專利名稱：可產(chǎn)生多個(gè)參考電壓的參考電壓發(fā)生電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種參考電壓發(fā)生電路。具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及一種可有效地產(chǎn)生多個(gè)參考電壓的參考電壓發(fā)生電路。
參考電壓發(fā)生器可穩(wěn)定地產(chǎn)生參考電壓，并可向半導(dǎo)體器件內(nèi)需要參考電壓的電路提供參考電壓。甚至在操作環(huán)境(如電源電壓和溫度)發(fā)生變化時(shí)，參考電壓發(fā)生器也能夠產(chǎn)生總保持恒定的電壓。換句話說(shuō)，參考電壓發(fā)生器一般不能產(chǎn)生大小任意的電壓。
由于參考電壓發(fā)生器只能產(chǎn)生恒定電壓，所以，在先前工作中利用差動(dòng)放大器和電阻來(lái)從已產(chǎn)生的恒定電壓中獲得所需電壓。該工作已在日本專利申請(qǐng)預(yù)審出版物NO.JP-A-62-274909中得到說(shuō)明(在日本專利局中有JP-A-62-274909的英文摘要，且JP-A-62-274909的英文摘要內(nèi)容將整體作為本發(fā)明的參考資料)。


圖1顯示了JP-A-62-274909中所揭示電路的電路圖。在圖1所示的先前工作中所使用的參考電壓發(fā)生電路中，參考電壓發(fā)生器1可產(chǎn)生一個(gè)能在操作環(huán)境(如電源電壓和溫度)發(fā)生變化時(shí)保持恒定的參考電壓Vref。參考電壓Vref被加在差動(dòng)放大器2的非反相輸入端，其輸出通過(guò)選擇電路3所選定的一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)電阻R1-R64而被反饋回它的反相輸入端。選擇電路3含有多個(gè)選擇晶體管Q101-Q364，它們?nèi)鐖D連接于差動(dòng)放大器2的反相輸入端與串聯(lián)連接電阻R1-R64的64個(gè)連接點(diǎn)N1-N64之間，其作用是將選定的串聯(lián)連接電阻R1-R64的連接點(diǎn)N1-N64之一與差動(dòng)放大器2的反相輸入端連接起來(lái)?；谶@個(gè)目的，選擇電路3還包括一個(gè)解碼電路DEC和反相器IV3，IV4，它們可接收控制信號(hào)T1-T6以有選擇性的導(dǎo)通選擇晶體管Q101-Q364。因此，有可能通過(guò)控制信號(hào)T1-T6來(lái)任意選擇差動(dòng)放大器2輸出電壓Vref2的電壓分配比，并進(jìn)而任意設(shè)定輸出電壓Vref2。
參考圖2，它顯示了先前工作中除參考電壓發(fā)生器1以外的參考電壓發(fā)生器部分的簡(jiǎn)化電路圖。在圖2所示的簡(jiǎn)化電路60中，V0對(duì)應(yīng)于圖1中的Vref，且VREF對(duì)應(yīng)于圖1中的Vref2。差動(dòng)放大器10則與圖1中的差動(dòng)放大器2相對(duì)應(yīng)。連接于差動(dòng)放大器10的輸出端和地之間的串聯(lián)連接電阻R1和R2代表了圖1中的串聯(lián)連接電阻R1-R64。串聯(lián)連接電阻R1和R2之間的連接點(diǎn)與差動(dòng)放大器10的反相輸入端相連。
現(xiàn)在，將參考圖1所示的簡(jiǎn)化電路圖對(duì)其操作進(jìn)行說(shuō)明。參考電壓V0被加在差動(dòng)放大器10的非反相輸入端20上，而差動(dòng)放大器10的反相輸入端則被連接以接收電壓V1，電壓V1是通過(guò)由R1和R2構(gòu)成的電壓分配器對(duì)差動(dòng)放大器10輸出電壓VREF進(jìn)行分配而獲得的。此時(shí)，有下列關(guān)系V1＝VREF·R2/(R1+R2)(1)由于差動(dòng)放大器10的兩輸入端電壓相等，所以有下列基本關(guān)系V0＝V1 (2)因此，所需參考電壓VREF表示如下VREF＝V0·(R1+R2)/R2 (3)所以，通過(guò)調(diào)整電阻R1和R2的數(shù)值，就可獲得所需的電壓。
這里，在差動(dòng)放大器10的輸出端50和地之間還接有一個(gè)電容值為C的電容40，它可作為補(bǔ)償電容以穩(wěn)定輸出電壓VREF。
在先前工作中，當(dāng)需要多個(gè)不同的參考電壓時(shí)，有必要在半導(dǎo)體器件內(nèi)提供多個(gè)與圖2所示電路60逐一對(duì)應(yīng)的電路61-63，如圖3所示，并且還要使電路61-63之中R1和R2的電阻比各不相同以使電路61-63產(chǎn)生不同的電壓。因此，當(dāng)需要多個(gè)不同的參考電壓時(shí)，必需提供與所需參考電壓的數(shù)目相同的參考電壓發(fā)生電路。這就意味著必須提供多個(gè)除電阻以外都相同的電路，其結(jié)果使得能夠影響成本價(jià)格的芯片尺寸變得很大。
差動(dòng)放大器的尺寸不是很大，但電阻卻需要很大的空間，因?yàn)闉榱藴p小功率損耗，應(yīng)使電阻值較大。例如，當(dāng)R1+R2的阻值為1000kΩ時(shí)，流過(guò)電阻R1和R2的電流為1μA。對(duì)于低損耗電流來(lái)說(shuō)，通常的經(jīng)驗(yàn)是將R1+R2的阻值設(shè)在100kΩ到10MΩ之間。例如，如果阻值為1000kΩ的電阻是由硅化物構(gòu)成，假設(shè)該硅化物的表面電阻約為10Ω/□，則其尺寸需要長(zhǎng)度為200mm而寬度為2μm.。所以可以明白電阻是需要很大空間的。
這里，可以假設(shè)，如果能足以將圖2所示的電阻R1分為如圖4所示的多個(gè)電阻R11和R12，這樣就可以產(chǎn)生多個(gè)參考電壓VREF1和VREF2。但是，由于增加了補(bǔ)償電容C2以穩(wěn)定VREF2，使得反饋回差動(dòng)放大器的電壓V1被延遲了時(shí)間常數(shù)R11·C12，因此差動(dòng)放大器的控制將產(chǎn)生延遲，而且在特殊情況下還會(huì)出現(xiàn)諧振。在這種情況下，參考電壓將不能使用。所以，在先前工作中需要使用與所需參考電壓數(shù)目相等的多個(gè)參考電壓發(fā)生電路。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種能夠消除傳統(tǒng)電路中上述缺點(diǎn)的參考電壓發(fā)生電路。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種能夠利用簡(jiǎn)單電路結(jié)構(gòu)來(lái)穩(wěn)定產(chǎn)生多個(gè)不同參考電壓的參考電壓發(fā)生電路。
本發(fā)明的上述及其目的可通過(guò)一種符合本發(fā)明意圖的參考電壓發(fā)生電路而得以實(shí)現(xiàn)。該參考電壓發(fā)生電路包括含有一個(gè)差動(dòng)放大器的第一參考電壓發(fā)生裝置，該差動(dòng)放大器的第一輸入端用于接收一恒定電壓，其第二輸入端通過(guò)一電壓反饋裝置與此差動(dòng)放大器的輸出端相連，用于接收一個(gè)由差動(dòng)放大器產(chǎn)生的與第一參考電壓成正比的電壓；第二參考電壓發(fā)生裝置，它與差動(dòng)放大器的輸出相連，而且它的電流路徑與電壓反饋裝置互相獨(dú)立，其作用是產(chǎn)生與第一參考電壓不同的至少一個(gè)第二參考電壓。
通過(guò)對(duì)以下優(yōu)選實(shí)例的詳細(xì)說(shuō)明并參考附圖，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更為清楚。
圖1是先前工作中參考電壓發(fā)生電路的電路圖；圖2是先前工作中參考電壓發(fā)生電路的簡(jiǎn)化電路圖；圖3是先前工作中為產(chǎn)生多個(gè)不同參考電壓而提供的多參考電壓發(fā)生電路的簡(jiǎn)化電路圖；圖4是一個(gè)假設(shè)可產(chǎn)生多個(gè)不同參考電壓分單參考電壓發(fā)生電路的電路圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)優(yōu)選實(shí)例所述，能產(chǎn)生多個(gè)不同參考電壓的參考電壓發(fā)生電路的電路圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)優(yōu)選實(shí)例所述，能產(chǎn)生多個(gè)不同參考電壓的參考電壓發(fā)生電路的電路圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)優(yōu)選實(shí)例所述，能產(chǎn)生多個(gè)不同參考電壓的參考電壓發(fā)生電路的電路圖。在圖5中。與圖1至圖4所示單元相類似的單元，其參考序號(hào)相同。圖中的優(yōu)選實(shí)例可以產(chǎn)生三個(gè)不同的參考電壓。
本實(shí)例包括一個(gè)差動(dòng)放大器，其非反相輸入端可接收恒定電壓V0，V0與圖1所示參考電壓發(fā)生器1中產(chǎn)生的參考電壓Vref相對(duì)應(yīng)，并且可在操作環(huán)境發(fā)生變化時(shí)保持恒定。差動(dòng)放大器10的輸出通過(guò)串聯(lián)連接電阻R1和R2接地，R1和R2之間的連接點(diǎn)與差動(dòng)放大器10的反相輸入端相連，從而使分配電壓V1被反饋回差動(dòng)放大器10的反相輸入端。因此，差動(dòng)放大器10的輸出端可輸出一個(gè)第一參考電壓VREF1。差動(dòng)放大器10的輸出端還通過(guò)串聯(lián)連接電阻R3，R4和R5接地。
通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，使串聯(lián)連接電阻R1和R2可產(chǎn)生一個(gè)第一參考電壓VREF1。而利用此第一參考電壓VREF1，使得串聯(lián)連接電阻R3，R4和R5可以在電阻R3與R4，R4與R5的連接點(diǎn)處分別產(chǎn)生第二參考電壓VREF2和第三參考電壓VREF3。換句話說(shuō)，串聯(lián)連接電阻R3，R4和R5構(gòu)成了一個(gè)電壓分配器。
為使輸出的參考電壓穩(wěn)定，在差動(dòng)放大器10的輸出端上還接有電容C1，而電容C2和C3則分別接在R3與R4，R4與R5的連接點(diǎn)處。
通過(guò)比較圖5和圖2及圖3可以看出，本實(shí)例的特征在于，所需參考電壓是通過(guò)由串聯(lián)連接電阻R3，R4和R5構(gòu)成的電壓分配器的操作而從由差動(dòng)放大器10產(chǎn)生的第一參考電壓VREF1獲得的。所以，除了由差動(dòng)放大器10和電阻R1和R2構(gòu)成的第一參考電壓發(fā)生部分以外，含有串聯(lián)連接電阻R3，R4和R5構(gòu)成的電壓分配器還構(gòu)成了一個(gè)第二參考電壓發(fā)生部分。該第二參考電壓發(fā)生部分僅由無(wú)原電路構(gòu)成，并且結(jié)構(gòu)也十分簡(jiǎn)單。
VREF1，VREF2和VREF3的關(guān)系可表示如下VREF1＞VREF2＞VREF3(4)因此，所需電壓應(yīng)被重新安排以滿足上述關(guān)系，而且電阻R1和R2的阻值也應(yīng)被調(diào)整或者將VREF1設(shè)定為所需參考電壓的最大電壓值。
與先前工作中的解釋相同，VRFF1的表示如下VREF1＝V0·(R1+R2)/R2 (5)另外，VREF2和VRFF3的表示如下VREF2＝VREF1·(R4+R5)/(R3+R4+R5) (6)VREF3＝VREF1·R5/(R3+R4+R5) (7)所以，R3，R4和R5的阻值應(yīng)經(jīng)調(diào)整或設(shè)定，以使VREF2和VREF3能夠滿足其它剩余所需參考電壓。換句話說(shuō)，通過(guò)改變R1，R2，R3，R4和R5的阻值，VREF1，VREF2和VREF3可以被設(shè)為任意值。
在上述實(shí)例中，由于在差動(dòng)放大器的反饋環(huán)中僅有應(yīng)該VREF1相連接的電容C1，也就是說(shuō)，在從差動(dòng)放大器輸出端VREF1通過(guò)電阻R1到差動(dòng)放大器反相輸入端V1的路徑中，由于電容C1位于反饋環(huán)中電阻的上端，所以在差動(dòng)放大器的反饋控制中不會(huì)出現(xiàn)延遲。另外，由于與VREF2和VREF3相連接的電容C2和C3不處于反饋環(huán)中，所以差動(dòng)放大器的反饋控制不會(huì)受與VREF2連接的C2以及與VREF3連接的C3的影響。
圖6是根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)優(yōu)選實(shí)例所述，能產(chǎn)生多個(gè)不同參考電壓的參考電壓發(fā)生電路的電路圖，在圖6中，與圖5相對(duì)應(yīng)的單元，其序號(hào)也相同，而且為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，此處略去說(shuō)明。
如果是僅僅為了提供多個(gè)不同的恒定參考電壓，則采用實(shí)例一就足夠了。但是，它在以下情況中還不能令人滿意，即，為了執(zhí)行屏蔽以消除半導(dǎo)體器件的初始或早期缺陷，將執(zhí)行一種通常使用高電壓的加速測(cè)試。
例如，在半導(dǎo)體器件中，當(dāng)VREF1用作周邊電路的電源參考電壓且VREF2存儲(chǔ)單元的電源參考電壓時(shí)，周邊電路和存儲(chǔ)單元部分的加速系數(shù)是不同的，這是因?yàn)榇鎯?chǔ)單元電容中的絕緣氧化薄膜通常薄于周邊電路中晶體管的柵極氧化薄膜。因此，VREF1和VREF2的比率必須與正常加速測(cè)試操作所使用的比率不同。但是，第一個(gè)實(shí)例不能滿足這個(gè)要求，因?yàn)楹苊黠@VREF2是由公式(6)來(lái)確定的，所以它與VREF1的比率總為常數(shù)。
因此，第二個(gè)實(shí)例中含有一個(gè)作為開(kāi)關(guān)裝置的P溝道晶體管P1，它位于電阻R3的VREF2側(cè)與電阻R4的VREF2側(cè)之間。該P(yáng)溝道晶體管P1的柵極與測(cè)試信號(hào)TEST(它在加速測(cè)試中處于高電平)相連。所以，在加速測(cè)試中，測(cè)試信號(hào)TEST的高電平使得P溝道晶體管P1處于截止?fàn)顟B(tài)，從而將VREF1與VREF2電性隔離開(kāi)。此外，第二個(gè)實(shí)施例含有一測(cè)試電壓發(fā)生電路8，其輸出電壓端8A連接至電阻R4的VREF2端，它被測(cè)試信號(hào)TEST的高電平觸發(fā)產(chǎn)生一測(cè)試電壓代替VREF2。因此，VREF1和VREF2可以獲得與正常操作不同的比值。
在本實(shí)例中，VREF3的值可由以下公式表示VREF3＝VREF2·R5/(R4+R5) (8)這種連接中(盡管未被示出)，在加速測(cè)試時(shí)，有可能在V0處提供與V0不同的電壓，從而使該VREF1與正常操作中的VREF1不同。另外，通過(guò)在本實(shí)例中增加一個(gè)與VREF2有關(guān)電路相類似的電路，還有可能產(chǎn)生一個(gè)獨(dú)立于VREF2之外的VREF3。
當(dāng)測(cè)試信號(hào)TEST處于低電平時(shí)，P溝道晶體管P1導(dǎo)通，而且測(cè)試電壓發(fā)生電路8處于無(wú)效狀態(tài)，這使得輸出電壓端8A進(jìn)入高阻狀態(tài)。在這種情況下，第二個(gè)實(shí)例的操作與第一個(gè)實(shí)例完全相同。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明所述參考電壓發(fā)生電路的特征在于包括含有一個(gè)差動(dòng)放大器的第一參考電壓發(fā)生裝置，該差動(dòng)放大器的第一輸入端用于接收一恒定電壓，其第二輸入端通過(guò)一電壓反饋裝置與此差動(dòng)放大器的輸出端相連，以用于接收一個(gè)與第一參考電壓(由差動(dòng)放大器產(chǎn)生)成正比的電壓；第二參考電壓發(fā)生裝置，它與差動(dòng)放大器的輸出相連，而且它的電流路徑與電壓反饋裝置相互獨(dú)立，其作用是產(chǎn)生與第一參考電壓不同的至少一個(gè)第二參考電壓。
因此，通過(guò)在先前工作所述的參考電壓發(fā)生電路中增加第二參考電壓發(fā)生裝置，就可以從具有簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的單參考電壓發(fā)生電路中有效地產(chǎn)生多個(gè)不同的參考電壓。與先前工作中需要用多個(gè)參考電壓發(fā)生電路來(lái)獲得多個(gè)不同參考電壓相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)十分明顯。
對(duì)本發(fā)明的圖示和說(shuō)明是參考特殊實(shí)例而進(jìn)行的。但是，本發(fā)明并不受上述各結(jié)構(gòu)的限制，任何對(duì)本發(fā)明所作的修改和變換都包含在附加權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種參考電壓發(fā)生電路，其特征在于包括含有一個(gè)差動(dòng)放大器的第一參考電壓發(fā)生裝置，該差動(dòng)放大器的第一輸入端用于接收一恒定電壓，其第二輸入端通過(guò)一電壓反饋裝置與上述差動(dòng)放大器的輸出端相連，以用于接收一個(gè)由上述差動(dòng)放大器產(chǎn)生的與第一參考電壓成正比的電壓；第二參考電壓發(fā)生裝置，它與上述差動(dòng)放大器的輸出相連，而且它的電流路徑與電壓反饋裝置相互獨(dú)立，用于產(chǎn)生與上述第一參考電壓不同的至少一個(gè)第二參考電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的參考電壓發(fā)生電路，其特征在于上述第二參考電壓發(fā)生裝置由一個(gè)無(wú)源電路構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的參考電壓發(fā)生電路，其特征在于上述電壓反饋裝置由連接于上述差動(dòng)放大器的上述輸出端和一固定電壓之間的第一串聯(lián)連接電阻構(gòu)成，而且位于上述第一串聯(lián)連接電阻之間的連接點(diǎn)與上述差動(dòng)放大器的上述第二輸入端相連；上述第二參考電壓發(fā)生裝置由連接于上述差動(dòng)放大器的上述輸出端和上述固定電壓之間的第二串聯(lián)連接電阻構(gòu)成，而且上述至少一個(gè)第二參考電壓是在位于上述第二串聯(lián)連接電阻之間的連接點(diǎn)上產(chǎn)生的。
4.如權(quán)利要求3所述的參考電壓發(fā)生電路，其特征在于在上述差動(dòng)放大器的上述輸出端和上述固定電壓之間連接有一個(gè)第一穩(wěn)壓電容，而在上述固定電壓和上述位于上述第二串聯(lián)連接電阻之間的連接點(diǎn)之間連接有一個(gè)第二穩(wěn)壓電容。
5.一種參考電壓發(fā)生電路，其特征在于包括一差動(dòng)放大器，其第一輸入端與一恒定電壓輸入端相連，其輸出端與第一參考電壓輸出端相連；一第一電阻，其一端與上述差動(dòng)放大器的上述輸出端相連，其另一端與上述差動(dòng)放大器的第二輸入端相連；一第二電阻，其一端與上述第一電阻的另一端相連，其另一端與電源端相連；一第三電阻，其一端與上述第一參考電壓的輸出端相連，其另一端與第二參考電壓的輸出端相連；一第四電阻，其一端與上述第二參考電壓的輸出端相連，其另一端與第三參考電壓輸出端相連；一第五電阻，其一端與上述第三參考電壓輸出端相連，而另一端則與上述電源端相連。
6.如權(quán)利要求5所述的參考電壓發(fā)生電路，其特征在于它還包括一第一穩(wěn)壓電容，它連接于上述第一參考電壓輸出端和上述電源端之間；一第二穩(wěn)壓電容，它連接于上述第二參考電壓輸出端和上述電源端之間；一第三穩(wěn)壓電容，它連接于上述第三參考電壓輸出端和上述電源端之間。
7.如權(quán)利要求5所述的參考電壓發(fā)生電路，其特征在于它還包括一連接于上述第二參考電壓輸出端和上述第三電阻另一端之間的開(kāi)關(guān)裝置，該開(kāi)關(guān)裝置可響應(yīng)一測(cè)試信號(hào)而處于導(dǎo)通狀態(tài)；一測(cè)試電壓提供裝置，其電壓輸出端與上述第二參考電壓輸出端相連，它可響應(yīng)上述測(cè)試信號(hào)而觸發(fā)，以向上述第二參考電壓輸出端提供一測(cè)試電壓。
8.如權(quán)利要求7所述的參考電壓發(fā)生電路，其特征在于它還包括一第一穩(wěn)壓電容，它連接于上述第一參考電壓輸出端和上述電源端之間；一第二穩(wěn)壓電容，它連接于上述第二參考電壓輸出端和上述電源端之間；一第三穩(wěn)壓電容，它連接于上述第三參考電壓輸出端和上述電源端之間。
全文摘要
一種參考電壓發(fā)生電路含有一個(gè)差動(dòng)放大器,其第一輸入端可接收一恒定電壓,其第二輸入端則通過(guò)一電壓反饋路徑與該差動(dòng)放大器的輸出端相連,以用于接收一個(gè)由該差動(dòng)放大器輸出并與第一參考電壓成正比的電壓;在該差動(dòng)放大器的輸出端上連接有一個(gè)由串聯(lián)連接電阻構(gòu)成的電壓分配器,以形成一條獨(dú)立于電壓反饋路徑之外的電流路徑,從而使電壓分配器能夠產(chǎn)生一個(gè)與第一參考電壓不同的第二參考電壓。因此,利用單個(gè)參考電壓發(fā)生電路就可以產(chǎn)生多個(gè)參考電壓。
文檔編號(hào)H03F3/45GK1208991SQ98102560
公開(kāi)日1999年2月24日 申請(qǐng)日期1998年6月29日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月27日
發(fā)明者大野一樹(shù) 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社