參考電壓電路的制作方法

專利名稱：參考電壓電路的制作方法
技術領域：
本發明是有關于一種參考電壓電路，特別是指一種具有二階溫度補償
(second order temperature compensation)的參考電壓電路。
背景技術：
參考電路(reference circuits)是有必要地呈現在很多應用電路中，如 純才莫擬(purely analog)電3各、混合才莫式(mixed-mode)電3各到純凄t字(purely digital)電路。對于低參考電壓的需求，在可攜式以電池供電的產品(如移動 電話、呼叫器、攝影機與筆記本型計算機)中尤其明顯。因此，低電壓與低靜 態電流為改善電池效率與壽命所需的特性。低電壓操作則為改良制程技術的 結果。但不幸地，更低的動態范圍(低電壓操作的結果)需要更精確的參考電 壓。
盡管輸入電壓、輸出電流或溫度會有緩慢或瞬間的變動，但一般來說， 參考電壓有必要提供實質不變的輸出電壓。實際上，很多設計者已利用能隙 參考電路(bandgap reference circui ts)其能供給穩定電壓的特性，使得供 給的電壓在廣泛溫度范圍內不會隨溫度變化而改變。這些能隙參考電路的運 作須仰賴雙極結型晶體管(bipolar junction transistor, BJT)的基極-射極 電壓Vbe的特定與溫度相關的(temperature-dependent)特質。特別地，這些 能隙參考電路是操作在「通過熱電壓(thermal vol tage)的正溫度系數 (positive temperature coefficient)來補償雙極結型晶體管的基極-射極電 壓的負溫度系H(negative temperature coefficient)」的原則下，其中上 述的熱電壓的正溫度系數即為VThermal，而VThermal=kT/q,當中k為波茲曼常數 (Boltzmann， s constant), T為纟色對溫度(absolute temperature), q為電 荷，而絕對溫度T的單位為克耳文度(Kelvin degree) 。 一il殳來說，上述的基
極-射極電壓的負溫度系數會與上述的熱電壓的正溫度系數VThe，,相加，而因
為該熱電壓的正溫度系數VThs^會被適當地調整，故使得上述相加的結果呈現 零溫度系數(zero temperature coeff icient)。
雖然，理想地期望能隙參考與溫度是無關的，或至少會與溫度呈線性的 關系。但實際上，典型的能隙參考所產生的參考電壓會只在特定溫度范圍內 與溫度無關。能隙參考會有這樣的特性主要是起因于基極-射極電壓Vbe (T)項
并不是線性函數。換句話說，對于溫度而言，晶體管的基極-射極電壓Vbe與
身俱來的改變是存在的。尤其，能隙參考會產生強而有力的二階項
(second-order term),該二階項隨Tin (T)而變，并且會限制此參考的溫度 變動表現，亦即二階項會導致上述的參考電壓隨著溫度偏移。盡管這些二階 項可能很小，但對于很多應用而言，這些二階項所帶來的影響仍舊是極度不 被期待的。
很多方法已被用來補償能隙參考的溫度曲率特性。這些方法中包括加入
額外的電路，而所加入的電路會先嘗試測量基極-射極電壓Vbe項的溫度曲率， 然后再加總所測得的溫度曲率與能隙參考輸出。其他方法則包含加入額外的
電路，以通過溫度的平方函數來近似溫度曲率，例如利用正比絕對溫度 (proportional-to-absolute-temperature, PTAT)電流，并使其流經具有已 知溫度系數(temperature coefficient, TC)的電阻。僅管這些方法有時可以 成功地加以利用，但是仍舊存在著對于制程可行性與制程改變的限制。其中， 最明顯限制是這些方法很多是被配置成用以滿足雙極結型晶體管(BJT)的應 用電路，但卻不能有效地在CMOS的應用電路上使用。先前技術方法的限制起 因于適用于標準CMOS制程的垂直寄生(parasitic vertical)雙極結型晶體 管，其集極(collector)端總是連接于基底(substrate)，并且限制垂直雙極 結型晶體管作為射極隨耦器(emitter follower)使用。
圖1繪示一種傳統的具有混合電流與電壓模式配置的參考電路。圖2則 繪示圖1參考電路的溫度相關性。
如圖l所示，能隙電路16利用一種具有電壓模式折梯(ladder)的電流模 式方法。能隙電路16包括串接電流源AU。及電阻R13、 R12與R11,其中電 阻R13、 R12與Rll耦接于電壓源V和接地端GND之間。能隙參考電壓Vref 產生于電流源AIvbe與電阻R13之間的節點。電流源BI冊耦接電壓源V與介于 電阻R13與R12的節點a。電流源CU耦接電壓源V與介于電阻R12與Rll 的節點b。
參考電壓Vref所造成的關系可描述為
Vref=AIVbe* (R11+R12+R13)+BW (Rl 1+R12)+CINL*R11
其中Ue、 I隱及iNL分別對應于基極-射才及(base-emitter)電流、正比絕 對溫度(PTAT)電流以及非線性(nonlinear)與溫度相關的電流。
圖2中說明圖1具有溫度相關性質的曲率修正能隙。其達成8，6|n V/。C(-15。C到90。C)的溫度漂移。
然而，Ivbe與I，并非直接相關。此外，由于制程的變化，Ivbe可能會大于 預期。所以，U會小于預期(即W可為制程相關)。事實上，當Ue大于預期
時，Vref將隨溫度增加而遭受較快的衰減，并且需要更大的U來補償Ue。 然而實際上，U只往反方向移動并使得能隙參考電壓的偏移(offset)惡化。
圖3繪示另一能隙參考電路300，其具有^:大器304 (如雙差動放大器 (dual differential amplifier))。此外，放大器304適當地配置，使得一 對差動輸入(pair of differential inputs)適當地耦接晶體管305、 306以 及電阻301、 302、 303。再者，放大器304的第二對差動輸入能適當地耦接 兩個具有不同的溫度系數的晶體管(例如具有電流PTAT/R的晶體管306以 及具有電流Vbe/R晶體管307)。因此， 一對差動輸入能接收參考電壓，而第 二對差動輸入能接收溫度曲率補償電壓(即一個具有Tln(T)的項)。由于反饋 的排列，無論有無借著在雙差動放大器304內的有效的電導 (transconductance)gm而作適當的調整，任<可由第二差動對所實現的偏移電 壓將被反向并且被第一差動對所實現，以提供溫度補償參考電壓Vout。
然而，太多雙極結型晶體管(BJT transistors)被用來實現圖3的配置， 因此在雙極結型晶體管間的匹配是貧乏的。此外，在減少同樣比率的電阻301 、 302與303的條件下，Vh(晶體管307的射才及電壓)的增加會大于V^(晶體管 306的射極電壓)的增加。因此，圖3的電路配置所提供的曲率補償效應是受 制程所影響的，但這卻不是所期望的。再者，至于運算放大器304的雙差動 對，其四個PMOS晶體管必須匹配妥當。然而因為每一差動對皆具有自身的N 型井(N-well),故要使四個PMOS晶體管匹配妥當是困難的。
因此，具有制程無關曲率才卜償方法(process independent curvature compensation scheme; process independent CCS)的高4青確、免飾的 (trim-free)能隙電路是需要的。

發明內容
本發明是關于參考電壓電路，其是受制程無關曲率補償方法所補償。
本發明是關于參考電壓電路，其中進到補償電路的輸入信號來自能隙參 考電路，因此補償是與制程無關。
本發明是關于參考電壓電路，其中布局匹配與制程匹配是容易的。
本發明是關于混合拓樸(hybrid topology)，以補償由參考電壓電路產生 的能隙參考電壓。
本發明是關于受曲率補償方法所補償的參考電壓電路，上述的曲率補償 方法是建立在反饋拓樸(feedback topology)中以提升調整能力。
本發明的一實施例提供參考電壓電路。參考電壓電路包括能隙參考電 路，用以產生能隙參考電壓與參考電流，能隙參考電路。能隙參考電路的第 一節點與第二節點的節點電壓介于能隙參考電壓與負溫度系數電壓之間。能 隙參考電路至少包括第一運算放大器以及第一晶體管。第一運算放大器具有 輸出端，而第一晶體管具有耦接電源供應器的第一端、耦接能隙參考電壓的 第二端，以及耦接第一運算放大器的輸出端的控制端。參考電壓電路另包括 第二晶體管以及補償控制器。第二晶體管具有耦接電源供應器的第一端、用 以鏡映(mi rror)來自能隙參考電路的參考電流以提供第 一 電流的第二端，以 及耦接第一運算放大器的輸出端的控制端。補償控制器耦接能隙參考電路， 補償控制器將第二節點的節點電壓轉換為第二電流，并對第 一 電流與第二電 流執行電流相減，以提供補償反饋電流到能隙參考電路的第一節點，使得能 隙參考電壓受到溫度補償。
本發明的另 一實施例提供另 一種參考電壓電路。參考電壓電路包括能隙 參考電路，用以產生能隙參考電壓與參考電流。能隙參考電路的第一節點的 節點電壓介于能隙參考電壓與第一負溫度系數電壓之間。能隙參考電路的第 二節點的節點電壓介于能隙參考電壓與第二負溫度系數電壓之間。能隙參考 電路至少包括第一運算放大器以及第一晶體管。第一運算放大器具有輸出端， 而第一晶體管具有耦接電源供應器的第一端、耦接能隙參考電壓的第二端， 以及耦接第一運算放大器的輸出端的控制端。參考電壓電路另包括第二晶體 管、補償控制器以及電流反向器。第二晶體管具有耦接電源供應器的第一端、 用以鏡映來自能隙參考電路的參考電流以提供第—電流的第二端，以及耦接 第一運算放大器的輸出端的控制端。補償控制器耦接能隙參考電路，補償控 制器將第二節點的節點電壓轉換為第二電流，并對第一電流與第二電流執行
電流相減，以提供第一補償反饋電流。電流反向器耦接能隙參考電路與補償200810129741.4 說明書第5/10頁
控制器，用以反向來自補償控制器的第 一補償反饋電流為第二補償反饋電流。 第二3卜償反饋電流反饋到能隙參考電路的第 一節點，使得能隙參考電壓受到 溫度補償。
為讓本發明的上述特征和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并 配合所附圖式，作詳細說明如下。


圖1繪示一種傳統的具有混合電流與電壓模式配置的參考電路。
圖2繪示圖1參考電路的溫度相關性。
圖3為另一種傳統能隙參考電路的電路圖。
圖4為本發明第一實施例中參考電壓電路的電路圖。
圖5為圖4中參考電壓電路的補償控制器的功能方塊圖。
圖6為圖5中補償控制器的電壓對電流轉換器的電路圖。
圖7為圖5中補償控制器的電流控制器的電路圖。
圖8為本發明第二實施例中參考電壓電路的電路圖。
圖9為圖8中參考電壓電路的電流反向器的電路圖。
16:能隙電路Rll、R12、 R13:電阻
、BIPTAT、 CU:電i乾源Vref.電壓300:能隙參考電路301、302、 303:電阻
304:雙差動放大器305、306、 307:雙極結型晶體管
308:電流源400:參考電壓電路
401:運算放大器410:能隙參考電路
420:補償控制器Rai 、RA2、 RA3、 RB、 Rc:電阻
501:電壓對電流轉換器502:電流控制器
601:運算放大器603、604:場效晶體管
RE :電阻701、702、 703、 704:場效晶體管
CM2、CM 3:電流鏡MI、NJc、 NIc:電流
800:參考電壓電路801:運算放大器
810:能隙參考電路820:補償控制器
830:電流轉換器RA2、 R"、 RB1、 RB2、 Rc:電阻
901、 902:場效晶體管
具體實施例方式
在本發明的實施例，與溫度相關的(temperature dependent)但與制程無 關的(process independent)因子(factor) 4皮引用至參考電壓電3吝(voltage reference circuits)中。
第一實施例
圖4繪示依照本發明第一實施例的一種參考電壓電路400。如圖4所示， 參考電壓電路400包括能隙參考電路410、補償控制器420，以及PMOS晶體 管P2。能隙參考電路410用以產生能隙參考電壓VBG與參考電流I。補償控 制器420耦接能隙參考電路410與晶體管P2。補償控制器420轉換位于節點 D的節點電壓V為電流NlIc,并且對電流MI(來自晶體管P2)與電流NlIc執 行電流相減，以提供補償反饋電流I3到能隙參考電路410的節點C。使得能 隙參考電壓VBG受溫度補償。
能隙參考電路41Q包括運算放大器401、 PM0S晶體管P1、雙極結型晶體 管Q1與Q2，以及電阻L、 RA2、 Ra3、 Rb與Rc。電阻R"、 RA2、 Ra3、 RB與Rc皆 為同一類型。而電流I1流經電阻rb,電流I2流經電阻r"。節點a與B耦接 運算放大器4Q1。
節點C與D的節點電壓介于能隙參考電壓VBG與負溫度系數電壓(晶體管
Q2的射基電壓VEB2)之間。
運算放大器401具有分別耦接節點A與節點B的兩輸入端，以及耦接晶 體管Pl與P2的輸出端。
晶體管Pl具有耦接電源供應器VC的源極(source)、耦接能隙參考電壓 VBG的漏極(drain)，以及耦接運算放大器401的輸出端的柵極(gate)。
第二晶體管P2有耦接電源供應器VC的源4及、耦接補償控制器420的漏 極，以及耦接運算放大器401的輸出端的柵極。晶體管Pl與P2形成電流鏡， 提供電流MI到補償控制器420,以鏡映(mirror)能隙參考電路410的參考電流。
<formula>formula see original document page 13</formula>
其中Kl、 K2、 K5與K6為常數(constant) , VEB1與V啦為電機體Ql與Q2 的射基電壓。假若其它節點(nodes)被選擇提供電壓信號V,貝'J Kl、 K2、 K5 與K6可隨之改變。
能隙參考電壓VBG則可表示為
<formula>formula see original document page 13</formula>(2)
在方程式(2)中,RA=R"+RA2+RA3。
如已知,VEB1為負溫度系數(negative temperature coefficient, NTC) 電壓,而 VT為正比于纟色只于溫度(proportional — to—absolute—temperature, PTAT)電壓。
VT的系數項(即&ln-^A。
)為制禾呈無關(process independent)
而且為二階補償系數，而可被因子K所修改。 收斂的邊界條件(boundary condition)為K
<1
所以，因子K只受Vem與Vw的影響。因為有好的布局(layout)匹配，即
使在制程上有所變動，VEB1與VEB2將以同樣的百分比在同方向移動。再者，
VEB1與VEB2對因子K的影響將在一階(first order)項被消除，因其同時出現 于分子與分母。
如圖5所示，補償控制器420包括電壓對電流轉換器501與電流控制器 502。電壓對電流轉換器501用以轉換能隙參考電路410節點D的節點電壓V 為電流NlIc。電流控制器502用以對電流MI與電流NlIc執行電流相減以提 供補償反饋電流13。
現在，請參考圖6,其繪示電壓對電流轉換器501。電壓對電流轉換器
501包括運算放大器601、電阻RE與電流鏡CM1。電阻RE與能隙參考電路410 中的電阻R"、 R 、 R"、 Rb與Rc屬于同一類型。
運算放大器601具有用以耦接能隙參考電路410的節點D的第一輸入端、 耦接電阻RE的第二輸入端，以及耦接電流鏡CM1的輸出端。
電阻RE具有耦接運算放大器601的第二輸入端的第一端，以及耦接到接 地端GND的第二端。由于運算放大器601的緣故，Ic會等于V/ RE。
電流鏡CM1耦接運算放大器601與電阻RE，用以鏡映流經電阻Re的屯流 Ic,以提供電流NlIc。電流鏡CM1包括晶體管603與604。
晶體管604具有耦接電源供應器的源極、耦接運算放大器601的第二輸 入端與電阻RE的漏極，以及耦接運算方文大器601的輸出端的柵極。
晶體管603具有耦接電源供應器的源極、用以提供電流NlIc的漏極，以 及耦接運算放大器601的輸出端的柵極。晶體管603對604的大小(size)比 例為N1: 1。
圖7繪示電流控制器502。電流控制器502包括電流鏡CM2與CM3。電流 鏡CM2耦接電壓對電流轉換器501與晶體管P2,用以鏡映電流Nile以提供 第四電流NIc。電流鏡CM3耦接第二晶體管P2、電流鏡CM2以及能隙參考電 路410,用以鏡映電流(MI-NIc),以提供補償反饋電流13回能隙參考電路410 的節點C。
電流鏡CM2包括晶體管701與702。晶體管701具有耦接到接地端的源 極、耦接晶體管P2的漏極的漏極，以及耦接晶體管702的柵極。晶體管702 具有源極耦接到接地端，漏極耦接電流N11c ，以與門極耦接晶體管7 01的柵 極與漏極本身。晶體管701對702的大小比例為N: Nl。
電流鏡CM3包括晶體管703與704。晶體管703具有耦接到接地端的源 極、用以提供補償反饋電流I3回能隙參考電路410的節點C的漏極，以及耦 接晶體管704的柵極。晶體管704具有耦接到接地端的源極、耦接第二晶體 管P2與晶體管701的漏極的漏極，以及耦接晶體管703的柵極與晶體管7(M 的漏極的柵極。
現在請再次參考圖4。被用來補償能隙參考電壓VBG的反饋電流13，是 基于能隙參考電路410的節點電壓V與節點電流I而獲得的。提供節點電壓 V的節點耦接于提供能隙參考電壓VBG的節點與負溫度系數電壓(晶體管Q2 的射基電壓V啦)的節點之間。
在第一實施例中，提供電壓到補償控制器420的節點D是介于提供能隙
參考電壓VBG的節點與提供負溫度系數電壓(即晶體管Q2的射基電壓V郎)的 節點之間。當然，介于提供能隙參考電壓VBG的節點與提供負溫度系數電壓 的節點之間的其它節點可被選來提供電壓到補償控制器420。
此外，接收補償反饋電流13的節點C是介于提供能隙參考電壓VBG與提 供負溫度系數電壓(即晶體管Q2的射基電壓V啦)之間。當然，介于提供能隙 參考電壓VBG的節點與提供負溫度系數電壓的節點之間的其它節點可被選來 接收補償反饋電流13。
第二實施例
請參考圖8，圖8為本發明的第二實施例的參考電壓電路800的電路圖。 如圖8所示，參考電壓電路800包括能隙參考電路810、補償控制器820、電 流反向器830以及PMOS晶體管P2。在第二實施例中的能隙參考電路810、補 償控制器820以及PMOS晶體管P2可類似或相同于在第一實施例中的能隙參 考電路410、補償控制器420以及PMOS晶體管P2,故相關細節即不再贅述。
在能隙參考電路810中，提供節點電壓V到補償控制器820的節點F, 其節點電壓是介于能隙參考電壓VBG與晶體管Ql射基電壓V咖的負溫度系數 電壓之間。此外，接收來在電流反向器830的補償電流14的能隙參考電路 810節點D,其節點電壓是介于能隙參考電壓VBG與另外的負溫度系數電壓(晶
體管Q2的射基電壓VEB2)之間。！U與RB2為電阻。
電流反向器830耦接能隙參考電路810與補償控制器820,用以反向來 自補償控制器820的補償反饋電流13到另外的補償反饋電流14。補償反饋 電流14反饋到能隙參考電路810的節點F,使得能隙參考電壓VBG受到溫度 補償。
在第二實施例，提供電壓到補償控制器820的節點D,是介于提供能隙 參考電壓VBG的節點與提供負溫度系數電壓(晶體管Q2射基電壓VEB2)的節點 之間。當然，介于提供能隙參考電壓VBG的節點與提供負溫度系數電壓的節 點之間的其它節點可被選來提供電壓到#卜償控制器8 2 0 。
此外，接收補償反饋電流14的節點F,是介于提供能隙參考電壓VBG的 節點與提供另外的負溫度系數電壓(即晶體管Q1的射基電壓VEB1)的節點之間。 當然，介于提供能隙參考電壓VBG的節點與提供負溫度系數電壓的節點之間 的其它節點可被選來接收補償反饋電流14。
圖8產生的能隙參考電壓VBG有類似于方程式(2)的表示方式。 圖9繪示電流反向器830。電流反向器830包括晶體管901與902。晶體 管901具有耦接電源供應器的源極、用以提供補償反饋電流14到能隙參考電 路810的漏極，以及耦接晶體管902的柵極與晶體管901的漏極的柵極。晶 體管902具有耦接電源供應器的源極、用以接收來自補償控制器820的補償 反饋電流13的漏極，以及耦接晶體管901的柵極與漏極的柵極。
綜上所述，如以上本發明各實施例中所揭露的曲率補償方法(curvature compensation scheme, CCS)是與制程無關的(process independent), 而這 是基于因為以下的原因(l)進到補償控制器的輸入信號(圖4與圖8的電壓 V與電流I)是來自能隙參考電路；(2)所有電阻為同一類型；以及(3)由雙極 結型晶體管的制程改變所引起的效應在一階項(first order term)已被移除。
此外，本發明上述實施例的其它特征包括(l)適合于典型的互補金屬氧化物 半導體(complementary metal-oxide-semiconductor, CM0S)制程；(2)布局 匹配與制程匹配容易；(3)用于實施例中的曲率補償方法是混合的(通過電壓 信號與電流信號)；以及(4)曲率補償方法建立在反饋型態以提高調整能力。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其并非用以限定本發明，任何本領 域技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作些許的更動與潤飾， 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. 一種參考電壓電路，包括:能隙參考電路，用以產生能隙參考電壓與參考電流，該能隙參考電路的第一節點與第二節點的節點電壓介于該能隙參考電壓與負溫度系數電壓之間，該能隙參考電路至少包括:第一運算放大器，具有輸出端；以及第一晶體管，具有第一端、第二端以及控制端，該第一端耦接電源供應器，該第二端耦接該能隙參考電壓，而該控制端耦接該第一運算放大器的輸出端；第二晶體管，具有第一端、第二端以及輸出端，該第二晶體管的第一端耦接該電源供應器，該第二晶體管的第二端用以鏡映來自該能隙參考電路的參考電流以提供第一電流，而該第二晶體管的控制端耦接該第一運算放大器的輸出端；以及補償控制器，耦接該能隙參考電路，該補償控制器將該第二節點的該節點電壓轉換為第二電流，并對該第一電流與第二電流執行電流相減，以提供補償反饋電流到該能隙參考電路的該第一節點，使得該能隙參考電壓受到溫度補償。
2. 根據權利要求1所述的參考電壓電路，其中該補償控制器包括 電壓對電流轉換器，用以轉換該第二節點的節點電壓為該第二電流；以及電流控制器，用以對該第一電流與第二電流執行電流相減，以提供補償 反々責電流。
3. 根據權利要求2所述的參考電壓電路，其中該電壓對電流轉換器包括 第二運算放大器，具有第一輸入端、第二輸入端以及輸出端，該第二運算放大器的第 一輸入端耦接該能隙參考電路的第二節點；第一電阻，具有第一端以及第二端，該第一電阻的第一端耦接該第二運 算放大器的第二輸入端，該第一電阻的第二端耦接到接地端；以及第一電流鏡，耦接該第二運算放大器與該第一電阻，用以鏡映流經該第 一電阻的第三電流，以提供該第二電流。
4. 根據權利要求3所述的參考電壓電路，其中該第一電流鏡包括 第三晶體管，具有第一端、第二端以及控制端，該第三晶體管的第一端 耦接該電源供應器，該第三晶體管的第二端耦接該第二運算放大器的第二輸 入端以及該第 一 電阻的第 一端，該第三晶體管的控制端耦接該第二運算放大 器的l俞出端；以及第四晶體管，具有第一端、第二端以及控制端，該第四晶體管的第一端耦接該電源供應器，該第四晶體管的第二端用以提供該第二電流，該第四晶 體管的控制端耦接該第二運算放大器的輸出端。
5. 根據權利要求2所述的參考電壓電路，其中該電流控制器包括 第二電流鏡，耦接該電壓對電流轉換器與該第二晶體管的第二端，用以鏡映該第二電流以提供第四電流；以及第三電流鏡，耦接該第二晶體管的第二端、該第二電流鏡與該能隙參考 電路，用以鏡映該第 一電流與該第四電流的電流相減，以提供補償反饋電流 到該能隙參考電路的第 一 節點。
6. 根據權利要求5所述的參考電壓電路，其中該第二電流鏡包括 第五晶體管，具有第一端、第二端以及控制端，該第五晶體管的第一端耦接到接地端，該第五晶體管的第二端耦接該第二晶體管的第二端；以及第六晶體管，具有第一端、第二端以及控制端，該第六晶體管的第一端 耦接到該接地端，該第六晶體管的第二端耦接該第二電流，該第六晶體管的 控制端耦接該第五晶體管的控制端與該第六晶體管的第二端。
7. 根據權利要求5所述的參考電壓電路，其中該第三電流鏡包括 第七晶體管，具有第一端、第二端以及控制端，該第七晶體管的第一端耦接到接地端，該第七晶體管的第二端用以提供補償反饋電流到該能隙參考 電路的第一節點；以及第八晶體管，具有第一端、第二端以及控制端，該第八晶體管的第一端 耦接到該接地端，該第八晶體管的第二端耦接該第二晶體管的第二端，該第 八晶體管的控制端耦接該第七晶體管的控制端與該第八晶體管的第二端。
8. 根據權利要求1所述的參考電壓電路，其中該負溫度系數電壓由配置 在該能隙參考電路的第九晶體管所提供。
9. 一種參考電壓電路，包括能隙參考電路，用以產生能隙參考電壓與參考電流，該能隙參考電路的 第一節點的節點電壓介于該能隙參考電壓與第一負溫度系數電壓之間，該能隙參考電路的第二節點的節點電壓介于該能隙參考電壓與第二負溫度系數電 壓之間，該能隙參考電路至少包括一第一運算放大器以及一第一晶體管，該 第一運算放大器具有輸出端，該第一晶體管具有耦接電源供應器的第一端、 耦接該能隙參考電壓的第二端，以及耦接該第 一運算放大器的輸出端的控制端；第二晶體管，具有第一端、第二端以及輸出端，該第二晶體管的第一端 耦接該電源供應器，該第二晶體管的第二端用以鏡映來自該能隙參考電路的 參考電流以提供第 一 電流，該第二晶體管的控制端耦接該第 一 運算放大器的 輸出端；補償控制器，耦接該能隙參考電路，該補償控制器將該第二節點的節點 電壓轉換為第二電流，并對該第一電流與第二電流執行電流相減，以提供第 一補償反饋電流；以及電流反向器，耦接該能隙參考電路與該補償控制器，用以反向來自該補 償控制器的第 一補償反饋電流為第二補償反饋電流，該第二補償反饋電流反 饋到該能隙參考電路的第 一節點，使得該能隙參考電壓受到溫度#卜償。
10. 根據權利要求9所述的參考電壓電路，其中該補償控制器包括 電壓對電流轉換器，用以轉換該第二節點的節點電壓為該第二電流；以及電流控制器，用以對該第一電流與第二電流執行電流相減，以提供該第 一補償反饋電流。
11. 根據權利要求IO所述的參考電壓電路，其中該電壓對電流轉換器包括第二運算放大器，具有第一輸入端、第二輸入端以及輸出端，該第二運 算放大器的第 一輸入端耦接該能隙參考電路的第二節點；第一電阻，具有耦接該第二運算放大器的第二輸入端的第一端，以及耦 接到接地端的第二端；以及第一電流鏡，耦接該第二運算放大器與該第一電阻，用以鏡映流經該第 一電阻的第三電流，以提供該第二電流。
12. 根據權利要求11所述的參考電壓電路，其中該第一電流鏡包括 第三晶體管，具有第一端、第二端以及控制端，該第三晶體管的第一端耦接該電源供應器，該第三晶體管的第二端耦接該第二運算放大器的第二輸 入端與該第一電阻的第一端，該第三晶體管的控制端耦接該第二運算放大器的輸出端；以及第四晶體管，具有第一端、第二端以及控制端，該第四晶體管的第一端 耦接該電源供應器，該第四晶體管的第二端用以提供該第二電流，該第四晶 體管的控制端耦接該第二運算放大器的輸出端。
13. 根據權利要求10所述的參考電壓電路，其中該電流控制器包括 第二電流鏡，耦接該電壓對電流轉換器與該第二晶體管的第二端，用以鏡映該第二電流以提供第四電流；以及第三電流鏡，耦接該第二晶體管的第二端、該第二電流鏡與該能隙參考 電路，用以鏡映該第一電流與該第四電流的電流相減，以提供該第一補償反 饋電流到該電流反向器。
14. 根據權利要求13所述的參考電壓電路，其中該第二電流鏡包括 第五晶體管，具有第一端、第二端以及控制端，該第五晶體管的第一端耦接到接地端，該第五晶體管的第二端耦接該第二晶體管的第二端；以及第六晶體管，具有第一端、第二端以及控制端，該第六晶體管的第一端 耦接到該接地端，該第六晶體管的第二端耦接該第二電流，該第六晶體管的 控制端耦接該第五晶體管的控制端與該第六晶體管的第二端。
15. 根據權利要求13所述的參考電壓電路，其中該第三電流鏡包括 第七晶體管，具有第一端、第二端以及控制端，該第七晶體管的第一端耦接到接地端，該第七晶體管的第二端用以提供該第 一補償反饋電流到該電 流反向器；以及第八晶體管，具有第一端、第二端以及控制端，該第八晶體管的第一端 耦接到該接地端，該第八晶體管的第二端耦接該第二晶體管的第二端，該第 八晶體管的控制端耦接該第七晶體管的控制端與該第八晶體管的第二端。
16. 根據權利要求9所述的參考電壓電路，其中該第一負溫度系數電壓 由配置在該能隙參考電路的第九晶體管所提供，而該第二負溫度系數電壓由 配置在該能隙參考電路的第十晶體管所提供。
17. 根據權利要求9所述的參考電壓電路，其中該電流反向器包括 第十一晶體管，具有第一端、第二端以及控制端，該第十一晶體管的第一端耦接該電源供應器，該第十一晶體管的第二端耦接來自該補償控制器的 第一補償反饋電流；以及 第十二晶體管，具有第一端、第二端以及控制端，該第十二晶體管的第 一端耦接該電源供應器，該第十二晶體管的第二端用以提供該第二補償反饋 電流到該能隙參考電路，該第十二晶體管的控制端耦接該第十一晶體管的控 制端與該第十二晶體管的第二端。
全文摘要
在一參考電壓電路中，能隙參考電路用以產生能隙參考電壓與參考電流，其包括運算放大器，以及用以提供參考電流的第一晶體管。另一晶體管鏡映參考電流以提供第一電流。補償控制器轉換來自能隙參考電路的節點電壓為第二電流，并且對第一電流與第二電流執行電流相減，以提供補償反饋電流到能隙參考電路的另一節點。使得二階溫度補償執行于能隙參考電壓。
文檔編號G05F1/10GK101382812SQ20081012974
公開日2009年3月11日 申請日期2008年8月14日 優先權日2007年9月3日
發明者黃啟嘉 申請人:晶鎂電子股份有限公司