CN100446423C - 能隙参考电压电路装置 - Google Patents

Abstract

一种能隙参考电压电路装置，其是利用参考偏压产生单元产生一输入参考偏压，以将其输入至一电压放大模块，继而该电压放大模块放大该输入参考偏压，以获得参考电压，并将其输入至一模拟/数字转换器，模拟/数字转换器则输出前级数字输出电压至运算单元，以获得一新的数字输出电压，并滤除补偏杂讯，其中，该模拟/数字转换单元进行转换处理时，是透过至少一截断控制信号停止控制切换开关。

Description

能隙参考电压电路装置

技术领域

本发明是关于一种参考电压电路装置，尤指一种适用于模拟/数字转换器(ADC)的能隙参考电压电路装置。

背景技术

图1显示公知能隙(Band Gap)参考电压电路的示意图，其输出电压是用来作为模拟/数字转换器(ADC)19的参考电压。该能隙参考电压电路主要包含对比于绝对温度(PTAT)电路11、切换开关12，13、放大器(OP)14，15，18、补偏电压(Vos)16及RC滤波电路17等主要构件所组成，其中，补偏电压16是串联于切换开关12与放大器14之间。

对比于绝对温度电路11用以产生一对比于绝对温度(PTAT)电压，切换开关12，13是由一截断时脉信号。(Chopping Clock)控制，以便供依据截断时脉信号切换控制切换开关12，13，以使得对比于绝对温度电压在输入放大器14，15前能够在正相或反相相加补偏电压16，以改善放大器14，15的输出电压，使其能够与目标放大电压一致。

然而经由放大器15放大的输出电压会有补偏杂讯的情形产生，因此利用RC滤波电路17来将补偏杂讯予以滤除。又，切换开关12，13依据截断时脉信号进行切换动作，以使得该电路提供一参考电压给模拟/数字转换器19进行转换，由于切换开关12，13与模拟/数字转换器19在同一时间进行切换与转换动作，因此将造成截断杂讯(Chopping Noise)。所以，如何提供一能隙参考电压电路可同时消除补偏杂讯与截断杂讯，已成为一亟需解决的课题。

发明内容

本发明的主要目的是在提供一种能隙参考电压电路装置，以便能滤除补偏杂讯(Offset Noise)与截断杂讯(Chopping Noise)。

为达成上述目的，本发明的提供的一种能隙参考电压电路装置，其特征在于，主要包括：

一参考偏压产生单元，是用以产生一输入参考偏压；

一控制单元，是产生复数种控制信号，这些控制信号包括至少一截断控制信号、至少一致能信号及至少一逻辑控制信号；

一电压放大模块，是包括至少一切换开关、一补偏电压及至少一放大器，该电压放大模块接收该输入参考偏压与该至少一截断控制信号，以便供依据该至少一截断控制信号控制该切换开关，以使得该补偏电压补偿该输入参考偏压，继而经由该至少一放大器进行放大处理，以获得一参考电压：

一模拟/数字转换单元，是接收一模拟输入电压、该参考电压及该至少一致能信号，以便供依据该参考电压与该至少一致能信号转换该模拟输入电压，以输出一前级数字输出电压；

一逻辑运算单元，是接收该前级数字输出电压与该至少一逻辑控制信号，以便供依据该至少一逻辑控制信号对该前级数字输出电压进行运算处理，以获得一数字输出电压，其中，该逻辑运算单元包括一第一暂存单元、一第二暂存单元及一算数单元，该第一暂存单元用以接收该模拟/数字转换单元输出的正相位前级数字输出电压，该第二暂存单元用以接收该模拟/数字转换单元输出的负相位前级数字输出电压；

其中，当该模拟/数字转换单元进行转换处理时，该至少一截断控制信号停止该切换开关进行切换。

所述的能隙参考电压电路装置，其中该至少一切换开关更包括一第一切换开关与一第二切换开关，该至少一放大器更包括一第一放大器与一第二放大器，且该补偏电压是串联于该第一切换开关与该第一放大器之间，以便供透过该第一切换开关与该第二切换开关的动作，该补偏电压能在正相位或负相位补偿该输入参考偏压。

所述的能隙参考电压电路装置，其中该至少一致能信号是包括一启动转换致能信号与一转换完成致能信号，以控制该模拟/数字转换单元进行转换动作。

所述的能隙参考电压电路装置，其中该第一暂存单元与该第二暂存单元是依据该至少一逻辑控制信号暂存该前级数字输出电压，并输出至该算数单元进行运算，以输出该新的数字输出电压。

所述的能隙参考电压电路装置，其中该算数单元是为加/除法器。

所述的能隙参考电压电路装置，其中该参考偏压产生单元是为对比于绝对温度(PTAT)电路，其是用以产生一对比于绝对温度电压。

由以上的说明可知，本发明利用控制单元产生截断控制信号来控制电压放大模块中的切换开关，以便供模拟/数字转换器进行转换动作时，截断控制信号不控制这些切换开关进行切换动作，以消除截断杂讯，其更利用逻辑运算单元连接模拟/数字转换器的输出端，以滤除补偏杂讯。

附图说明

图1是公知能隙参考电压电路的示意图；

图2是本发明一较佳实施例的能隙参考电压电路架构的示意图。

具体实施方式

有关本发明的较佳实施例，是以主机板上的温度调控系统为例，其利用不同的电压来控制风扇的速度。图2显示本发明能隙参考电压电路架构的示意图，其主要由参考偏压产生单元21、控制单元22、电压放大模块23、模拟/数字转换器(ADC)24及逻辑运算单元25等主要构件所组成，其中，电压放大模块23包含切换开关231，232、放大器233，234及补偏电压(Vos)235，逻辑运算单元25包含暂存单元251，252及算数单元253。

参考偏压产生单元21的输出端连接于电压放大模块23的输入端，以便供经由电压放大模块23产生一放大后的参考电压，以输入至模拟/数字转换器24。模拟/数字转换器24除了接收该参考电压外，更接收一输入电压(Vin)，以便供依据参考电压对输入电压进行转换，以输出一数字电压，在此称为前圾数字输出电压，继而再将前级数字输出电压输出至逻辑运算单元25进行运算处理，以改善补偏杂讯效应。有关这些主要构件的动作，将于下述详加说明。

于本实施例中，参考偏压产生单元21较佳为一对比于绝对温度(PTAT)电路，其是用以产生一对比于绝对温度电压，并输出至电压放大模块23，该对比于绝对温度电压是为ΔV_BE＝V_Tλ_nN(若只考虑一阶线性)，其中n为电晶体个数。电压放大模块23的切换开关231与参考偏压产生单元21的输出端相连接，补偏电压235则串联于切换开关231与放大器233之间，另一切换开关232则位于放大器233与放大器244之间。切换开关231，232依据控制单元22所产生的截断控制信号来进行切换，以便供参考偏压产生单元21产生的输入参考偏压(对比于绝对温度电压)能够藉由切换开关231，232的切换而在正相位或负相位串联该补偏电压235，并经由放大器231，233放大，以成为一能隙参考电压，该能隙参考电压等于

$\mathrm{Vo}(=\mathrm{Vref})=V_{\mathrm{BE}}+\frac{R1}{R3}(\mathrm{Vos}+V_T{\mathrm{\λ}}_{n}n)$ (假设R1＝R2)，

其中的电压Vos即是补偏电压235，其是因制程不对称所造成。

模拟/数字转换器24接收能隙参考电压与一输入电压(Vin)，于本实施例中，该输入电压较佳为一温度感测器(图未示)感测中央处理单元(CPU)的温度所获得的模拟输入电压。模拟/数字转换器24并依据控制单元22所输出的致能信号进行转换动作，例如：当控制单元22送出启动转换致能信号(Start)时，则模拟/数字转换器24依据能隙参考电压对输入电压进行转换，以获得正相位的前级数字输出电压或负向位的前级数字输出电压；当控制单元22送出转换完成致能信号(EOC)时，则模拟/数字转换器24停止转换输入电压。模拟/数字转换器24的最低有效位元电压为

$V_{1-\mathrm{LSB}}=\frac{\mathrm{Vref}}{2^N},$

转换的前级数字输出电压为： $\mathrm{ADCVAL}=Q\left[\frac{\mathrm{Vin}}{\frac{\mathrm{Vref}}{2^N}}\right]$

其中Q【·】叫表示量化“·”数值。

逻辑运算单元25的暂存单元251则依据控制单元22送出的逻辑控制信号暂存(Latch)正相位的前级数字输出电压或负相位的前级数字输出电压，同样地，暂存单元252依据控制单元22送出的逻辑控制信号暂存负相位的前级数字输出电压或正相位的前级数字输出电压。

暂存单元251，252并依据逻辑控制信号输出正相位的前级数字输出电压及负相位的前级数字输出电压至算数单元253，以进行运算处理。于本实施例中，算数单元253较佳为加/除法器，其是用以将正相位的前级数字输出电压及负相位的前级数字输出电压予以相加再平均，以输出一新的数字输出电压(NEW_ADCVAL)，并滤除补偏杂讯效应，该新的数字输出电压则可用来控制系统风扇的转速。前述新的数字输出电压是为

$\mathrm{NEW}\_\mathrm{ADCVAL}=\frac{2}{\frac{1}{\mathrm{ADCVAL}1}+\frac{1}{\mathrm{ADCVAL}2}},$

其中，ADCVAL1是为暂存单元251所暂存的正相位前级数字输出电压，ADCVAL2是为暂存单元252所暂存的负相位前级数字输出电压。

由于控制单元22送出启动转换致能信号控制模拟/数字转换器24进行转换时，并同时发出截断控制信号停止切换开关231，232进行切换动作。当模拟/数字转换器24完成转换处理时(即控制单元22送出转换完成致能信号)，控制单元22并送出截断控制信号控制切换开关231，232进行切换动作。所以，当模拟/数字转换器24转换时，切换开关231，232是没有动作，因此可消除截断杂讯。

上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以专利范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (6)

1.一种能隙参考电压电路装置，其特征在于，主要包括：

一参考偏压产生单元，是用以产生一输入参考偏压；

一控制单元，是产生复数种控制信号，这些控制信号包括至少一截断控制信号、至少一致能信号及至少一逻辑控制信号；

一电压放大模块，是包括至少一切换开关、一补偏电压及至少一放大器，该电压放大模块接收该输入参考偏压与该至少一截断控制信号，以便供依据该至少一截断控制信号控制该切换开关，以使得该补偏电压补偿该输入参考偏压，继而经由该至少一放大器进行放大处理，以获得一参考电压：

一模拟/数字转换单元，是接收一模拟输入电压、该参考电压及该至少一致能信号，以便供依据该参考电压与该至少一致能信号转换该模拟输入电压，以输出一前级数字输出电压；

一逻辑运算单元，是接收该前级数字输出电压与该至少一逻辑控制信号，以便供依据该至少一逻辑控制信号对该前级数字输出电压进行运算处理，以获得一数字输出电压，其中，该逻辑运算单元包括一第一暂存单元、一第二暂存单元及一算数单元，该第一暂存单元用以接收该模拟/数字转换单元输出的正相位前级数字输出电压，该第二暂存单元用以接收该模拟/数字转换单元输出的负相位前级数字输出电压；

其中，当该模拟/数字转换单元进行转换处理时，该至少一截断控制信号停止该切换开关进行切换。

2、根据权利要求1所述的能隙参考电压电路装置，其特征在于，其中，该至少一切换开关更包括一第一切换开关与一第二切换开关，该至少一放大器更包括一第一放大器与一第二放大器，且该补偏电压是串联于该第一切换开关与该第一放大器之间，以便供透过该第一切换开关与该第二切换开关的动作，该补偏电压能在正相位或负相位补偿该输入参考偏压。

3、根据权利要求1所述的能隙参考电压电路装置，其特征在于，其中，该至少一致能信号是包括一启动转换致能信号与一转换完成致能信号，以控制该模拟/数字转换单元进行转换动作。

4、根据权利要求1所述的能隙参考电压电路装置，其特征在于，其中，该第一暂存单元与该第二暂存单元是依据该至少一逻辑控制信号暂存该前级数字输出电压，并输出至该算数单元进行运算，以输出该新的数字输出电压。

5、根据权利要求1所述的能隙参考电压电路装置，其特征在于，其中，该算数单元是为加/除法器。

6、根据权利要求1所述的能隙参考电压电路装置，其特征在于，其中，该参考偏压产生单元是为对比于绝对温度电路，其是用以产生一对比于绝对温度电压。

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