電壓產生器的製造方法
2023-10-05 21:52:04 1
電壓產生器的製造方法
【專利摘要】本發明提供一種電壓產生器，包括第一電流源、第二電流源、第一電阻器、參考電壓產生器、第一放大器以及第二放大器。第一電流源根據第一偏壓電壓產生具有第一溫度係數的第一電流和第二電流。第二電流源根據第二偏壓電壓產生具有第二溫度係數的第三電流和第四電流。參考電壓產生器根據第一電流和第三電流提供第一參考電壓和第二參考電壓。第一放大器根據第一參考電壓和第二參考電壓產生第一偏壓電壓。第二放大器根據第二參考電壓和第三參考電壓產生第二偏壓電壓。其中，第一溫度係數與第二溫度係數是互補的。
【專利說明】電壓產生器【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電壓產生器，尤其涉及一種帶隙(band gap)電壓產生器。
【背景技術】
[0002]傳感器技術與人們生活之間的關係已越來越密切。用於感測環境溫度的傳感器還可以用在消費性電子裝置的應用中。在未來的增值產品中，在系統內晶片(System OnChip,簡稱S0C)中配置精密的溫度傳感器可以使產品獲得優勢。這種溫度傳感器通過帶隙電壓產生器來實施，而所述帶隙電壓產生器用於提供獨立於溫度的電壓以及與絕對溫度成比例的電壓。現有技術溫度傳感器將電壓VREF、與絕對溫度成比例的電壓作比較，以獲得溫度信息。也就是說，設計一種精密的帶隙電壓產生器十分重要，並且這樣可以精確地檢測出環境溫度。
【發明內容】
[0003]本發明提供一種電壓產生器，所述電壓產生器用於產生輸出電壓，所述輸出電壓與環境溫度成比例。
[0004]本發明所提供的所述電壓產生器包含:第一電流源、第二電流源、第一電阻器、參考電壓產生器、第一放大器以及第二放大器。所述第一電流源根據第一偏壓電壓產生第一電流和第二電流，並且所述第二電流被提供給公共端。所述第一電流和所述第二電流具有第一溫度係數。所述第二電流源根據第二偏壓電壓產生第三電流和第四電流，並且所述第三電流和所述第四電 流具有第二溫度係數。所述第一電阻器具有第一端和第二端，所述第一端耦接到第一電流源以接收第一電流。所述第一電阻器在所述第一端上產生輸出電壓。所述參考電壓產生器根據第一電流和第三電流提供第一參考電壓和第二參考電壓。所述第一放大器耦接到參考電壓產生器和第一電流源。所述第一放大器根據第一參考電壓和第二參考電壓產生所述第一偏壓電壓。第二電阻器耦接在第二電流源與參考接地電壓之間，並且所述第二電阻器接收第二電流源以產生第三參考電壓。所述第二放大器耦接到參考電壓產生器和第二電流源。所述第二放大器根據第二參考電壓和第三參考電壓產生所述第二偏壓電壓。其中，第一溫度係數與第二溫度係數是互補的。
[0005]基於上述，本發明所提供的所述電壓產生器根據具有第一溫度係數的第二電流以及具有第二溫度係數的第三電流來產生輸出電壓，其中，所述第一溫度係數與所述第二溫度係數是互補的。所提出的電壓產生器可以減少裝置失配因素，並且性能得到了提升。此外，本發明所提供的所述電壓產生器十分簡單並且能節省更多空間，從而降低主要成本。
[0006]為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合附圖作詳細說明如下。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1是根據本發明的一個實施例的電壓產生器100的電路圖；[0008]圖2是根據本發明的一個實施例的另一種電壓產生器200的電路圖；
[0009]圖3是根據本發明的一個實施例的又一種電壓產生器200的電路圖；
[0010]圖4是根據本發明的一個實施例的截波器351的電路圖；
[0011]圖5是根據本發明的一個實施例的截波器352的電路圖。
[0012]附圖標記說明:
[0013]100、200、300:電壓產生器；
[0014]110、120、210、220、310、320:電流源；
[0015]130、230、330:參考電壓產生器；
[0016]R1、R2、R3、R4、R5:電阻器;
[0017]AMP1、AMP2:放大器；
[0018]VBIASl:第一偏壓電壓；
[0019]VBIAS2:第二偏壓電壓；
[0020]I1:第一電流；
[0021]12:第二 電流；
[0022]13:第三電流；
[0023]14:第四電流；
[0024]CT:公共端；
[0025]VREF:電壓；
[0026]VRl:第一參考電壓；
[0027]VR2:第二參考電壓；
[0028]GND:參考接地電壓；
[0029]VPTAT:輸出電壓；
[0030]Ml ?M4、Tl ?T2:電晶體；
[0031]VDD:參考電源；
[0032]El ?E4:端點；
[0033]351、352:截波器；
[0034]CK:脈衝信號；
[0035]CKB:反相脈衝信號；
[0036]IN11、IN21:第一輸入端；
[0037]IN12、IN22:第二輸入端；
[0038]SW11-SW14、SW21_SW24:開關。
【具體實施方式】
[0039]參考圖1，圖1是根據本發明的一個實施例的電壓產生器100的電路圖。電壓產生器100包含電流源110和電流源120、參考電壓產生器130、電阻器Rl和電阻器R2以及放大器AMPl和放大器AMP2。電流源110根據第一偏壓電壓VBIASl產生第一電流Il和第二電流12，並且第二電流12被提供給公共端CT，並且第一電流Il和第二電流12具有第一溫度係數。電流源120耦接到公共端CT。電流源120根據第二偏壓電壓VBIAS2產生第三電流13和第四電流14。第三電流13被提供至公共端CT，並且第三電流13和第四電流14具有第二溫度係數。其中，所述第一溫度係數與所述第二溫度係數是互補的。例如，第一溫度係數是正溫度係數，而第二溫度係數是負溫度係數。
[0040]由於第一溫度係數與第二溫度係數是互補的，因此公共端CT上的電壓VREF可以與環境溫度無關。
[0041 ] 參考電壓產生器130耦接到公共端CT，並且參考電壓產生器130通過公共端CT接收第二電流12和第三電流13。此外，參考電壓產生器130根據第二電流12和第三電流13產生第一參考電壓VRl和第二參考電壓VR2。放大器AMPl耦接到參考電壓產生器130，並且放大器AMPl的第一輸入端接收第一參考電壓VR1，並且放大器AMPl的第二輸入端接收第二參考電壓VR2。放大器AMPl產生第一偏壓電壓VBIAS1，並且將第一偏壓電壓VBIASl提供給電流源110。放大器AMP2的第一輸入端接收第二參考電壓VR2，並且放大器AMP2的第二輸入端耦接到電阻器R2與電流源120的連接端。放大器AMP2根據第二參考電壓VR2以及電阻器R2與電流源120的連接端上的電壓來產生第二偏壓電壓VBIAS2。
[0042]電阻器Rl耦接在電流源110與參考接地電壓GND之間。電阻器Rl接收第一電流Il並對應產生輸出電壓VPTAT。如果第一溫度係數是正溫度係數，那麼輸出電壓VPTAT的電壓值正比於環境溫度。此外，電阻器R2耦接在放大器AMP2的第二輸入端與參考接地電壓GND之間。放大器AMP2的第二輸入端上的電壓值等於第四電流14的電流電壓值乘以電阻器R2的電阻。
[0043]通過將具有負溫度係數的第三電流13傳送到參考電壓產生器130中。第一電流Ii與溫度變化之間的關係曲線的斜率得以增大。當電壓產生器100用作溫度檢測器時，容易實現電壓VREF與輸出電壓VPTAT之間的比較操作。並且，輸出電壓VPTAT可以較不受電壓產生器100中的電子元件的不匹配所影響而獲得較高的準確度。
[0044]參考圖2，圖2是根據本發明的一個實施例的另一種電壓產生器200的電路圖。電壓產生器200包含電流源210和電流源220、參考電壓產生器230、電阻器Rl和電阻器R2以及放大器AMPl和放大器AMP2。電流源210包含電晶體Ml和電晶體M2。電晶體Ml和電晶體M2的第一端耦接到參考電源VDD。電晶體Ml和電晶體M2的控制端耦接到放大器AMPl以接收第一偏壓電壓VBIASl。電晶體Ml和電晶體M2的第二端分別產生第一電流Il和第二電流12。第一電流Il被提供至電阻器Rl，並且第二電流12被提供給公共端CT。
[0045]電流源220包含電晶體M3和電晶體M4。電晶體M3和電晶體M4的控制端耦接到放大器AMP2以接收第二偏壓電壓VBIAS2。電晶體M3和電晶體M4的第一端耦接到參考電源VDD。電晶體M3和電晶體M4的第二端分別產生第三電流13和第四電流14。第三電流13被提供給公共端CT，並且第四電流14被提供給端點E3。端點E3是電阻器R2、電流源220以及放大器AMP2的連接端。
[0046]參考電壓產生器230包含電阻器R3、電阻器R4和電阻器R5以及電晶體Tl和電晶體T2。電阻器R3耦接在公共端CT與端點El之間，其中，端點El耦接到放大器AMPl的第一輸入端。電阻器Rl耦接在公共端CT與端點E2之間，其中，端點E2耦接到放大器AMP2的第二輸入端。電阻器R5的第一端耦接到端點E2，並且電阻器R5的第二端耦接到電晶體T2。電晶體Tl的第一端耦接到端點E1，電晶體Tl的第二端和控制端耦接到參考接地電壓GND。電晶體T2的第二端和控制端耦接到參考接地電壓GND。
[0047]電晶體Tl和電晶體T2被配置成二極體。電晶體Tl和電晶體T2的第一端可以作為二極體的陽極，並且二極體的陰極耦接到參考接地電壓GND。
[0048]參考圖3，圖3是根據本發明的一個實施例的又一種電壓產生器200的電路圖。電壓產生器300包含電流源310和電流源320、參考電壓產生器330、電阻器Rl和電阻器R2、放大器AMPl和放大器AMP2以及截波器351和截波器352。與電壓產生器200的不同之處在於，電壓產生器300進一步包含截波器351和截波器352。截波器351耦接在參考電壓產生器330與放大器AMPl之間，並且截波器352耦接在放大器AMP2與參考電壓產生器330之間。具體而言，截波器351的兩個輸入端分別耦接到端點El和端點E2，並且截波器351的兩個輸出端分別耦接到放大器AMPl的第一輸入端INll和第二輸入端IN12。截波器352的兩個輸入端分別耦接到端點E2和端點E3，並且截波器352的兩個輸出端分別耦接到放大器AMP2的第一輸入端IN21和第二輸入端IN22。截波器351和截波器352分別用於消除放大器AMPl和放大器AMP2的偏移電壓，並且截波器351和截波器352由脈衝信號CK來控制。
[0049]參考圖4，圖4是根據本發明的一個實施例的截波器351的電路圖。截波器351包含開關SW11-SW14。開關SWll的第一端耦接到端點E1，開關SWll的第二端耦接到放大器AMPl的第一輸入端IN11。開關SWll由脈衝信號CK來控制。開關SW12的第一端耦接到端點E1，開關SW12的第二端耦接到放大器AMPl的第二輸入端IN12。開關SW12由反相脈衝信號CKB來控制。其中,脈衝信號CK與反相脈衝信號CKB是互補的。開關SW13的第一端耦接到端點E2，開關SW13的第二端耦接到放大器AMPl的第一輸入端INlI。開關SW13由反相脈衝信號CKB來控制。開關SW14的第一端耦接到端點E2，開關SW14的第二端耦接到放大器AMPl的第二輸入端IN12。開關SW14由脈衝信號CK來控制。也就是說，開關SWll與SW14的接通或斷開狀態是相同的，開關SW12與SW13的接通或斷開狀態是相同的，而開關SWll與SW12的接通或斷開狀態是不同的。
[0050]參考圖5,圖5是根據本發明的一個實施例的截波器352的電路圖。截波器352包含開關SW21-SW24。開關SW21的第一端耦接到端點E2，開關SW21的第二端耦接到放大器AMP2的第一輸入端IN21。開關SW21由脈衝信號CK來控制。開關SW22的第一端耦接到端點E2，開關SW22的第二端耦接到放大器AMP2的第二輸入端IN22。開關SW22由反相脈衝信號CKB來控制。開關SW23的第一端耦接到端點E3，開關SW23的第二端耦接到放大器AMP2的第一輸入端IN21。開關SW23由反相脈衝信號CKB來控制。開關SW24的第一端耦接到端點E3，開關SW24的第二端耦接到放大器AMP2的第二輸入端IN22。開關SW24由脈衝信號CK來控制。也就是說，開關SW21與SW24的接通或斷開狀態是相同的，開關SW22與SW23的接通或斷開狀態是相同的，而開關SW21與SW22的接通或斷開狀態是不同的。
[0051]最後應說明的是:以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的範圍。
【權利要求】
1.一種電壓產生器，其特徵在於，包括: 一第一電流源，其根據一第一偏壓電壓產生一第一電流和一第二電流，並且所述第二電流被提供給一公共端，並且所述第一電流和所述第二電流具有一第一溫度係數； 一第二電流源，其根據一第二偏壓電壓產生第三電流和第四電流，並且所述第三電流和所述第四電流具有一第二溫度係數； 一第一電阻器，其具有第一端和第二端，其第一端耦接到所述第一電流源以接收所述第一電流，所述第一電阻器在所述第一電阻器的第一端產生一輸出電壓； 一參考電壓產生器，其根據所述第一電流和所述第三電流提供第一參考電壓和第二參考電壓； 一第一放大器，其耦接到所述參考電壓產生器和所述第一電流源，所述第一放大器根據所述第一參考電壓和所述第二參考電壓產生所述第一偏壓電壓； 一第二電阻器，其耦接在所述第二電流源與一參考接地電壓之間，所述第二電阻器接收所述第二電流源以產生一第三參考電壓；以及 一第二放大器，其耦接到所述參考電壓產生器和所述第二電流源，所述第二放大器根據所述第二參考電壓和所述第三參考電壓產生所述第二偏壓電壓， 其中，所述第一溫度係數與所述第二溫度係數是互補的。
2.根據權利要求1所述的電壓產生器，其特徵在於，所述第一電流源包括: 一第一電晶體，其具有第一端、第二端以及控制端，所述第一電晶體的第一端耦接到一參考電源，所述第一電晶體的控制端接收所述第一偏壓電壓，並且所述第一電晶體的第二端產生所述第一偏壓電壓；以及 一第二電晶體，其具有第一端、第二端以及控制端，所述第二電晶體的第一端耦接到所述參考電源，所述第二電晶體的控制端接收所述第一偏壓電壓，並且所述第二電晶體的第二端耦接到所述公共端。
3.根據權利要求1所述的電壓產生器，其特徵在於，所述第二電流源包括: 一第一電晶體，其具有第一端、第二端以及控制端，所述第一電晶體的第一端耦接到一參考電源，所述第一電晶體的控制端接收所述第一偏壓電壓，並且所述第一電晶體的第二端產生所述第二偏壓電壓；以及 一第二電晶體，其具有第一端、第二端以及控制端，所述第二電晶體的第一端耦接到所述參考電源，所述第二電晶體的控制端接收所述第二偏壓電壓，並且所述第二電晶體的第二端產生所述第四電流。
4.根據權利要求1所述的電壓產生器，其特徵在於，所述參考電壓產生器包括: 一第三電阻器，其耦接在所述公共端與所述第一放大器的第一輸入端之間； 一第四電阻器，其耦接在所述公共端與所述第一放大器的第二輸入端之間； 一第五電阻器，其具有第一端和第二端，所述第五電阻器的第一端耦接到所述第一放大器的第二輸入端； 一第一二極體，所述第一二極體的陽極耦接到所述放大器的第一輸入端，所述第一二極體的陰極耦接到所述參考接地電壓；以及 一第二二極體，所述第二二極體的陽極耦接到所述第五電阻器的第二端，所述第二二極體的陰極耦接到所述參考接地電壓。
5.根據權利要求4所述的電壓產生器，其特徵在於，所述第一二極體是一第一電晶體，並且所述第二二極體是一第二電晶體，所述第一電晶體具有第一端、第二端以及控制端，所述第一電晶體的第二端和控制端耦接到所述參考接地電壓，所述第一電晶體的第一端耦接到所述第一放大器的第一輸入端，所述第二電晶體具有第一端、第二端以及控制端，所述第二電晶體的第二端和控制端耦接到所述參考接地電壓，所述第一電晶體的第一端耦接到所述第五電阻器的第二端。
6.根據權利要求1所述的電壓產生器，其特徵在於，還包括: 一截波器，其耦接在所述第一放大器與所述參考電壓產生器之間。
7.根據權利要求6所述的電壓產生器，其特徵在於，所述截波器包括: 一第一開關，所述第一開關的第一端接收所述第一參考電壓，所述第一開關的第二端耦接到所述第一放大器的第一輸入端，並且所述第一開關由一脈衝信號來控制； 一第二開關，所述第二開關的第一端接收所述第一參考電壓，所述第二開關的第二端耦接到所述第一放大器的第二輸入端，並且所述第二開關由一反相脈衝信號來控制； 一第三開關，所述第三開關的第一端接收所述第二參考電壓，所述第三開關的第二端耦接到所述第一放大器的第一輸入端，並且所述第三開關由所述反相脈衝信號來控制；以及 一第四開關，所述 第四開關的第一端接收所述第二參考電壓，所述第四開關的第二端耦接到所述第一放大器的第二輸入端，並且所述第四開關由所述脈衝信號來控制。
8.根據權利要求1所述的電壓產生器，其特徵在於，還包括: 一截波器，其耦接在所述第二放大器與所述參考電壓產生器之間。
9.根據權利要求8所述的電壓產生器，其特徵在於，所述截波器包括: 一第一開關，所述第一開關的第一端接收所述第二參考電壓，所述第一開關的第二端耦接到所述第二放大器的第一輸入端，並且所述第一開關由一脈衝信號來控制； 一第二開關，所述第二開關的第一端接收所述第二參考電壓，所述第二開關的第二端耦接到所述第二放大器的第二輸入端，並且所述第二開關由反相脈衝信號來控制； 一第三開關，所述第三開關的第一端耦接到所述第二電阻器和所述第二電流源，所述第三開關的第二端耦接到所述第二放大器的第一輸入端，並且所述第三開關由所述反相脈衝信號來控制；以及 一第四開關，所述第四開關的第一端耦接到所述第二電阻器和所述第二電流源，所述第四開關的第二端耦接到所述第二放大器的所述第二輸入端，並且所述第四開關由所述脈衝信號來控制。
10.根據權利要求1所述的電壓產生器，其特徵在於，所述第一放大器和所述第二放大器中的每一者都具有截波器輸出級。
【文檔編號】G05F1/567GK103995554SQ201310152353
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2013年4月27日 優先權日:2013年2月19日
【發明者】陳宜隆 申請人:創傑科技股份有限公司