CN101995897A - 带隙基准电压检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带隙基准电压检测电路，包括第一、二三极管，第一、二比较器和第一、二、三、四电阻；第一三极管的集电极经一第三节点与第一比较器的正极、第二比较器的负极以及第一电阻的一端分别连接，第一电阻的另一端分别与第二电阻的一端以及第一比较器的VREF输出端连接，第二电阻的另一端经一第一节点与第二比较器正极以及第三电阻一端分别连接，第三电阻的另一端经一第二节点与第一比较器的负极以及第四电阻的一端分别连接，第四电阻的另一端与第二三极管的集电极连接，第一、二三极管的基极和发射极均接地。较之现有技术，本发明的优点在于：VREF1与VREF2的差值是常数；可保证VREF2总是小于VREF1，而不发生误报。

Description

带隙基准电压检测电路

技术领域

本发明具体涉及应用于集成电路领域的一种带隙基准电压检测电路。

背景技术

在集成电路领域中，带隙基准电路是非常重要的一类电路，其核心内容就是在电源电压在一定的电压值以上时，带隙基准的电压值不随电源电压变化，而几乎与电源电压值无关，并且在一定的温度范围内也几乎与温度无关。而电源电压值在上述“一定的电压值”以下时，带隙基准的电压值往往随电源电压上升而上升，直到上升到“一定的电压值”为止，然后就几乎不随电源电压变化，把这时的带隙基准的电压值记为VREF1。而为了提供带隙基准的电压准备就绪的信号，就需要一种电路能够检测带隙基准的电压值，在带隙基准的电压大于一规定的电压值(记为VREF2)时，该电路能够提供一路带隙基准电压准备就绪信号，且保证VREF2总是小于VREF1(最好VREF2与VREF1有一种固定的关系)。以往的带隙基准电压检测电路往往采用一个或数个MOS管的阈值电压形成VREF2来产生电压准备就绪的信号，所以该类电路受MOS管的阈值电压影响很大，与VREF1关系较独立，且不能保证VREF2总是小于VREF1，从而导致不能正确提供带隙基准电压准备就绪信号，可能会产生误报。

发明内容

本发明的目的在于提出一种带隙基准电压检测电路，其通过内部产生的两路电压产生带隙基准电压准备就绪信号，从而克服现有技术中的缺陷。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种带隙基准电压检测电路，包括PN结二极管，第一、二比较器和第一、二、三、四电阻；第一三极管的集电极经一第三节点与第一比较器的正极、第二比较器的负极以及第一电阻的一端分别连接，第一电阻的另一端分别与第二电阻的一端以及第一比较器的VREF输出端连接，第二电阻的另一端经一第一节点与第二比较器的正极以及第三电阻的一端分别连接，第三电阻的另一端经一第二节点与第一比较器的负极以及第四电阻的一端分别连接，第四电阻的另一端与第二三极管的集电极连接，第一、二三极管的基极和发射极均与地连接。

进一步地讲：

当电源电压值低于一设定值时，第三节点(N3)的电压值大于第一节点(N1)的电压值，第二比较器(B)的输出为低电平；当电源电压值达到一设定值时，第三节点(N3)的电压值等于第一节点(N1)的电压值，第二比较器(B)的输出为高电平，即带隙基准的电压准备就绪的信号完成。

针对现有技术中带隙基准的电压准备就绪信号与VREF1的电压无关，且不能保证VREF2总是小于VREF1的缺陷，本发明采用比较带隙基准电路内部的两路电压来产生电压准备就绪信号，与该电压准备就绪信号相关的VREF1与VREF2的差值是常数，且完全能保证VREF2总是小于VREF1。

概言之，与现有技术相比，本发明具有下列优点：(1)VREF1与VREF2的差值是常数；(2)能够保证VREF2总是小于VREF1；进而保证能正确提供带隙基准电压准备就绪信号，而不发生误报。

附图说明

图1是本发明一较佳实施例的电路图。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案做详细说明。

如图1所示系为本发明的一较佳实施例，该带隙基准电压检测电路包括主要由三极管Q1和三极管Q2组成的PN结二极管、比较器A、比较器B、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4；

其中，三极管Q1的集电极经第三节点N3与比较器A的正极、比较器B的负极以及电阻R1的一端分别连接，电阻R1的另一端分别与电阻R2的一端以及比较器A的VREF输出端连接，电阻R2的另一端经第一节点N1与比较器B的正极以及电阻R3的一端分别连接，电阻R3的另一端经第二节点N2与比较器A的负极以及电阻R4的一端分别连接，电阻R4的另一端与三极管Q2的集电极连接，三极管Q1和三极管Q2的基极和发射极均接地。

以下对该带隙基准电压检测电路的工作原理进行详细论述：

由于带隙基准电压一般都是利用双极晶体管(三级管)的基极---发射极电压，更一般的说，PN结二极管的正向电压具有负温度特性，而两个双极晶体管工作在不相等的电流密度下它们的基极---发射极电压的差值就与绝对温度成正比，即具有正温度特性。把上述两种电压值按设定比例相加就可以得到几乎与温度与电源电压无关的电压。

如图1中所示的VREF可以如下公式表示，即：

VREF＝VBE2+(kT/q)*(ln n)*(R2+R3+R4)/R4

式中，k为波尔兹曼常数(1.38*10E-23J/K)，q为一个电子电荷量(1.60*10E-19库)，T为绝对温度，kT/q为正温度系数，R2+R3＝R1，n为三级管Q2与Q1的发射极面积比，三级管Q2的BE两端电位差VBE2为负温度系数，通过适当调节R1/R4就可以得到一个近似与温度无关的(在电源电压至少大于最小工作电压及小于最大工作电压的条件下，也与电源电压近似无关)电压值。

在电源电压值很小时，加在三级管Q1与Q2的发射极---基极电压，即PN结二极管的正向电压很小，这时如果小于PN结二极管的导通电压，PN结二极管不导通，则PN结二极管的正向电流也很小，N1、N2、N3、VREF的电压近似相等，当随着电源电压升高时，三级管Q1与Q2的发射极---基极电压在导通电压附近时，N结二极管的正向电流增大，由于启动电路及反馈的作用，适当调整R2和R3的比例会使N3的电压值大于N1的电压值，这时比较器B的输出BGGOOD为低电平，当随着电源电压进一步升高时，会使N3的电压值等于N1的电压值，这时比较器B的输出BGGOOD为高电平，即带隙基准的电压准备就绪的信号完成，接着随着电源电压升高，N3的电压值小于N1的电压值，并维持在N3的电压值等于N2的电压值状态，直到电源电压下降到一定值为止。为了解决在这个过程中N1、N2、N3、VREF的电压近似相等可能导致比较器B误输出问题，可以通过使比较器B具有恰当的迟滞特性来解决，而比较器A是当作运算放大器来使用，它与电阻和三极管组成基本的带隙基准，具体地说，就是可以使A的两个输入端电压相等且两个输入端不会流入和流出电流，还有就是为电阻及三极管提供驱动电流。

当N3的电压值等于N1的电压值时，N3的电压为：

VN3＝VBE2+(kT/q)*(ln n)*(R2+R3+R4)/(R3+R4)，

所以在这时，N3的电压也近似与电源电压值无关，即：

VRE1-VREF2

＝VREF-VN3

＝(kT/q)*(ln n)*[(R2+R3+R4)/(R4)-(R2+R3+R4)/(R3+R4)]

＝(kT/q)*(ln n)*(R2+R3+R4)*(R3)/[R4*(R3+R4)]

所以VREF2与VREF1的电压差近似是常数，能够保证VREF2总是小于VREF1。

上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种带隙基准电压检测电路，其特征在于：所述带隙基准电压检测电路包括第一三极管(Q1)、第二三极管(Q2)、第一比较器(A)、第二比较器(B)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)和第四电阻(R4)；

其中，第一三极管(Q1)的集电极经一第三节点(N3)与第一比较器(A)的正极、第二比较器(B)的负极以及第一电阻(R1)的一端分别连接，第一电阻(R1)的另一端分别与第二电阻(R2)的一端以及第一比较器(A)的VREF输出端连接，第二电阻(R2)的另一端经一第一节点(N1)与第二比较器(B)的正极以及第三电阻(R3)的一端分别连接，第三电阻(R3)的另一端经一第二节点(N2)与第一比较器(A)的负极以及第四电阻(R4)的一端分别连接，第四电阻(R4)的另一端与第二三极管(Q2)的集电极连接，第一三极管(Q1)和第二三极管(Q2)的基极和发射极均接地。

2.根据权利要求1所述的带隙基准电压检测电路，其特征在于：当电源电压值低于一设定值时，第三节点(N3)的电压值大于第一节点(N1)的电压值，第二比较器(B)的输出为低电平；当电源电压值达到一设定值时，第三节点(N3)的电压值等于第一节点(N1)的电压值，第二比较器(B)的输出为高电平，即带隙基准的电压准备就绪的信号完成。

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