[发明专利]带隙基准电路

说明书

本发明题为“带隙基准电路”。所公开的带隙电路被配置为提供也可调节的温度稳定基准电流和/或电压。可通过由源极退化拓扑结构提供的电流镜的改善匹配来促进该稳定性。源极退化可减少随机失配而不需要增加电流镜的尺寸或复杂性，并且可有利于电流镜在弱反转条件下的操作，在该弱反转条件下，随机失配可能是最严重的。此外，可调节源极退化以调节所生成的基准电流和/或电压的水平和/或温度系数。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年9月17日提交的美国专利申请号16/948,415的优先权，该申请要求于2020年2月21日提交的美国临时专利申请号62/979,468的权益。

技术领域

本公开涉及微电子电路，并且更具体地，涉及一种用于生成与温度无关的电压或电流的带隙基准电路。

背景技术

带隙基准电路是集成电路/系统中的可生成不随温度显著变化的电压和/或电流的功能块。换句话讲，带隙基准可具有在一定温度范围(例如，0℃至60℃)内相对平坦的温度系数(TC)。可通过将与绝对温度成比例的电流源和与绝对温度互补的电流源求和来生成相对平坦的温度系数。换句话讲，比例电流源和互补电流源的温度依赖性可抵消以产生对温度相对不敏感的基准电流。与绝对温度成比例的电流源和与绝对温度互补的电流源也可用来生成对温度相对不敏感的基准电压。

发明内容

在至少一个方面，本公开总体描述了用于生成基准电流的方法。该方法包括生成与绝对温度成比例(即，PTAT)电流以及生成与绝对温度互补(即，CTAT)电流。该方法还包括使用具有源极退化的PTAT电流镜来生成PTAT电流的第一副本，以及使用具有源极退化的CTAT电流镜来生成CTAT电流的第一副本。该方法还包括将PTAT电流的第一副本与CTAT电流的第一副本求和，以获得具有第一温度系数的第一基准电流。

在可能的实施方式中，该方法还包括调节PTAT电流镜和/或CTAT电流镜的源极生成，以获得具有第二温度系数的第二基准电流。PTAT电流镜和CTAT电流镜可处于共源共栅配置。

在另一个可能的实施方式中，该方法还包括使用第一基准电流来生成第一基准电压。例如，该方法可包括将第一基准电流输入到第一输出电阻器以获得第一基准电压。

在另一个方面，本公开总体描述了一种带隙基准电路。带隙基准电路包括电流发生器，该电流发生器被配置为生成PTAT电流和CTAT电流。带隙基准电路还包括具有源极退化的PTAT电流镜。具有源极退化的PTAT电流镜耦接到电流发生器，并且被配置为生成PTAT电流的至少一个副本。具有源极退化的CTAT电流镜耦接到电流发生器，并且被配置为生成CTAT电流的至少一个副本。带隙基准电路还包括至少一个输出端。该至少一个输出端中的每个输出端被配置为将PTAT电流的至少一个副本中的一个副本与CTAT电流的至少一个副本中的一个副本组合以生成基准电流。

在可能的实施方式中，具有源极退化的PTAT电流镜包括PTAT电流镜输入晶体管和至少一个PTAT电流镜输出晶体管，该PTAT电流镜输出晶体管为P型金属氧化物半导体(PMOS)晶体管。此外，具有源极退化的CTAT电流镜包括CTAT电流镜输入晶体管和至少一个CTAT电流镜输出晶体管，该CTAT电流镜输出晶体管为PMOS晶体管。至少一个PTAT电流镜输出晶体管和至少一个CTAT电流镜输出晶体管可各自耦接到可调节的对应源极退化电阻器。对源极退化电阻器的调节可控制基准电流的水平或可控制基准电流的温度系数。基准电流可耦接到输出电阻器以生成基准电压，并且可调节输出电阻器以改变该基准电压的水平。