

NPL 1

Tetsuya Hirose et al.,A CMOS Bandgap and Sub-Bandgap VoltageReference Circuits for Nanowatt Power LSIs,IEEE Asian Solid-state CircuitsConference,pp.77-80,November 2010.

发明内容

技术问题