[发明专利]能隙参考电路

说明书

技术领域

本发明涉及能隙电压(Bandgap Voltage)的产生，特别是涉及一种能隙参考电路(Bandgap Reference Circuit)。

背景技术

请参考图1，图1为已知的能隙参考电路(Bandgap Reference Circuit)100的示意图。如图1所示，能隙参考电路100中的电流I1为与绝对温度成正比(Proportional To Absolute Temperature，PTAT)的电流(一般通称为PTAT电流)。电流I1与双极结型晶体管(Bipolar Junction Transistor，BJT)Q1-0、Q1-1、Q1-2、...、与Q1-N以及电阻R1相关，并可通过下列方程式来表示：

I1＝V_T*1n(N)/R1；

其中热当电压(Thermal Voltage)V_T＝(k*T)/q，而k则代表波兹曼常数(Boltzmann Constant)，T代表绝对温度，以及q代表电荷电量。

另外，能隙参考电路100中的电流I2可称为与绝对温度成互补(Complementary To Absolute Temperature，CTAT)的电流(一般通称为CTAT电流，其具有随着绝对温度增加而减少的特性)。电流I2与双极结型晶体管Q1-0以及电阻R2相关，并可通过下列方程式来表示：

I2＝V_EB0/R2；

其中V_EB0代表双极结型晶体管Q1-0的射极(Emitter)对基极(Base)电压。

能隙参考电路100在其输出端子所输出的能隙电压VREF依据(I1+I2)来产生，能隙电压VREF可通过下列方程式来表示：

VREF＝(I1+I2)*R3

    ＝(R3/R2)*(V_EB0+(R2/R1)*ln(N)*V_T)。

参考图2，图2为已知的能隙参考电路200的示意图，其中P型金属氧化物半导体(Metal Oxide Semiconductor，MOS)晶体管M1’、M2’、与M3’也可分别采用图1所示的P型金属氧化物半导体晶体管M1、M2、与M3来实施，放大器210也可采用图1所示的放大器110来实施，而二极管D2-0、D2-1、D2-2、...、与D2-N也可分别采用所述的双极结型晶体管Q1-0、Q1-1、Q1-2、...、与Q1-N来实施。能隙参考电路200中的电流I1’可通过下列方程式来表示：

I1’＝ΔV_EB’/R1’................................................(1)；

其中ΔV_EB’在此代表二极管跨压V_D2-0与V_D2-1(V_D2-2、V_D2-3、...、V_D2-N)的差值；二极管跨压即二极管两端子之间的电压。请注意，电压V_EB’如果依据广义的观点则可代表二极管(例如二极管D2-0)两端子之间的电压，若依据狭义的观点则可代表采用上述的双极结型晶体管来实施二极管(例如二极管D2-0)时，二极管两端子之间的电压。

另外，能隙参考电路200中的电流I2’可通过下列方程式来表示：

I2’＝(V_EB’-VREF’)/R2’.......................................(2)；

其中VREF’代表能隙参考电路200在其输出端子所输出的能隙电压。能隙电压VREF’也可通过下列方程式来表示：

VREF’＝(I1’+3*I2’)*R3’...................................(3)。

将方程式(1)与(2)代入方程式(3)，可得：

VREF’＝C*((R2’/(3*R1’))*ΔV_EB’+V_EB’)............(4)；

其中C＝(3*R3’)/(R2’+3*R3’)。将ΔV_EB’＝V_T*ln(N)代入方程式(4)，可得：

VREF’＝C*((R2’/(3*R1’))*V_T*ln(N)+V_EB’)。