[发明专利]带隙参考电压产生电路

说明书

【技术领域】

本发明系有关于参考电压，特别是有关于参考电压产生电路。

【背景技术】

参考电压产生器提供电路一参考电压(reference voltage)的位准。大多数的模拟电路皆需要参考电压才能准确的运作。例如，模拟至数字转换器与数字至模拟转换器的最低有效位(least significant bit，LSB)的电压、稳压器(regulator)的输出电压，皆需依据参考电压以决定。因此，参考电压产生器必须提供精确而稳定的参考电压，才能维持电路的效能。

然而，大多数的模拟电路组件的电性质容易随着温度变化而改变。为了避免电路的效能随温度变化而变动，即使电路的温度变化，参考电压产生器仍必须提供稳定的参考电压。图1A为一带隙(bandgap)参考电压产生电路100的电路图。带隙参考电压产生电路100产生一参考电压V_ref，该参考电压V_ref具有零温度系数的优点。亦即，参考电压V_ref不随温度上升而改变其大小。带隙参考电压产生电路100包括PMOS晶体管101、102、103，二极管式连接的(diode connected)BJT晶体管130、131、…、13N，电阻121、122、123、124，以及运算放大器150。

带隙参考电压产生电路100的运作解释如下。运算放大器150的输出电压耦接至PMOS晶体管101、102、103的栅极，且PMOS晶体管101、102、103的源极均耦接至电压源Vcc。由于PMOS晶体管101、102、103的栅极至源极压降相等，因此通过PMOS晶体管101、102、103的电流I₁、I₂、I₃的大小是相同的，即I₁＝I₂＝I₃。因此，参考电压V_ref可以藉下式表示：

V_ref＝I₃×R₁₂₄＝I₂×R₁₂₄＝(I_2a+I_2b)×R₁₂₄

＝[(ΔV/R₁₂₂)+V₁₆₂/R₁₂₃]×R₁₂₄(1)

其中R₁₂₄为电阻124的阻值，R₁₂₂为电阻122的阻值，R₁₂₃为电阻123的阻值，ΔV为跨过电阻122的压降，而V₁₆₂为节点162的电压。

由于运算放大器150的正负输入端分别耦接至节点162及节点161，因此节点162与节点161的电压相等。因此，参考电压V_ref可以藉下式表示：

V_ref＝[(ΔV/R₁₂₂)+V₁₆₁/R₁₂₃]×R₁₂₄(2)

其中V₁₆₁为节点161的电压。节点161的电压V₁₆₁为跨过BJT晶体管130的压降，因此压降V₁₆₁会随温度升高而降低(负温度系数)。ΔV为跨过电阻122的压降，由于电阻122末端与地电位之间耦接了多个BJT晶体管131、…、13N，因此压降ΔV会随温度升高而降升高(正温度系数)。由于参考电压V_ref为负温度系数的压降V₁₆₁与正温度系数的压降ΔV的组合，因此参考电压V_ref不随温度升降而变化(零温度系数)。