DE102017127478B4 - Device and method for generating a reference voltage - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung, die Folgendes umfasst:
eine erste Reihenschaltung, die einen ersten Widerstand (11) und eine erste Diodenanordnung (13) umfasst, wobei die erste Reihenschaltung zwischen eine erste Spannung (10) und eine zweite Spannung zu koppeln ist,
eine zweite Reihenschaltung, die einen zweiten Widerstand (12) und eine zweite Diodenanordnung (14) umfasst, wobei die zweite Diodenanordnung (14) von der ersten Diodenanordnung (13) verschieden ist, wobei die zweite Reihenschaltung zwischen die erste Spannung (10) und die zweite Spannung zu koppeln ist,
einen ersten Kondensator (17), wobei ein erster Anschluss des ersten Kondensators (17) über einen ersten Schalter (15) mit einem ersten Knoten zwischen dem ersten Widerstand (11) und der ersten Diodenschaltung (13) verbunden ist und über einen zweiten Schalter (114) mit der zweiten Spannung zu verbinden ist,
einen zweiten Kondensator (110), wobei ein erster Anschluss des zweiten Kondensators (110) über einen dritten Schalter (16) mit einem zweiten Knoten zwischen dem zweiten Widerstand (12) und der zweiten Diodenanordnung (14) verbunden ist und über einen vierten Schalter (18) mit der zweiten Spannung zu verbinden ist,
wobei ein zweiter Anschluss des ersten Kondensators (17) mit einem zweiten Anschluss (110) des zweiten Kondensators verbunden ist, und
eine Steuerung (112), wobei die Steuerung eingerichtet ist, in einer ersten Betriebsphase den ersten (15) und den vierten (18) Schalter zu öffnen und den zweiten (114) und den dritten (16) Schalter zu schließen, und in einer zweiten Betriebsphase den ersten (15) und den vierten (18) Schalter zu schließen und den zweiten (114) und den dritten (16) Schalter zu öffnen.

Figure DE102017127478B4_0000
Device comprising:
a first series circuit comprising a first resistor (11) and a first diode arrangement (13), the first series circuit to be coupled between a first voltage (10) and a second voltage,
a second series connection comprising a second resistor (12) and a second diode arrangement (14), the second diode arrangement (14) being different from the first diode arrangement (13), the second series connection between the first voltage (10) and the second voltage is to be coupled,
a first capacitor (17), a first terminal of the first capacitor (17) being connected via a first switch (15) to a first node between the first resistor (11) and the first diode circuit (13) and via a second switch ( 114) is to be connected to the second voltage,
a second capacitor (110), a first terminal of the second capacitor (110) being connected via a third switch (16) to a second node between the second resistor (12) and the second diode arrangement (14) and via a fourth switch ( 18) is to be connected to the second voltage,
wherein a second terminal of the first capacitor (17) is connected to a second terminal (110) of the second capacitor, and
a controller (112), the controller being arranged to open the first (15) and the fourth (18) switch and to close the second (114) and the third (16) switch in a first phase of operation, and in a second Operating phase to close the first (15) and the fourth (18) switch and to open the second (114) and the third (16) switch.
Figure DE102017127478B4_0000

Description

Technisches Gebiettechnical field

Die vorliegende Anmeldung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Erzeugen von Referenzspannungen in elektronischen Schaltungen.The present application relates to methods and devices for generating reference voltages in electronic circuits.

Hintergrundbackground

Integrierte Schaltungen umfassen in vielen Fällen digitale und analoge Schaltungsteile. Eine Aufgabe einer oder mehrere analoger Schaltungen in einer solchen integrierten Schaltung besteht in manchen Fällen darin, eine konstante Spannung, wie eine Referenzspannung, oder einen konstanten Strom bereitzustellen. Konstant bedeutet hier, dass die Spannung oder Strom wenigstens über einem bestimmten Temperaturbereich oder einem Bereich einer externen Versorgungsspannung näherungsweise konstant, d.h. konstant innerhalb einer bestimmten akzeptablen Toleranz ist. Eine solche konstante Spannung wird zum Beispiel verwendet, um eine Störung einer externen Versorgungsspannung in herkömmlichen Schaltungen zu detektieren.In many cases, integrated circuits include digital and analog circuit parts. A task of one or more analog circuits in such an integrated circuit is in some cases to provide a constant voltage, such as a reference voltage, or a constant current. Constant here means that the voltage or current is approximately constant, i.e. constant within a certain acceptable tolerance, at least over a certain temperature range or a range of an external supply voltage. Such a constant voltage is used, for example, to detect a fault in an external supply voltage in conventional circuits.

Zum Bereitstellen von konstanten Spannungen werden verbreitet sogenannte Bandlückenspannungsreferenzschaltungen (auch als Bandlückenschaltungen bezeichnet) verwendet, die eine Referenzspannung bereitstellen, die wenigstens näherungsweise der Bandlücke von Silizium, d.h. etwa 1,25 V, entspricht. Jedoch wird bei modernen Technologien wie 40 Nanometer-Technologies oder kleiner häufig eine Versorgungsspannung verwendet, die in der Größenordnung der Bandlückenspannung (zum Beispiel eine Versorgungsspannung von 1,3 V) oder sogar darunter liegt, da ein Verkleinern der Technologie zu kleineren Größen aufgrund einer entsprechenden Abnahme der Dicke von Gateoxiden mit kleineren Versorgungsspannungen einhergeht. Aufgrund von Anforderungen hinsichtlich Leckströmen werden Schwellenspannungen von Transistoren nicht auf die gleiche Weise verkleinert.So-called bandgap voltage reference circuits (also referred to as bandgap circuits) are widely used to provide constant voltages, which provide a reference voltage that corresponds at least approximately to the bandgap of silicon, i.e. about 1.25 V. However, modern technologies such as 40 nanometer technologies or smaller often use a supply voltage that is in the order of the bandgap voltage (e.g. a supply voltage of 1.3 V) or even lower, since scaling down the technology to smaller sizes due to a corresponding Decreasing the thickness of gate oxides is associated with smaller supply voltages. Due to leakage current requirements, threshold voltages of transistors are not reduced in the same way.

Mit solch niedrigen Versorgungsspannungen können herkömmliche Bandlückenreferenzschaltungen ein Anlaufproblem aufweisen und/oder eine Spannung erzeugen, die für manche Zwecke zu hoch ist.With such low supply voltages, conventional bandgap reference circuits may have a start-up problem and/or generate a voltage that is too high for some purposes.

Des Weiteren ist es allgemein erwünscht, Schaltungen zum Erzeugen einer konstanten Spannung möglichst einfach auszugestalten, beispielsweise um einen Flächenbedarf oder einen Implementierungsaufwand zu senken.Furthermore, it is generally desirable to design circuits for generating a constant voltage as simply as possible, for example in order to reduce the area requirement or the implementation complexity.

Die GB 2 308 684 A offenbart eine Schaltung, bei der mittels geschalteten Kondensatoren eine Referenzspannung erzeugt wird. Dabei wird ein erster Kondensator wahlweise mit einem Knoten zwischen einer Stromquelle und einem ersten als Diode geschalteten Transistor oder mit einem Knoten zwischen einer zweiten Stromquelle und einem zweiten als Diode geschalteten Transistor verbunden. Ein zweiter Kondensator wird wahlweise mit dem Knoten zwischen der zweiten Stromquelle und dem zweiten als Diode geschalteten Transistor oder einer Bezugsspannung verbunden. An dem ersten und zweiten Kondensator anliegende Spannungen werden dann weiter verarbeitet.the GB 2 308 684 A discloses a circuit in which a reference voltage is generated by means of switched capacitors. A first capacitor is selectively connected to a node between a current source and a first diode-connected transistor or to a node between a second current source and a second diode-connected transistor. A second capacitor is selectively connected to the node between the second current source and the second diode-connected transistor or to a reference voltage. Voltages present at the first and second capacitors are then further processed.

Die Karel E. Kuijk, „A precision reference voltage source“. In: IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol. SC-8, Nr. 3, Juni 1973, offenbart eine Bandlückenreferenzspannung, bei welcher Spannungen an Knoten zwischen entsprechenden Widerständen und als Dioden geschalteten Transistoren verwendet werden.Die Karel E. Kuijk, "A precision reference voltage source". In: IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol. SC-8, No. 3, June 1973 discloses a bandgap reference voltage using voltages at nodes between respective resistors and diode-connected transistors.

Kurzdarstellungabstract

Es werden eine Schaltung nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 11 bereitgestellt. Die Unteransprüche definieren weitere Ausführungsformen.A circuit according to claim 1 and a method according to claim 11 are provided. The dependent claims define further embodiments.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird eine Vorrichtung bereitgestellt, die Folgendes umfasst:

  • eine erste Reihenschaltung, die einen ersten Widerstand und
  • eine erste Diodenanordnung umfasst, wobei die erste Reihenschaltung zwischen eine erste Spannung und eine zweite Spannung zu koppeln ist,
  • eine zweite Reihenschaltung, die einen zweiten Widerstand und eine zweite Diodenanordnung umfasst, wobei die zweite Diodenanordnung von der ersten Diodenanordnung verschieden (d.h. unterschiedlich) ist, wobei die zweite Reihenschaltung zwischen die erste Spannung und die zweite Spannung zu koppeln ist,
  • einen ersten Kondensator, wobei ein erster Anschluss des ersten Kondensators über einen ersten Schalter mit einem ersten Knoten zwischen dem ersten Widerstand und der ersten Diodenschaltung verbunden ist und über einen zweiten Schalter mit der zweiten Spannung zu verbinden ist,
  • einen zweiten Kondensator, wobei ein erster Anschluss des zweiten Kondensators über einen dritten Schalter mit einem zweiten Knoten zwischen dem zweiten Widerstand und der zweiten Diodenanordnung verbunden ist und über einen vierten Schalter mit der zweiten Spannung zu verbinden ist,
  • wobei ein zweiter Anschluss des ersten Kondensators mit einem zweiten Anschluss des zweiten Kondensators verbunden ist, und eine Steuerung, wobei die Steuerung eingerichtet ist, in einer ersten Betriebsphase den ersten und den vierten Schalter zu öffnen und den zweiten und den dritten Schalter zu schließen, und in einer zweiten Betriebsphase den ersten und den vierten Schalter zu schließen und den zweiten und den dritten Schalter zu öffnen.
According to one embodiment, there is provided an apparatus comprising:
  • a first series circuit including a first resistor and
  • comprises a first diode arrangement, wherein the first series connection is to be coupled between a first voltage and a second voltage,
  • a second series circuit comprising a second resistor and a second diode arrangement, the second diode arrangement being distinct (ie different) from the first diode arrangement, the second series circuit to be coupled between the first voltage and the second voltage,
  • a first capacitor, wherein a first terminal of the first capacitor is connected via a first switch to a first node between the first resistor and the first diode circuit and is to be connected via a second switch to the second voltage,
  • a second capacitor, wherein a first terminal of the second capacitor is connected to a second node between the second resistor and the second diode arrangement via a third switch and is to be connected to the second voltage via a fourth switch,
  • wherein a second terminal of the first capacitor is connected to a second terminal of the second capacitor, and a controller, wherein the controller is set up to open the first and the fourth switch and to close the second and the third switch in a first operating phase, and to close the first and the fourth switch and to open the second and the third switch in a second phase of operation.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein Verfahren bereitgestellt, das Folgendes umfasst:

  • Verbinden eines ersten Anschusses eines ersten Kondensators mit einer Referenzspannung und Laden eines ersten Anschlusses eines zweiten Kondensators auf eine zweite Knotenspannung zwischen einem zweiten Widerstand und einer zweiten Diodenanordnung in einer ersten Betriebsphase,
  • Laden des ersten Anschlusses des ersten Kondensators auf eine erste Knotenspannung zwischen einem ersten Widerstand und einer von der zweiten Diodenanordnung verschiedenen (d.h. unterschiedlichen) ersten Diodenanordnung und Verbinden des ersten Anschlusses des zweiten Kondensators mit der Referenzspannung in einer zweiten Betriebsphase,
  • wobei ein zweiter Anschluss des ersten Kondensators mit einem zweiten Anschluss des zweiten Kondensators verbunden ist, und Ausgeben einer Spannung an dem zweiten Anschluss des ersten Kondensators und dem zweiten Anschluss des zweiten Kondensators.
According to another embodiment, a method is provided, comprising:
  • connecting a first terminal of a first capacitor to a reference voltage and charging a first terminal of a second capacitor to a second node voltage between a second resistor and a second diode arrangement in a first phase of operation,
  • charging the first terminal of the first capacitor to a first node voltage between a first resistor and a first diode arrangement different (ie different) from the second diode arrangement and connecting the first terminal of the second capacitor to the reference voltage in a second phase of operation,
  • wherein a second terminal of the first capacitor is connected to a second terminal of the second capacitor, and outputting a voltage at the second terminal of the first capacitor and the second terminal of the second capacitor.

Die obige Kurzdarstellung ist lediglich als eine knappe Übersicht über manche mögliche Implementierungen zu verstehenund nicht als einschränkend auszulegen. Insbesondere können andere Ausführungsformen andere Merkmale als die oben erläuterten verwenden.The summary above is intended only as a brief overview of some possible implementations and should not be construed as limiting. In particular, other embodiments may use features other than those discussed above.

Figurenlistecharacter list

  • 1A bis 1C sind Schaltungsdiagramme einer Schaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel in verschiedenen Betriebsphasen. 1A until 1C 10 are circuit diagrams of a circuit according to an embodiment in different phases of operation.
  • 2 zeigt eine herkömmliche Schaltung zur Erzeugung einer Bandlückenspannung, welche zur Erläuterung von Ausführungsbeispielen verwendet wird. 2 shows a conventional circuit for generating a bandgap voltage, which is used to explain exemplary embodiments.
  • 3 zeigt Beispielkurven zum Veranschaulichen der Schaltung aus 2. 3 shows example curves to illustrate the circuit 2 .
  • 4A und 4B zeigen Schaltbilder zum Vergleichen von manchen Ausführungsbeispielen mit einer herkömmlichen Lösung. 4A and 4B show circuit diagrams for comparing some embodiments with a conventional solution.
  • 5 zeigt eine Schaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel. 5 shows a circuit according to an embodiment.
  • 6 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel. 6 FIG. 12 is a flowchart illustrating a method according to an embodiment.
  • 7-10 zeigen Simulationsergebnisse zur Veranschaulichung der Funktionsweise von Ausführungsbeispielen. 7-10 show simulation results to illustrate the functioning of exemplary embodiments.
  • 11 zeigt eine Schaltung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. 11 shows a circuit according to a further embodiment.

Detaillierte BeschreibungDetailed description

Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben. Diese Ausführungsbeispiele sind lediglich als Beispiel zu betrachten und sind nicht als einschränkend aufzufassen. Beispielsweise können bei anderen Ausführungsbeispielen manche von beschriebenen Merkmalen oder Komponenten weggelassen werden und/oder durch alternative Merkmale oder Komponenten ersetzt werden. Merkmale oder Komponenten verschiedener Ausführungsbeispiele können kombiniert werden, um weitere Ausführungsbeispiele zu bilden. Variationen und Modifikationen, die im Hinblick auf ein Ausführungsbeispiel beschrieben werden, können auch auf andere Ausführungsbeispiele angewendet werden. Des Weiteren können andere Merkmale oder Komponenten als die beschriebenen oder gezeigten bereitgestellt sein, beispielsweise in herkömmlichen Bandlückenschaltungen oder Schaltungen zur Erzeugung einer Referenzspannung verwendete Merkmale oder Komponenten.Various exemplary embodiments are described in detail below with reference to the accompanying drawings. These embodiments are to be considered as examples only and are not to be construed as limiting. For example, in other embodiments, some of the features or components described may be omitted and/or replaced with alternative features or components. Features or components of different embodiments can be combined to form further embodiments. Variations and modifications described with respect to one embodiment may also be applied to other embodiments. Furthermore, features or components other than those described or shown may be provided, for example features or components used in conventional bandgap circuits or circuits for generating a reference voltage.

Direkte Verbindungen oder Kopplungen, die in den Zeichnungen gezeigt oder im Folgenden beschrieben sind, d.h. elektrische Verbindungen oder Kopplungen ohne dazwischenliegende Elemente (beispielsweise einfache Metallleiterbahnen) können auch durch eine indirekte Verbindung oder Kopplung realisiert werden, d.h. eine Verbindung oder Kopplung, die ein oder mehrere zusätzliche dazwischenliegende Element umfasst, und umgekehrt, solange die generelle Funktionsweise der Verbindung oder Kopplung, beispielsweise ein Bereitstellen einer Spannung, ein Bereitstellen eines Stroms oder ein Bereitstellen eines Steuersignals, im Wesentlichen beibehalten wird.Direct connections or couplings shown in the drawings or described below, i.e. electrical connections or couplings without intervening elements (e.g. simple metal conductor tracks) can also be realized by an indirect connection or coupling, i.e. a connection or coupling involving one or more comprises additional intervening elements, and vice versa, as long as the general functioning of the connection or coupling, for example providing a voltage, providing a current or providing a control signal, is essentially retained.

Die 1A-1C zeigen eine Schaltung zum Bereitstellen einer Referenzspannung gemäß einem Ausführungsbeispiel in verschiedenen Betriebsphasen. Die 1A-1C werden im Folgenden zusammenfassend als 1 bezeichnet.the 1A-1C show a circuit for providing a reference voltage according to an embodiment in different operating phases. the 1A-1C are summarized below as 1 designated.

Die Schaltung der 1 umfasst eine erste Reihenschaltung aus einem ersten Widerstand 11 und einer ersten Diodenanordnung 13, die zwischen eine positive Versorgungsspannung 10 und Masse gekoppelt ist. Statt der positiven Versorgungsspannung 10 und Masse können andere Spannungen, die zum Beispiel durch eine externe Versorgungsspannung bereitgestellt werden, verwendet werden. The circuit of 1 includes a first series connection of a first resistor 11 and a first diode arrangement 13 coupled between a positive supply voltage 10 and ground. Instead of the positive supply voltage 10 and ground, other voltages, provided for example by an external supply voltage, can be used.

Die erste Diodenanordnung 13 umfasst eine oder mehrere Dioden, die parallel geschaltet sein können. Eine Diode im Sinne der vorliegenden Anmeldung ist nicht auf eine reine Diode (zum Beispiel einen einfachen PN-Übergang) beschränkt, sondern Dioden im Sinne der vorliegenden Anmeldung können beispielsweise auch als Dioden verschaltete Transistoren implementiert sein, beispielsweise durch Bipolartransistoren, deren Kollektor- und Basisanschlüsse miteinander gekoppelt werden.The first diode arrangement 13 comprises one or more diodes which can be connected in parallel. A diode within the meaning of the present application is not limited to a pure diode (e.g. a simple PN junction), but diodes within the meaning of the present application can also be implemented as diode-connected transistors, for example by bipolar transistors, their collector and base connections be coupled with each other.

Der erste Widerstand 11 weist einen Widerstandswert R auf. An einem ersten Knoten zwischen dem ersten Widerstand 11 und der ersten Diodenanordnung 14 liegt im Betrieb eine Spannung U1 an.The first resistor 11 has a resistance value R. A voltage U 1 is present at a first node between the first resistor 11 and the first diode arrangement 14 during operation.

Des Weiteren umfasst die Schaltung der 1 eine zweite Reihenschaltung aus einem zweiten Widerstand 12 und einer zweiten Diodenanordnung 14, die wiederum zwischen die positive Versorgungsspannung 10 und Masse gekoppelt ist. Die zweite Diodenanordnung 14 ist bezüglich der ersten Diodenanordnung skaliert. Beispielsweise kann die erste Diodenanordnung 13 eine einzige Diode umfassen, und die zweite Diodenanordnung 14 kann n parallel geschaltete Dioden umfassen. Bei anderen Ausführungen sind eine oder mehrere Dioden der zweiten Diodenanordnung von der Größe (Fläche) her bezüglich einer oder mehrerer Dioden der ersten Diodenanordnung 13 skaliert.Furthermore, the circuit includes the 1 a second series combination of a second resistor 12 and a second diode arrangement 14, which in turn is coupled between the positive supply voltage 10 and ground. The second diode arrangement 14 is scaled with respect to the first diode arrangement. For example, the first diode arrangement 13 can comprise a single diode and the second diode arrangement 14 can comprise n diodes connected in parallel. In other implementations, one or more diodes of the second diode array are scaled in size (area) with respect to one or more diodes of the first diode array 13 .

Der zweite Widerstand 12 weist bei dem Ausführungsbeispiel der 1 den gleichen nominalen Widerstandswert R wie der erste Widerstand 11 auf. Nominal verweist in diesem Zusammenhang auf einen beabsichtigten Wert hin. Nominal gleiche Widerstandswerte bedeutet daher, dass die Widerstände 11, 12 ausgestaltet sind, den gleichen Widerstandswert R aufzuweisen. Dennoch können leichte Abweichungen zum Beispiel aufgrund von Herstellungstoleranzen auftreten. Bei anderen Ausführungsformen können die Widerstandswerte der Widerstände 11, 12 auch nominal verschieden sein, d.h. die Widerstände sind so entworfen, dass die Widerstandswerte verschieden sind.The second resistor 12 has in the embodiment of 1 the same nominal resistance value R as the first resistor 11 on. Nominal in this context refers to an intended value. Nominally the same resistance values therefore mean that the resistors 11, 12 are designed to have the same resistance value R. Nevertheless, slight deviations can occur, for example due to manufacturing tolerances. In other embodiments, the resistance values of the resistors 11, 12 can also be nominally different, ie the resistors are designed in such a way that the resistance values are different.

Die Widerstände 11, 12 können als beliebige Schaltungskomponenten implementiert sein, die einen ohmschen Widerstand bereitstellen, der einen ohmschen Widerstand einer einfachen Metallverbindung überschreitet, beispielsweise einen Widerstand von mehr als etwa 5 Ω. In vielen Ausführungsbeispielen können Widerstandswerte in kΩ, MΩ oder sogar GΩ-Bereich verwendet werden. Außer herkömmlichen Widerständen wie Schichtwiderständen können Widerstände zum Beispiel auch als Transistoren implementiert sein, die vorgespannt sind, um einen gewünschten ohmschen Widerstand zwischen ihrem Source und Drain oder Kollektor- und Emitteranschluss bereitzustellen.The resistors 11, 12 can be implemented as any circuit component that provides an ohmic resistance that exceeds an ohmic resistance of a simple metal connection, for example a resistance of more than about 5 Ω. In many embodiments, resistance values in the kΩ, MΩ, or even GΩ range can be used. For example, besides conventional resistors such as sheet resistors, resistors can also be implemented as transistors that are biased to provide a desired ohmic resistance between their source and drain or collector and emitter terminals.

Im Betrieb liegt an einem zweiten Knoten zwischen dem zweiten Widerstand 12 und der zweiten Diodenanordnung 14 eine Spannung Un.During operation, there is a voltage U n at a second node between the second resistor 12 and the second diode arrangement 14 .

Die Schaltung der 1 weist des Weiteren einen ersten Kondensator 17 mit einem Kapazitätswert C1 auf. Ein erster Anschluss des ersten Kondensators 17 ist über einen ersten Schalter 15 mit dem ersten Knoten zwischen dem ersten Widerstand 11 und der ersten Diodenanordnung 13 und somit im Betrieb mit der Spannung U1 verbunden. Des Weiteren ist der erste Anschluss des ersten Kondensators 17 über einen zweiten Schalter 114 mit Masse als Bezugsspannung verbunden. Eine Spannung am ersten Anschluss des ersten Kondensators 17 ist in 1 mit Pre_C1 bezeichnet.The circuit of 1 furthermore has a first capacitor 17 with a capacitance value C 1 . A first connection of the first capacitor 17 is connected via a first switch 15 to the first node between the first resistor 11 and the first diode arrangement 13 and is therefore connected to the voltage U 1 during operation. Furthermore, the first terminal of the first capacitor 17 is connected to ground as a reference voltage via a second switch 114 . A voltage at the first terminal of the first capacitor 17 is in 1 labeled Pre_C1.

Des Weiteren weist die Schaltung der 1 einen zweiten Kondensator 110 mit einem Kapazitätswert C2 auf. Ein erster Anschluss des zweiten Kondensators 110 ist über einen dritten Schalter 16 mit dem zweiten Knoten zwischen dem zweiten Widerstand 12 und der zweiten Diodenanordnung 14 und somit im Betrieb mit der Spannung Un verbunden. Des Weiteren ist der erste Anschluss des zweiten Kondensators 110 über einen Schalter 18 mit Masse verbunden. Eine Spannung an dem ersten Anschluss des zweiten Kondensators 110 ist mit Pre_C2 bezeichnet.Furthermore, the circuit of 1 a second capacitor 110 with a capacitance value C 2 . A first connection of the second capacitor 110 is connected via a third switch 16 to the second node between the second resistor 12 and the second diode arrangement 14 and thus to the voltage U n during operation. Furthermore, the first connection of the second capacitor 110 is connected to ground via a switch 18 . A voltage at the first terminal of the second capacitor 110 is labeled Pre_C2.

Ein zweiter Anschluss des ersten Kondensators 17 ist wie dargestellt mit einem zweiten Anschluss des zweiten Kondensators 110 und über einen fünften Schalter 113 mit Masse verbunden. Des Weiteren ist der zweite Ausgang des ersten Kondensators 17 und der zweite Ausgang des zweiten Kondensators 110 über einen sechsten Schalter 19 mit einem Ausgang verbunden, welcher einen mit Masse verbundenen Ausgangskondensator 111 wie dargestellt aufweist. Der Ausgangskondensator 111 weist eine Kapazität Chold auf.A second terminal of the first capacitor 17 is connected to a second terminal of the second capacitor 110 and via a fifth switch 113 to ground as shown. Furthermore, the second output of the first capacitor 17 and the second output of the second capacitor 110 are connected via a sixth switch 19 to an output which has an output capacitor 111 connected to ground as shown. The output capacitor 111 has a capacitance C hold .

Eine Steuerung 112 ist bereitgestellt, um die Schalter 15, 114, 16, 18, 113 und 19 zu steuern. Die Steuerung 112 kann beispielsweise einen Microcontroller, eine applikationsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) oder auch einen entsprechend programmierten Prozessor umfassen.A controller 112 is provided to control the switches 15, 114, 16, 18, 113 and 19. The controller 112 can include, for example, a microcontroller, an application-specific integrated circuit (ASIC) or an appropriately programmed processor.

Die 1A zeigt die Schaltung der 1 in einer ersten Betriebsphase. In dieser ist der erste Schalter 15 geöffnet, der zweite Schalter 114 geschlossen, der dritte Schalter 16 geschlossen, der vierte Schalter 18 geöffnet, der fünfte Schalter 113 geschlossen und der sechste Schalter 19 geöffnet. In diesem Zustand wird die Spannung Pre_C2 auf Un gebracht. Die Spannung Pre_C1 ist in diesem Zustand gleich 0 (Masse), ebenso wie eine Spannung Post_C an den zweiten Anschlüssen des ersten Kondensators 17 und zweiten Kondensators 110.the 1A shows the circuit of the 1 in a first phase of operation. In this, the first switch 15 is open, the second switch 114 closed, the third switch 16 closed, the fourth switch 18 opened, the fifth switch 113 closed and the sixth switch 19 opened. In this state, the voltage Pre_C2 is brought to U n . The voltage Pre_C1 is equal to 0 (ground) in this state, as is a voltage Post_C at the second terminals of the first capacitor 17 and second capacitor 110.

Eine zweite Betriebsphase ist in 1B dargestellt. Hier bewirkt die Steuerung 112, dass nun der erste Schalter 15 geschlossen wird, der zweite Schalter 114 geöffnet wird, der dritte Schalter 16 geöffnet wird, der vierte Schalter 18 geschlossen wird und der fünfte Schalter 113 geöffnet wird. Der sechste Schalter 19 bleibt offen. Somit wird der erste Anschluss des ersten Kondensators 17 so mit der Spannung U1 verbunden. Der erste Kondensator 17 und der zweite Kondensator 110 sind zudem in diesem Zustand zwischen die Spannung U1 und Masse in Reihe geschaltet (über den vierten Schalter 18) und wirken somit als kapazitiver Teiler, wobei die sich einstellende Spannung Post_C auch von der Spannung Un abhängt, auf den der zweite Kondensator 110 in 1A vorgeladen wurde. Für die Spannung Post_C ergibt sich Post_C = 0 + U 1 C 1 / ( C 1 + C 2 ) U n C 2 / ( C 1 + C 2 )

Figure DE102017127478B4_0001
A second operational phase is in 1B shown. Here the controller 112 causes the first switch 15 to be closed, the second switch 114 to be opened, the third switch 16 to be opened, the fourth switch 18 to be closed and the fifth switch 113 to be opened. The sixth switch 19 remains open. The first connection of the first capacitor 17 is thus connected to the voltage U 1 . In this state, the first capacitor 17 and the second capacitor 110 are also connected in series between the voltage U 1 and ground (via the fourth switch 18) and thus act as a capacitive divider, with the resulting voltage Post_C also being divided by the voltage U n depends on which the second capacitor 110 in 1A was subpoenaed. For the voltage Post_C we get Post_C = 0 + u 1 C 1 / ( C 1 + C 2 ) u n C 2 / ( C 1 + C 2 )
Figure DE102017127478B4_0001

Dies kann umgeformt werden zu Post_C ( C 1 + C 2 ) / ( C 1 C 2 ) = U 1 ( U 1 + U 2 ) C 2 / ( C 1 C 2 )

Figure DE102017127478B4_0002
This can be reshaped to Post_C ( C 1 + C 2 ) / ( C 1 C 2 ) = u 1 ( u 1 + u 2 ) C 2 / ( C 1 C 2 )
Figure DE102017127478B4_0002

Wie später erläutert werden wird, gilt bei einer herkömmlichen Bandlückenschaltung, welche Spannungen U1 und Un verwendet, die wie in 1 erzeugt werden, für die Bandlückenspannung Vbgp V bgp = U 1 + ( U 1 U n ) const

Figure DE102017127478B4_0003
wobei const eine Konstante ist, die von einer Skalierung zwischen den Diodenanordnungen sowie einer Implementierung der Diodenanordnungen abhängt und typischerweise im Bereich 11...12, z.B. bei 11,3, liegt. Diese Bandlückenspannung Vbgp ist relativ weitgehend temperaturunabhängig. Durch Vergleichen der Gleichungen (2) und (3) ergibt sich bei der Wahl C 1 = ( 1 + const ) / const C 2
Figure DE102017127478B4_0004
für die Spannung Post_C bei const=11,3 Post_C = V bgp / 23,3 50 mV
Figure DE102017127478B4_0005
As will be explained later, in a conventional bandgap circuit that uses voltages U 1 and U n that are as in 1 are generated, for the bandgap voltage V bgp V bgp = u 1 + ( u 1 u n ) const
Figure DE102017127478B4_0003
where const is a constant which depends on a scaling between the diode arrays as well as an implementation of the diode arrays and is typically in the range 11...12, eg at 11.3. This band gap voltage V bgp is relatively largely independent of temperature. Comparing equations (2) and (3) gives the choice C 1 = ( 1 + const ) / const C 2
Figure DE102017127478B4_0004
for the voltage Post_C at const=11.3 Post_C = V bgp / 23.3 50 mV
Figure DE102017127478B4_0005

Es wird hier also bei einer typischen Größe der Konstanten const eine Referenzspannung von etwa 50 mV erzeugt. Zudem ist bei der Wahl der Kapazitäten gemäß Gleichung (4), da die Bandlückenspannung Vbgp im Wesentlichen temperaturunabhängig ist, auch Post_C im Wesentlichen temperaturunabhängig. Es wird also die Spannung Post_C auf eine im Wesentlichen temperaturunabhängige Spannung der Größenordnung 50 mV eingestellt. Zu bemerken ist, dass Gleichung (4) nicht exakt erfüllt sein muss und C1/C2 beispielsweise zwischen 1 und 1,2 liegen kann. Dies kann bei manchen Ausführungsbeispielen eine gewisse Robustheit z.B. hinsichtlich Herstellungstoleranzen oder anderen Abweichungen der Kapazitätswerte C1, C2 der entsprechenden Kondensatoren 17, 110 bedeuten.A reference voltage of about 50 mV is generated here with a typical size of the constant const. In addition, when choosing the capacitances according to Equation (4), since the bandgap voltage V bgp is essentially temperature-independent, Post_C is also essentially temperature-independent. The voltage Post_C is therefore set to an essentially temperature-independent voltage of the order of 50 mV. It should be noted that equation (4) does not have to be fulfilled exactly and C 1 /C 2 can be between 1 and 1.2, for example. In some exemplary embodiments, this can mean a certain degree of robustness, for example with regard to manufacturing tolerances or other deviations in the capacitance values C 1 , C 2 of the corresponding capacitors 17 , 110 .

In einer dritten Betriebsphase, die in 1C dargestellt wird, wird dann der vierte Schalter 19 geschlossen, um die so eingestellte Spannung Post_C auszugeben, d.h. auf den Ausgangskondensator 111 zu übertragen.In a third operating phase, which 1C is shown, the fourth switch 19 is then closed in order to output the voltage Post_C set in this way, ie to transfer it to the output capacitor 111 .

Wenn eine andere Ausgangsspannung als 50 mV gewünscht wird, kann die Spannung Post_C auch noch zusätzlich mit herkömmlichen Vorrichtungen, beispielsweise einem Multiplizierer, vervielfacht werden, um eine gewünschte Spannung zu erreichen. Dies ist in 11 schematisch dargestellt.If an output voltage other than 50 mV is desired, the Post_C voltage can also be additionally multiplied with conventional devices, such as a multiplier, in order to achieve a desired voltage. this is in 11 shown schematically.

Die 11 beruht auf der 1, und gleiche Elemente tragen die gleichen Bezugszeichen. Zusätzlich zu den Elementen der 1 umfasst die Schaltung der 11 einen Operationsverstärker 1101 und einen Spannungsteiler aus Widerständen 1102, 1103, die wie dargestellt verschaltet sind. Hierdurch wird die erzeugte Spannung mit einem Faktor multipliziert, der sich aus dem Verhältnis der Widerstandswerte der Widerstände 1102, 1103 ergibt.the 11 is based on the 1 , and like elements bear the same reference numerals. In addition to the elements of 1 includes the circuit of 11 an operational amplifier 1101 and a voltage divider of resistors 1102, 1103 connected as shown. As a result, the voltage generated is multiplied by a factor which results from the ratio of the resistance values of the resistors 1102, 1103.

Nunmehr wird die obige Gleichung (3), welche zur Herleitung der Gleichung (5) mit der Gleichung (2) verglichen wurde, unter Bezugnahme auf die 2 und 3 näher erläutert.Now, the above Equation (3), which was compared with Equation (2) to derive Equation (5), will be explained with reference to FIG 2 and 3 explained in more detail.

2 veranschaulicht eine herkömmliche Bandlückenschaltung. Bei einer solchen herkömmlichen Schaltung wird eine Spannung derart geregelt, dass ein gleicher Strom I0 an zwei Reihenschaltungen angelegt wird. Eine erste Reihenschaltung umfasst einen Widerstand 23 und eine erste Diodenanordnung 20, zum Beispiel eine einzige Diode. Eine Spannung U1 fällt über der Diode 20 ab. Eine zweite Reihenschaltung umfasst einen Widerstand 24, einen Widerstand 22 und eine zweite Diodenanordnung 21, die zum Beispiel im Vergleich zu einer einzigen Diode in der ersten Diodenanordnung 20 n Dioden mit n > 1 umfassen kann und/oder größenmäßig in Bezug auf die erste Diodenanordnung 20 mit einen Faktor n mit n > 1 skaliert sein kann. Eine Spannung Un fällt über der ersten Diodenanordnung 21 ab und eine Spannung von U1 - Un fällt über dem Widerstand 22 ab, so dass der gesamte Spannungsabfall über der Reihenschaltung des Widerstands 22 und der zweiten Diodenanordnung 22 ebenfalls U1 ist. 2 illustrates a conventional bandgap circuit. In such a conventional circuit, a voltage is regulated in such a way that an equal current I 0 is applied to two series circuits. A first series connection comprises a resistor 23 and a first diode arrangement 20, for example a single diode. A voltage U 1 drops across the diode 20 . A second series connection comprises a resistor 24, a resistor 22 and a second diode arrangement 21 which, for example, can comprise n diodes with n > 1 compared to a single diode in the first diode arrangement 20 and/or in terms of size in relation to the first diode arrangement 20 can be scaled by a factor n with n > 1. A voltage U n drops across the first diode arrangement 21 and a voltage of U 1 -U n drops across the resistor 22, so that the entire voltage drop across of the series connection of the resistor 22 and the second diode arrangement 22 is also U 1 .

In 3 zeigt eine Kurve 31 eine Temperaturabhängigkeit von U1, zeigt eine Kurve 32 eine Temperaturabhängigkeit von Un und zeigt eine Kurve 33 eine Temperaturabhängigkeit der Differenz U1 - Un. Eine gepunktete Linie 30 veranschaulicht die Bandlückenspannung bei null Kelvin. Dieses Verhalten wird nun mathematisch ausführlicher erklärt.In 3 a curve 31 shows a temperature dependency of U 1 , a curve 32 shows a temperature dependency of U n and a curve 33 shows a temperature dependency of the difference U 1 -U n . A dotted line 30 illustrates the bandgap voltage at zero Kelvin. This behavior will now be explained mathematically in more detail.

Die folgende Gleichung beschreibt einen Strom I durch eine Diodenanordnung: I = I ( T ) * [ e ( eU / kT ) 1 ]

Figure DE102017127478B4_0006
IS(T) ist ein temperaturabhängiger, aber ansonsten konstanter Strom, der von der bestimmten Diodenimplementierung abhängt, U ist der Spannungsabfall über der Diode, e ist die Elementarladung eines Elektrons, k ist die Boltzmann-Konstante und T ist die Temperatur. Weiterhin gilt: dU / dT ( E g0 / e U ) / T
Figure DE102017127478B4_0007
wobei Eg0 die Bandlücke des für die Diodenimplementierung verwendeten Halbleitermaterials, insbesondere Silizium, bei null Kelvin ist.The following equation describes a current I through a diode arrangement: I = I s ( T ) * [ e ( EU / kT ) 1 ]
Figure DE102017127478B4_0006
I S (T) is a temperature dependent but otherwise constant current that depends on the particular diode implementation, U is the voltage drop across the diode, e is the elementary charge of an electron, k is the Boltzmann constant, and T is the temperature. Furthermore: you / dT ( E g0 / e u ) / T
Figure DE102017127478B4_0007
where E g0 is the band gap of the semiconductor material used for the diode implementation, in particular silicon, at zero Kelvin.

Unter der Annahme, dass eU größer als kT ist, kann Gleichung (1) für die erste Diodenanordnung 20 wie folgt angenähert werden: I I ( T ) * [ e ( eU1 / kT ) ]

Figure DE102017127478B4_0008
und für die zweite Diodenanordnung 21, die n Dioden umfasst oder mit einem Faktor n skaliert ist, kann Gleichung (6) wie folgt angenähert werden: I 0 n * I s ( T ) * e ( eUn / kT )
Figure DE102017127478B4_0009
Assuming that eU is greater than kT, equation (1) for the first diode assembly 20 can be approximated as follows: I I s ( T ) * [ e ( eu1 / kT ) ]
Figure DE102017127478B4_0008
and for the second diode array 21 comprising n diodes or scaled by a factor n, equation (6) can be approximated as follows: I 0 n * I s ( T ) * e ( eUn / kT )
Figure DE102017127478B4_0009

Kombinieren der Gleichungen (8) und (9) ergibt: e ( eU1 / kT ) / e ( eUn / kT ) = n

Figure DE102017127478B4_0010
was auch wie folgt geschrieben werden kann: U 1 U n = kT / e ln ( n )
Figure DE102017127478B4_0011
Combining equations (8) and (9) gives: e ( eu1 / kT ) / e ( eUn / kT ) = n
Figure DE102017127478B4_0010
which can also be written as follows: u 1 u n = kT / e ln ( n )
Figure DE102017127478B4_0011

Gleichung (11) beschreibt daher die Kurve 33 aus 3.Equation (11) therefore describes curve 33 from 3 .

Andererseits kann die Kurve 31 aus 3 wie folgt beschrieben werden: U 1 = V bgp aT

Figure DE102017127478B4_0012
und kann die Kurve 32 wie folgt beschrieben werden: U n = V bgp bT
Figure DE102017127478B4_0013
wobei a und b Konstanten sind. Kombinieren der Gleichungen (11), (12) und (13) ergibt: U 1 U n = ( b a ) T = kT / e * In ( n )
Figure DE102017127478B4_0014
On the other hand, the curve 31 from 3 be described as follows: u 1 = V bgp at
Figure DE102017127478B4_0012
and the curve 32 can be described as follows: u n = V bgp bT
Figure DE102017127478B4_0013
where a and b are constants. Combining equations (11), (12) and (13) gives: u 1 u n = ( b a ) T = kT / e * In ( n )
Figure DE102017127478B4_0014

Bei einer herkömmlichen Bandlückenreferenzschaltung sind einerseits die erste Diodenanordnung 20 und die Reihenschaltung des Widerstands 22 und andererseits die zweite Diodenanordnung 21 über die jeweiligen Widerstände 23, 24 mit einer Versorgung gekoppelt. Diese Versorgung wird in herkömmlichen Schaltungen wie derjenigen der 2 jedoch durch einen Differenzverstärker 25 bereitgestellt, der, wie in 2 gezeigt, jeweils an Knoten zwischen diesen Widerständen 23, 24 und zwischen der Diodenanordnung und dem Widerstand 22 abgreift. Die Widerstandswerte der Widerstände 23, 24 sind herkömmlicherweise gleich und sind im Folgenden als RT beschriftet, während ein Widerstandswert des Widerstands 22 als RB beschriftet ist. Eine Spannungsversorgung zu diesen Widerständen RT durch den oben erwähnten Differenzverstärker erzwingt gleiche Ströme in beiden Zweigen, einen Strom I0 aus 2.In a conventional bandgap reference circuit, the first diode arrangement 20 and the series connection of the resistor 22 on the one hand and the second diode arrangement 21 on the other hand are coupled via the respective resistors 23, 24 to a supply. This supply is used in conventional circuits such as that of 2 but provided by a differential amplifier 25 which, as in 2 shown, tapped at nodes between these resistors 23, 24 and between the diode arrangement and the resistor 22, respectively. The resistance values of resistors 23, 24 are conventionally equal and are labeled R T hereinafter, while a resistance value of resistor 22 is labeled R B . A voltage supply to these resistors R T through the differential amplifier mentioned above forces equal currents in both branches, a current I 0 out 2 .

Damit gilt: ( U 1 U n ) / R B = I 0

Figure DE102017127478B4_0015
wobei RB wie oben erwähnt der Widerstandswert des Widerstands 22 aus 2 ist. (14) und (15) ergeben: k T / e I n ( n ) / R B = I 0
Figure DE102017127478B4_0016
This means: ( u 1 u n ) / R B = I 0
Figure DE102017127478B4_0015
where R B is the resistance of resistor 22 as mentioned above 2 is. (14) and (15) result in: k T / e I n ( n ) / R B = I 0
Figure DE102017127478B4_0016

Da Vbgp die Spannung ist, die durch den oben erwähnten Differenzverstärker an die Zweige angelegt wird, gilt des Weiteren: ( V bgp U 1 ) / R T = I 0

Figure DE102017127478B4_0017
wobei RT wie erwähnt der Widerstandswert der Widerstände 23, 24 ist.Furthermore, since V bgp is the voltage applied to the branches by the differential amplifier mentioned above: ( V bgp u 1 ) / R T = I 0
Figure DE102017127478B4_0017
where R T is the resistance value of the resistors 23, 24 as mentioned.

Kombinieren von (16) und (17) ergibt: U 1 = V bgp kT / ln ( n ) R T / R B

Figure DE102017127478B4_0018
Combining (16) and (17) gives: u 1 = V bgp kT / ln ( n ) R T / R B
Figure DE102017127478B4_0018

Zusammen mit (12) führt (18) zu: a = k / e ln ( n ) R T / R B

Figure DE102017127478B4_0019
Together with (12) (18) leads to: a = k / e ln ( n ) R T / R B
Figure DE102017127478B4_0019

Die Bandlückenspannung Vbgp, die sich aus dieser Anordnung ergibt, ist eine Konstante, d. h. ist im Wesentlichen temperaturunabhängig. Gleichung (18) kann auch wie folgt geschrieben werden: V bgp = U 1 + kT / e ln ( n ) R T / R B

Figure DE102017127478B4_0020
was zusammen mit Gleichung (6) zu Folgendem führt: V bgp = U 1 + ( U 1 U n ) R T / R B
Figure DE102017127478B4_0021
The bandgap voltage V bgp resulting from this arrangement is a constant, ie is essentially independent of temperature. Equation (18) can also be written as follows: V bgp = u 1 + kT / e ln ( n ) R T / R B
Figure DE102017127478B4_0020
which together with Equation (6) leads to: V bgp = u 1 + ( u 1 u n ) R T / R B
Figure DE102017127478B4_0021

Bei der herkömmlichen Gestaltung aus 2 definiert ein Schaltungsgestalter n, RT und RB gemäß den Eigenschaften der Diodenanordnungen 20, 21, um eine Bandlückenspannung Vbgp von etwa 1,25 V zu erhalten.With the conventional design off 2 For example, a circuit designer defines n, R T and R B according to the characteristics of the diode assemblies 20, 21 to obtain a bandgap voltage V bgp of about 1.25V.

Diese Gleichung (21) entspricht im Wesentlichen der Gleichung (3), wobei für die Bandlückenspannung von Silizium für RT/RB die oben erwähnte Konstante const, z.B. ungefähr gleich 11,3, gewählt wird.This equation (21) essentially corresponds to equation (3), where the above-mentioned constant const, eg approximately equal to 11.3, is chosen for the band gap voltage of silicon for R T /R B .

Genauer gesagt wird RT/RB und somit const derart gewählt, dass sich aus Gleichung (21) bei Raumtemperatur etwa die Bandlückenspannung , die bei etwa 1,2 eV liegt, ergibt. Aus Gleichung (20) ergibt sich hierzu: const = R T / R B = ( V bgp U 1 ) / ( kT / e ln ( n ) )

Figure DE102017127478B4_0022
More precisely, R T /R B and thus const is chosen in such a way that equation (21) at room temperature results in the band gap voltage , which is around 1.2 eV. Equation (20) gives: const = R T / R B = ( V bgp u 1 ) / ( kT / e ln ( n ) )
Figure DE102017127478B4_0022

Die Konstante const wird somit in Abhängigkeit von U1 bei Raumtemperatur sowie dem Skalierungsfaktor n gewählt, beispielsweise so, dass die oben erläuterten Gleichungen, insbesondere Gleichung (22), zumindest näherungsweise, z.B. mit einer Toleranz von 10%, erfüllt ist. kT/e ist bei Raumtemperatur 25.7 meV. U1 ergibt sich aus der Gleichung (12), wobei a eine implementierungsabhängige Konstante ist, die insbesondere vom (implementierungsabhängigen) Diffusionsstrom abhängt. Falls eine andere Betriebstemperatur als Raumtemperatur für die Schaltung vorgesehen ist, kann const so gewählt sein, dass die Gleichungen für diese Betriebstemperatur erfüllt sind. Wird für die Diodenanordnungen ein anderes Halbleitermaterial als Silizium verwendet, kann die Bandlücke Vbgp dieses Halbleitermaterials verwendet werden.The constant const is thus selected as a function of U 1 at room temperature and the scaling factor n, for example such that the equations explained above, in particular equation (22), are at least approximately satisfied, for example with a tolerance of 10%. kT/e is 25.7 meV at room temperature. U 1 results from equation (12), where a is an implementation-dependent constant that depends in particular on the (implementation-dependent) diffusion current. If an operating temperature other than room temperature is intended for the circuit, const can be chosen such that the equations for this operating temperature are satisfied. If a semiconductor material other than silicon is used for the diode arrangements, the band gap V bgp of this semiconductor material can be used.

Bei typischen Implementierungen von Dioden ergibt sich U1 bei Raumtemperatur zu etwa 600meV (bei 0K würde die Diodenspannung zumindest in etwa der Bandlückenspannung entsprechen). Der Skalierungsfaktor n kann beispielsweise gleich 8 gewählt werden. Hieraus ergibt sich dann der angesprochene Wert von etwa 11,3 für const.For typical diode implementations, U 1 results in about 600meV at room temperature (at 0K the diode voltage would be at least about the bandgap voltage). The scaling factor n can be chosen equal to 8, for example. This results in the mentioned value of about 11.3 for const.

Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 ist im Gegensatz zu der herkömmlichen Implementierung der 2 der Widerstand 22 der 2 weggelassen. Es hat sich herausgestellt, dass dies praktisch keinen Einfluss auf die Funktionsweise der Schaltung der 1, weswegen der Widerstand eben eingespart werden kann. Dies wird nunmehr unter Bezugnahme auf die 4A und 4B erläutert.In the embodiment of 1 is in contrast to the conventional implementation of the 2 the resistor 22 the 2 omitted. It has been found that this has practically no effect on the operation of the circuit 1 , which is why the resistance can be saved. This is now with reference to the 4A and 4B explained.

Die 4A veranschaulicht einen Teil der herkömmlichen Anordnung aus 2, bei der erzwungen wird, dass ein gleicher Strom I0 zu den Reihenschaltungen (23, 29 bzw. 24, 22, 21) zugeführt wird. Im Gegensatz dazu zeigt die 4B eine Anordnung, wie sie in dem Ausführungsbeispiel der 1 verwendet wird, mit der ersten Diodenanordnung 13 und der zweiten Diodenanordnung 14 sowie dem ersten Widerstand 11 und dem zweiten Widerstand 12. Hier wird bei 10 eine externe Versorgungsspannung bereitgestellt. Dies führt dazu, dass bei manchen Ausführungsbeispielen die Ströme, die durch die beiden Reihenschaltungen fließen, nicht exakt gleich sind. Dennoch können auch hier die Spannung U1 und Un abgegriffen werden und wie dargestellt zum Bereitstellen einer Referenzspannung, die wenigstens näherungsweise konstant ist, verwendet wird. Da es nicht notwendig ist, exakt die gleichen Ströme durch die beiden Reihenschaltungen zu leiten, kann entsprechend auch der Widerstand 22 der 4A bei Ausführungsbeispielen weggelassen sein. Zudem ist zu bemerken, dass der Strom und somit die bei 10 zugeführte Spannung über einen relativ großen Bereich variiert werden kann, und die erzeugte Referenzspannung bleibt dennoch näherungsweise gleich, wie später anhand von Simulationsbeispielen noch näher erläutert werden wird. Um die Ströme trotz des Weglassens des Widerstands 22 näherungsweise gleich zu halten, kann bei manchen Ausführungsbeispielen der Widerstandswert des Widerstands 48 auch etwas kleiner gewählt werden als der Widerstandswert des Widerstands 47.the 4A Figure 12 illustrates part of the conventional arrangement 2 , in which it is forced that an equal current I 0 is supplied to the series circuits (23, 29 or 24, 22, 21). In contrast, the 4B an arrangement as in the embodiment of 1 is used, with the first diode arrangement 13 and the second diode arrangement 14 and the first resistor 11 and the second resistor 12. Here at 10 an external supply voltage is provided. As a result, in some exemplary embodiments, the currents flowing through the two series circuits are not exactly the same. Nevertheless, the voltages U 1 and U n can also be tapped here and, as shown, used to provide a reference voltage that is at least approximately constant. Since it is not necessary to conduct exactly the same currents through the two series circuits, the resistor 22 of the can accordingly 4A be omitted in embodiments. It should also be noted that the current and thus the voltage supplied at 10 can be varied over a relatively large range, and the reference voltage generated nevertheless remains approximately the same, as will be explained in more detail later using simulation examples. In order to keep the currents approximately the same despite the omission of the resistor 22, in some exemplary embodiments the resistance value of the resistor 48 can also be selected to be somewhat smaller than the resistance value of the resistor 47.

Während bei der Ausführungsform der 1 zunächst keine Spannungs- oder Stromrückkopplung zu den Reihenschaltungen 11, 13 bzw. 12, 14 verwendet wird, kann bei anderen Ausführungsformen eine derartige Stromrückkopplung verwendet werden. Eine entsprechende Schaltung ist in 5 gezeigt. While in the embodiment of 1 Initially no voltage or current feedback to the series circuits 11, 13 or 12, 14 is used, such a current feedback can be used in other embodiments. A corresponding circuit is in 5 shown.

5 veranschaulicht eine Schaltung zum Erzeugen einer Referenzspannung gemäß einer Ausführungsform. Die Schaltung aus 5 umfasst eine erste Reihenschaltung eines Widerstands 237 und einer ersten Diodenanordnung 239 und eine zweite Reihenschaltung eines Widerstands 238 und einer zweiten Diodenanordnung 2310. Die erste und zweite Reihenschaltung sind zwischen einer Versorgungsspannung 230 und Masse gekoppelt. Die zweite Diodenanordnung 2310 ist in Bezug auf die erste Diodenanordnung 239 skaliert, wie zuvor besprochen wurde. Die erste und zweite Reihenschaltung können insbesondere derjenigen der 1 entsprechen. 5 12 illustrates a circuit for generating a reference voltage according to an embodiment. The circuit off 5 comprises a first series combination of a resistor 237 and a first diode arrangement 239 and a second series combination of a resistor 238 and a second diode arrangement 2310. The first and second series combinations are coupled between a supply voltage 230 and ground. The second diode array 2310 is scaled with respect to the first diode array 239 as previously discussed. The first and second series circuit can in particular that of 1 correspond.

An einem Knoten zwischen dem ersten Widerstand 237 und einer ersten Diodenanordnung 239 wird eine Spannung U1 abgegriffen und an einem Knoten zwischen dem zweiten Widerstand 238 und der zweiten Diodenanordnung 2310 wird eine Spannung Un abgegriffen. De Spannungen U1, Un werden an eine Referenzschaltung 2311 geliefert, um eine Referenzspannung bereitzustellen. Die Referenzschaltung 2311 kann wie zuvor unter Bezugnahme auf 1 besprochen implementiert werden, d.h. Kondensatoren und Schalter wie in 1 umfassen.A voltage U 1 is tapped off at a node between the first resistor 237 and a first diode arrangement 239 and a voltage U n is tapped off at a node between the second resistor 238 and the second diode arrangement 2310 . The voltages U 1 , U n are supplied to a reference circuit 2311 to provide a reference voltage. The reference circuit 2311 can be configured as previously with reference to FIG 1 be implemented as discussed, i.e. capacitors and switches as in 1 include.

Die Referenzspannung, die durch die Referenzschaltung 2311 berechnet wird, wird als Referenzspannung ausgegeben und wird zusätzlich, wie durch einen Pfeil 2313 angegeben, an einen Widerstand 231 und einen Stromspiegel, der durch die Transistoren 232, 233 gebildet ist, rückgekoppelt, um einen Referenzstrom zu erzeugen. Bei anderen Ausführungsformen kann eine andere Referenzspannung anstelle der Referenzspannung, die durch die Berechnungsschaltung 2311 erzeugt wird, verwendet werden, um den Referenzstrom zu erzeugen. Dieser Referenzstrom wird an einen weiteren Stromspiegel geliefert, der die Transistoren 234, 235, 236 umfasst, um zwei gespiegelte Ströme zu erzeugen, wobei einer an den Knoten zwischen dem ersten Widerstand 237 und der ersten Diodenanordnung 239 geliefert wird und ein zweiter an den Knoten zwischen dem zweiten Widerstand 238 und der zweiten Diodenanordnung 2310 geliefert wird. Dies stellt sicher, dass der gleiche Strom zu einem Stromfluss durch die erste und zweite Diodenanordnung 239, 2310 jeweils zusätzlich zu einem Strom von den Widerständen 237, 238 hinzugefügt wird. Dies reduziert eine Abhängigkeit eines Gesamtstroms durch die Diodenanordnungen 239, 2310 von der Versorgungsspannung 230.The reference voltage calculated by the reference circuit 2311 is output as a reference voltage and is additionally fed back as indicated by an arrow 2313 to a resistor 231 and a current mirror formed by the transistors 232, 233 to supply a reference current generate. In other embodiments, a different reference voltage may be used instead of the reference voltage generated by calculation circuit 2311 to generate the reference current. This reference current is supplied to a further current mirror comprising transistors 234, 235, 236 to produce two mirrored currents, one supplied to the node between the first resistor 237 and the first diode arrangement 239 and a second to the node between is provided to the second resistor 238 and the second diode arrangement 2310 . This ensures that the same current is added to a current flow through the first and second diode arrays 239, 2310, respectively, in addition to a current from the resistors 237, 238. This reduces a dependency of a total current through the diode arrangements 239, 2310 on the supply voltage 230.

Bei manchen Ausführungsformen sind die Stromspiegel so gestaltet, dass die zwei gespiegelten Ströme in einem eingeschwungenen Zustand erheblich größer als Ströme durch die Widerstände 237, 238, zum Beispiel wenigstens zehnmal größer, sind. Bei solchen Ausführungsformen werden Gesamtstromvariationen, die durch Versorgungsspannungsvariationen bewirkt werden, minimiert. Zum Beispiel können Ströme durch die Widerstände 237, 238 in einem eingeschwungenen Zustand etwa 1 nA betragen und die zwei gespiegelten Ströme können etwa 99 mA oder 100 mA betragen.In some embodiments, the current mirrors are designed such that the two mirrored currents in a steady state are significantly larger than currents through resistors 237, 238, for example at least ten times larger. In such embodiments, total current variations caused by supply voltage variations are minimized. For example, currents through resistors 237, 238 may be about 1 nA in a steady state and the two mirrored currents may be about 99 mA or 100 mA.

Eingeschwungener Zustand verweist hier auf einen Zustand eine gewisse Zeit nach dem Anlaufen. Beim Anlaufen fließt zuerst nur der Strom durch die Widerstände 237 und 238, bis sich die Referenzspannung aufbaut und die Stromrückkopplung aktiv wird.Steady state here refers to a state some time after start-up. At start-up only current flows through resistors 237 and 238 until the reference voltage builds up and current feedback becomes active.

Es ist anzumerken, dass im Gegensatz zu dem in 2 veranschaulichten herkömmlichen Fall die bei 230 bereitgestellte Spannung in 5 nicht stabilisiert sein muss, aber eine Stromrückkopplung bereitgestellt ist. Des Weiteren wird dennoch eine analoge Berechnung des Referenzstroms durchgeführt, wobei alle zuvor besprochenen Variationen möglich sind. Schließlich wird ein zusätzlicher Widerstand, wie der Widerstand 22 aus 2, bei der Ausführungsform aus 5 nicht benötigt.It should be noted that, unlike in 2 illustrated conventional case the voltage provided at 230 in 5 need not be stabilized, but current feedback is provided. Furthermore, an analog calculation of the reference current is nevertheless carried out, with all the previously discussed variations being possible. Finally, an additional resistor, such as resistor 22, is made 2 , in the embodiment off 5 not required.

Die 6 zeigt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel. Zur Veranschaulichung wird das Verfahren der 6 unter Bezugnahme auf die 1 beschrieben. Das Verfahren der 6 ist jedoch auch unabhängig von der Vorrichtung der 1 verwendbar.the 6 shows a flowchart to illustrate a method according to an embodiment. For illustration, the procedure of 6 with reference to the 1 described. The procedure of 6 however, is also independent of the device 1 usable.

Bei 60 in 6 wird ein Anschluss eines zweiten Kondensators (z.B. der zweite Kondensator 110) auf eine zweite Knotenspannung zwischen einem zweiten Widerstand und einer zweiten Diodenanordnung geladen, beispielsweise auf die Spannung Un in 11. Dies entspricht der in 1A dargestellten Betriebsphase.At 60 in 6 a terminal of a second capacitor (eg the second capacitor 110) is charged to a second node voltage between a second resistor and a second diode arrangement, for example to the voltage U n in 11 . This corresponds to the 1A illustrated operating phase.

In Schritt 61 wird ein erster Kondensator, beispielsweise der erste Kondensator 17 der 11, auf eine erste Knotenspannung zwischen einem ersten Widerstand und einer ersten Diodenanordnung geladen, beispielsweise die Spannung U1 der 1. Dies entspricht der Betriebsphase der 1B. Dabei sind Anschlüsse des ersten Kondensators und des zweiten Kondensators miteinander verbunden, wie in 1 dargestellt. In Schritt 62 werden die Kondensatoren mit einem Ausgang verbunden (beispielsweise Schließen des Schalters 19 der 1), um die Spannung (Post_C der 1) auszugeben. Dies entspricht der in 1C dargestellten Betriebsphase. Auf diese Weise kann wie bereits unter Bezugnahme auf die 1 erläutert eine Referenzspannung bereitgestellt werden, beispielsweise eine Referenzspannung von etwa 100 mV.In step 61, a first capacitor, for example the first capacitor 17 of the 11 , charged to a first node voltage between a first resistor and a first diode arrangement, for example the voltage U 1 of 1 . This corresponds to the operating phase of the 1B . In this case, terminals of the first capacitor and the second capacitor are connected to one another, as in 1 shown. In step 62 the capacitors are connected to an output (e.g. closing switch 19 of the 1 ) to get the voltage (Post_C der 1 ) to issue. This corresponds to the 1C illustrated operating phase. In this way, as already referred to 1 explains a reference voltage are provided, for example, a reference voltage of about 100 mV.

Im Folgenden wird die Funktionsweise hier beschriebener Ausführungsbeispiele anhand von Simulationsergebnissen unter Bezugnahme auf die 7-10 erläutert. Die 7 und 8 zeigen Simulationsergebnisse für ideale Schalter in einem Ausführungsbeispiel wie dem in 1 gezeigten, während die 9 und 10 entsprechende Simulationsergebnisse für reale Schalter zeigen. Ideale Schalter sind dabei Schalter, die keine parasitären Effekte aufweisen, beispielsweise durch parasitäre Kapazitäten und Dioden. Derartige parasitäre Kapazitäten und/oder Dioden treten beispielsweise auf, wenn Schalter durch Transistoren implementiert werden.The functioning of the exemplary embodiments described here is explained below using simulation results with reference to FIG 7-10 explained. the 7 and 8th show simulation results for ideal switches in an embodiment such as that in 1 shown while the 9 and 10 show corresponding simulation results for real switches. In this case, ideal switches are switches that do not have any parasitic effects, for example due to parasitic capacitances and diodes. Such parasitic capacitances and/or diodes occur, for example, when switches are implemented by transistors.

Die 7 zeigt eine erzeugte Referenzspannung für einen Wert C2 gleich 1000fF und C1 1050fF bei Temperaturen von - 50°C, 25°C und 150°C. Die verschiedenen Kurven zeigen verschiedene sogenannte Prozessecken und verschiedene Versorgungsspannungen an, die bei 10 in der 1 zugeführt werden, nämlich 1 V, 1,3 V, 1,7 V und 2 V. In der Legende der 7 und auch der folgenden Figuren zeigt jeweils die erste Zahl die Versorgungsspannung (1 für 1 V, 1.3 für 1,3 V, 1.7 für 1,7 V und 2 für 2 V) an, gefolgt von der Prozessecke. Insbesondere werden eine nominelle Prozessecke (nom_mc) sowie die Prozessecken 4p5sfast, 4p5sfs, 4p5ssf und 4p5slow angegeben. 4p5 gibt dabei eine Abweichung von 4,5 σ von nominalen Werten an, und f und s bezeichnen schnelle und langsame Eckpunkte, wobei die erste Angabe für PMOS Transistoren und die zweite für NMOS Transistoren ist.the 7 shows a generated reference voltage for a value C 2 equal to 1000fF and C 1 equal to 1050fF at temperatures of - 50°C, 25°C and 150°C. The different curves indicate different so-called process corners and different supply voltages, starting at 10 in the 1 are supplied, namely 1 V, 1.3 V, 1.7 V and 2 V. In the legend of 7 and also in the following figures, the first number indicates the supply voltage (1 for 1 V, 1.3 for 1.3 V, 1.7 for 1.7 V and 2 for 2 V), followed by the process corner. In particular, a nominal process corner (nom_mc) and the process corners 4p5sfast, 4p5sfs, 4p5ssf and 4p5slow are specified. 4p5 indicates a deviation of 4.5 σ from nominal values, and f and s denote fast and slow vertices, the first specification being for PMOS transistors and the second for NMOS transistors.

Wie in 7 ersichtlich, variiert die ausgegebene Referenzspannung nur etwa zwischen 0,0545 V und 0,0575 V über einen weiten Bereich von Temperaturen, Prozessecken und Versorgungsspannungen.As in 7 As can be seen, the output reference voltage varies only between about 0.0545 V and 0.0575 V over a wide range of temperatures, process corners and supply voltages.

Die 8 zeigt das Verhalten für verschiedene Werte der Kapazität C1 zwischen 1090 fF und 1115 fF bei C2 gleich 1000 fF, wiederum für verschiedene Temperaturen (-50°C, 25°C und 150°C), verschiedene Prozessecken und verschiedene Versorgungsspannungen. Wie zu sehen ist, sind auch hier die Variationen in der erzeugten Versorgungsspannung wesentlich kleiner als die Temperatur- und Kapazitätsvariationen.the 8th shows the behavior for different values of the capacitance C 1 between 1090 fF and 1115 fF with C 2 equal to 1000 fF, again for different temperatures (-50°C, 25°C and 150°C), different process corners and different supply voltages. Again, as can be seen, the variations in the supply voltage generated are much smaller than the temperature and capacitance variations.

Die 9 und 10 zeigen Simulationen entsprechend den Simulationen der 7 und 8 für reale Schalter, d.h. mit parasitären Effekten. Hier sind die Variationen der erzeugten Referenzspannung etwas größer, aber nach wie vor deutlich kleiner als die Variationen in der Temperatur, in der Kapazität und in der Versorgungsspannung. Die Kapazität C1 in 9 ist dabei etwas kleiner als in 7 gewählt, um zu berücksichtigen, dass in 9 zusätzlich parasitäre Kapazitäten vorhanden sind.the 9 and 10 show simulations corresponding to the simulations of 7 and 8th for real switches, ie with parasitic effects. Here the variations in the generated reference voltage are slightly larger, but still significantly smaller than the variations in temperature, in capacitance and in the supply voltage. The capacitance C 1 in 9 is slightly smaller than in 7 chosen to take into account that in 9 additional parasitic capacitances are present.

Somit ist aus den Simulationen ersichtlich, dass mit den diskutierten Techniken eine im Wesentlichen konstante Referenzspannung bereitgestellt werden kann, insbesondere eine Referenzspannung von näherungsweise 50 mV. Wie erläutert kann diese Referenzspannung durch entsprechende Schaltungen wie Multiplizierer dann auf eine benötigte Referenzspannung gebracht werden.Thus, it can be seen from the simulations that a substantially constant reference voltage can be provided with the techniques discussed, in particular a reference voltage of approximately 50 mV. As explained, this reference voltage can then be brought to a required reference voltage by appropriate circuits such as multipliers.

Die dargestellten Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen.The illustrated embodiments are for illustrative purposes only and are not to be construed as limiting.

Claims (18)

Vorrichtung, die Folgendes umfasst: eine erste Reihenschaltung, die einen ersten Widerstand (11) und eine erste Diodenanordnung (13) umfasst, wobei die erste Reihenschaltung zwischen eine erste Spannung (10) und eine zweite Spannung zu koppeln ist, eine zweite Reihenschaltung, die einen zweiten Widerstand (12) und eine zweite Diodenanordnung (14) umfasst, wobei die zweite Diodenanordnung (14) von der ersten Diodenanordnung (13) verschieden ist, wobei die zweite Reihenschaltung zwischen die erste Spannung (10) und die zweite Spannung zu koppeln ist, einen ersten Kondensator (17), wobei ein erster Anschluss des ersten Kondensators (17) über einen ersten Schalter (15) mit einem ersten Knoten zwischen dem ersten Widerstand (11) und der ersten Diodenschaltung (13) verbunden ist und über einen zweiten Schalter (114) mit der zweiten Spannung zu verbinden ist, einen zweiten Kondensator (110), wobei ein erster Anschluss des zweiten Kondensators (110) über einen dritten Schalter (16) mit einem zweiten Knoten zwischen dem zweiten Widerstand (12) und der zweiten Diodenanordnung (14) verbunden ist und über einen vierten Schalter (18) mit der zweiten Spannung zu verbinden ist, wobei ein zweiter Anschluss des ersten Kondensators (17) mit einem zweiten Anschluss (110) des zweiten Kondensators verbunden ist, und eine Steuerung (112), wobei die Steuerung eingerichtet ist, in einer ersten Betriebsphase den ersten (15) und den vierten (18) Schalter zu öffnen und den zweiten (114) und den dritten (16) Schalter zu schließen, und in einer zweiten Betriebsphase den ersten (15) und den vierten (18) Schalter zu schließen und den zweiten (114) und den dritten (16) Schalter zu öffnen. Device comprising: a first series circuit comprising a first resistor (11) and a first diode arrangement (13), the first series circuit to be coupled between a first voltage (10) and a second voltage, a second series connection comprising a second resistor (12) and a second diode arrangement (14), the second diode arrangement (14) being different from the first diode arrangement (13), the second series connection between the first voltage (10) and the second voltage is to be coupled, a first capacitor (17), a first terminal of the first capacitor (17) being connected via a first switch (15) to a first node between the first resistor (11) and the first diode circuit (13) and via a second switch ( 114) is to be connected to the second voltage, a second capacitor (110), a first terminal of the second capacitor (110) being connected via a third switch (16) to a second node between the second resistor (12) and the second diode arrangement (14) and via a fourth switch ( 18) is to be connected to the second voltage, wherein a second terminal of the first capacitor (17) is connected to a second terminal (110) of the second capacitor, and a controller (112), the controller being arranged to open the first (15) and the fourth (18) switch and to close the second (114) and the third (16) switch in a first phase of operation, and in a second Operating phase to close the first (15) and the fourth (18) switch and to open the second (114) and the third (16) switch. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der zweite Anschluss des ersten Kondensators (17) und der zweite Anschluss des zweiten Kondensators (110) über einen fünften Schalter (113) mit der zweiten Spannung zu koppeln sind, wobei die Steuerung (112) eingerichtet ist, den fünften Schalter (113) in der ersten Betriebsphase zu schließen und in der zweiten Betriebsphase zu öffnen.device after claim 1 , wherein the second connection of the first capacitor (17) and the second connection of the second capacitor (110) are to be coupled to the second voltage via a fifth switch (113), wherein the controller (112) is set up to switch the fifth switch (113 ) to close in the first phase of operation and to open in the second phase of operation. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der zweite Ausgang des ersten Kondensators (17) und der zweite Ausgang des zweiten Kondensators (110) über einen sechsten Schalter (19) mit einem Ausgang gekoppelt ist, wobei die Steuerung eingerichtet ist, den sechsten Schalter (19) in der ersten Betriebsphase und der zweiten Betriebsphase zu öffnen und in einer dritten Betriebsphase zu schließen.Device according to one of Claims 1 or 2 , wherein the second output of the first capacitor (17) and the second output of the second capacitor (110) is coupled to an output via a sixth switch (19), the controller being set up to operate the sixth switch (19) in the first phase of operation and to open the second phase of operation and to close in a third phase of operation. Vorrichtung nach Anspruch 3, weiter umfassend einen mit dem Ausgang gekoppelten Ausgangskondensator (111).device after claim 3 , further comprising an output capacitor (111) coupled to the output. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, wobei ein Verhältnis (1+const)/const zwischen einem Kapazitätswert des zweiten Kondensators (110) und einem Kapazitätswert des ersten Kondensators (17) derart gewählt ist, dass bei einer spezifizierten Betriebstemperatur der Vorrichtung eine Spannung U1 an dem ersten Knoten und eine Spannung U2 an dem zweiten Knoten die folgende Bedingung mit einer Toleranz von nicht mehr als 10% erfüllt: V bgp = U 1 + ( U 1 U n ) const
Figure DE102017127478B4_0023
wobei Vbgp die Bandlücke eines für die erste Diodenanordnung (13) und die zweite Diodenanordnung (14) verwendeten Halbleiters bei 0K ist.
Device according to one of Claims 1 - 4 , wherein a ratio (1 + const) / const between a capacitance value of the second capacitor (110) and a capacitance value of the first capacitor (17) is selected such that at a specified operating temperature of the device, a voltage U 1 at the first node and a Voltage U 2 at the second node satisfies the following condition with a tolerance of no more than 10%: V bgp = u 1 + ( u 1 u n ) const
Figure DE102017127478B4_0023
where V bgp is the bandgap of a semiconductor used for the first diode array (13) and the second diode array (14) at 0K.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei const zwischen 1 und 1,2 liegt.device after claim 5 , where const is between 1 and 1.2. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, weiter umfassend eine Schaltung, welche eingerichtet ist, eine Spannung an dem zweiten Anschluss des ersten Kondensators (17) und dem zweiten Anschluss des zweiten Kondensators (110) mit einem Verstärkungsfaktor zu multiplizieren.Device according to one of Claims 1 - 6 , further comprising a circuit which is set up to multiply a voltage at the second terminal of the first capacitor (17) and the second terminal of the second capacitor (110) by an amplification factor. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, weiter umfassend eine Rückkopplungsschaltung (231-236), welche eingerichtet ist, basierend auf einer Spannungsausgabe der Vorrichtung einen Strom an dem ersten Knoten und dem zweiten Knoten zuzuführen.Device according to one of Claims 1 - 7 , further comprising a feedback circuit (231-236) arranged to supply a current at the first node and the second node based on a voltage output of the device. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, wobei die zweite Diodenanordnung (14) in Bezug auf die erste Diodenanordnung (13) größenordnungsmäßig mit einem Skalierungsfaktor skaliert ist oder mehr Dioden als die erste Diodenanordnung (13) umfasst.Device according to one of Claims 1 - 8th wherein the second diode array (14) is scaled in magnitude by a scaling factor relative to the first diode array (13) or comprises more diodes than the first diode array (13). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, wobei die erste Spannung (10) eine positive Versorgungsspannung und die zweite Spannung Masse ist.Device according to one of Claims 1 - 9 , wherein the first voltage (10) is a positive supply voltage and the second voltage is ground. Verfahren, umfassend: Verbinden eines ersten Anschusses eines ersten Kondensators (17) mit einer Bezugsspannung und Laden eines ersten Anschlusses eines zweiten Kondensators (110) auf eine zweite Knotenspannung zwischen einem zweiten Widerstand (12) und einer zweiten Diodenanordnung (14) in einer ersten Betriebsphase, Laden des ersten Anschlusses des ersten Kondensators (17) auf eine erste Knotenspannung zwischen einem ersten Widerstand (11) und einer von der zweiten Diodenanordnung (14) verschiedenen ersten Diodenanordnung (13) und Verbinden des ersten Anschlusses des zweiten Kondensators (110) mit der Bezugsspannung in einer zweiten Betriebsphase, wobei ein zweiter Anschluss des ersten Kondensators (17) mit einem zweiten Anschluss des zweiten Kondensators (110) verbunden ist, und Ausgeben einer Spannung an dem zweiten Anschluss des ersten Kondensators (17) und dem zweiten Anschluss des zweiten Kondensators (110).Method comprising: Connecting a first terminal of a first capacitor (17) to a reference voltage and charging a first terminal of a second capacitor (110) to a second node voltage between a second resistor (12) and a second diode arrangement (14) in a first operating phase, charging the first terminal of the first capacitor (17) to a first node voltage between a first resistor (11) and a first diode arrangement (13) different from the second diode arrangement (14) and connecting the first terminal of the second capacitor (110) to the reference voltage in a second phase of operation, a second terminal of the first capacitor (17) being connected to a second terminal of the second capacitor (110), and Outputting a voltage at the second terminal of the first capacitor (17) and the second terminal of the second capacitor (110). Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Ausgeben ein Verbinden des zweiten Anschlusses des ersten Kondensators (17) und des zweiten Anschlusses des zweiten Kondensators (110) mit einem Ausgangskondensator (111) in einer dritten Betriebsphase umfasst.procedure after claim 11 , wherein the outputting comprises connecting the second terminal of the first capacitor (17) and the second terminal of the second capacitor (110) to an output capacitor (111) in a third phase of operation. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, weiter umfassend Verbinden des zweiten Anschlusses des ersten Kondensators (17) und des zweiten Anschlusses des zweiten Kondensators (110) mit der Bezugsspannung in der ersten Betriebsphase, und Trennen des zweiten Anschlusses des ersten Kondensators (17) und des zweiten Anschlusses des zweiten Kondensators (110) von der Bezugsspannung in der zweiten Betriebsphase.procedure after claim 11 or 12 , further comprising connecting the second terminal of the first capacitor (17) and the second terminal of the second capacitor (110) to the reference voltage in the first phase of operation, and disconnecting the second terminal of the first capacitor (17) and the second terminal of the second capacitor ( 110) from the reference voltage in the second phase of operation. Verfahren nach einem der Ansprüche 11-13, wobei die Bezugsspannung Masse ist.Procedure according to one of Claims 11 - 13 , where the reference voltage is ground. Verfahren nach einem der Ansprüche 11-14, weiter umfassend Multiplizieren einer Spannung an dem zweiten Anschluss des ersten Kondensators (17)und dem zweiten Anschluss des zweiten Kondensators (110) mit einem Multiplikationsfaktor.Procedure according to one of Claims 11 - 14 , further comprising multiplying a voltage at the second terminal of the first capacitor (17) and the second terminal of the second capacitor (110) by a multiplication factor. Verfahren nach einem der Ansprüche 11-15, wobei ein Verhältnis eines zweiten Kapazitätswerts des zweiten Kondensators (110) zu einem ersten Kapazitätswert des ersten Kondensators (17) zwischen 1 und 1,2 liegt.Procedure according to one of Claims 11 - 15 , wherein a ratio of a second capacitance value of the second capacitor (110) to a first capacitance value of the first capacitor (17) is between 1 and 1.2. Verfahren nach einem der Ansprüche 11-16, weiter umfassend Erzeugen eines Stroms auf Basis einer Spannung an dem zweiten Anschluss des ersten Kondensators (17) und dem zweiten Anschluss des zweiten Kondensators (110), und Zuführen des Stroms zu einem ersten Knoten zwischen dem ersten Widerstand (11) und der ersten Diodenanordnung (13) und einem zweiten Knoten zwischen dem zweiten Widerstand (12) und der zweiten Diodenanordnung (14).Procedure according to one of Claims 11 - 16 , further comprising generating a current based on a voltage at the second terminal of the first capacitor (17) and the second terminal of the second capacitor (110), and supplying the current to a first node between the first resistor (11) and the first diode arrangement (13) and a second node between the second resistor (12) and the second diode arrangement (14). Verfahren nach einem der Ansprüche 11-17, wobei das Verfahren mittels der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-10 durchgeführt wird.Procedure according to one of Claims 11 - 17 , The method using the device according to one of Claims 1 - 10 is carried out.
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