專利名稱：低電源電壓的能隙參考電壓產(chǎn)生器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種能隙參考電壓產(chǎn)生器，特別是關于一種低電源電壓的能隙參考電壓產(chǎn)生器。
背景技術：
圖1是現(xiàn)有的能隙參考電壓產(chǎn)生器，包括電流源10提供具有正溫度系數(shù)的電流 Iptat,電流源12提供偏壓電流IBIAS，晶體管P2具有射極連接電流源12，電阻R22連接在晶體管P2的射極及基極之間，電阻R23連接在晶體管P2的基極及地端GND之間，以及緩沖器 14連接晶體管P2的基極。緩沖器14緩沖參考電壓Vref，其包括接成電壓追隨器的運算放大器16，具有正輸入連接晶體管P2的基極，負輸入連接其輸出。此能隙參考電壓產(chǎn)生器提供參考電壓Vref = IE23 X R23,公式 1其中電阻R23的電流Ik23等于電流Iptat與電流Iptvbe的和。電流Iptvbe = Vbel/R22， Vbel為晶體管P2的射-基極電壓，具有負溫度系數(shù)，公式1可改寫為Vref = (IPTAT+Vbel/R22) XR23。公式 2圖2是圖1中的電流源10，其中晶體管Ml和M2分別連接在電源端Vcc及運算放大器20的正、負輸入之間，運算放大器20的輸出連接晶體管Ml及M2的閘極，電阻RO與晶體管Ql串聯(lián)在運算放大器20的正輸入及地端GND之間，晶體管Q2連接在運算放大器20的負輸入及地端GND之間，晶體管Ql及Q2都接成二極管，兩者的尺寸比為N 1，晶體管M6 與晶體管Ml組成電流鏡，鏡射通過晶體管Ml的電流Il產(chǎn)生電流Iptat，啟動電路22是用以啟動電流源10。在啟動電路22中，晶體管M3連接在電源端Vcc及運算放大器20的負輸入之間，晶體管M4連接在電源端Vcc及晶體管M3的閘極之間，與晶體管Ml組成電流鏡，晶體管M5連接在晶體管M3的間極及地端GND之間，其間極連接電源端Vcc。當施加電源電壓Vcc啟動電流源10時，晶體管M3及M5導通，晶體管M5等同電阻， 運算放大器20的負輸入經(jīng)晶體管M3連接至電源端Vcc，故運算放大器20的負輸入的電壓上升，運算放大器20的輸出因而下降，進而導通晶體管Ml而產(chǎn)生電流II，晶體管M4鏡射電流Il而產(chǎn)生電流13，造成晶體管M3的閘極電壓上升。在晶體管M3的閘極電壓上升至某臨界值后，晶體管M3關閉(turn off)，因而關閉啟動電路22，電流源10完成啟動。當電流源10在穩(wěn)態(tài)時，運算放大器20維持其兩輸入的電壓相等，晶體管Ml及M6 具有相等的尺寸，晶體管Ql及Q2具有尺寸比N 1，因此電流Iptat = Il= [VTX In(N)]/RO，公式 3其中VT為熱電壓，具有正溫度系數(shù)。將公式3代入公式2可得Vref = {[VTX In (N) ]/R0+Vbel/R22} XR23= R23/R22X [Vbel+VTXln(N) XR22/R0]。 公式 4從公式4可知，調(diào)整R22/R0的值可使參考電壓Vref的溫度系數(shù)為0，但只有在 [Vbe!+VTXln(N) XR22/R0]為1. 24V左右時才可使參考電壓Vref的溫度系數(shù)為0。調(diào)整R23/R22的值可調(diào)整參考電壓Vref的值。然而，圖1的能隙參考電壓產(chǎn)生器雖然可以調(diào)整參考電壓Vref使其低于IV，但是無法用低于IV的電源電壓Vcc來驅(qū)動。舉例來說，假如參考電壓Vref = 0. 8V，則晶體管 P2的射極上的電壓將為0. 8V+Vbel,因此電源電壓Vcc必須大于0. 8V+Vbel，又Vbel約為 0. 5V 0. 7V，故電源電壓Vcc不可低于IV。再者，晶體管P2將產(chǎn)生基極電流Λ通過電阻 R23，基極電流Λ越大對參考電壓Vref的影響便越大，根據(jù)雙極性接面晶體管的電流公式， 晶體管Ρ2的基極電流Ib = Ic/β ,公式 5其中，Ic為晶體管Ρ2的集極電流，β為晶體管Ρ2的電流增益。因此，圖1的能隙參考電壓產(chǎn)生器容易受到晶體管Ρ2的電流增益β的影響。因此，還有待于開發(fā)一種低電源電壓且不受晶體管Ρ2的電流增益β影響的能隙參考電壓產(chǎn)生器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一，在于提出一種低電源電壓的能隙參考電壓產(chǎn)生器。本發(fā)明的目的之一，在于提出一種不受晶體管的電流增益影響的能隙參考電壓產(chǎn)生器。為達上述目的，本發(fā)明提供一種低電源電壓的能隙參考電壓產(chǎn)生器，用以提供參考電壓，包括第一電阻，具有第一端及第二端，該第一端供應該參考電壓；第一電流源，連接在電源端及該第一電阻的第一端之間，提供具有正溫度系數(shù)的電流；晶體管，具有射極、集極及基極；第二電流源，連接在該電源端及該晶體管的射極之間，提供偏壓電流；第二電阻，連接在該晶體管的射極及該第一電阻的第二端之間；以及第三電阻，連接在該第一電阻的第二端及該晶體管的基極之間。于一具體實施例中，該第一、第二及第三電阻組成T型網(wǎng)絡；該晶體管的基極接地；上述能隙參考電壓產(chǎn)生器更包括緩沖器連接該第一電阻的第一端以緩沖該參考電壓， 該緩沖器包括接成電壓追隨器的運算放大器。其中，該參考電壓等于該第一及第三電阻的電壓之和。于一具體實施例中，該第二及第三電阻的電阻值決定該參考電壓的大小。于一具體實施例中，該第一、第二及第三電阻的電阻值決定該參考電壓的溫度系數(shù)。根據(jù)本發(fā)明，一種用以提供參考電壓的能隙參考電壓產(chǎn)生器，包括T型電阻網(wǎng)絡連接兩電流源和一晶體管，該兩電流源分別提供具有正溫度系數(shù)的電流和偏壓電流，該T 型電阻網(wǎng)絡決定該參考電壓的溫度系數(shù)。該參考電壓從該T型電阻網(wǎng)絡取出。該能隙參考電壓產(chǎn)生器的電源電壓和該參考電壓之間只相差該第一電流源的跨壓。因為電流源的跨壓可以很小，所以該能隙參考電壓產(chǎn)生器只需要很低的電源電壓。此外，該晶體管的基極接地，因此其基極電流流向地端，因而其電流增益不影響該參考電壓。


圖1是現(xiàn)有的能隙參考電壓產(chǎn)生器；圖2是圖1中提供正溫度系數(shù)電流的電流源；以及圖3是本發(fā)明的實施例。
具體實施例下面結合說明書附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細描述。圖3是本發(fā)明的實施例，除了圖1的電流源10及12、晶體管P2及緩沖器14以外， 還包括由電阻Rl、R2及R3組成的T型網(wǎng)絡。在此能隙參考電壓產(chǎn)生器中，晶體管P2的射極連接電流源12，集極及基極都接地，電阻Rl的第一端30連接電流源10，電阻R2連接在晶體管P2的射極及電阻Rl的第二端32之間，電阻R3連接在電阻Rl的第二端32及晶體管P2的基極之間，緩沖器14連接電阻Rl的第一端30，緩沖其供應的參考電壓Vref，緩沖器 14也具有接成電壓追隨器的運算放大器16。電流源10提供具有正溫度系數(shù)的電流Iptat給電阻Rl及R3，連接在晶體管P2的射極及基極之間的電阻R2及R3根據(jù)晶體管P2的射-基極電壓Vbel產(chǎn)生具有負溫度系數(shù)的電流Iptvbe = Vbel/(R2+R3)。公式 6參考電壓Vref等于電阻Rl及R3的電壓之和，故參考電壓Vref = IptatX (R1+R3)+IptvbeX R3。 公式 7將公式3及公式6代入公式7可得Vref = [R3/ (R2+R3) ] X {Vbel+VTX In (N) X [(Rl+R3)/R0] X [ (R2+R3)/R3]}，公式8因此，調(diào)整[(Rl+R3)/R0] X [ (R2+R3)/R3]的值可使參考電壓Vref的溫度系數(shù)為 0，調(diào)整R3/(R2+R;3)的值可調(diào)整參考電壓Vref的值。圖3的能隙參考電壓產(chǎn)生器是從電阻Rl的第一端30汲取參考電壓Vref，而非晶體管P2的基極，因此電源電壓Vcc只要大于參考電壓Vref與電流源10的跨壓之和便能驅(qū)動該能隙參考電壓產(chǎn)生器，又電流源10的跨壓非常小，約0. IV，故當參考電壓Vref = O. 8V 時，電源電壓Vcc只要0. 9V便足夠，因此圖3的能隙參考電壓產(chǎn)生器在低電源電壓Vcc下仍能運作。晶體管P2的基極接地，因此基極電流Λ流向地端GND，不影響參考電壓Vref，即， 能隙參考電壓產(chǎn)生器不受晶體管Ρ2的電流增益β影響。一顆堿性電池的電壓約為0.9V 1. 6V，如果圖3的能隙參考電壓產(chǎn)生器提供的參考電壓Vref = 0. 8V，而且電源電壓Vcc是由堿性電池提供時，則能隙參考電壓產(chǎn)生器的參考電壓Vref可以直接從堿性電池產(chǎn)生。以上，僅為本發(fā)明的較佳實施例，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求所界定的保護范圍為準。
權利要求
1.一種低電源電壓的能隙參考電壓產(chǎn)生器，用以提供參考電壓，其特征在于，包括 第一電阻，具有第一端及第二端，該第一端供應該參考電壓；第一電流源，連接在電源端及該第一電阻的第一端之間，提供具有正溫度系數(shù)的電流；晶體管，具有射極、集極及基極；第二電流源，連接在該電源端及該晶體管的射極之間，提供偏壓電流； 第二電阻，連接在該晶體管的射極及該第一電阻的第二端之間；以及第三電阻，連接在該第一電阻的第二端及該晶體管的基極之間。
2.如權利要求1所述的能隙參考電壓產(chǎn)生器，其特征在于，更包括緩沖器連接該第一電阻的第一端以緩沖該參考電壓。
3.如權利要求2所述的能隙參考電壓產(chǎn)生器，其特征在于，該緩沖器包括接成電壓追隨器的運算放大器。
4.如權利要求1所述的能隙參考電壓產(chǎn)生器，其特征在于，該參考電壓等于該第一及第三電阻的電壓之和。
5.如權利要求1所述的能隙參考電壓產(chǎn)生器，其特征在于，該第二及第三電阻的電阻值決定該參考電壓的大小。
6.如權利要求1所述的能隙參考電壓產(chǎn)生器，其特征在于，該第一、第二及第三電阻的電阻值決定該參考電壓的溫度系數(shù)。
7.如權利要求1所述的能隙參考電壓產(chǎn)生器，其特征在于，該第一、第二及第三電阻組成T型網(wǎng)絡。
8.如權利要求1所述的能隙參考電壓產(chǎn)生器，其特征在于，該晶體管的基極接地。
全文摘要
本發(fā)明公開一種低電源電壓的能隙參考電壓產(chǎn)生器，包括第一電流源提供具有正溫度系數(shù)的電流，第二電流源提供偏壓電流，T型電阻網(wǎng)絡連接該第一及第二電流源和晶體管的基極和射極，用以決定該參考電壓的溫度系數(shù)。該能隙參考電壓產(chǎn)生器的電源電壓和該參考電壓之間只相差該第一電流源的跨壓，因此該能隙參考電壓產(chǎn)生器可供低電源電壓的應用。
文檔編號G05F1/46GK102193571SQ20101012697
公開日2011年9月21日 申請日期2010年3月18日 優(yōu)先權日2010年3月18日
發(fā)明者朱冠任, 陳曜洲 申請人:立锜科技股份有限公司