[发明专利]带隙基准电压发生器

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路，更特别地，涉及带隙基准电压发生器。

背景技术

基准电压发生器广泛用于集成电路（IC）和其他电子电路中以提供基准电压，不论制造处理条件从一批产品到另一批产品发生变化，也不论运行温度的变化，基准电压是稳定的。各种技术可用于因工艺变化而补偿基准电压，诸如在电路设计中包括调节电阻器（trim resistor），其在制造IC时可被设置或“调节”。

热补偿一般通过在基准电压发生器中包括带隙模块（band gap module）来获得。带隙模块包括正向偏置的半导体PN结，其可以例如由二极管或者由以二极管连接的双极结晶体管（BJT）或金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）来提供。对于穿过正向偏置的半导体PN结的给定电流，跨该结的电压随着温度上升而下降，一般称为与绝对温度互补（CTAT），例如，在硅半导体中变化约-2mV/°K。带隙模块利用运行在不同电流密度下的一对匹配的正向前置PN结之间的电压差来产生随温度上升而增大的电流，一般称为与绝对温度成正比（PTAT）。该电流用于在电阻器中产生PTAT电压，其被添加到跨过半导体PN结（其可以是所述匹配的对中的一个）的CTAT电压。PTAT和CTAT电压之比可通过例如设置电阻值来设置，从而PTAT和CTAT电压的温度依赖性彼此补偿到第一级近似。典型地，在半导体器件中，所得电压为约1.2-1.3V，接近硅在0°K的理论带隙1.22eV。温度依赖性的剩余第二级近似典型地在设置PTAT和CTAT之比的温度附近的运行温度范围内是小的。

调节用于带隙模块的电阻值通过设置开关或熔丝以连接或短路调节电阻器而方便地数字式执行。期望能关于中值双向地调节电阻值，在某些已知实现中不是这样的。在一些常规实现中，调节开关的接通电阻需要是小的以减小它们的接通电阻变化（例如，随着电源电压的变化的）引入的不精确性。常规实现中具有小的接通电阻的调节开关趋向于占据大的IC面积。

发明内容

本发明的一个方面在于提供一种带隙基准电压发生器，包括：不同电流密度的正向偏置的第一和第二PN结元件；在第一节点和第二节点之间的第一电流传导路径，包括串联连接在所述第一节点和第三节点之间的多个第一电阻元件以及串联连接在所述第三节点和所述第二节点之间的所述第一PN结元件，其中所述第一电阻元件连接成分压器构造；抽头，通过开关元件选择性连接到所述第一电阻元件，其中所述开关元件能控制来选择所述抽头处的分压比；在所述第一和第二节点之间的第二电流传导路径，包括串联连接在所述第一节点和第四节点之间的第二电阻元件以及串联连接在所述第四节点和所述第二节点之间的所述第二PN结元件；电压误差放大器，具有连接到所述抽头的第一输入、连接到所述第四节点的第二输入、以及用于提供热补偿输出电压的输出；以及反馈路径，用于将所述输出电压应用到与所述第一和第二节点串联连接的第三电阻元件。

本发明的另一方面在于提供一种制造带隙基准电压发生器的方法。该带隙基准电压发生器具有：不同电流密度的正向偏置的第一和第二PN结元件；在第一节点和第二节点之间的第一电流传导路径，包括串联连接在所述第一节点和第三节点之间的多个第一电阻元件以及串联连接在所述第三节点和所述第二节点之间的所述第一PN结元件；在所述第一节点和所述第二节点之间的第二电流传导路径，包括串联连接在所述第一节点和第四节点之间的第二电阻元件以及串联连接在所述第四节点和所述第二节点之间的所述第二PN结元件。所述方法包括：将所述第一电阻元件连接成分压器构造，一抽头通过开关元件选择性连接到所述第一电阻元件；控制所述开关元件以选择所述抽头处的分压比；提供电压误差放大器，该电压误差放大器具有连接到所述抽头的第一输入、连接到所述第四节点的第二输入、以及用于提供热补偿输出电压的输出；以及提供反馈路径，该反馈路径用于将所述输出电压应用到与所述第一和第二节点串联连接的第三电阻元件。

附图说明

本发明以示例的方式说明且不限于附图所示的其实施例，附图中相似的附图标记表示相似的元件。为了简单和清楚而示出图中的元件，其不一定是按比例绘制的。

图1是常规带隙基准电压发生器的示意性电路图；

图2是图1的带隙基准电压发生器中的可变电阻器的构造的示意图；

图3是图1的带隙基准电压发生器中的可变电阻器的替选构造的示意图；

图4是以示例方式给出的、根据本发明一实施例的带隙基准电压发生器的示意性电路图；以及

图5是图4的带隙基准电压发生器的误差放大器的示例的示意性电路图。

具体实施方式