專利名稱：參考電壓產生器的制作方法
參考電壓產生器
才支術領i或
本發明是有關于一種參考電壓產生器，且特別是有關于一種具有省電功 能的參考電壓產生器。
背景技術：
傳統參考電壓產生器使用能隙參考電路來產生與絕對溫度成比例
(Proportional to absolute temperature, PTAT)的能隙參考電壓。由于能 隙參考電路的特性，能隙參考電壓的范圍是受到限制。當需要較高的參考電 壓時，能隙參考電壓是通過額外的運算放大器來輸出。 一電阻串接著依據輸 出的能隙參考電壓來產生較高的參考電壓。然而，運算放大器不僅十分耗電， 且在實現時需要相當大的IC面積。
發明內容
本發明是有關于一種參考電壓產生器。此參考電壓產生器，毋須使用運 算放大器，即可輸出高于能隙參考電壓的參考電壓。本發明的參考電壓產生 器是較省電，且實現此參考電壓產生器的電路所需的IC空間較小。因此，應 用與制造本發明的參考電壓產生器所需的成本即可有效降低。
根據本發明的第一方面，提出一種參考電壓產生器，包括能隙參考電路、 電平移位電路與分壓器。能隙參考電路包括電流產生器與第 一雙極結型晶體 管。電流產生器輸出參考電流。參考電流是通過第一電阻流入雙極結型晶體 管的射極，晶體管的集極與基極是接地，使得能隙參考電壓得以于電流產生 器與第一電阻間輸出，且使得第一偏壓電壓得以于晶體管的射極端輸出。電 平移位電路耦接至能隙參考電路，并輸出第二偏壓電壓。第二偏壓電壓是高 于第一偏壓電壓，且不等于能隙參考電壓。分壓器耦接于第二偏壓電壓與能 隙參考電壓之間，并輸出其間的參考電壓。
為讓本發明的上述內容能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，并配合 所附圖式，作詳細說明如下。
圖2繪示依照本發明另一實施例的參考電壓產生器的電路圖。 [主要元件標號說明]
110、210:能隙參考電路
111、211:電流產生器
112、121、212、 221、 222:雙極結型晶體管
113、122、131、 132、 223、231、 232:電阻
120、220:電平移位電路
130、230:分壓器
具體實施例方式
圖1繪示依照本發明實施例的參考電壓產生器的電路圖。請參考圖1。
參考電壓產生器100包括能隙參考電路110、電平移位電路120與分壓器130。 能隙參考電路110包括電流產生器111與雙極結型晶體管112。電流產生器 lll輸出參考電流Ir。參考電流Ir通過電阻113流入晶體管112的射極。晶 體管112的基極與集極均接地。第一偏壓電壓Vl是于晶體管112的射極輸出。 能隙參考電壓Vr是于電流產生器111與電阻113之間輸出。
電平移位電路120是耦接至能隙參考電路110，并用以產生高于偏壓電 壓VI且不等于能隙參考電壓Vr的偏壓電壓V2。分壓器130是耦接于偏壓電 壓V2與能隙參考電壓Vr之間，并于其間輸出參考電壓Vo。
在本發明實施例中，電平移位電路120包括雙極結型晶體管121與電阻 122。晶體管121的基極耦接至晶體管112的射極，以接收偏壓電壓VI。晶 體管121的集極是接地。如此，高于偏壓電壓VI的內部電壓Vi是于晶體管 122的集極輸出。電阻122的一端接收內部電壓Vi,并于另一端輸出偏壓電 壓V2。
分壓器130可以是高阻抗的電阻串或是高阻抗的可變電阻。在本發明實 施例中，高阻抗電阻串包括電阻131與132,用以對能隙參考電壓Vr與偏壓 電壓V2間的電壓進行分壓，以輸出參考電壓Vo。電阻131與132的電阻值 為可調整，以輸出適當的參考電壓。電流產生器110為與絕對溫度成比例(Proportional to absolute temperature, PTAT)的電流產生器。由能隙參考電路11 0所輸出的能隙參考 電壓Vr與環境溫度相關性很低。在本發明實施例中，通過調整電阻122的電 阻值，電平位移電路120可較佳地輸出等于能隙參考電壓Vr的兩倍的偏壓電 壓V2，使得參考電壓Vo實質上對環境溫度的變化不敏感。
舉例來說，由能隙參考電路110所輸出的能隙參考電壓Vr通常大約為 1.25V。通過調整電阻122的電阻值，由電平移位電路120所產生的偏壓電壓 V2可調整至大約為2. 5V,即能隙參考電壓Vr的兩倍。所得到的參考電壓V。 即介于1.25V與2.5V之間。此參考電壓Vo是實質上對環境溫度不敏感。
依據本發明實施例的參考電壓產生器，毋須使用運算放大器，即可輸出 高于能隙參考電壓的參考電壓。本發明實施例的參考電壓產生器，在電路中 僅需四條電流路徑。因此，相較于傳統參考電壓產生器，本發明實施例的參 考電壓產生器所消耗的能量較低，且在實現此參考電壓產生器時，所需的IC 空間也較小。
另一實施例的參考電壓產生器的電路圖。請參考圖2。參考電壓產生器200 用以產生高于參考電壓產生器100所產生的參考電壓Vo的參考電壓Vo'。參 考電壓產生器200與100的不同之處在于電平移位電路220,與其電源電壓 VDD。
電平移位電路220包括雙極結型晶體管221、 222與電阻223。晶體管221 的基極是耦接晶體管222的射極，以接收偏壓電壓VI，，晶體管221的集極 是接地，以于其射極端輸出高于偏壓電壓VI，的內部電壓Vil。
晶體管222的基極是耦接至晶體管221的射極，以接收內部電壓Vil, 晶體管222的集極是接地，以于晶體管222的射極輸出高于內部電壓Vil的 內部電壓Vi2。
電阻223的一端接收內部電壓Vi2,于另一端輸出偏壓電壓V2'。分壓器 2 30對能隙參考電壓Vr與偏壓電壓V2，間的電壓進行分壓，并據以輸出參考 電壓Vo，。
由于偏壓電壓V2'是經由兩個晶體管221與222的射極與基極間的跨壓 而得到，而參考電壓產生器100的偏壓是僅經由一個晶體管121的射極與基 極間的跨壓而得到，因此偏壓電壓V2，是高于偏壓電壓V2。因此，參考電壓產生器200可產生高于參考電壓Vo的參考電壓Vo'。
參考電壓產生器200的電源電壓VDD是高于參考電壓產生器100的電源 電壓Vdd，以產生高于偏壓電壓V2的偏壓電壓V2'。
同樣地，電流產生器210為與絕對溫度成比例(PTAT)的電流產生器。能 隙參考電壓Vr'與環境溫度的相關性很低。在本發明實施例中，通過調整電 阻223的電阻值，電平移位電路220可較佳地輸出等于能隙參考電壓Vr'的 三倍的偏壓電壓V2',使得參考電壓Vo，實質上對于環境溫度的變化不敏感。
舉例來說，由能隙參考電路210所輸出的能隙參考電壓Vr'大約為1. 25V。 由電平移位電路220所產生的偏壓電壓V2'是被調整成大約為3. 75V，亦即 能隙參考電壓的三倍。參考電壓Vo,是介于1.25V與3. 75V之間。參考電壓 Vo'是較適于某些應用，且實質上對環境溫度的變化不敏感。
電平移位電路120與220分別包括一個與兩個雙極結型晶體管，以得到 較高的偏壓電壓V2與V2，，以輸出較高的參考電壓。在實際應用上，電平移 位電路可包括更多雙極結型晶體管來產生更高的參考電壓。由電平移位電路 所輸出的偏壓電壓可以是能隙參考電壓的N倍，使得參考電壓為與絕對溫度 成比例。其中，N為正整數。
依據本發明兩實施例的參考電壓產生器，毋須運算放大器，即可輸出高 于能隙參考電壓的參考電壓。此參考電壓產生器是較省電。且在實現此參考 電壓產生器時，所需的IC空間亦較小。因此，使用與制造此參考電壓產生器 所需的成本即可有效降低。
綜上所述，雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定 本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和 范圍內，當可作各種的更動與潤飾。因此，本發明的保護范圍當視所附的權 利要求范圍所界定者為準。
權利要求
1.一種參考電壓產生器，包括能隙參考電路，包括電流產生器，用以輸出參考電流；及第一雙極結型晶體管，該參考電流是通過第一電阻流入其射極，其集極與其基極是接地，使得能隙參考電壓得以于該電流產生器與該第一電阻間輸出，且使得第一偏壓電壓得以于該第一雙極結型晶體管的射極端輸出；電平移位電路，用以耦接至該能隙參考電路，并輸出高于該第一偏壓電壓且不等于該能隙參考電壓的第二偏壓電壓；以及分壓器，用以耦接于該第二偏壓電壓與該能隙參考電壓之間，并輸出其間的參考電壓。
2. 根據權利要求1所述的參考電壓產生器，其中該電平移位電路還包括 第二雙極結型晶體管，其基極接收該第一偏壓電壓，其集極是接地，以于其射極輸出高于該第一偏壓電壓的內部電壓；以及第二電阻，用以于其一端接收該內部電壓，于其另一端輸出該第二偏壓電壓。
3. 根據權利要求2所述的參考電壓產生器，其中，該第二偏壓電壓為該能隙參考電壓的兩倍高。
4. 根據權利要求1所述的參考電壓產生器，其中，該電平移位電路還包括第二雙極結型晶體管，其基極接收該第一偏壓電壓，其集極接地，以于 其射極輸出高于該第一偏壓電壓的第一內部電壓；第三雙極結型晶體管，其基極接收該第一內部電壓，其集極接地，以于 其射極輸出高于該第一內部電壓的第二內部電壓；以及第二電阻，用以于其一端接收該第二內部電壓，并于其另一端輸出該第 二偏壓電壓。
5. 根據權利要求4所述的參考電壓產生器，其中，該第二偏壓電壓為該能隙參考電壓的三倍高。
6. 根據權利要求1所述的參考電壓產生器，其中，該分壓器為高阻抗的 電阻串。
7. 根據權利要求1所述的參考電壓產生器，其中，該分壓器為高阻抗的 可變電阻。
8. 根據權利要求1所述的參考電壓產生器，其中，該電流產生器為與絕 對溫度成比例的電流產生器。
9. 根據權利要求1所述的參考電壓產生器，其中，該第二偏壓電壓為該 能隙參考電壓的N倍高，使得該參考電壓為與絕對溫度成比例的參考電壓， 其中N為正整數。
全文摘要
一種參考電壓產生器，包括能隙參考電路、電平移位電路與分壓器。能隙參考電路包括電流產生器與第一雙極結型晶體管。電流產生器輸出參考電流。參考電流是通過第一電阻流入第一雙極結型晶體管的射極，第一雙極結型晶體管的集極與基極是接地，使得能隙參考電壓于電流產生器與第一電阻間輸出，并使得第一偏壓電壓于第一雙極結型晶體管的射極輸出。電平移位電路耦接至能隙參考電路并輸出高于第一偏壓電壓且不等于能隙參考電壓的第二偏壓電壓。分壓器耦接于第二偏壓電壓與能隙參考電壓間，并輸出其間的參考電壓。
文檔編號G05F1/56GK101315566SQ20081009871
公開日2008年12月3日 申請日期2008年5月30日 優先權日2007年5月30日
發明者王惠民 申請人:奇景光電股份有限公司