DE102020120835A1

DE102020120835A1 - Spannungsgenerator

Info

Publication number: DE102020120835A1
Application number: DE102020120835.9A
Authority: DE
Inventors: Gerard Mora-Puchalt
Original assignee: Analog Devices International ULC
Current assignee: Analog Devices International ULC
Priority date: 2019-08-09
Filing date: 2020-08-06
Publication date: 2021-02-11
Anticipated expiration: 2040-08-07
Also published as: CN112346507B; CN112346507A; US20210041902A1; DE102020120835B4; US11392155B2

Abstract

Ein Spannungsgeneratorschaltkreis kann so strukturiert sein, dass er eine Ausgangsspannung mit einem im Wesentlichen flachen Temperaturkoeffizienten durch Verwenden einer Schaltkreisschleife mit Transistoren und einem Widerstand derart angeordnet bereitstellt, dass im Betrieb ein Strom durch den Widerstand einen vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten hat. Das Stromverhalten kann durch einen Ausgangstransistor gesteuert werden, der mit einem anderen Transistor gekoppelt ist, der mit der Schaltkreisschleife gekoppelt ist, wobei dieser andere Transistor so bemessen ist, dass im Betrieb eine Spannung dieses anderen Transistors einen vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten hat, der in Bezug auf das Vorzeichen entgegengesetzt zu dem vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten des Stroms durch den Widerstand ist. Ausführungsformen eines Spannungsgeneratorschaltkreises können auch zusätzliche Komponenten aufweisen, um eine Ausgangsspannung zu trimmen, eine bedingungslose Stabilität oder andere Merkmale für den jeweiligen Spannungsgeneratorschaltkreis bereitzustellen. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann ein Spannungsgeneratorschaltkreis als ein Low-Dropout(LDO)-Spannungsregler implementiert werden.

Description

Gebiet der Offenbarung
Dieses Dokument betrifft Spannungsgeneratoren und insbesondere Regler.
Hintergrund
Es gibt eine zunehmende Anzahl an Anwendungen, wie etwa Smartsensoren, Gesundheits-Wearables, portable Instrumente oder Infrastrukturüberwachungssysteme, die Komponenten aufweisen, die mit Batterieleistung arbeiten. Solche batteriebetriebenen Anwendungen können eine verbesserte Leistungsfähigkeit haben, wenn sie mit elektronischen Elementen versehen werden, die eine hohe Linearität und einen hohen Dynamikbereich, einen geringen Offset und geringe thermische Drifts und einen sehr niedrigen Leistungsverbrauch haben.
Kurzdarstellung der Offenbarung
Ein Spannungsgeneratorschaltkreis kann so strukturiert sein, dass er eine Ausgangsspannung mit einem im Wesentlichen flachen Temperaturkoeffizienten durch Verwenden einer Schaltkreisschleife mit Transistoren und einem Widerstand derart angeordnet bereitstellt, dass im Betrieb ein Strom durch den Widerstand einen vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten hat. Das Stromverhalten kann durch einen Ausgangstransistor gesteuert werden, der mit einem anderen Transistor gekoppelt ist, der mit der Schaltkreisschleife gekoppelt ist, wobei dieser andere Transistor so bemessen ist, dass im Betrieb eine Spannung dieses anderen Transistors einen vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten hat, der in Bezug auf das Vorzeichen entgegengesetzt zu dem vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten des Stroms durch den Widerstand ist. Zusätzliche Komponenten können aufgenommen werden, um eine Ausgangsspannung zu trimmen, eine bedingungslose Stabilität oder andere Merkmale für den jeweiligen Spannungsgeneratorschaltkreis bereitzustellen. Der Spannungsgeneratorschaltkreis kann als ein Low-Dropout(LDO)-Spannungsregler implementiert werden.
Zum Beispiel kann ein Spannungsgeneratorschaltkreis bereitgestellt werden, der Folgendes aufweisen kann: eine Schaltkreisschleife mit Transistoren und einem ersten Widerstand, wobei der erste Widerstand mit einem ersten Transistor der Transistoren gekoppelt ist und derart eingerichtet ist, dass im Betrieb ein Strom durch den ersten Widerstand einen ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten hat; einen Ausgangstransistor, der mit einem Ausgangsknoten des Spannungsgeneratorschaltkreises gekoppelt ist; und einen Transistor, der durch einen zweiten Widerstand mit dem Ausgangstransistor gekoppelt ist, wobei der Transistor mit dem ersten Transistor gekoppelt ist, der Transistor so bemessen ist, dass im Betrieb eine Spannung des Transistors einen zweiten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten hat, der bezüglich des Vorzeichens entgegengesetzt zu dem ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten ist, wobei die Transistoren der Schaltkreisschleife, der Ausgangstransistor, der Transistor, der mit dem Ausgangstransistor gekoppelt ist, der erste Widerstand und der zweite Widerstand so bemessen und eingerichtet sein können, dass eine Ausgangsspannung an dem Ausgangsknoten mit einem im Wesentlichen flachen Temperaturkoeffizienten bereitgestellt wird.
Ein Spannungserzeugungsverfahren kann bereitgestellt werden, das Folgendes aufweisen kann: Erzeugen eines Stroms durch einen ersten Widerstand, so dass dieser einen ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten aufweist, wie etwa basierend auf einer Differenz einer Stromdichte zwischen Transistoren in einer Schaltkreisschleife; und Erzeugen einer Spannung eines Transistors, der durch einen zweiten Widerstand mit einem Ausgangstransistor gekoppelt ist, wie etwa mit dem Transistor, der so bemessen ist, dass die Spannung einen zweiten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten hat, der bezüglich des Vorzeichens entgegengesetzt zu dem ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten ist, wobei die Transistoren der Schaltkreisschleife, der Ausgangstransistor, der Transistor, der mit dem Ausgangstransistor gekoppelt ist, der erste Widerstand und der zweite Widerstand so bemessen sein können, dass eine Ausgangsspannung an dem Ausgangsknoten mit einem im Wesentlichen flachen Temperaturkoeffizienten bereitgestellt wird.
Bei verschiedenen Ausführungsformen ist ein Spannungsgeneratorschaltkreis bereitgestellt, der Folgendes aufweisen kann: Mittel zum Erzeugen eines Stroms durch einen ersten Widerstand, so dass dieser einen ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten aufweist, basierend auf einer Differenz einer Stromdichte zwischen Transistoren in einer Schaltkreisschleife; und Mittel zum Erzeugen einer Spannung eines Transistors, der durch einen zweiten Widerstand mit einem Ausgangstransistor gekoppelt ist, wobei der Transistor so bemessen ist, dass die Spannung einen zweiten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten hat, der bezüglich des Vorzeichens entgegengesetzt zu dem ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten ist, wobei die Transistoren der Schaltkreisschleife, der Ausgangstransistor, der Transistor, der mit dem Ausgangstransistor gekoppelt ist, der erste Widerstand und der zweite Widerstand so bemessen sind, dass eine Ausgangsspannung an einem Ausgangsknoten mit einem im Wesentlichen flachen Temperaturkoeffizienten bereitgestellt wird.
Bei verschiedenen Ausführungsformen ist ein Spannungsgeneratorschaltkreis bereitgestellt, der Folgendes aufweisen kann: einen ersten Spannungsgeneratorschaltkreis, der eine erste Spannung mit einem ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten basierend auf einer Differenz einer Stromdichte zwischen Transistoren bereitstellt; und einen zweiten Spannungsgeneratorschaltkreis, der eine zweite Spannung mit einem zweiten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten bereitstellt, der bezüglich des Vorzeichens zu dem ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten entgegengesetzt ist, wobei die erste Spannung und die zweite Spannung in Reihe zueinander ausgebildet werden, um eine temperaturstabilisierte Ausgangsspannung an einem Ausgangsknoten zu erzeugen.
Bei verschiedenen Ausführungsformen ist ein Spannungsgeneratorschaltkreis bereitgestellt, der Folgendes aufweisen kann: einen ersten Spannungsgeneratorschaltkreis, der eine erste Spannung mit einem ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten basierend auf einer Differenz einer Stromdichte zwischen Transistoren bereitstellt; einen zweiten Spannungsgeneratorschaltkreis, der eine zweite Spannung mit einem zweiten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten bereitstellt, der bezüglich des Vorzeichens zu dem ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten entgegengesetzt ist; und einen dritten Spannungsgeneratorschaltkreis, der eine dritte Spannung mit einem dritten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten bereitstellt, der bezüglich des Vorzeichens zu dem ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten entgegengesetzt ist, wobei der dritte Spannungsgeneratorschaltkreis unabhängig anpassbar spezifizierbare temperaturabhängige und temperaturstabile Komponenten aufweist, wobei die erste Spannung, die zweite Spannung und die dritte Spannung in Reihe zueinander ausgebildet werden, um eine temperaturstabilisierte Ausgangsspannung an einem Ausgangsknoten zu erzeugen.
Bei verschiedenen Ausführungsformen ist ein Spannungserzeugungsverfahren bereitgestellt, das Folgendes aufweisen kann: Erzeugen einer ersten Spannung mit einem ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten basierend auf einer Differenz einer Stromdichte zwischen Transistoren; Erzeugen einer zweiten Spannung mit einem zweiten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten, der bezüglich des Vorzeichens zu dem ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten entgegengesetzt ist; und Bereitstellen der ersten Spannung und der zweiten Spannung in Reihe zueinander, um eine temperaturstabilisierte Ausgangsspannung an einem Ausgangsknoten zu erzeugen.
Bei verschiedenen Ausführungsformen ist ein Spannungserzeugungsverfahren bereitgestellt, das Folgendes aufweisen kann: Erzeugen einer ersten Spannung mit einem ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten basierend auf einer Differenz einer Stromdichte zwischen Transistoren; Erzeugen einer zweiten Spannung mit einem zweiten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten, der bezüglich des Vorzeichens zu dem ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten entgegengesetzt ist; Erzeugen einer dritten Spannung mit einem dritten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten, der bezüglich des Vorzeichens zu dem ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten entgegengesetzt ist, wobei die dritte Spannung von unabhängig anpassbar spezifizierbaren temperaturabhängigen und temperaturstabilen Komponenten erzeugt wird; und Bereitstellen der ersten Spannung, der zweiten Spannung und der dritten Spannung in Reihe zueinander, um eine temperaturstabilisierte Ausgangsspannung an einem Ausgangsknoten zu erzeugen.
Figurenliste
Die Zeichnungen, die nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet sind, veranschaulichen allgemein verschiedene in der vorliegenden Offenbarung erörterte Ausführungsformen beispielhaft und nicht als Beschränkung.

1 veranschaulicht ein Beispiel für einen Spannungsgenerator mit einer Schaltkreisschleife und Transistoren zum Steuern einer Erzeugung eines Stroms mit einem positiven Temperaturkoeffizienten durch einen Widerstand der Schleife, um eine geregelte Ausgabe von dem Spannungsgenerator bereitzustellen, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
2 veranschaulicht ein Beispiel für einen Spannungsgenerator mit einer Schaltkreisschleife und Transistoren zum Steuern einer Erzeugung eines Stroms mit einem positiven Temperaturkoeffizienten durch einen Widerstand der Schleife, um eine geregelte Ausgabe von dem Spannungsgenerator bereitzustellen, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
3 zeigt ein Beispiel für einen Spannungsgenerator, der einen oder mehrere zum Erzielen einer höheren Ausgangsspannung hinzugefügte Transistoren aufweist, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
4 zeigt ein Beispiel für einen Spannungsgenerator, der einen oder mehrere zum Erzielen einer höheren Ausgangsspannung hinzugefügte Transistoren aufweist, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
5 zeigt ein Beispiel für einen Spannungsgenerator, der einen zum Erzielen einer höheren Ausgangsspannung hinzugefügten Transistor aufweist, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
6 zeigt ein Beispiel für einen Spannungsgenerator, der einen zum Erzielen einer höheren Ausgangsspannung hinzugefügten Transistor aufweist, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
7 zeigt ein Beispiel für einen Spannungsgenerator, der einen Anlaufschaltkreis aufweist, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
8 zeigt ein Beispiel für einen Spannungsgenerator, der einen Anlaufschaltkreis aufweist, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
9 zeigt ein Beispiel für einen Spannungsgenerator, der ein Trimmschema aufweist, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
10 zeigt ein Beispiel für einen Spannungsgenerator, der ein Trimmschema aufweist, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
11 zeigt ein Beispiel für einen Spannungsgenerator, der ein Trimmschema aufweist, das einen Temperaturkoeffizienten von einem Absolutwert an dem Ausgang des Spannungsgenerators entkoppelt, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
12 zeigt ein Beispiel für einen Spannungsgenerator, der ein Trimmschema aufweist, das einen Temperaturkoeffizienten von einem Absolutwert an dem Ausgang des Spannungsgenerators entkoppelt, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
13A-13C zeigen Beispiele für Implementierungen von Widerständen, die in den Spannungsgeneratoren aus 11 und 12 verwendet werden können, die einen beispielhaften Spannungsgenerator zeigen, der ein Trimmschema aufweist, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
14A-14C zeigen Beispiele für Implementierungen von Widerständen, die in den Spannungsgeneratoren aus 11 und 12 verwendet werden können, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
15 zeigt ein Beispiel für einen Spannungsgenerator, der eine Kompensation für eine Ausgangslastkapazität und einen Ausgangslastwiderstand aufweist, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
16 zeigt ein Beispiel für einen Spannungsgenerator, der eine Kompensation für eine Ausgangslastkapazität und einen Ausgangslastwiderstand aufweist, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
17 zeigt ein Beispiel für eine Spannung eines Generators, der eine Kompensation für eine Ausgangslastkapazität und einen Ausgangslastwiderstand aufweist, die implementiert werden kann, um eine bedingungslose Stabilitätskompensation bereitzustellen, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
18 zeigt ein Beispiel für einen Spannungsgenerator, der Kompensationswiderstände, die in dem Spannungsgenerator aus 17 platziert sind, für eine Ausgangslastkapazität und einen Ausgangslastwiderstand aufweist, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
19 zeigt eine schematische Darstellung eines Beispiels für einen Spannungsgenerator, der die Architektur des Spannungsgenerators aus 1 mit zusätzlichen Komponenten aufweist, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
20 zeigt ein Beispiel für einen Spannungsgenerator, der die Architektur des Spannungsgenerators aus 2 mit zusätzlichen Komponenten aufweist, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
21 zeigt grafische Computersimulationsdarstellungen von Spannungen gegen Temperatur für vier Knoten des Spannungsgenerators aus 19 gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
22 zeigt grafische Computersimulationsdarstellungen von Ausgangsspannungen gegen Temperatur für den Spannungsgenerator aus 19 für verschiedene Temperaturkoeffizient-Trimmcodes gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
23 zeigt grafische Computersimulationsdarstellungen von Ausgangsspannungen gegen Temperatur für den Spannungsgenerator aus 19 für verschiedene Absolutwert-Trimmcodes gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
24A-24B zeigen grafische Computersimulationsdarstellungen einer Verstärkung bei offenem Regelkreis und eine Phasenreserve gegenüber einem Ausgangsstrom für den Spannungsgenerator aus 19 gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
25A-25B zeigen grafische Computersimulationsdarstellungen einer Verstärkung bei offenem Regelkreis und eine Phasenreserve gegenüber einem Ausgangskondensator für den Spannungsgenerator aus 19 gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
26 ist ein Flussdiagramm von Merkmalen eines Beispiels für ein Spannungserzeugungsverfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen.

Ausführliche Beschreibung
In Ultraniederleistungsanwendungen ist ein Leistungsverbrauch eines integrierten Schaltkreises (IC: Integrated Circuit) in sowohl aktiven Phasen als auch Standby-Phasen ein wichtiger Parameter, um eine lange Batterielebensdauer zu ermöglichen. Es gibt eine Reihe von Anwendungen, bei denen sich ein System für den Großteil der Zeit in einem Niederleistungsmodus befindet und sich nur für einen kurzen Zeitraum einschaltet und aktiv wird, wie etwa um ein Signal zu erfassen und eine Umwandlung an einen Mikrocontroller zu übertragen. Während der langen Zeiträume des Niederleistungsmodus ist eine vollständige Zustandsbeibehaltung ein wichtiges Merkmal, um zu vermeiden, dass der Teil jedes Mal, wenn er aus seiner Standby-Phase in eine aktive Phase eintritt, rekonfiguriert werden muss. Durch das Bereitstellen einer vollständigen Zustandsbeibehaltung wird auch ein Leistungs-Overhead minimiert. Um diese Leistungsfähigkeit bezüglich der Leistung zu erzielen, kann ein Ultraniederleistungs-LDO-Spannungsregler implementiert werden.
Spannungsregler können verwendet werden, um eine stabile Leistungsversorgungsspannung bereitzustellen, die unabhängig von einer Reihe von Faktoren, wie etwa Lastimpedanz, Eingangsspannungsvariationen, Temperatur und Zeit, ist. Ein LDO-Regler kann dabei helfen, eine Regelung mit kleinsten Differenzen zwischen Versorgungsspannung und Lastspannung bereitzustellen. Low-Dropout verweist auf die kleinste Differenz zwischen der Eingangs- und Ausgangsspannung, die es ermöglicht, dass ein IC eine Regelung seiner Ausgangsspannung beibehält. Ein niedrigerer Dropout liefert eine bessere Effizienz. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann ein Ultraniederleistungs-LDO-Regler in dem Bereich von hunderten Nanoampere arbeiten. 1 veranschaulicht ein Beispiel für einen Spannungsgenerator 100 mit einer Schaltkreisschleife 105 und Transistoren zum Steuern einer Erzeugung eines Stroms mit einem positiven Temperaturkoeffizienten (Tempko) durch einen Widerstand R0 der Schaltkreisschleife 105, so dass eine geregelte Ausgangsreferenzspannung von dem Spannungsgenerator 100 bereitgestellt wird. Der Spannungsgenerator 100 kann als ein LDO-Regler strukturiert sein. In 1 werden n-Kanal-Feldeffekttransistor(NMOS)-Vorrichtungen und p-Kanal-Feldeffekttransistor(PMOS)-Vorrichtungen verwendet. Die NMOS- und PMOS-Vorrichtungen sind Vorrichtungen, die wenigstens drei Anschlüsse aufweisen können, die als ein Drain, eine Source und ein Steuer-Gate bezeichnet werden, wobei das Gate von einem Kanal zwischen den Leitungsanschlüssen isoliert ist, die durch den Drain und die Source bereitgestellt werden. Obwohl NMOS- und PMOS-Vorrichtungen bei der Beispielarchitektur aus 1 und den Beispielarchitekturen aus 2-20 verwendet werden, können andere Vorrichtungen, wie etwa unter anderem Bipolartransistor(BJT)-Vorrichtungen, andere Arten von Feldeffekttransistoren oder andere ähnliche Vorrichtungen, verwendet werden. Die Implementierung solcher anderer Vorrichtungen kann Modifikationen dieser Architekturen aufweisen, um die Unterschiede zwischen solchen Vorrichtungen und NMOS- und PMOS-Vorrichtungen zu berücksichtigen.
Die Schaltkreisschleife 105 weist NMOS-Vorrichtungen (MN0 und MN1), PMOS-Vorrichtungen (MP0 und MP1) und einen Widerstand R0 auf. MP0 ist als eine diodenverbundene Vorrichtung eingerichtet, um die Schaltkreisschleife 105 in Verbindung mit MP1 mit Strom von einer Spannungsquelle Vcc zu versorgen. Die Schaltkreisschleife 105 kann auch mit einer NMOS-Vorrichtung, MN2, gekoppelt sein, wobei die Gates von MN0, MN1 und MN2 miteinander gekoppelt sind. Der Widerstand R0 kann zusammen mit MN0 und MN2 mit einer Versorgungsquelle Vss gekoppelt sein. Vss kann eine Masse sein. Eine Ausgangstransistorvorrichtung MP2 kann als eine PMOS-Vorrichtung bereitgestellt sein.
Der Spannungsgenerator 100 kann mit MN0 und MN1 implementiert sein, die so strukturiert sind, dass sie verschiedene Stromdichten aufweisen. MN1 kann so strukturiert sein, dass eine Stromdichte N-mal kleiner als die Stromdichte von MN0 aufweist. Zum Beispiel kann MN1 N-mal breiter als MN0 strukturiert sein. Zusätzlich oder alternativ dazu, kann MN1 als ein NMOS-Transistor strukturiert sein, der ähnlich MN1 strukturiert ist, aber in einer parallelen Anordnung mit einer Anzahl an solchen replizierten NMOS-Transistoren. Andere Unterschiede zwischen MN1 und MN0 können realisiert werden, wie etwa unter anderem Unterschiede der Längen der MN1- und MN0-Vorrichtung, um eine Differenz der Stromdichten bereitzustellen. Die Differenz der Stromdichten erzeugt eine Spannungsdifferenz zwischen ihren Gate-Source-Spannungen (VGSs). MN0 weist eine Gate-Source-Spannung von VGS0 auf und MN1 weist eine Gate-Source-Spannung von VGS1 auf, die kleiner als VGS0 ist, weil sie effektiv eine breitere Vorrichtung ist. Die Spannungsdifferenz VGS1-VGSO wird über den Widerstand R0 erzwungen, was einen Strom erzeugt, der einen positiven Tempko aufweist. Dieses Verhalten kann durch die Schaltkreisschleife 105, die durch MN0, MN1, R0, MP0 und MP1 gebildet ist, zusammen mit anderen Vorrichtungen, wie etwa MP2 und MN2, gesteuert werden.
Der mit den Drains von MN1 und MP1 verbundene Knoten kann als ein Hochimpedanzknoten strukturiert werden, der die Gate-Spannung von MP2 regeln kann, so dass die Schaltkreisschleife 105 stabil ist. In diesem Szenario ist der Positiv-Tempko-Strom, der über R0 erzeugt wird, der gleiche wie derjenige, der durch MN2 und einen Widerstand R1, der mit MN2 gekoppelt ist, fließt. MN2 kann so bemessen sein, dass seine Gate-Source-Spannung (VGS2) einen negativen Tempko aufweist. Das Koppeln von MN2 mit dem Ausgang ist R1, wobei der Strom über R1 einen positiven Tempko aufweist, wie zuvor erwähnt wurde. Daher weist die Spannung über R1 (VR1) auch einen positiven Tempko auf. Die MOS-Vorrichtungen und Widerstände des Spannungsgenerators 100 mit der Architektur aus 1 können so bemessen sein, dass VGS2 plus die Spannung über den Widerstand R1 einen flachen Temperaturkoeffizienten aufweist. Diese Spannung ist im Wesentlichen die Ausgangsreferenzspannung des Spannungsgenerators 100, VOUT=VGS2+VR1, die als eine LDO-Ausgangsspannung implementiert ist.
Die Schaltkreisschleife 105 kann mittels des Hochimpedanzknotens, der das Gate der Ausgangsvorrichtung MP2 ansteuert, auch dazu angepasst werden, die Regelung in Anwesenheit einer ohmschen Ausgangslast aufrechtzuerhalten. Mit anderen Worten kann die Vorrichtung MP2 den Strom, um die Schaltkreisschleife 105 stabil zu halten, bereitstellen und kann auch Strom zu einer Ausgangslast liefern. Die Ausgangsvorrichtung MP2 ist eine PMOS-Vorrichtung für eine Low-Dropout-Regelung, aber eine NMOS-Vorrichtung (MN7) kann auch als eine Ausgangsvorrichtung verwendet werden, wie in 2 gezeigt ist.
2 veranschaulicht ein Beispiel für einen Spannungsgenerator 200 mit einer Schaltkreisschleife 205 und Transistoren zum Steuern einer Erzeugung eines Stroms mit einem positiven Tempko durch einen Widerstand R0 der Schaltkreisschleife 205, so dass eine geregelte Ausgabe von dem Spannungsgenerator bereitgestellt wird. Der Spannungsgenerator 200 aus 2 kann als ein Spannungsgenerator 100 aus 1 ohne die Ausgangstransistorvorrichtung, MP2, die durch eine NMOS-Vorrichtung, MN7, ersetzt ist, implementiert werden. Um die Schaltkreisschleife 205 stabil zu halten, kann MN7 mit dem Drain der PMOS-Vorrichtung MP0 verbunden sein und ist die diodenverbundene Vorrichtung nun MP1 anstelle von MP0.
3 zeigt ein Beispiel für einen Spannungsgenerator 300, der einen oder mehrere hinzugefügte Transistoren aufweist, um eine höhere Ausgangsspannung zu erzielen. Der Spannungsgenerator 300 kann durch Hinzufügen einer Transistorvorrichtung implementiert werden, die mit MN2 des Spannungsgenerators 100 aus 1 gekoppelt ist, der eine PMOS-Ausgangsvorrichtung aufweist. Wie in 4 gezeigt, kann der Spannungsgenerator 400 durch Hinzufügen einer Transistorvorrichtung implementiert werden, die mit MN2 des Spannungsgenerators 200 aus 2 gekoppelt ist, der eine NMOS-Ausgangsvorrichtung aufweist. Eine NMOS-Transistorvorrichtung MN5 kann zwischen MN2 und R1 gekoppelt sein, um die Spannung des Ausgangs des Spannungsgenerators 300 zu einem höheren Pegel als jener des Spannungsgenerators 100 zu verschieben. MN5 kann so in dem Spannungsgenerator 300 angeordnet sein, dass er einen negativen Tempko mit Bezug auf seine VGS hat, ähnlich zu MN2. Zusätzliche NMOS-Transistorvorrichtungen können hinzugefügt werden, wobei Gates mit dem Gate von MN5 gekoppelt sind. In 3 und 4 wurde eine Linie aus Kaskoden-NMOS-Vorrichtungen MN3, MN4 und MN5 hinzugefügt. In diesem Fall wird die Ausgangsspannung zu VOUT=VGS2+VGS5+VR1, wobei VGS5 die Gate-Source-Spannung von MN5 ist. Diese Anordnungen in 3 und 4 können dabei helfen, eine Ausgangsimpedanz zu verbessern und eine höhere LDO-Spannung als der Spannungsgenerator 100 aus 1 und der Spannungsgenerator 200 aus 2 zu erreichen.
5 zeigt einen Spannungsgenerator 500, der einen hinzugefügten Transistor aufweist, um eine höhere Ausgangsspannung zu erzielen. Der Spannungsgenerator 500 kann durch Hinzufügen einer Transistorvorrichtung implementiert werden, die mit der Ausgangstransistorvorrichtung MP2 des Spannungsgenerators 100 aus 1 gekoppelt ist, der eine PMOS-Ausgangsvorrichtung aufweist. Eine PMOS-Transistorvorrichtung MP5 kann mit ihrer Source mit dem Drain von MP1 gekoppelt und mit ihrem Drain mit dem Gate von MP2 und dem Drain von MN1 gekoppelt sein. Ein Spannungs-Bias kann an das Gate von MP5 angelegt werden. In 5 ist eine PMOS-Kaskode zu der PMOS-Seite der Schaltkreisschleife hinzugefügt, um die Schleifenverstärkung zu steigern. Eine höhere Schleifenverstärkung kann eine Lastregelung verbessern.
6 zeigt einen Spannungsgenerator 600, der einen hinzugefügten Transistor aufweist, um eine höhere Ausgangsspannung zu erzielen. Der Spannungsgenerator 600 kann durch Hinzufügen einer Transistorvorrichtung implementiert werden, die mit der Ausgangstransistorvorrichtung MN7 des Spannungsgenerators 200 aus 2 gekoppelt ist, der eine NMOS-Ausgangsvorrichtung aufweist. Eine PMOS-Transistorvorrichtung MP5 kann mit ihrer Source mit dem Drain von MP0 gekoppelt und mit ihrem Drain mit dem Gate von MN7 und dem Drain von MN0 gekoppelt sein. Ein Spannungs-Bias kann an das Gate von MP5 angelegt werden. In 6 ist eine PMOS-Kaskode zu der PMOS-Seite der Schaltkreisschleife hinzugefügt, um die Schleifenverstärkung zu steigern. Eine höhere Schleifenverstärkung kann eine Lastregelung verbessern.
7 zeigt ein Beispiel für einen Spannungsgenerator 700, der einen Anlaufschaltkreis aufweist, der hinzugefügt ist, um sicherzustellen, dass die Schleife startet und nicht in einem Aus-Zustand verbleibt. Der Spannungsgenerator 700 kann durch Hinzufügen eines Anlaufschaltkreises implementiert werden, der mit dem Spannungsgenerator 100 aus 1 gekoppelt ist, der eine PMOS-Ausgangsvorrichtung aufweist. Wie in 8 gezeigt, kann ein Spannungsgenerator 800 durch Hinzufügen des Anlaufschaltkreises implementiert werden, der mit dem Spannungsgenerator 200 aus 2 gekoppelt ist, der eine NMOS-Ausgangsvorrichtung aufweist. Der Anlaufschaltkreis kann PMOS-Vorrichtungen, MP3 und MP4, und eine Stromquelle Istart aufweisen. Die Source von MP3 ist mit VCC gekoppelt, wobei sein Gate mit den Gates von MP0 und MP1 gekoppelt ist und sein Drain mit dem Gate von MP4 und Istart gekoppelt ist. Die Source von MP4 ist mit Vcc gekoppelt und sein Drain ist mit den Gates von MN0, MN1 und MN2 gekoppelt.
Für diese Konfiguration ist ein ständig eingeschalteter Pull-Down-Strom Istart in dem Anlaufschaltkreis vorhanden, der das Gate der Anlaufvorrichtung MP4 auf Low setzt.
Diese Anlaufvorrichtung setzt die Gates von MN0, MN1 und MN2 auf High, bis die Schaltkreisschleife startet. Wenn die Schaltkreisschleife startet, wird der Schleifenstrom über MP0 und MP3 gespiegelt, was das Gate von MP4 auf High setzt und die Anlaufvorrichtung MP4 ausschaltet. Dieser Anlaufschaltkreis kann auch mit einem Hochsetz-Istart-Strom und einer NMOS-Anlaufvorrichtung anstelle des PMOS MP4 implementiert werden. In diesem Fall würde der Schleifenstrom von MN2 in den Anlaufschaltkreis gespiegelt.
9 zeigt ein Beispiel für einen Spannungsgenerator 900, der ein Trimmschema aufweist. Der Spannungsgenerator 900 kann als der Spannungsgenerator 100 aus 1 implementiert werden, der eine PMOS-Ausgangsvorrichtung aufweist, wobei R1 an dem Ausgang als ein variabler Widerstand realisiert ist. Ein in 10 gezeigter Spannungsgenerator 1000 kann auch als der Spannungsgenerator 200 aus 2 implementiert werden, der eine NMOS-Ausgangsvorrichtung aufweist, wobei R1 an dem Ausgang als ein variabler Widerstand realisiert ist. Bei dem Spannungsgenerator 100 aus 1 und dem Spannungsgenerator 100 aus 2 ist die Ausgangsspannung VOUT gleich der Gate-Source-Spannung MN2, was VGS2, die eine negative Spannung mit der Temperatur ist, plus den Spannungsabfall über R1, was eine positive Spannung mit der Temperatur ist, sein. Die Summe dieser beiden Entitäten macht die Ausgangsspannung flach mit der Temperatur. Zum Trimmen der Ausgangsspannung, um eine Prozess- und Stück-zu-Stück-Variation zu kompensieren, kann R1 als ein anpassbarer Trimmwiderstand gefertigt werden. Durch Ändern des Wertes von R1 wird sich die Ausgangsspannung bei Raumtemperatur ändern, aber ihr Temperaturkoeffizient wird sich ebenfalls ändern. Dieser Ansatz stellt einen einfachen Weg zum Trimmen der Ausgabe des Spannungsgenerators bereit, der ein LDO-Regler sein kann, wobei die absolute Ausgangsspannung und der Temperaturkoeffizient eine starke Abhängigkeit aufweisen.
Diese Charakteristik bedeutet, dass das Trimmen für einen gegebenen Temperaturkoeffizienten die absolute Ausgangsspannung ändern wird und umgekehrt.
11 zeigt einen Spannungsgenerator 1100, der ein Trimmschema aufweist, das den Temperaturkoeffizienten von dem Absolutwert an dem Ausgang des Spannungsgenerators entkoppelt. Der Spannungsgenerator 1100 kann als der Spannungsgenerator 100 aus 1 implementiert werden, der eine PMOS-Ausgangsvorrichtung aufweist, oder, wie in 12 gezeigt, ein Spannungsgenerator 1200 kann als der Spannungsgenerator 200 aus 2 implementiert werden, der eine NMOS-Ausgangsvorrichtung aufweist, wobei R1 als ein variabler Widerstand realisiert ist, der mit zusätzlichen Trimmkomponenten gekoppelt ist. Um das Temperaturkoeffiziententrimmen von dem Absolutspannungstrimmen zu entkoppeln, können ein anderer Trimmwiderstand R2, der als ein variabler Widerstand realisiert werden kann, und eine Anordnung aus einer NMOS-Vorrichtung MN6 und einem Widerstand R3 eingeführt werden. MN6 kann durch R3 mit Vss gekoppelt sein und kann sein Gate mit den Gates von MN2, MN1 und MN0 gekoppelt aufweisen. Die Vorrichtung MN6 kann so strukturiert sein, dass sie eine andere Schwellenspannung, VTH2, als die anderen NMOS-Vorrichtungen des Spannungsgenerators 1100 oder des Spannungsgenerators 1200 aufweist. Die Schwellenspannung jeder der anderen NMOS-Vorrichtungen kann eine Schwellenspannung VTH1 aufweisen. Zum Beispiel kann MN2 eine 3V-Vorrichtung sein und kann MN6 eine 1,8V-Vorrichtung sein.
MN6 kann so strukturiert sein, dass sie eine niedrigere Schwellenspannung als MN2 aufweist. Diese Differenz der Schwellenspannungen, VTH2-VTH1, ist relativ flach mit der Temperatur. Die Geometrien von MN6 und MN2 können so gewählt werden, dass ihre Gate-Source-Spannungen ebenfalls flach mit der Temperatur sind. Wenn VGS2 die Gate-Source-Spannung für MN2 ist und VGS6 die Gate-Source-Spannung für MN6 ist, wird das Delta, VGS2-VGS6, über den Widerstand R3 erzwungen und erzeugt einen mit der Temperatur konstanten Strom, der durch den Drain von MN6 in die ohmsche Struktur R1 und R2 fließt. Aufgrund dieser Anordnung gibt es einen Strom mit positivem Tempko, der durch R1 und R2 fließt, und einen Strom mit konstantem Tempko, der nur durch R2 fließt. Der Ausgangsspannung-Tempko des Spannungsgenerators 1100 und der Ausgangsspannung-Tempko des Spannungsgenerators 1200, der ein LDO-Regler sein kann, können durch Anpassen der Gesamtsumme des Widerstandswertes, R1+R2, getrimmt werden. Nachdem ein flacher Tempko gewählt wurde, kann der Gesamtwert von R1 und R2 beibehalten werden, so dass sich der Tempko nicht ändert, aber das Verhältnis R2/R1 kann angepasst werden, um bezüglich der absoluten Spannung bei Raumtemperatur zu trimmen, ohne den Tempko zu beeinflussen. Daher entkoppelt dieses Schema das Tempko-Trimmen vollständig von dem Absolutwerttrimmen. Andere äquivalente Implementierungen sind möglich, wie etwa das Injizieren des konstanten Stroms mit der Temperatur an anderen Abgriffspunkten über den Widerstand R2. Obwohl der Spannungsgenerator 1100 und der Spannungsgenerator 1200 mit BJTs oder Transistorvorrichtungen außer einem NMOS und PMOS implementiert werden können, werden diese Schaltkreise modifiziert, um den durch MN6 und R3 bereitgestellten Strom zu erzeugen. Die Modifikation ist vorzunehmen, da der Strom vom Betrieb von MN6 und R3 in dem Spannungsgenerator 1100 und dem Spannungsgenerator 1200 auf einer Delta-VTH basiert, was mit BJTs nicht auftritt und mit anderen Vorrichtungen auftreten kann, die verwendet werden können. 13A-C zeigen Implementierungen von R1, R2 und R3 zur Verwendung in dem Spannungsgenerator 1100 aus 11 und dem Spannungsgenerator 1200 aus 12. 13A zeigt eine Implementierung von R1 mit Widerstandseinheiten und Schaltern zum Kurzschließen von Widerstandseinheiten, um den gesamten abschließenden Wert von R1 in Abhängigkeit von der Anzahl an kurzgeschlossenen Widerstandseinheiten zu erhöhen oder zu verringern. Die Schalter können unterschiedslos ein- oder ausgeschaltet werden. Weil R1 einen PTAT-Strom (PTAT: Proportional-To-Absolute-Temperature - proportional zur absoluten Temperatur) führt, kann dieses Schema zum Temperaturkoeffiziententrimmen, wie etwa mit 9 und 10 assoziiert, eingesetzt werden.
13B und 13C zeigen eine Implementierung von R2 mit Widerstandseinheiten und Schaltern zum Auswählen, an welchem Abgriffspunkt ein OTC-Strom (OTC: Offset Temperature Cofficient - Versatztemperaturkoeffizient) injiziert werden kann. 13B zeigt eine Stromquelle, die die OTC-Stromquelle bereitstellt, und 13C zeigt MN6 und R3, die den Strom bereitstellen, welche die Vorrichtungen des Spannungsgenerators 1100 aus 11 und des Spannungsgenerators 1200 aus 12 sein können.
Möglicherweise wird in Abhängigkeit von dem ausgewählten Trimmcode nur ein Schalter aktiviert. Bei dieser in 13B und 13C gezeigten Konfiguration ist der abschließende gesamte R2-Wert immer der gleiche, aber der Abgriffspunkt, an dem der OTC-Strom injiziert wird, kann ausgewählt werden. Je niedriger der Abgriffspunkt ist, der ausgewählt wird, desto größer wird der Spannungsabfall sein, den der OTC-Strom durch die Widerstandselemente oberhalb des Abgriffspunkts erzeugen wird, und daher wird die abschließende Ausgangsspannung eines solchen ausgebildeten Spannungsgenerators höher sein. Dieses Schema kann für ein Absolutwerttrimmen eingesetzt werden, nachdem das Temperaturkoeffiziententrimmen an R1 ausgeführt wurde.
14A-C zeigen Implementierungen von R1, R2 und R3 zur Verwendung in dem Spannungsgenerator 1100 aus 11 und dem Spannungsgenerator 1200 aus 12. 14B zeigt eine Stromquelle, die den OTC-Strom bereitstellt, und 14C zeigt MN6 und R3, die den Strom bereitstellen, welche die Vorrichtungen des Spannungsgenerators 1100 aus 11 und des Spannungsgenerators 1200 aus 12 sein können. 14A-C stellen eine zu der in 13A-C gezeigten Implementierung alternative Implementierung von R1 und R2 bereit. Wie in 13A, wird R1 in 14A zur Temperaturkoeffiziententrimmung genutzt, was so wie mit 9 und 10 assoziiert verwendet werden kann.
14B und 14C zeigen eine parallele Verwendung von Paaren von Widerständen und Schaltern. Unter Verwendung der Konfiguration aus 14B und 14C, wenn R2 bezüglich des Absolutwertes getrimmt wird, wird für jede Widerstandseinheit, die in R2 ein- oder ausgeschaltet wird, eine Gegenstückwiderstandseinheit in R1 in entgegengesetzter Funktion aus- oder eingeschaltet, so dass der gesamte Wert von R1+R2 beibehalten wird. Auf diese Weise wird das Temperaturgefälletrimmen nicht durch das Absolutwerttrimmen beeinflusst. Daher impliziert das Trimmen von R2 bezüglich des Absolutwertes bei diesem Schema auch wieder das Trimmen von R1, so dass der gesamte Wert von R1 +R2 bewahrt wird.
15 zeigt ein Beispiel für einen Spannungsgenerator 1500, der eine Kompensation für eine beliebige Ausgangslastkapazität und einen beliebigen Ausgangslastwiderstand aufweist. Der Spannungsgenerator 1500 kann als der Spannungsgenerator 100 aus 1, der eine PMOS-Ausgangsvorrichtung aufweist, mit Kompensation implementiert werden oder, wie in 16 gezeigt, kann ein Spannungsgenerator 1600 als der Spannungsgenerator 200 aus 2, der eine NMOS-Ausgangsvorrichtung aufweist, mit Kompensation implementiert werden. Um einen solchen Spannungsgenerator, der als ein LDO-Regler ausgebildet sein kann, für eine beliebige Ausgangslastkapazität und einen beliebigen Ausgangslastwiderstand zu stabilisieren, kann ein Kompensationskondensator C0 zwischen dem Ausgangsknoten und den Gates von MN0, MN1 und MN2 platziert werden, die miteinander gekoppelt sind. Diese Anordnung erzeugt eine Nullstelle, die die Schaltkreisschleife für relativ kleine Ausgangsströme stabilisiert. Zum Beispiel kann C0 20 pF betragen und ist die Schaltkreisschleife für Ausgangsströme bis zu 100 µA stabil, was 18 kOhm für eine Last ROUT für eine 1,8V-Ausgangsspannung entspricht.
17 zeigt ein Beispiel für einen Spannungsgenerator 1700, der eine Kompensation für eine beliebige Ausgangslastkapazität und einen beliebigen Ausgangslastwiderstand aufweist, die implementiert werden kann, um eine bedingungslose Stabilitätskompensation bereitzustellen. Der Spannungsgenerator 1700 kann als der Spannungsgenerator 100 aus 1, der eine PMOS-Ausgangsvorrichtung aufweist, mit Kompensation oder als der Spannungsgenerator 200 aus 2, der eine NMOS-Ausgangsvorrichtung aufweist, mit Kompensation implementiert werden. Um einen solchen Spannungsgenerator, der als ein LDO-Regler ausgebildet sein kann, für eine beliebige ohmsche Ausgangslast und kapazitive Last zu stabilisieren, kann ein anderer Kondensator C1 zwischen dem Hochimpedanzknoten, der sich bei dem Gate von MP2 befindet, und den Gates von MN0, MN1 und MN2 platziert werden, die miteinander gekoppelt sind. Dieser Kondensator hilft beim Reduzieren oder Beseitigen der Verstärkung und führt auch eine weitere Nullstelle ein, die ferner beim Stabilisieren der Schaltkreisschleife in Bezug auf eine beliebige kapazitive und ohmsche Last hilft. Bei solchen Architekturen durchquert die Phasenreserve 180 Grad nicht. Bei verschiedenen Ausführungsformen können C0 und C1 so strukturiert sein, dass sie ein Verhältnis von C0 zu C1 gleich zehn aufweisen. Wenn zum Beispiel C0 20 pF ist, kann C1 so gewählt werden, dass er einen Wert von 2 pF aufweist. Andere Werte von C0, C1 und ein anderes Verhältnis von C0 zu C1 können implementiert werden.
18 zeigt ein Beispiel für einen Spannungsgenerator 1800, der Kompensationswiderstände, die in dem Spannungsgenerator 1700 aus 17 platziert sind, für eine beliebige Ausgangslastkapazität und einen beliebigen Ausgangslastwiderstand aufweist. Der Kompensationseffekt bei dem Spannungsgenerator 1700 aus 17 kann auch durch das Platzieren von Kompensationswiderständen in Reihe mit den Kompensationskompensatoren gesteigert werden. Wie in 18 gezeigt, kann der Widerstand R5 zwischen dem Ausgangsknoten und den Gates von MN0, MN1 und MN2, die miteinander gekoppelt sind, in Reihe mit C0 platziert werden. Ein Widerstand R4 kann zwischen dem Gate von MP2 und den Gates von MN0, MN1 und MN2, die miteinander gekoppelt sind, in Reihe mit C1 platziert werden.
19 zeigt eine schematische Darstellung eines Beispiels für einen Spannungsgenerator 1900, der die grundlegende Architektur des Spannungsgenerators 100 aus 1 mit zusätzlichen Komponenten zum Bereitstellen einer verbesserten Ausgangsspannung, eines Anlaufschaltkreises, einer Ausgangstrimmung und einer bedingungslosen Stabilitätskompensation aufweist. Die in 19 gezeigten Komponenten können wie oben mit Bezug auf die Komponenten in 1-18 besprochen implementiert werden. Der Spannungsgenerator 1900 kann als ein LDO-Regler implementiert werden. Der LDO-Regler kann als ein Ultraniederleistungs-LDO-Regler implementiert werden, indem eine Niederleistungsgestaltung zum Minimieren der Anzahl an Zweigen verwendet wird, die in dem LDO-Regler ausgebildet sind, wodurch auch die Betriebsleistung minimiert wird. Die Komponenten des Spannungsgenerators 1900, wie hier gelehrt, können so strukturiert sein, dass ein Gesamtversorgungsstrom 125 nA plus einen beliebigen zusätzlichen Strom, der durch die Last des Spannungsgenerators 1900 in Anspruch genommen werden kann, bereitgestellt wird. Die Architektur des Spannungsgenerators 1900 kann eine Stabilisierung für eine beliebige kapazitive und ohmsche Last vorsehen. Zum Beispiel können kapazitive Lasten im Bereich von unter anderem etwa 1 pF bis etwa 10 µF und jenseits davon liegen und ohmsche Lasten können im Bereich von unter anderem etwa 1 nA bis zu etwa 10 mA und jenseits davon liegen, wobei der Kern des Spannungsgenerators 1900, der als ein LDO eingerichtet sein kann, selbst nur 125 nA unter einer beliebigen Lastbedingung in Anspruch nimmt. Diese Architektur ermöglicht ein Trimmschema, das den Ausgangsspannungstemperaturkoeffizienten von der Absolutspannungstrimmung entkoppelt.
Die Architektur eines Spannungsgenerators 1900 zeigt eine Implementierung mit einer PMOS-Ausgangsstufe, die durch die MP2-Vorrichtung bereitgestellt ist. Die PMOS-Ausgangsstufe ist typisch für eine Low-Dropout-Regelung, weil sie so implementiert werden kann, dass sie nur eine Ansteuerungsreserve gleich ihrer Sättigungs-Drain-Source-Spannung verwendet, was normalerweise etwa 100 mV ist.
20 zeigt ein Beispiel für einen Spannungsgenerator 2000, der die grundlegende Architektur des Spannungsgenerators 200 aus 2 mit zusätzlichen Komponenten zum Bereitstellen einer verbesserten Ausgangsspannung, eines Anlaufschaltkreises, einer Ausgangstrimmung und einer bedingungslosen Stabilitätskompensation aufweist.
Die in 20 gezeigten Komponenten können wie oben mit Bezug auf die Komponenten in 1-18 besprochen implementiert werden. Die Verwendung einer NMOS-Ausgangsstufe, die durch die MN7-Vorrichtung bereitgestellt ist, macht den Spannungsgenerator 2000 zu einem Gegenstück zu dem Spannungsgenerator 1900 aus 19. Obwohl der NMOS-Ausgangsstufenregler typischerweise möglicherweise nicht als Low-Dropout erachtet wird, kann die Ausgangsvorrichtung trotzdem eine Vorrichtung mit niedriger Schwellenspannung oder eine native NMOS-Vorrichtung sein, deren Betrieb dem PMOS-Gegenstück in einem Low-Dropout-Modus des Spannungsgenerators 1900 aus 19 recht ähnlich sein kann.
21 zeigt grafische Computersimulationsdarstellungen von Spannungen gegen Temperatur für vier Knoten des Spannungsgenerators 1900 aus 19. Die Spannung an dem Ausgangsknoten des Spannungsgenerators 1900 ist im Temperaturbereich von weniger als -50 °C bis mehr als 130 °C relativ konstant, demgemäß geregelt. Die Spannung an dem Knoten für das Gate von MN6, die zum Trimmen verwendet wird, nimmt über diesen Temperaturbereich ab. Die Spannung an dem Knoten für das Gate von MN5, die zum Erzielen einer höheren Ausgangsspannung verwendet wird, nimmt über diesen Temperaturbereich ab. Die Spannung an dem Knoten für das Gate von MN2, die zum Bereitstellen einer VGS mit negativem Tempko verwendet wird, nimmt über diesen Temperaturbereich ab.
22 zeigt grafische Computersimulationsdarstellungen von Ausgangsspannungen gegen Temperatur für den Spannungsgenerator 1900 aus 19 für verschiedene Temperaturkoeffizient-Trimmcodes. 23 zeigt grafische Darstellungen von Ausgangsspannungen gegen Temperatur für den Spannungsgenerator 1900 aus 19 für verschiedene Absolutwert-Trimmcodes.
24A zeigt eine grafische Computersimulationsdarstellung einer Verstärkung bei offener Schleife gegen einen Ausgangsstrom für den Spannungsgenerator 1900 aus 19. Diese grafische Darstellung ist eine grafische Darstellung der Verstärkung in Dezibel gegen die Frequenz. 24B zeigt eine Phasenreserve gegen einen Ausgangsstrom für den Spannungsgenerator 1900 aus 19. Diese grafische Darstellung ist eine grafische Darstellung von Grad gegen die Frequenz. Für diese grafischen Darstellungen war der Ausgangskondensator 100 nF und wurde der Ausgangsstrom von 10 nA bis 10 mA überstrichen. Diese Ergebnisse waren immer stabil, mit einer Phasenreserve, die 180 Grad nicht durchquert.
25A zeigt eine grafische Computersimulationsdarstellung einer Verstärkung bei offener Schleife gegen einen Ausgangskondensator für den Spannungsgenerator 1900 aus 19. Diese grafische Darstellung ist eine grafische Darstellung der Verstärkung in Dezibel gegen die Frequenz. 24B zeigt eine Phasenreserve gegen einen Ausgangsstrom für den Spannungsgenerator 1900 aus 19. Diese grafische Darstellung ist eine grafische Darstellung von Grad gegen die Frequenz. Für diese grafischen Darstellungen betrug der Ausgangsstrom 100 µA und wurde der Ausgangskondensator von 10 pF bis 10 µF überstrichen. Diese Ergebnisse waren immer stabil, mit einer Phasenreserve, die 180 Grad nicht durchquert.
Bei verschiedenen Ausführungsformen kann ein Spannungsgeneratorschaltkreis Folgendes aufweisen: eine Schaltkreisschleife mit Transistoren und einem ersten Widerstand, wobei der erste Widerstand mit einem ersten Transistor der Transistoren gekoppelt ist und derart eingerichtet ist, dass im Betrieb ein Strom durch den ersten Widerstand einen ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten hat; einen Ausgangstransistor, der mit einem Ausgangsknoten des Spannungsgeneratorschaltkreises gekoppelt ist; und einen Transistor, der durch einen zweiten Widerstand mit dem Ausgangstransistor gekoppelt ist, wobei der Transistor mit dem ersten Transistor gekoppelt ist, der Transistor so bemessen ist, dass eine Spannung des Transistors im Betrieb einen zweiten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten aufweist, der bezüglich des Vorzeichens entgegengesetzt zu dem ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten ist. Die Transistoren der Schaltkreisschleife, der Ausgangstransistor, der Transistor, der mit dem Ausgangstransistor gekoppelt ist, der erste Widerstand und der zweite Widerstand sind so bemessen, dass sie an dem Ausgangsknoten eine Ausgangsspannung mit einem im Wesentlichen flachen Temperaturkoeffizienten bereitstellen. Eine Transistorstruktur der Transistoren der Schleife kann mit dem ersten Transistor gekoppelt sein, wobei der erste Transistor mit einer anderen Stromdichte als die Transistorstruktur strukturiert ist, um den Strom durch den ersten Widerstand mit dem ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten bereitzustellen.
Variationen eines solchen Spannungsgeneratorschaltkreises oder ähnliche Spannungsgeneratorschaltkreise können eine Reihe unterschiedlicher Ausführungsformen einschließen, die in Abhängigkeit von der Anwendung solcher Spannungsgeneratorschaltkreise und/oder der Architektur der Systeme, in denen solche Spannungsgeneratorschaltkreise implementiert werden, kombiniert werden können. Solche Spannungsgeneratorschaltkreise können einen zweiten Transistor aufweisen, der zwischen dem Transistor und dem zweiten Widerstand gekoppelt ist, wobei der zweite Transistor zum Erreichen einer höheren Ausgangsspannung als ohne den zweiten Transistor implementiert ist.
Variationen eines solchen Spannungsgeneratorschaltkreises oder ähnliche Spannungsgeneratorschaltkreise können eine Trimmkomponente aufweisen, wobei die Trimmkomponente den zweiten Widerstand aufweist, der als ein variabler Widerstand strukturiert ist. Ein solcher Spannungsgeneratorschaltkreis oder ähnliche Spannungsgeneratorschaltkreise können Folgendes aufweisen: eine Trimmkomponente, wobei die Trimmkomponente den zweiten Widerstand aufweist, der als ein variabler Widerstand strukturiert ist; einen dritten Widerstand, der zwischen dem Ausgangstransistor und dem zweiten Widerstand gekoppelt ist, wobei der dritte Widerstand als ein variabler Widerstand strukturiert ist; und einen Trimmtransistor, der mit einem Knoten gekoppelt ist, der den dritten Widerstand mit dem zweiten Widerstand koppelt, so dass im Betrieb ein Strom mit konstantem Temperaturkoeffizienten durch den Trimmtransistor in den dritten Widerstand fließt.
Variationen eines solchen Spannungsgeneratorschaltkreises oder ähnliche Spannungsgeneratorschaltkreise können einen Kondensator aufweisen, der zwischen dem Ausgangsknoten und dem ersten Transistor gekoppelt ist. Variationen eines solchen Spannungsgeneratorschaltkreises oder ähnliche Spannungsgeneratorschaltkreise können einen ersten Kondensator, der zwischen dem Ausgangsknoten und dem ersten Transistor gekoppelt ist, und einen zweiten Kondensator, der zwischen dem Ausgangstransistor und dem ersten Transistor gekoppelt ist, aufweisen.
Bei verschiedenen Ausführungsformen kann ein Spannungsgeneratorschaltkreis Folgendes aufweisen: Mittel zum Erzeugen eines Stroms durch einen ersten Widerstand, so dass dieser einen ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten aufweist, basierend auf einer Differenz einer Stromdichte zwischen Transistoren in einer Schaltkreisschleife; und Mittel zum Erzeugen einer Spannung eines Transistors, der durch einen zweiten Widerstand mit einem Ausgangstransistor gekoppelt ist, wobei der Transistor so bemessen ist, dass die Spannung einen zweiten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten aufweist, der bezüglich des Vorzeichens entgegengesetzt zu dem ersten Temperaturkoeffizienten ist. Die Transistoren der Schaltkreisschleife, der Ausgangstransistor, der Transistor, der mit dem Ausgangstransistor gekoppelt ist, der erste Widerstand und der zweite Widerstand sind so bemessen, dass sie an einem Ausgangsknoten eine Ausgangsspannung mit einem im Wesentlichen flachen Temperaturkoeffizienten bereitstellen. Ein solcher Spannungsgeneratorschaltkreis oder ähnliche Spannungsgeneratorschaltkreise können Mittel zum Koppeln einer Transistorstruktur mit dem ersten Transistor aufweisen, wobei der erste Transistor mit einer anderen Stromdichte als die Transistorstruktur strukturiert ist, um den Strom durch den ersten Widerstand mit dem ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten bereitzustellen.
Variationen eines solchen Spannungsgeneratorschaltkreises oder ähnliche Spannungsgeneratorschaltkreise können Mittel zum Kompensieren von Prozess- und Stück-zu-Stück-Variationen unter Verwendung des zweiten Widerstands aufweisen, der als ein variabler Widerstand strukturiert ist. Ein solcher Spannungsgeneratorschaltkreis oder ähnliche Spannungsgeneratorschaltkreise können Mittel zum Entkoppeln einer Temperaturkoeffiziententrimmung von einer Absolutspannungstrimmung an dem Ausgangsknoten aufweisen. Ein solcher Spannungsgeneratorschaltkreis oder ähnliche Spannungsgeneratorschaltkreise können Mittel zum Stabilisieren der Ausgangsspannung aufweisen. Ein solcher Spannungsgeneratorschaltkreis oder ähnliche Spannungsgeneratorschaltkreise können Mittel zum Bereitstellen einer bedingungslosen Stabilität über einen Laststrom und eine Lastimpedanz während einer Spannungsregelung an dem Ausgangsknoten aufweisen.
26 ist ein Flussdiagramm von Merkmalen einer Ausführungsform eines beispielhaften Spannungserzeugungsverfahrens 2600. Bei 2610 wird ein Strom durch einen ersten Widerstand basierend auf einer Differenz einer Stromdichte zwischen Transistoren in einer Schaltkreisschleife derart erzeugt, dass dieser einen ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten aufweist. Das Erzeugen eines Stroms durch den ersten Widerstand, so dass er einen ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten hat, kann Verwenden einer Transistorstruktur, die mit dem ersten Transistor gekoppelt ist, aufweisen, wobei der erste Transistor mit einer anderen Stromdichte als die Transistorstruktur strukturiert ist.
Bei 2620 wird eine Spannung eines Transistors erzeugt, wobei der Transistor durch einen zweiten Widerstand mit einem Ausgangstransistor gekoppelt ist, wobei der Transistor so bemessen ist, dass die Spannung einen zweiten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten aufweist, der bezüglich des Vorzeichens entgegengesetzt zu dem ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten ist. Die Transistoren der Schaltkreisschleife, der Ausgangstransistor, der Transistor, der mit dem Ausgangstransistor gekoppelt ist, der erste Widerstand und der zweite Widerstand sind so bemessen, dass sie an dem Ausgangsknoten eine Ausgangsspannung mit einem im Wesentlichen flachen Temperaturkoeffizienten bereitstellen.
Variationen des Verfahrens 2600 oder zu dem Verfahren 2600 ähnliche Verfahren können eine Reihe unterschiedlicher Ausführungsformen einschließen, die in Abhängigkeit von der Anwendung solcher Verfahren und/oder der Architektur von Systemen, in denen solche Verfahren implementiert werden, kombiniert werden können. Solche Verfahren können Bereitstellen eines Pegels der Ausgangsspannung basierend auf einem zweiten Transistor, der zwischen dem Transistor und dem zweiten Widerstand gekoppelt ist, aufweisen. Solche Verfahren können Kompensieren einer Prozess- und Stück-zu-Stück-Variation unter Verwendung des zweiten Widerstands, der als ein variabler Widerstand strukturiert ist, aufweisen.
Variationen des Verfahrens 2600 oder zu dem Verfahren 2600 ähnliche Verfahren können unabhängiges Anpassen des zweiten Widerstands, der als ein variabler Widerstand strukturiert ist, und eines dritten Widerstands, der zwischen dem Ausgangstransistor und dem zweiten Widerstand gekoppelt ist, wobei der dritte Widerstand als ein variabler Widerstand strukturiert ist, aufweisen, um eine temperaturstabilisierte Ausgangsspannung an einem Ausgangsknoten zu erzeugen. Variationen des Verfahrens 2600 oder zu dem Verfahren 2600 ähnliche Verfahren können Bereitstellen eines Stroms mit konstantem Temperaturkoeffizienten derart, dass er durch einen Trimmtransistor in den dritten Widerstand fließt, aufweisen, wobei der Trimmtransistor mit einem Knoten gekoppelt ist, der den dritten Widerstand mit dem zweiten Widerstand koppelt.
Variationen des Verfahrens 2600 oder zu dem Verfahren 2600 ähnliche Verfahren können Stabilisieren der Ausgangsspannung unter Verwendung eines Kondensators, der zwischen dem Ausgangsknoten und dem ersten Transistor gekoppelt ist, aufweisen. Variationen des Verfahrens 2600 oder zu dem Verfahren 2600 ähnliche Verfahren können Bereitstellen einer bedingungslosen Stabilität über einen Laststrom und eine Lastimpedanz während einer Spannungsregelung an dem Ausgangsknoten unter Verwendung eines ersten Kondensators, der zwischen dem Ausgangsknoten und dem ersten Transistor gekoppelt ist, und eines zweiten Kondensators, der zwischen dem Ausgangstransistor und dem ersten Transistor gekoppelt ist, aufweisen.
Bei verschiedenen mit 1-26 assoziierten Ausführungsformen sind Komponenten eines Spannungsgeneratorschaltkreises, der als ein LDO-Regler implementiert werden kann, mit Strukturen eingerichtet, die ausgewählte Temperaturkoeffizienten für den Spannungsgeneratorschaltkreis bereitstellen, um eine stabile Ausgabe bereitzustellen. Ein Spannungsgeneratorschaltkreis kann basierend auf Tempkos seiner Komponenten implementiert werden. Bei verschiedenen Ausführungsformen weist ein Spannungsgeneratorschaltkreis Folgendes auf: einen ersten Spannungsgeneratorschaltkreis, der eine erste Spannung mit einem ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten basierend auf einer Differenz einer Stromdichte zwischen Transistoren bereitstellt; und einen zweiten Spannungsgeneratorschaltkreis, der eine zweite Spannung mit einem zweiten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten bereitstellt, der bezüglich des Vorzeichens zu dem ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten entgegengesetzt ist, wobei die erste Spannung und die zweite Spannung in Reihe zueinander ausgebildet werden, um eine temperaturstabilisierte Ausgangsspannung an einem Ausgangsknoten zu erzeugen.
Bei verschiedenen Ausführungsformen weist ein Spannungsgeneratorschaltkreis Folgendes auf: einen ersten Spannungsgeneratorschaltkreis, der eine erste Spannung mit einem ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten basierend auf einer Differenz einer Stromdichte zwischen Transistoren bereitstellt; einen zweiten Spannungsgeneratorschaltkreis, der eine zweite Spannung mit einem zweiten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten bereitstellt, der bezüglich des Vorzeichens zu dem ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten entgegengesetzt ist; und einen dritten Spannungsgeneratorschaltkreis, der eine dritte Spannung mit einem dritten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten bereitstellt, der bezüglich des Vorzeichens zu dem ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten entgegengesetzt ist, wobei der dritte Spannungsgeneratorschaltkreis unabhängig anpassbar spezifizierbare temperaturabhängige und temperaturstabile Komponenten aufweist, wobei die erste Spannung, die zweite Spannung und die dritte Spannung in Reihe zueinander ausgebildet werden, um eine temperaturstabilisierte Ausgangsspannung an einem Ausgangsknoten zu erzeugen.
Variationen solcher Spannungsgeneratorschaltkreise oder ähnliche Spannungsgeneratorschaltkreise, die basierend auf Tempkos ihrer Komponenten strukturiert sind, können eine Reihe unterschiedlicher Ausführungsformen einschließen, die in Abhängigkeit von der Anwendung solcher Spannungsgeneratorschaltkreise und/oder der Architektur der Systeme, in denen solche Spannungsgeneratorschaltkreise implementiert werden, kombiniert werden können. Solche Spannungsgeneratorschaltkreise können Folgendes aufweisen: einen ersten Kompensationskondensator, der sich zwischen dem Ausgangsspannungsknoten und einem Steueranschluss der Transistoren befindet; und einen zweiten Kompensationskondensator, der sich zwischen einem Leitungsanschluss und dem Steueranschluss der Transistoren befindet, wobei der erste und zweite Kompensationskondensator zum Bereitstellen einer bedingungslosen Stabilität über einen Laststrom und eine Lastimpedanz an dem Ausgangsknoten während einer Spannungsregelung ausgebildet sind. Solche Spannungsgeneratorschaltkreise können Folgendes aufweisen: einen Stromspiegelschaltkreis, der die Transistoren mit einem Bias beaufschlagt; und einen Ausgangstransistor, der durch den Stromspiegel angesteuert wird und zum Regeln der temperaturstabilisierten Ausgangsspannung an dem Ausgangsknoten gekoppelt ist.
Bei verschiedenen Ausführungsformen weist ein Spannungserzeugungsverfahren Folgendes auf: Erzeugen einer ersten Spannung mit einem ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten basierend auf einer Differenz einer Stromdichte zwischen Transistoren; Erzeugen einer zweiten Spannung mit einem zweiten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten, der bezüglich des Vorzeichens zu dem ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten entgegengesetzt ist; und Bereitstellen der ersten Spannung und der zweiten Spannung in Reihe zueinander, um eine temperaturstabilisierte Ausgangsspannung an einem Ausgangsknoten zu erzeugen.
Bei verschiedenen Ausführungsformen ist ein Spannungserzeugungsverfahren bereitgestellt, das Folgendes aufweist: Erzeugen einer ersten Spannung mit einem ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten basierend auf einer Differenz einer Stromdichte zwischen Transistoren; Erzeugen einer zweiten Spannung mit einem zweiten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten, der bezüglich des Vorzeichens zu dem ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten entgegengesetzt ist; Erzeugen einer dritten Spannung mit einem dritten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten, der bezüglich des Vorzeichens zu dem ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten entgegengesetzt ist, wobei die dritte Spannung von unabhängig anpassbar spezifizierbaren temperaturabhängigen und temperaturstabilen Komponenten erzeugt wird; und Bereitstellen der ersten Spannung, der zweiten Spannung und der dritten Spannung in Reihe zueinander, um eine temperaturstabilisierte Ausgangsspannung an einem Ausgangsknoten zu erzeugen.
Nachfolgendes sind Ausführungsbeispiele von Spannungsgeneratorschaltkreisen und - verfahren gemäß den vorliegenden Lehren.
Ein beispielhafter Spannungsgeneratorschaltkreis 1 kann Folgendes aufweisen: eine Schaltkreisschleife mit Transistoren und einem ersten Widerstand, wobei der erste Widerstand mit einem ersten Transistor der Transistoren gekoppelt ist und derart eingerichtet ist, dass im Betrieb ein Strom durch den ersten Widerstand einen ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten hat; einen Ausgangstransistor, der mit einem Ausgangsknoten des Spannungsgeneratorschaltkreises gekoppelt ist; und einen Transistor, der durch einen zweiten Widerstand mit dem Ausgangstransistor gekoppelt ist, wobei der Transistor mit dem ersten Transistor gekoppelt ist, der Transistor so bemessen ist, dass im Betrieb eine Spannung des Transistors einen zweiten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten hat, der bezüglich des Vorzeichens entgegengesetzt zu dem ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten ist, wobei die Transistoren der Schaltkreisschleife, der Ausgangstransistor, der Transistor, der mit dem Ausgangstransistor gekoppelt ist, der erste Widerstand und der zweite Widerstand so bemessen sind, dass eine Ausgangsspannung an dem Ausgangsknoten mit einem im Wesentlichen flachen Temperaturkoeffizienten bereitgestellt wird.
Ein beispielhafter Spannungsgeneratorschaltkreis 2 kann Merkmale des Spannungsgeneratorschaltkreises 1 aufweisen und kann eine Transistorstruktur der Transistoren der Schleife aufweisen, die mit dem ersten Transistor gekoppelt ist, wobei der erste Transistor mit einer anderen Stromdichte als die Transistorstruktur strukturiert ist, um den Strom durch den ersten Widerstand mit dem ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten bereitzustellen.
Ein beispielhafter Spannungsgeneratorschaltkreis 3 kann Merkmale von einem der vorhergehenden beispielhaften Spannungsgeneratorschaltkreise aufweisen und kann einen zweiten Transistor aufweisen, der zwischen dem Transistor und dem zweiten Widerstand gekoppelt ist.
Ein beispielhafter Spannungsgeneratorschaltkreis 4 kann Merkmale von einem der vorhergehenden beispielhaften Spannungsgeneratorschaltkreise aufweisen und kann eine Trimmkomponente aufweisen, wobei die Trimmkomponente den zweiten Widerstand aufweist, der als ein variabler Widerstand strukturiert ist.
Ein beispielhafter Spannungsgeneratorschaltkreis 5 kann Merkmale von einem der vorhergehenden beispielhaften Spannungsgeneratorschaltkreise aufweisen und kann eine Trimmkomponente aufweisen, wobei die Trimmkomponente Folgendes aufweist: den zweiten Widerstand, der als ein variabler Widerstand strukturiert ist; einen dritten Widerstand, der zwischen dem Ausgangstransistor und dem zweiten Widerstand gekoppelt ist, wobei der dritte Widerstand als ein variabler Widerstand strukturiert ist; und einen zweiten Transistor zum Trimmen, der mit einem Knoten gekoppelt ist, der den dritten Widerstand mit dem zweiten Widerstand koppelt, so dass im Betrieb ein Strom mit konstantem Temperaturkoeffizienten durch den zweiten Transistor in den dritten Widerstand fließt.
Ein beispielhafter Spannungsgeneratorschaltkreis 6 kann Merkmale von einem der vorhergehenden beispielhaften Systeme aufweisen und kann einen Kondensator aufweisen, der zwischen dem Ausgangsknoten und dem ersten Transistor gekoppelt ist. Ein beispielhafter Spannungsgeneratorschaltkreis 7 kann Merkmale von einem der vorhergehenden beispielhaften Systeme aufweisen und kann einen ersten Kondensator, der zwischen dem Ausgangsknoten und dem ersten Transistor gekoppelt ist, und einen zweiten Kondensator, der zwischen dem Ausgangstransistor und dem ersten Transistor gekoppelt ist, aufweisen.
Ein beispielhafter Spannungsgeneratorschaltkreis 8 kann Merkmale von einem der vorhergehenden beispielhaften Systeme aufweisen und kann den ersten Kondensator, der durch einen dritten Widerstand zwischen dem Ausgangsknoten und dem ersten Transistor gekoppelt ist, und den zweiten Kondensator, der durch einen vierten Widerstand zwischen dem Ausgangstransistor und dem ersten Transistor gekoppelt ist, aufweisen.
Ein beispielhafter Spannungsgeneratorschaltkreis 9 kann Folgendes aufweisen: Mittel zum Erzeugen eines Stroms durch einen ersten Widerstand, so dass dieser einen ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten aufweist, basierend auf einer Differenz einer Stromdichte zwischen Transistoren in einer Schaltkreisschleife; und Mittel zum Erzeugen einer Spannung eines Transistors, der durch einen zweiten Widerstand mit einem Ausgangstransistor gekoppelt ist, wobei der Transistor so bemessen ist, dass die Spannung einen zweiten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten hat, der bezüglich des Vorzeichens entgegengesetzt zu dem ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten ist, wobei die Transistoren der Schaltkreisschleife, der Ausgangstransistor, der Transistor, der mit dem Ausgangstransistor gekoppelt ist, der erste Widerstand und der zweite Widerstand so bemessen sind, dass eine Ausgangsspannung an einem Ausgangsknoten mit einem im Wesentlichen flachen Temperaturkoeffizienten bereitgestellt wird.
Ein beispielhafter Spannungsgeneratorschaltkreis 10 kann Merkmale des beispielhaften Spannungsgeneratorschaltkreises 9 aufweisen und kann Mittel zum Kompensieren von Prozess- und Stück-zu-Stück-Variationen unter Verwendung des zweiten Widerstands aufweisen, der als ein variabler Widerstand strukturiert ist.
Ein beispielhafter Spannungsgeneratorschaltkreis 11 kann Merkmale von einem der vorhergehenden beispielhaften Spannungsgeneratorschaltkreise 9 und 10 aufweisen und kann Mittel zum Entkoppeln einer Temperaturkoeffiziententrimmung von einer Absolutspannungstrimmung an dem Ausgangsknoten aufweisen.
Ein beispielhafter Spannungsgeneratorschaltkreis 12 kann Merkmale von einem der vorhergehenden beispielhaften Spannungsgeneratorschaltkreise 9-11 aufweisen und kann Mittel zum Stabilisieren der Ausgangsspannung aufweisen.
Ein beispielhafter Spannungsgeneratorschaltkreis 13 kann Merkmale von einem der vorhergehenden beispielhaften Spannungsgeneratorschaltkreise 9-12 aufweisen und kann Mittel zum Bereitstellen einer bedingungslosen Stabilität über einen Laststrom und eine Lastimpedanz während einer Spannungsregelung an dem Ausgangsknoten aufweisen.
Ein beispielhaftes Spannungserzeugungsverfahren 1 kann Folgendes aufweisen: Erzeugen eines Stroms durch einen ersten Widerstand, so dass dieser einen ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten aufweist, basierend auf einer Differenz einer Stromdichte zwischen Transistoren in einer Schaltkreisschleife; und Erzeugen einer Spannung eines Transistors, der durch einen zweiten Widerstand mit einem Ausgangstransistor gekoppelt ist, wobei der Transistor so bemessen ist, dass die Spannung einen zweiten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten hat, der bezüglich des Vorzeichens entgegengesetzt zu dem ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten ist, wobei die Transistoren der Schaltkreisschleife, der Ausgangstransistor, der Transistor, der mit dem Ausgangstransistor gekoppelt ist, der erste Widerstand und der zweite Widerstand so bemessen sind, dass eine Ausgangsspannung an dem Ausgangsknoten mit einem im Wesentlichen flachen Temperaturkoeffizienten bereitgestellt wird.
Ein beispielhaftes Spannungserzeugungsverfahren 2 kann Merkmale des beispielhaften Spannungserzeugungsverfahrens 1 aufweisen und kann Erzeugen eines Stroms durch den ersten Widerstand, so dass er einen ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten hat, aufweisen, um Verwenden einer Transistorstruktur, die mit dem ersten Transistor gekoppelt ist, aufzuweisen, wobei der erste Transistor mit einer anderen Stromdichte als die Transistorstruktur strukturiert ist.
Ein beispielhaftes Spannungserzeugungsverfahren 3 kann Merkmale von einem der vorhergehenden beispielhaften Spannungserzeugungsverfahren aufweisen und kann Bereitstellen eines Pegels der Ausgangsspannung basierend auf einem zweiten Transistor, der zwischen dem Transistor und dem zweiten Widerstand gekoppelt ist, aufweisen.
Ein beispielhaftes Spannungserzeugungsverfahren 4 kann Merkmale von einem der vorhergehenden beispielhaften Spannungserzeugungsverfahren aufweisen und kann Kompensieren einer Prozess- und Stück-zu-Stück-Variation unter Verwendung des zweiten Widerstands, der als ein variabler Widerstand strukturiert ist, aufweisen.
Ein beispielhaftes Spannungserzeugungsverfahren 5 kann Merkmale von einem der vorhergehenden beispielhaften Spannungserzeugungsverfahren aufweisen und kann unabhängiges Anpassen des zweiten Widerstands, der als ein variabler Widerstand strukturiert ist, und eines dritten Widerstands, der zwischen dem Ausgangstransistor und dem zweiten Widerstand gekoppelt ist, wobei der dritte Widerstand als ein variabler Widerstand strukturiert ist, aufweisen, um eine temperaturstabilisierte Ausgangsspannung an einem Ausgangsknoten zu erzeugen.
Ein beispielhaftes Spannungserzeugungsverfahren 6 kann Merkmale von einem der vorhergehenden beispielhaften Spannungserzeugungsverfahren aufweisen und kann Bereitstellen eines Stroms mit konstantem Temperaturkoeffizienten derart, dass er durch einen zweiten Transistor in den dritten Widerstand fließt, aufweisen, wobei der zweite Transistor mit einem Knoten gekoppelt ist, der den dritten Widerstand mit dem zweiten Widerstand koppelt.
Ein beispielhaftes Spannungserzeugungsverfahren 7 kann Merkmale von einem der vorhergehenden beispielhaften Spannungserzeugungsverfahren aufweisen und kann Stabilisieren der Ausgangsspannung unter Verwendung eines Kondensators, der zwischen dem Ausgangsknoten und dem ersten Transistor gekoppelt ist, aufweisen.
Ein beispielhaftes Spannungserzeugungsverfahren 8 kann Merkmale von einem der vorhergehenden beispielhaften Spannungserzeugungsverfahren aufweisen und kann Bereitstellen einer bedingungslosen Stabilität über einen Laststrom und eine Lastimpedanz während einer Spannungsregelung an dem Ausgangsknoten unter Verwendung eines ersten Kondensators, der zwischen dem Ausgangsknoten und dem ersten Transistor gekoppelt ist, und eines zweiten Kondensators, der zwischen dem Ausgangstransistor und dem ersten Transistor gekoppelt ist, aufweisen.
Ein beispielhaftes Spannungserzeugungsverfahren 9 kann Merkmale von einem der vorhergehenden beispielhaften Spannungserzeugungsverfahren aufweisen und kann Durchführen von Funktionen aufweisen, die mit beliebigen Merkmalen der beispielhaften Spannungsgeneratorschaltkreise 1-13 und beliebigen Merkmalen der beispielhaften Spannungsgeneratorschaltkreise, die mit den Figuren hierin assoziiert sind, assoziiert sind.
Die obige ausführliche Beschreibung verweist auf die begleitenden Zeichnungen, die verschiedene Ausführungsformen, die umgesetzt werden können, zur Veranschaulichung und nicht Beschränkung zeigen. Diese Ausführungsformen sind mit ausreichendem Detail beschrieben, um einem Fachmann zu ermöglichen, diese und andere Ausführungsformen umzusetzen. Andere Ausführungsformen können genutzt werden und strukturelle, logische, mechanische und elektrische Änderungen können an diesen Ausführungsformen vorgenommen werden. Die verschiedenen Ausführungsformen sind nicht notwendigerweise jeweils ausschließend, da manche Ausführungsformen mit einer oder mehreren anderen Ausführungsformen kombiniert werden können, um neue Ausführungsformen zu bilden. Die obige ausführliche Beschreibung ist daher nicht in einem beschränkenden Sinne aufzufassen.
Obwohl spezielle Ausführungsformen hier veranschaulicht und beschrieben wurden, versteht es sich für einen Durchschnittsfachmann, dass eine beliebige Anordnung, die berechnet wird, um den gleichen Zweck zu erfüllen, die gezeigten speziellen Ausführungsformen ersetzen kann. Verschiedene Ausführungsformen verwenden Permutationen und/oder Kombinationen von hier beschriebenen Ausführungsformen. Es versteht sich, dass die obige Beschreibung veranschaulichend und nicht beschränkend sein soll und dass die hier eingesetzte Ausdrucksweise oder Terminologie der Beschreibung dient.
Gemäß einem Aspekt kann ein Spannungsgeneratorschaltkreis so strukturiert sein, dass er eine Ausgangsspannung mit einem im Wesentlichen flachen Temperaturkoeffizienten durch Verwenden einer Schaltkreisschleife mit Transistoren und einem Widerstand derart angeordnet bereitstellt, dass im Betrieb ein Strom durch den Widerstand einen vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten hat. Das Stromverhalten kann durch einen Ausgangstransistor gesteuert werden, der mit einem anderen Transistor gekoppelt ist, der mit der Schaltkreisschleife gekoppelt ist, wobei dieser andere Transistor so bemessen ist, dass im Betrieb eine Spannung dieses anderen Transistors einen vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten hat, der in Bezug auf das Vorzeichen entgegengesetzt zu dem vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten des Stroms durch den Widerstand ist. Ausführungsformen eines Spannungsgeneratorschaltkreises können auch zusätzliche Komponenten aufweisen, um eine Ausgangsspannung zu trimmen, eine bedingungslose Stabilität oder andere Merkmale für den jeweiligen Spannungsgeneratorschaltkreis bereitzustellen. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann ein Spannungsgeneratorschaltkreis als ein Low-Dropout(LDO)-Spannungsregler implementiert werden.

Claims

Spannungsgeneratorschaltkreis, der Folgendes aufweist: eine Schaltkreisschleife mit Transistoren und einem ersten Widerstand, wobei der erste Widerstand mit einem ersten Transistor der Transistoren gekoppelt ist und derart eingerichtet ist, dass im Betrieb ein Strom durch den ersten Widerstand einen ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten hat; einen Ausgangstransistor, der mit einem Ausgangsknoten des Spannungsgeneratorschaltkreises gekoppelt ist; und einen Transistor, der durch einen zweiten Widerstand mit dem Ausgangstransistor gekoppelt ist, wobei der Transistor mit dem ersten Transistor gekoppelt ist, der Transistor so bemessen ist, dass im Betrieb eine Spannung des Transistors einen zweiten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten hat, der bezüglich des Vorzeichens entgegengesetzt zu dem ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten ist, wobei die Transistoren der Schaltkreisschleife, der Ausgangstransistor, der Transistor, der mit dem Ausgangstransistor gekoppelt ist, der erste Widerstand und der zweite Widerstand so bemessen sind, dass eine Ausgangsspannung an dem Ausgangsknoten mit einem im Wesentlichen flachen Temperaturkoeffizienten bereitgestellt wird.
Spannungsgeneratorschaltkreis nach Anspruch 1, wobei eine Transistorstruktur der Transistoren der Schleife mit dem ersten Transistor gekoppelt ist, wobei der erste Transistor mit einer anderen Stromdichte als die Transistorstruktur strukturiert ist, um den Strom durch den ersten Widerstand mit dem ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten bereitzustellen.
Spannungsgeneratorschaltkreis nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Spannungsgeneratorschaltkreis einen zweiten Transistor aufweist, der zwischen dem Transistor und dem zweiten Widerstand gekoppelt ist.
Spannungsgeneratorschaltkreis nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Spannungsgeneratorschaltkreis eine Trimmkomponente aufweist, wobei die Trimmkomponente den zweiten Widerstand aufweist, der als ein variabler Widerstand strukturiert ist.
Spannungsgeneratorschaltkreis nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Spannungsgeneratorschaltkreis eine Trimmkomponente aufweist, wobei die Trimmkomponente Folgendes aufweist: den zweiten Widerstand, der als ein variabler Widerstand strukturiert ist; einen dritten Widerstand, der zwischen dem Ausgangstransistor und dem zweiten Widerstand gekoppelt ist, wobei der dritte Widerstand als ein variabler Widerstand strukturiert ist; und einen zweiten Transistor, der mit einem Knoten gekoppelt ist, der den dritten Widerstand mit dem zweiten Widerstand koppelt, so dass im Betrieb ein Strom mit konstantem Temperaturkoeffizienten durch den zweiten Transistor in den dritten Widerstand fließt.
Spannungsgeneratorschaltkreis nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Spannungsgeneratorschaltkreis einen Kondensator aufweist, der zwischen dem Ausgangsknoten und dem ersten Transistor gekoppelt ist.
Spannungsgeneratorschaltkreis nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Spannungsgeneratorschaltkreis Folgendes aufweist: einen ersten Kondensator, der zwischen dem Ausgangsknoten und dem ersten Transistor gekoppelt ist; und einen zweiten Kondensator, der zwischen dem Ausgangstransistor und dem ersten Transistor gekoppelt ist.
Spannungsgeneratorschaltkreis nach Anspruch 7, wobei der erste Kondensator durch einen dritten Widerstand zwischen dem Ausgangsknoten und dem ersten Transistor gekoppelt ist und der zweite Kondensator durch einen vierten Widerstand zwischen dem Ausgangstransistor und dem ersten Transistor gekoppelt ist.
Spannungserzeugungsverfahren, das Folgendes aufweist: Erzeugen eines Stroms durch einen ersten Widerstand, so dass dieser einen ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten aufweist, basierend auf einer Differenz einer Stromdichte zwischen Transistoren in einer Schaltkreisschleife; und Erzeugen einer Spannung eines Transistors, der durch einen zweiten Widerstand mit einem Ausgangstransistor gekoppelt ist, wobei der Transistor so bemessen ist, dass die Spannung einen zweiten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten hat, der bezüglich des Vorzeichens entgegengesetzt zu dem ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten ist, wobei die Transistoren der Schaltkreisschleife, der Ausgangstransistor, der Transistor, der mit dem Ausgangstransistor gekoppelt ist, der erste Widerstand und der zweite Widerstand so bemessen sind, dass eine Ausgangsspannung an dem Ausgangsknoten mit einem im Wesentlichen flachen Temperaturkoeffizienten bereitgestellt wird.
Spannungsgeneratorverfahren nach Anspruch 9, wobei das Erzeugen eines Stroms durch den ersten Widerstand, so dass er einen ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten hat, Verwenden einer Transistorstruktur, die mit dem ersten Transistor gekoppelt ist, aufweist, wobei der erste Transistor mit einer anderen Stromdichte als die Transistorstruktur strukturiert ist.
Spannungsgeneratorverfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Verfahren Bereitstellen eines Pegels der Ausgangsspannung basierend auf einem zweiten Transistor, der zwischen dem Transistor und dem zweiten Transistor gekoppelt ist, aufweist.
Spannungsgeneratorverfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei das Verfahren Kompensieren einer Prozess- und Stück-zu-Stück-Variation unter Verwendung des zweiten Widerstands, der als ein variabler Widerstand strukturiert ist, aufweist.
Spannungsgeneratorverfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei das Verfahren unabhängiges Anpassen des zweiten Widerstands, der als ein variabler Widerstand strukturiert ist, und eines dritten Widerstands, der zwischen dem Ausgangstransistor und dem zweiten Widerstand gekoppelt ist, wobei der dritte Widerstand als ein variabler Widerstand strukturiert ist, aufweist, um eine temperaturstabilisierte Ausgangsspannung an einem Ausgangsknoten zu erzeugen.
Spannungsgeneratorverfahren nach Anspruch 13, wobei das Verfahren Bereitstellen eines Stroms mit konstantem Temperaturkoeffizienten derart, dass er durch einen zweiten Transistor in den dritten Widerstand fließt, aufweist, wobei der zweite Transistor mit einem Knoten gekoppelt ist, der den dritten Widerstand mit dem zweiten Widerstand koppelt.
Spannungsgeneratorverfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei das Verfahren Stabilisieren der Ausgangsspannung unter Verwendung eines Kondensators, der zwischen dem Ausgangsknoten und dem ersten Transistor gekoppelt ist, aufweist.
Spannungsgeneratorverfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, wobei das Verfahren Bereitstellen einer bedingungslosen Stabilität über einen Laststrom und eine Lastimpedanz während einer Spannungsregelung an dem Ausgangsknoten unter Verwendung eines ersten Kondensators, der zwischen dem Ausgangsknoten und dem ersten Transistor gekoppelt ist, und eines zweiten Kondensators, der zwischen dem Ausgangstransistor und dem ersten Transistor gekoppelt ist, aufweist.
Spannungsgeneratorschaltkreis, der Folgendes aufweist: Mittel zum Erzeugen eines Stroms durch einen ersten Widerstand, so dass dieser einen ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten aufweist, basierend auf einer Differenz einer Stromdichte zwischen Transistoren in einer Schaltkreisschleife; und Mittel zum Erzeugen einer Spannung eines Transistors, der durch einen zweiten Widerstand mit einem Ausgangstransistor gekoppelt ist, wobei der Transistor so bemessen ist, dass die Spannung einen zweiten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten hat, der bezüglich des Vorzeichens entgegengesetzt zu dem ersten vorzeichenbehafteten Temperaturkoeffizienten ist, wobei die Transistoren der Schaltkreisschleife, der Ausgangstransistor, der Transistor, der mit dem Ausgangstransistor gekoppelt ist, der erste Widerstand und der zweite Widerstand so bemessen sind, dass eine Ausgangsspannung an einem Ausgangsknoten mit einem im Wesentlichen flachen Temperaturkoeffizienten bereitgestellt wird.
Spannungsgeneratorschaltkreis nach Anspruch 17, wobei der Spannungsgeneratorschaltkreis Mittel zum Kompensieren von Prozess- und Stück-zu-Stück-Variationen unter Verwendung des zweiten Widerstands aufweist, der als ein variabler Widerstand strukturiert ist.
Spannungsgeneratorschaltkreis nach Anspruch 17 oder 18, wobei der Spannungsgeneratorschaltkreis Mittel zum Entkoppeln einer Temperaturkoeffiziententrimmung von einer Absolutspannungstrimmung an dem Ausgangsknoten aufweist.
Spannungsgeneratorschaltkreis nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei der Spannungsgeneratorschaltkreis Mittel zum Bereitstellen einer bedingungslosen Stabilität über einen Laststrom und eine Lastimpedanz während einer Spannungsregelung an dem Ausgangsknoten aufweist.