DE102021112735B3

DE102021112735B3 - Bandabstandsreferenz-schaltung

Info

Publication number: DE102021112735B3
Application number: DE102021112735.1A
Authority: DE
Inventors: Mario Motz; Francesco Polo
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2021-05-17
Filing date: 2021-05-17
Publication date: 2022-08-04
Anticipated expiration: 2041-05-18
Also published as: US11846962B2; US20220374037A1

Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft Bandabstandsreferenz-Schaltungen umfassend eine Bandabstandsreferenz-Kernschaltung (210). Die Bandabstandsreferenz-Kernschaltung (210) umfasst einen ersten Bipolartransistor (212) mit einer ersten Emitterstromdichte und einer ersten Basis-Emitter-Spannung, einen zweiten Bipolartransistor (214) mit einer zweiten Emitterstromdichte, die kleiner ist als die erste Emitterstromdichte, und mit einer zweiten Basis-Emitter-Spannung, einen Widerstand (216), der mit dem Emitter des zweiten Bipolartransistors (214) verbunden ist, und eine Differenzverstärkerschaltung (218; 518), die ausgebildet ist, um erste und zweite Emitterströme durch den ersten und zweiten Bipolartransistor zu steuern, sodass sich eine Summe aus der zweiten Basis-Emitter-Spannung und einem Spannungsabfall über dem Widerstand der ersten Basis-Emitter-Spannung annähert. Die Bandabstandsreferenz-Schaltungen umfassen ferner eine erste Replika-Schaltung (220) umfassend einen ersten Replika-Bipolartransistor (222), der einen Arbeitspunkt des ersten Bipolartransistors (212) der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung (210) nachbildet, wobei die erste Replika-Schaltung (220) ausgebildet ist, um einen Basisstrom des ersten Replika-Bipolartransistors (222) mit dem Emitter des ersten Bipolartransistors (212) der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung zu koppeln, und eine zweite Replika-Schaltung (230) umfassend einen zweiten Replika-Bipolartransistor (234), der einen Arbeitspunkt des zweiten Bipolartransistors (214) der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung (210) nachbildet, wobei die zweite Replika-Schaltung (230) ausgebildet ist, um einen Basisstrom des zweiten Replika-Bipolartransistors (234) mit dem Emitter des zweiten Bipolartransistors (214) der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung (210) zu koppeln.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft Bandabstandsreferenz-Schaltungen und insbesondere Bandabstandsreferenz-Schaltungen zur Kompensation von Temperatur- und/oder Komponentendrifts.
Hintergrund
Herkömmliche Bandabstandsreferenz-Schaltungen werden beispielsweise in DE 41 11 103 A1 , CN 1 01 788 835 B , US 2010 / 0 007 324 A1 , DE 10 2015 202 520 A1 , CN 1 07 091 695 A , oder US 6 198 267 B1 beschrieben. Weitere Literaturquellen sind SONG, B.S.; GRAY, P.R.: A precision curvature-compensated CMOS bandgap reference. In: IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. 18, 1983, no. 6, S. 634-643 oder MOTZ, M. et al.: Compensation of Mechanical Stress-Induced Drift of Bandgap References with On-Chip Stress Sensor. In: IEEE Sensors Journal, vol. 15, 2015, no. 9, S. 5115-5121.
Als Bandabstandsreferenz bezeichnet man eine Referenzspannungsquelle, deren Ausgangsspannung in temperaturkompensiertem Zustand der Bandabstandsspannung eines Halbleiters entspricht. Je nach Halbleitermaterial variiert somit die erzeugte Spannung. Eine besondere Eigenschaft einer Bandabstandsreferenz ist eine hohe Präzision bei geringem schaltungstechnischem Aufwand. Zudem sind Bandabstandsreferenzen temperaturstabil und haben eine geringe Klemmenspannung (<3 Volt). Entsprechend hat die Schaltung in der Elektronik eine hohe Verbreitung erfahren und wird beispielsweise bei magnetischen Positionssensoren, Batterie-Überwachungs-ICs, oder Oszillatoren eingesetzt. Bandabstandsreferenzen werden auch häufig in integrierten Mixed-Signal-Schaltungen (ICs) eingesetzt.
Bei einer Bandabstandsreferenz kann ein niedriger Temperaturdrift erreicht werden, indem eine Proportional-zur-Absolut-Temperatur (PTAT) Spannung zur Basis-Emitter-Spannung eines Bipolartransistors (BJT) addiert wird. Aufgrund von Prozessvariationen weichen jedoch sowohl eine Raumtemperatur-Bandabstandsspannung als auch ihr Temperaturkoeffizient über die Lebenszeit einer Bandabstandsreferenz signifikant von ihren Nennwerten ab. In einem Standard-CMOS-Prozess (CMOS = Complementary metal-oxide-semiconductor) kann die resultierende Variation der Referenzspannung einige Prozent betragen.
Dies ist eine allgemeine Einschränkung für die Genauigkeit (über die Lebensdauer) für typische verwendete Bandabstandsreferenzen in CMOS-Technologie.
Daher besteht ein Bedarf an verbesserten Bandabstandsreferenzen.
Zusammenfassung
Diesem Bedarf wird durch Vorrichtungen und Verfahren gemäß der unabhängigen Ansprüche Rechnung getragen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Bandabstandsreferenz-Schaltung vorgeschlagen. Die Bandabstandsreferenz-Schaltung umfasst eine Bandabstandsreferenz-Kernschaltung (Bandgap-Kern). Die Bandabstandsreferenz-Kernschaltung umfasst einen ersten Bipolartransistor mit einer ersten Emitterstromdichte und einer ersten Basis-Emitter-Spannung. Die Bandabstandsreferenz-Kernschaltung umfasst einen zweiten Bipolartransistor mit einer zweiten Emitterstromdichte, die kleiner ist als die erste Emitterstromdichte, und mit einer zweiten Basis-Emitter-Spannung. Die Bandabstandsreferenz-Kernschaltung umfasst einen Widerstand, der mit dem Emitter des zweiten Bipolartransistors (mit der geringeren Emitterstromdichte) verbunden ist. Die Bandabstandsreferenz-Kernschaltung umfasst ferner eine Differenzverstärkerschaltung, die erste und zweite Emitterströme durch den ersten und zweiten Bipolartransistor steuert, sodass sich eine Summe aus der zweiten Basis-Emitter-Spannung und einem Spannungsabfall über dem Widerstand der ersten Basis-Emitter-Spannung annähert bzw. im Idealfall angleicht.
Die Bandabstandsreferenz-Schaltung umfasst ferner eine erste Replika-Schaltung, die einen ersten Replika-Bipolartransistor umfasst. Der erste Replika-Bipolartransistor bildet einen Arbeitspunkt des ersten Bipolartransistors der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung nach. In anderen Worten weist der erste Replika-Bipolartransistor die gleiche Emitterstromdichte wie der erste Bipolartransistor der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung auf. Die erste Replika-Schaltung ist so konfiguriert, dass sie einen Basisstrom des ersten Replika-Bipolartransistors mit dem Emitter des ersten Bipolartransistors der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung koppelt.
Die Bandabstandsreferenz-Schaltung umfasst ferner eine zweite Replika-Schaltung, die einen zweiten Replika-Bipolartransistor umfasst. Der zweite Replika-Bipolartransistor bildet einen Arbeitspunkt des zweiten Bipolartransistors der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung nach. In anderen Worten weist der zweite Replika-Bipolartransistor die gleiche Emitterstromdichte wie der zweite Bipolartransistor der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung auf. Die zweite Replika-Schaltung ist so konfiguriert, dass sie einen Basisstrom des zweiten Replika-Bipolartransistors mit dem Emitter des zweiten Bipolartransistors der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung koppelt.
Es wird also vorgeschlagen, Replika-Basisströme in die Emitter der Bipolartransistoren der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung einzuspeisen, um einen β-Drift-Effekt aufzuheben (β = I_C/I_B bezeichnet eine Stromverstärkung eines Bipolartransistors), der durch unterschiedliche Drifts der Kollektorströme der Bipolartransistoren der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung verursacht wird. Dazu können mittels der Replika-Schaltungen die individuellen Basisströme der Bipolartransistoren der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung gemessen werden. Die Replika-Basisströme können dann individuell zum Emitter der Bipolartransistoren der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung zurückgeführt werden, um den Kollektorstrom individuell für jeden Bipolartransistoren der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung zu stabilisieren und ihn unabhängig von gemeinsamen oder differentiellen β-Drift-Effekten zu machen. Die Bipolartransistoren der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung sind also nicht emitterstromgetrieben, sondern kollektorstromgetrieben. Es wird also eine individuelle (getrennte) β-Kompensation für die Bipolartransistoren der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung vorgeschlagen. Dadurch kann ein Alterungseffekt der PTAT-Spannung, der Bandabstands- bzw. Bandlückenspannung und einer Empfindlichkeit von Sensoren oder einer ADC-Referenz um den Faktor 3... 10 geringer ausfallen.
Gemäß machen Ausführungsbeispielen weist der erste Bipolartransistor der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung eine erste Emitterfläche auf und der (wenigstens eine) zweite Bipolartransistor der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung weist eine zweite Emitterfläche auf, die größer ist als die erste Emitterfläche. Die unterschiedlichen Emitterflächen führen zu unterschiedlichen Emitterstromdichten. Die unterschiedlichen Emitterflächen können beispielsweise durch Parallelschalten einer unterschiedlichen Anzahl von (identischen) Basis-Emitter-Übergängen realisiert werden.
Alternativ entspricht eine erste Emitterfläche des ersten Bipolartransistors der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung einer zweiten Emitterfläche des zweiten Bipolartransistors der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung. Die Bandabstandsreferenz-Kernschaltung kann eine erste Stromquelle aufweisen, die einen ersten Emitterstrom für den ersten Bipolartransistor liefert. Die Bandabstandsreferenz-Kernschaltung kann ferner eine zweite Stromquelle aufweisen, die einen zweiten Emitterstrom für den für den zweiten Bipolartransistor liefert, wobei der zweite Emitterstrom geringer ist als der erste Emitterstrom. Somit können ebenfalls unterschiedliche Stromdichten erreicht werden.
Gemäß machen Ausführungsbeispielen sind der erste Bipolartransistor der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung und der erste Replika-Bipolartransistor jeweils als pnp-Bipolartransistoren konfiguriert. Gleichermaßen sind der zweite Bipolartransistor der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung und der zweite Replika-Bipolartransistor jeweils als pnp-Bipolartransistoren konfiguriert sind. Parasitäre pnp-Bipolartransistoren lassen sich im Rahmen von CMOS-Herstellungsprozessen gut herstellen. Gleichwohl wird es dem Fachmann einleuchten, dass die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ebenso mit npn-Bipolartransistoren umgesetzt werden könnten.
Gemäß machen Ausführungsbeispielen ist eine Basis des ersten Replika-Bipolartransistors mit dem Emitter des ersten Bipolartransistors der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung gekoppelt. Die erste Replika-Schaltung kann einen ersten optionalen Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) umfassen, der zwischen den ersten Replika-Bipolartransistor und eine Stromquelle der ersten Replika-Schaltung gekoppelt ist. Eine Basis des zweiten Replika-Bipolartransistors kann mit dem Emitter des zweiten Bipolartransistors der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung gekoppelt sein. Die zweite Replika-Schaltung kann einen zweiten optionalen MOSFET umfassen, der zwischen den zweiten Replika-Bipolartransistor und eine Stromquelle der zweiten Replika-Schaltung gekoppelt ist.
Die erste Replika-Schaltung umfasst einen ersten Stromspiegel, der mit einer Basis des ersten Replika-Bipolartransistors gekoppelt ist. Die erste Replika-Schaltung umfasst ferner einen zweiten Stromspiegel, der mit dem ersten Stromspiegel gekoppelt ist. Der zweite Stromspiegel weist einen ersten Ausgang auf, der mit dem Emitter des ersten Bipolartransistors der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung gekoppelt ist. Der zweite Stromspiegel weist ferner einen zweiten Ausgang auf, der mit dem Emitter des ersten Replika-Bipolartransistors und mit einer Stromquelle der ersten Replika-Schaltung gekoppelt ist. Die zweite Replika-Schaltung weist ersten Stromspiegel auf, der mit einer Basis des zweiten Replika-Bipolartransistors gekoppelt ist. Die zweite Replika-Schaltung weist einen zweiten Stromspiegel auf, der mit dem ersten Stromspiegel gekoppelt ist. Der zweite Stromspiegel weist einen ersten Ausgang auf, der mit dem Emitter des zweiten Bipolartransistors der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung gekoppelt ist. Der zweite Stromspiegel weist ferner einen zweiten Ausgang auf, der mit dem Emitter des zweiten Replika-Bipolartransistors und mit einer Stromquelle der zweiten Replika-Schaltung gekoppelt ist. Die Basisströme der Replika-Transistoren können so zunächst gespiegelt und sowohl in die eigenen Emitter als auch in die Emitter der Transistoren der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung gespeist werden.
Gemäß machen Ausführungsbeispielen, bei denen die Bipolartransistoren der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung als pnp-Bipolartransistoren ausgebildet sind, sind die ersten Stromspiegel jeweils als NMOS-Stromspiegel und die zweiten Stromspiegel jeweils als PMOS-Stromspiegel ausgebildet. Bei Ausführungsbeispielen, bei denen die Bipolartransistoren der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung als npn-Bipolartransistoren ausgebildet sind, sind die ersten Stromspiegel jeweils als PMOS-Stromspiegel und die zweiten Stromspiegel jeweils als NMOS-Stromspiegel ausgebildet.
Gemäß machen Ausführungsbeispielen sind Stromquellen der Replika-Schaltungen und der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung jeweils gesteuerte Stromquellen und jeweils mit einem Steuerausgang der Differenzverstärkerschaltung gekoppelt sind. Die Differenzverstärkerschaltung liefert also ein Steuersignal für die gesteuerten Stromquellen, sodass sich aufgrund der gesteuerten Emitterströme eine Summe aus der zweiten Basis-Emitter-Spannung (des zweiten Bipolartransistors) und einem Spannungsabfall über dem Widerstand der ersten Basis-Emitter-Spannung (des ersten Bipolartransistors) annähert.
Gemäß machen Ausführungsbeispielen umfasst die Bandabstandsreferenz-Kernschaltung eine erste über die Differenzverstärkerschaltung gesteuerte Stromquelle, die ausgebildet ist, einen ersten Emitterstrom zu liefern. Die Bandabstandsreferenz-Kernschaltung kann ferner eine zweite über die Differenzverstärkerschaltung gesteuerte Stromquelle aufweisen, die ausgebildet ist, einen zweiten Emitterstrom zu liefern, der geringer ist als der erste Emitterstrom. Die Bandabstandsreferenz-Kernschaltung kann eine erste dynamische Elementabgleichsschaltung (DEM = Dynamic Element Matching) umfassen, die ausgebildet ist, um in einer ersten (Chopper-) Schaltphase den ersten Bipolartransistor der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung an den ersten (gesteuerten) Emitterstrom und mit der ersten Replika-Schaltung zu koppeln und den zweiten Bipolartransistor der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung an den zweiten (gesteuerten) Emitterstrom und mit der zweiten Replika-Schaltung zu koppeln. Die erste dynamische Elementabgleichsschaltung kann ferner ausgebildet sein, um in einer zweiten Schaltphase den ersten Bipolartransistor der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung an den zweiten (gesteuerten) Emitterstrom und mit der zweiten Replika-Schaltung zu koppeln und den zweiten Bipolartransistor der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung an den ersten (gesteuerten) Emitterstrom und mit der ersten Replika-Schaltung zu koppeln. Die beiden Bipolartransistoren der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung können identisch dimensioniert sein, d.h., identische Basis-Emitter-Übergangsflächen aufweisen. Durch das Chopping bzw. Dynamic Element Matching (DEM) können Flackergeräusche und Offsets unterdrückt werden, die durch Fehlanpassungen zwischen den Transistoren verursacht werden, und in Frequenzbereiche verschoben werden, die leicht gefiltert werden können. Ferner kann durch Chopping und DEM die Genauigkeit und Lebensdauerstabilität erhöht sowie eine Streuung reduziert werden, die durch lokale Fehlanpassung gepaarter Transistoren entsteht.
Gemäß machen Ausführungsbeispielen umfasst die Bandabstandsreferenz-Schaltung eine zweite dynamische Elementabgleichsschaltung, die ausgebildet ist, um in einer ersten Schaltphase den ersten Emitterstrom mittels der ersten Stromquelle zu liefern und den zweiten Emitterstrom mittels der zweiten Stromquelle zu liefern, und um in einer zweiten Schaltphase den ersten Emitterstrom mittels der zweiten Stromquelle zu liefern und den zweiten Emitterstrom mittels der ersten Stromquelle zu liefern. Die zweite dynamische Elementabgleichsschaltung für die gesteuerten Stromquellen kann abhängig oder auch unabhängig von der ersten dynamischen Elementabgleichsschaltung für die Bipolartransistoren funktionieren.
Gemäß machen Ausführungsbeispielen umfasst die Bandabstandsreferenz-Schaltung eine dritte über die Differenzverstärkerschaltung der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung gesteuerte Stromquelle, einen dritten Bipolartransistor und einen Widerstand, der zwischen die dritte Stromquelle und den Emitter des dritten Bipolartransistors gekoppelt ist, um eine Bandabstandsspannung zu erhalten. Der Emitter des dritten Bipolartransistors kann mit der ersten oder zweiten Replika-Schaltung gekoppelt sein, um einen Basisstrom des ersten oder zweiten Replika-Bipolartransistors mit dem Emitter des dritten Bipolartransistors zu koppeln. Der dritte Bipolartransistor ist dabei identisch zum ersten und zweiten Bipolartransistor der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung dimensioniert.
Gemäß machen Ausführungsbeispielen umfasst die Bandabstandsreferenz-Schaltung eine vierte über die Differenzverstärkerschaltung der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung gesteuerte Stromquelle, die ausgebildet ist, um einen Proportional-zur-Absolut-Temperatur (PTAT) Strom bereitzustellen.
Gemäß machen Ausführungsbeispielen ist die Differenzverstärkerschaltung der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung als Chopper-Verstärkerschaltung ausgebildet, deren Eingänge in unterschiedlichen Schaltphasen mit unterschiedlichen Bipolartransistoren der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung gekoppelt sind. Durch das Chopping bzw. Dynamic Element Matching (DEM) können Flackergeräusche und Offsets unterdrückt werden, die durch Fehlanpassungen zwischen den Transistoren verursacht werden.
Gemäß machen Ausführungsbeispielen ist die erste dynamische Elementabgleichsschaltung ausgebildet, um in der ersten Schaltphase den Emitter des ersten Bipolartransistors der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung mit einem ersten Eingang eines Chopper-Verstärkers zu koppeln und einen Ausgang des Chopper-Verstärkers mit einem zweiten Eingang des Chopper-Verstärkers zu koppeln. Ferner ist die erste dynamische Elementabgleichsschaltung ausgebildet, um in der zweiten Schaltphase den Emitter des zweiten Bipolartransistors der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung mit dem zweiten Eingang des Chopper-Verstärkers zu koppeln und dabei den Ausgang des Chopper-Verstärkers mit dem ersten Eingang des Chopper-Verstärkers zu koppeln. Somit kann am Chopper-Verstärkers eine Basis-Emitter-Spannung der Bipolartransistoren der der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung erhalten werden. Um diese Spannung abgreifen zu können, kann zwischen den Ausgang des Chopper-Verstärkers und Masse ein Widerstand gekoppelt sein.
Gemäß machen Ausführungsbeispielen ist der Ausgang des Chopper-Verstärkers mit einer gesteuerten Stromquelle gekoppelt, um einen NTAT (NTAT = Negative-To-Absolute-Temperature) Strom bereitzustellen.
Gemäß machen Ausführungsbeispielen umfasst die Bandabstandsreferenz-Schaltung eine über die Differenzverstärkerschaltung der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung gesteuerte Stromquelle, die ausgebildet ist, um einen PTAT-Strom bereitzustellen. Über einen zwischen einen Schaltungsknoten, in welchen der NTAT-Strom und der PTAT-Strom fließen, und Masse geschalteten Widerstand kann somit eine im Wesentlichen von der Temperatur unabhängige konstante Spannung erhalten werden.
Figurenliste
Einige Beispiele von Vorrichtungen und/oder Verfahren werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren lediglich beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1 eine herkömmliche Bandabstandsreferenz-Schaltung;
2 eine Bandabstandsreferenz-Schaltung gemäß einem Vergleichsbeispiel;
3 eine Bandabstandsreferenz-Schaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
4 eine Bandabstandsreferenz-Schaltung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
5 eine Bandabstandsreferenz-Schaltung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
6 eine Bandabstandsreferenz-Schaltung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
7 eine Bandabstandsreferenz-Schaltung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
8 das Prinzip einer Bandabstandsreferenz-Kernschaltung mit Replika-Schaltung;
9 einen Effekt der vorgeschlagenen β-Drift-Kompensation. auf I_PTAT; und
10 einen Effekt der vorgeschlagenen β-Drift-Kompensation. auf V_BG.

Beschreibung
Einige Beispiele werden nun ausführlicher Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren beschrieben. Weitere mögliche Beispiele sind jedoch nicht auf die Merkmale dieser detailliert beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Diese können Modifikationen der Merkmale sowie Entsprechungen und Alternativen zu den Merkmalen aufweisen. Ferner soll die Terminologie, die hierin zum Beschreiben bestimmter Beispiele verwendet wird, nicht einschränkend für weitere mögliche Beispiele sein.
Gleiche oder ähnliche Bezugszeichen beziehen sich in der gesamten Beschreibung der Figuren auf gleiche oder ähnliche Elemente beziehungsweise Merkmale, die jeweils identisch oder auch in abgewandelter Form implementiert sein können, während sie die gleiche oder eine ähnliche Funktion bereitstellen. In den Figuren können ferner die Stärken von Linien, Schichten und/oder Bereichen zur Verdeutlichung übertrieben sein.
Wenn zwei Elemente A und B unter Verwendung eines „oder“ kombiniert werden, ist dies so zu verstehen, dass alle möglichen Kombinationen offenbart sind, d. h. nur A, nur B sowie A und B, sofern nicht im Einzelfall ausdrücklich anders definiert. Als alternative Formulierung für die gleichen Kombinationen kann „zumindest eines von A und B“ oder „A und/oder B“ verwendet werden. Das gilt Äquivalent für Kombinationen von mehr als zwei Elementen.
Wenn eine Singularform, z.B. „ein, eine“ und „der, die, das“ verwendet wird und die Verwendung nur eines einzelnen Elements weder explizit noch implizit als verpflichtend definiert ist, können weitere Beispiele auch mehrere Elemente verwenden, um die gleiche Funktion zu implementieren. Wenn eine Funktion im Folgenden als unter Verwendung mehrerer Elemente implementiert beschrieben ist, können weitere Beispiele die gleiche Funktion unter Verwendung eines einzelnen Elements oder einer einzelnen Verarbeitungsentität implementieren. Es versteht sich weiterhin, dass die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „aufweist“ und/oder „aufweisend“ bei deren Gebrauch das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Elemente, Komponenten und/oder einer Gruppe derselben beschreiben, dabei aber nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Elemente, Komponenten und/einer Gruppe derselben ausschließen.
Eine typische CMOS-Bandabstandsreferenz-Schaltung 100 ist in 1 (links) dargestellt.
Die Bandabstandsreferenz-Schaltung 100 umfasst eine Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 110. Die Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 110 umfasst einen ersten Bipolartransistor (Q1) 112, der zwischen Masse und einen nicht-invertierenden Eingang eines Differenzverstärkers 118 geschaltet ist. Der Differenzverstärker 118 kann beispielsweise als Operationsverstärker ausgebildet sein. Der erste Bipolartransistor 112 weist durch seine erste Emitterfläche eine erste Emitterstromdichte und einer erste Basis-Emitter-Spannung V_BE1 auf. Die Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 110 umfasst einen zweiten Bipolartransistor (Q2) 114, der zwischen Masse und einen Widerstand (R2) 116 geschaltet ist. Der zweite Bipolartransistor 114 weist durch seine zweite (größere) Emitterfläche eine zweite Emitterstromdichte auf, die um einen Faktor N kleiner ist als die erste Emitterstromdichte, und eine zweite Basis-Emitter-Spannung V_BE2. Ein Widerstand (R2) 116 ist einerseits mit dem Emitter des zweiten Bipolartransistors 114 und andererseits mit einem invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 118 verbunden. Der Differenzverstärker 118 steuert die erste und zweite Emitterströme I_E1, I_E2 durch den ersten und zweiten Bipolartransistor 112, 114 über die Widerstände R_1A und R_1B, sodass sich eine Summe aus der zweiten Basis-Emitter-Spannung V_BE2 und einem Spannungsabfall V_PTAT = αΔV_BE über dem Widerstand 116 der ersten Basis-Emitter-Spannung V_BE1 annähert bzw. im Idealfall angleicht. Der Spannungsabfall V_PTAT über dem Widerstand 116 ist also zumindest näherungsweise Proportional-zur-Absolut-Temperatur (PTAT=, so dass V_BE1 ≈ V_BE2 + V_PTAT.
In jedem CMOS-Prozess ist es möglich, Bipolartransistoren zu realisieren. Für n-Wannen-CMOS-Prozesse lassen sich beispielsweise vertikale oder laterale pnp-Bipolartransistoren realisieren. Dem Fachmann wird jedoch unmittelbar einleuchten, dass die in der vorliegenden Offenbarung beschriebenen Bandabstandsreferenz-Schaltungen nicht auf pnp-Bipolartransistoren beschränkt sind, sondern sich die hierin beschrieben Prinzipien auch mit npn-Bipolartransistoren umsetzen lassen.
Die Bandabstandsspannung V_BG am Ausgang des Differenzverstärkers 118 ist gegeben durch $V_{B G} = V_{B E 1} + α \cdot Δ V_{B E} = V_{B E 1} + \frac{R_{1}}{R_{2}} V_{T} ln N$
wobei α = R₁/R₂ das Widerstandsverhältnis zwischen R₁ und R₂ ist, ΔV_BE = V_TlnN die Basis-Emitter-Spannungsdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Bipolartransistor 112, 114 bedeutet und N ihr Emitterflächenverhältnis bedeutet. Hierbei wurde ohne Einschränkung der Allgemeinheit angenommen, dass R_1A = R_1B = R₁.
Zu Fehlerquellen, die die Genauigkeit der Bandabstandsreferenz-Schaltung 100 beeinträchtigen, gehören eine Prozessvariation von V_BE1, ΔV_BE, ein Offset des Differenzverstärkers 118 und eine nichtlineare Temperaturabhängigkeit von V_BE (siehe 1, rechts). Die ersten beiden Fehlerquellen sind hauptsächlich PTAT, während die letzten beiden nicht-PTAT sind. Während ΔV_BE unempfindlich gegenüber der Prozessvariation ist, hängt V_BE von den absoluten Werten sowohl des Sättigungsstroms Is als auch der Stromverstärkungen β = I_C/I_B ab und wird daher mit Variationen im IC-Prozess streuen. Bandabstandsreferenzen mit vertikalen pnp-Transistoren mit Emitterstrom-Injektionen zeigen ein Lebensdauer-Drift ihrer Kollektorströme I_C. Das bedeutet, dass die beiden Bipolartransistoren 112, 114 über ihre Lebensdauer jeweils unterschiedliche Stromverstärkungen β = I_C/I_B entwickeln können, was wiederum zu Drifts bzw. Verschiebungen von V_BG führen kann. Dies ist eine allgemeine Einschränkung für die Genauigkeit (über die Lebensdauer) für typische verwendete Bandabstandsreferenzen in CMOS-Technologie.
Die vorliegende Offenbarung schlägt eine Kompensation bzw. Korrektur der unterschiedlichen β-Drifts der Bipolartransistoren 112, 114 der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung vor, die durch unterschiedliche Laufzeitverschiebungen der jeweiligen Kollektorströme Ic hervorgerufen werden. Dazu schlägt die vorliegende Offenbarung vor, in einer Bandabstandsreferenz-Schaltung Replika-Basisströme zu verwenden, um einen β-Drift-Effekt auszugleichen, der durch unterschiedliche Lebensdauer-Drifts der Kollektorströme der beiden Bipolartransistoren 112, 114 verursacht wird. Die Replika-Basisströme für die Bipolartransistoren 112, 114 der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung können durch jeweils zugeordnete Replika-Schaltungen umfassend jeweilige Replika-Bipolartransistoren erhalten werden.
2 zeigt dazu eine schematische Darstellung einer Bandabstandsreferenz-Schaltung 200 mit Replika-Schaltungen.
Die Bandabstandsreferenz-Schaltung 200 umfasst eine Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210. Die Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 umfasst einen ersten pnp-Bipolartransistor 212 mit einer ersten Emitterstromdichte und einer ersten Basis-Emitter-Spannung U_BE1. Die Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 umfasst einen zweiten pnp-Bipolartransistor 214 mit einer zweiten Emitterstromdichte, die kleiner ist als die erste Emitterstromdichte, und mit einer zweiten Basis-Emitter-Spannung U_BE2. Die Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 umfasst einen Widerstand (R2) 216, der mit dem Emitter des zweiten Bipolartransistors 214 verbunden ist. Die Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 umfasst ferner eine Differenzverstärkerschaltung 218, die erste und zweite Emitterströme I_E1, I_E2 durch den ersten und zweiten Bipolartransistor 212, 214 steuert, sodass sich eine Summe aus der zweiten Basis-Emitter-Spannung U_BE2 und einem Spannungsabfall über dem Widerstand 216 der ersten Basis-Emitter-Spannung U_BE1 annähert bzw. im Idealfall angleicht. Die Differenzverstärkerschaltung 218 kann beispielsweise eine Operationsverstärker oder einen Transkonduktanzverstärker (Operational-Transconductance-Amplifier, OTA) umfassen.
Die Bandabstandsreferenz-Schaltung 200 umfasst ferner eine erste Replika-Schaltung 220, die einen ersten pnp-Replika-Bipolartransistor 222 umfasst. Der erste Replika-Bipolartransistor 222 bildet einen Arbeitspunkt des ersten Bipolartransistors 212 der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 nach. In anderen Worten weist der erste Replika-Bipolartransistor 222 die gleiche Emitterstromdichte wie der erste Bipolartransistor 212 der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 auf. Die erste Replika-Schaltung 220 ist so konfiguriert, dass sie einen Basisstrom des ersten Replika-Bipolartransistors 222 mit dem Emitter des ersten Bipolartransistors 212 der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 mittelbar oder unmittelbar koppelt.
Die Bandabstandsreferenz-Schaltung 200 umfasst ferner eine zweite Replika-Schaltung 230, die einen zweiten pnp-Replika-Bipolartransistor 234 umfasst. Der zweite Replika-Bipolartransistor 234 bildet einen Arbeitspunkt des zweiten Bipolartransistors 214 der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 nach. In anderen Worten weist der zweite Replika-Bipolartransistor 234 die gleiche Emitterstromdichte wie der zweite Bipolartransistor 214 der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 auf. Die zweite Replika-Schaltung 230 ist so konfiguriert, dass sie einen Basisstrom des zweiten Replika-Bipolartransistors 234 mit dem Emitter des zweiten Bipolartransistors 214 der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 mittelbar oder unmittelbar koppelt.
Emitterströme für die Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 und die Replika-Schaltungen 220, 230 werden hier jeweils über Stromquellen 240, 242, 244 bereitgestellt, die über die Differenzverstärkerschaltung 218 gesteuert werden. Dem Fachmann wird einleuchten, dass die unterschiedlichen Emitterstromdichten durch unterschiedliche Emitterstrom-Injektion mittels gesteuerter Stromquellen 240, 242, 244 und/oder durch unterschiedliche Emitterflächen der Bipolartransistoren erhalten werden können. Die Replika-Bipolartransistoren verhalten sich entsprechend der ihnen zugeordneten Bipolartransistoren der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 und liefern somit Replika-Basisströme entsprechend den Basisströmen der Bipolartransistoren der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210.
Es wird also vorschlagen, Replika-Basisströme der Replika-Bipolartransistoren in die Emitter der Bipolartransistoren der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 einzuspeisen, um einen β-Drift-Effekt aufzuheben, der durch unterschiedliche Drifts der Kollektorströme der Bipolartransistoren 212, 214 der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 verursacht wird. Dazu können mittels der Replika-Schaltungen 220, 230 die individuellen Basisströme der Bipolartransistoren 212, 214 der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 gemessen werden. Die Basisströme können dann individuell zum Emitter der Bipolartransistoren 212, 214 der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 zurückgeführt werden, um den Kollektorstrom individuell für jeden Bipolartransistor 212, 214 der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 zu stabilisieren und ihn unabhängig von gemeinsamen oder differentiellen β-Drift-Effekten zu machen. Die Bipolartransistoren 212, 214 der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 sind also nicht emitterstromgetrieben, sondern kollektorstromgetrieben. Es wird also eine individuelle (getrennte) β-Kompensation für die Bipolartransistoren der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung vorgeschlagen. Dadurch kann ein Alterungseffekt der PTAT-Spannung, der Bandabstands- bzw. Bandlückenspannung und einer Empfindlichkeit von Sensoren oder einer ADC-Referenz um den Faktor 3... 10 geringer ausfallen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Bandabstandsreferenz-Schaltung 300 ist in 3 gezeigt.
Das in 3 gezeigte Ausführungsbeispiel umfasst ebenfalls die Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 der 2. Der erste (pnp-) Bipolartransistor 212 der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 ist zwischen Masse und einen invertierenden Eingang des Differenz- bzw. Operationsverstärkers 218 geschaltet. Das bedeutet, der Emitter-Anschluss des ersten Bipolartransistors 212 ist mit dem invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 218 verbunden, der Kollektoranschluss des ersten Bipolartransistors 212 ist mit Masse verbunden, der Basisanschluss des ersten Bipolartransistors 212 ist ebenfalls mit Masse verbunden. Zwischen den Emitter Anschluss des ersten Bipolartransistors 212 und einen Schaltungsknoten 340 ist ein Widerstand (R1) 342 geschaltet. Zwischen den Schaltungsknoten 340 und ein Versorgungspotential ist die gesteuerte Stromquelle 240 geschaltet. Der zweite Bipolartransistor 214 der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 ist zwischen Masse und den Widerstand 216 geschaltet. Das bedeutet der Emitteranschluss des zweiten Bipolartransistors 214 ist mit dem Widerstand 216 verbunden, der Kollektoranschluss des zweiten Bipolartransistors 214 ist mit Masse verbunden und der Basisanschluss des zweiten Bipolartransistors 214 ist ebenfalls mit Masse verbunden. Ein zweiter Anschluss des Widerstands 216 ist mit dem nicht-invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 218 verbunden. Zwischen den Widerstand 216 und den Schaltungsknoten 340 ist ein Widerstand 344 gekoppelt. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit können die Widerstände 342 und 344 im Wesentlichen identisch ausgebildet sein. Über den Differenzverstärker 218 kann eine Mehrzahl von gesteuerten Stromquellen angesteuert werden. Eine erste der gesteuerten Stromquellen 340 ist zwischen ein Bezugspotenzial und den Schaltungsknoten 340 gekoppelt, sodass sie die Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 mit Emitter Strömen für die beiden Bipolartransistoren 212, 214 versorgen kann.
Eine zweite durch den Differenzverstärker 218 gesteuerte Stromquelle 242 liefert einen Emitterstrom für den ersten Replika-Bipolartransistor 222 der ersten Replika-Schaltung 220. Der Kollektoranschluss des ersten Replika-Bipolartransistors 222 ist mit Masse verbunden. Der Basisanschluss des ersten Replika-Bipolartransistors 222 ist mit dem Emitteranschluss des ersten Bipolartransistors 212 der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 verbunden. Der Emitteranschluss des ersten Replika-Bipolartransistors 222 ist mit einem Drain-Anschluss eines ersten optionalen PMOS-Transistors 324 der ersten Replika-Schaltung 220 verbunden. Der Source-Anschluss des ersten PMOS-Transistors 324 ist mit der gesteuerten Stromquelle 242 verbunden. Der Gate-Anschluss des ersten PMOS-Transistors 324 ist mit dem Schaltungsknoten 340 der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 verbunden.
Eine dritte durch den Differenzverstärker 218 gesteuerte Stromquelle 244 liefert einen Emitterstrom für den zweiten Replika-Bipolartransistor 234 der zweiten Replika-Schaltung 230. Der Kollektoranschluss des zweiten Replika-Bipolartransistors 234 ist mit Masse verbunden. Der Basisanschluss des zweiten Replika-Bipolartransistors 234 ist mit dem Emitteranschluss des zweiten Bipolartransistors 214 der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 verbunden. Der Emitteranschluss des zweiten Replika-Bipolartransistors 234 ist mit einem Drain-Anschluss eines zweiten optionalen PMOS-Transistors 334 der zweiten Replika-Schaltung 230 verbunden. Der Source-Anschluss des zweiten PMOS-Transistors 334 ist mit der gesteuerten Stromquelle 354 verbunden. Der Gate-Anschluss des zweiten PMOS-Transistors 334 ist mit dem Schaltungsknoten 340 der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 verbunden.
Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel werden die Basisströme der Replika-Bipolartransistoren 222, 234 direkt bzw. unmittelbar in die jeweiligen Emitteranschlüsse der Bipolartransistoren 212, 214 der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 eingespeist. Die beiden PMOS-Transistoren 324, 334 sind optional und könnten gegebenenfalls auch weggelassen werden.
4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Bandabstandsreferenz-Schaltung 400.
Die Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 der Bandabstandsreferenz-Schaltung 400 unterscheidet sich nicht von der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung der vorhergehenden Ausführungsbeispiele. Daher wird an dieser Stelle nicht auf weitere Schaltungsdetails der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 eingegangen.
In dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die dem ersten Bipolartransistor 212 der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 zugeordnete erste Replika-Schaltung 220 einen ersten Stromspiegel 422 (unten), der mit dem Basisanschluss des ersten Replika-Bipolartransistors 222 verbunden ist. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem ersten Stromspiegel 422 um einen NMOS Stromspiegel. Die erste Replika-Schaltung 220 umfasst ferner einen zweiten Stromspiegel 424 (oben), der mit dem ersten Stromspiegel 422 gekoppelt ist. Bei dem zweiten Stromspiegel 424 handelt es sich in dem gezeigten Ausführungsbeispiel um einen PMOS-Stromspiegel. Der zweite Stromspiegel 424 umfasst einen ersten Ausgang 426, der mit dem Emitteranschluss des ersten Bipolartransistors 212 der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 und dem invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 218 gekoppelt ist. Der zweite Stromspiegel 424 umfasst ferner einen zweiten Ausgang 428, der mit dem Emitteranschluss des ersten Replika-Bipolartransistors 222 und mit der Stromquelle 352 der ersten Replika-Schaltung 220 über den optionalen PMOS Transistor 324 gekoppelt ist. Die Stromspiegel 422, 424 dienen zum Ausspiegeln des Basisstroms des ersten Replika-Bipolartransistors 222.
In dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die dem zweiten Bipolartransistor 214 der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 zugeordnete zweite Replika-Schaltung 230 einen ersten Stromspiegel 432 (unten), der mit dem Basisanschluss des zweiten Replika-Bipolartransistors 234 gekoppelt ist. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem ersten Stromspiegel 432 der zweiten Replika-Schaltung 230 um einen NMOS Stromspiegel. Die zweite Replika-Schaltung 230 umfasst ferner einen zweiten Stromspiegel 434 (oben), der mit dem ersten Stromspiegel 432 gekoppelt ist. Bei dem zweiten Stromspiegel 434 handelt es sich in dem gezeigten Ausführungsbeispiel um einen PMOS-Stromspiegel. Der zweite Stromspiegel 434 umfasst einen ersten Ausgang 436, der mit dem Emitteranschluss des zweiten Bipolartransistors 214 der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 verbunden ist. Der zweite Stromspiegel 434 umfasst ferner einen zweiten Ausgang 438, der mit dem Emitteranschluss des zweiten Replika-Bipolartransistors 234 und mit der gesteuerten Stromquelle 354 der zweiten Replika-Schaltung 230 über den PMOS Transistor 334 gekoppelt ist. Die Stromspiegel 432, 434 dienen zum Ausspiegeln des Basisstroms des zweiten Replika-Bipolartransistors 234.
Bei dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel werden die Basisströme der Replika-Bipolartransistoren 222, 234 über die jeweiligen Stromspiegel also indirekt bzw. mittelbar in die jeweiligen Emitteranschlüsse der Bipolartransistoren 212, 214 der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 eingespeist. Die beiden PMOS-Transistoren 324, 334 sind wieder optional und könnten daher gegebenenfalls auch weggelassen werden.
Ausführungsbeispiele können mit Chopping (Zerhacken) und/oder dynamischem Elementabgleich (Dynamic Element Matching, DEM) kombiniert werden. Chopping und dynamischer Elementabgleich können Flackergeräusche und Offsets unterdrücken, die durch Fehlanpassungen zwischen den Transistoren verursacht werden, und können sie zu hochfrequenter Restwelligkeit falten, die leicht gefiltert werden kann. Ausführungsbeispiele von Bandabstandsreferenz-Schaltungen mit Chopping bzw. DEM sind in den 5 und 6 gezeigt.
Bei der in 5 dargestellten Bandabstandsreferenz-Schaltung 500 mit dynamischem Elementabgleich umfasst die Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 eine erste über den Differenzverstärker bzw. Chopperverstärker 518 gesteuerte Stromquelle 502, die ausgebildet ist, einen ersten Emitterstrom (81) zu liefern. Die Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 umfasst ferner eine zweite über den Chopperverstärker 518 gesteuerte Stromquelle 504, die ausgebildet ist, einen zweiten Emitterstrom (I) zu liefern, der geringer ist als der erste Emitterstrom. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel werden die Emitterstromdichten also nicht über die Emitterflächen der ersten und zweiten Bipolartransistoren 212, 214 gesteuert, sondern über die jeweiligen Emitterstromstärken. Die Emitterflächen der in 5 gezeigten Bipolartransistoren 212, 214 der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 sind im Wesentlichen identisch.
Die Bandabstandsreferenz-Schaltung 500 umfasst eine dynamische Elementabgleichsschaltung (dargestellt durch diverse Schalter), die ausgebildet ist, um in einer ersten (Chopper-) Schaltphase den ersten Bipolartransistor 212 an den ersten Emitterstrom und mit der ersten (oder der zweiten) Replika-Schaltung 220 zu koppeln und den zweiten Bipolartransistor 214 an den zweiten Emitterstrom und mit der zweiten Replika-Schaltung 230 zu koppeln. In einer zweiten (Chopper-) Schaltphase koppelt die dynamische Elementabgleichsschaltung den ersten Bipolartransistor 212 an den zweiten Emitterstrom von der Stromquelle 504 und mit der zweiten (oder der ersten) Replika-Schaltung 230. Gleichermaßen wird in der zweiten Schaltphase der zweite Bipolartransistor 214 an den ersten Emitterstrom der Stromquelle 502 und mit der ersten Replika-Schaltung 220 gekoppelt. Die Funktionen der Bipolartransistoren 212, 214 werden also in den unterschiedlichen Schaltphasen vertauscht.
Die gesteuerte Stromquelle 502 ist zwischen ein Versorgungspotenzial (VDDA) und einen Schalter 506 der dynamischen Elementabgleichsschaltung gekoppelt, welcher mit einer Schaltfrequenz f_chop zwischen zwei Schalterpositionen, d. h. zwei Schaltzuständen, hin und her geschaltet wird. In einer ersten Schaltphase steht in der Schalter 506 in der in 5 gezeigten Position und verbindet die Stromquelle 502 über einen Widerstand 508 mit dem Emitteranschluss des ersten Bipolartransistors 212. Während der besagten ersten Schaltphase ist der Emitteranschluss des ersten Bipolartransistors 212 mit der ersten Replika-Schaltung 220 gekoppelt, um den Basisstrom des ersten Replika-Transistors in den ersten Bipolartransistor 212 der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 einzuspeisen.
Die zweite gesteuerte Stromquelle 504 ist zwischen das Versorgungspotenzial und einen zweiten Schalter 510 gekoppelt, welcher mit der Schaltfrequenz f_chop zwischen zwei Schalterpositionen hin und her geschaltet wird. In der ersten Schaltphase steht der Schalter 510 in der in 5 gezeigten Position und verbindet die zweite Stromquelle 504 über einen Widerstand 512 mit dem Emitteranschluss des zweiten Bipolartransistors 214. Während der ersten Schaltphase ist der Emitteranschluss des zweiten Bipolartransistors 214 mit der zweiten Replika-Schaltung 230 gekoppelt, um den Basisstrom des zweiten Replika-Transistors in den zweiten Bipolartransistor 214 der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 einzuspeisen.
Während der ersten Schaltphase ist der Emitteranschluss des ersten Bipolartransistors 212 direkt mit dem invertierenden Eingang des Chopperverstärkers 518 gekoppelt. Der Schaltungsknoten 340 ist während der ersten Schaltphase mit dem nicht-invertierenden Eingang des Chopperverstärkers 518 verbunden. Eine mögliche Implementierung des Chopperverstärkers 518 als Transkonduktanzverstärker mit eingangsseitigem Modulator 519 ist in der 5 rechts gezeigt.
In einer zweiten Schaltphase der dynamischen Elementabgleichsschaltung wechseln die Schalter 506, 510 jeweils in die andere der beiden Schalterpositionen. In der zweiten Schaltphase verbindet der Schalter 506 die Stromquelle 502 über einen Widerstand 514 mit dem Emitteranschluss des zweiten Bipolartransistors 214 und dem nicht-invertierenden Eingang des Chopperverstärkers 518. Während der zweiten Schaltphase ist der Emitteranschluss des zweiten Bipolartransistors 214 mit der ersten Replika-Schaltung 220 gekoppelt, um den Basisstrom des ersten Replika-Transistors in den zweiten Bipolartransistor 214 der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 einzuspeisen. Dies ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel möglich, weil die Bipolartransistoren 212, 214 sowie die Replika-Bipolartransistoren 222, 234 im Wesentlichen identisch ausgebildet sind.
In der zweiten Schaltphase verbindet der zweite Schalter 510 die zweite gesteuerte Stromquelle 504 über einen Widerstand 516 mit dem Emitteranschluss des ersten Bipolartransistors 212. Der Schaltungsknoten 340 zwischen Stromquelle 504 und Widerstand 516 ist mit dem invertierenden Eingang des Chopperverstärkers 518 verbunden. Während der zweiten Schaltphase ist der Emitteranschluss des ersten Bipolartransistors 212 mit der zweiten Replika-Schaltung 230 gekoppelt, um den Basisstrom des zweiten Replika-Transistors 234 in den ersten Bipolartransistor 212 der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 einzuspeisen. Dies ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel möglich, weil die Bipolartransistoren 212, 214 sowie die Replika-Bipolartransistoren 222, 234 im Wesentlichen identisch ausgebildet sind.
In dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel agiert also der jeweils in den unterschiedlichen Schaltphasen an die erste gesteuerte Stromquelle 502 angeschlossene Bipolartransistor 212, 214 als Bipolartransistor mit der höheren Emitterstromdichte. Gleichermaßen agiert der in den jeweiligen Schaltphasen an die zweite gesteuerte Stromquelle 504 angeschlossene Bipolartransistor 212, 214 als Bipolartransistor mit der geringeren Emitterstromdichte. Durch den dynamischen Elementabgleich werden die Funktionen der Baugruppen in den unterschiedlichen Schaltphasen gewechselt, so dass Flackergeräusche und Offsets unterdrückt werden können, die durch Fehlanpassungen zwischen den Transistoren verursacht werden. An dem Schaltungsknoten 340 kann somit eine hochgenaue und stabile Bandabstandsspannung VBG abgegriffen werden. Über eine dritte mittels des Differenzverstärkers 218 gesteuerte Stromquelle 518 kann ein hochgenauer Proportional-zur-Absolut-Temperatur (PTAT) Strom erhalten werden.
Ein optionaler dynamischer Elementabgleich der gesteuerten Stromquellen 502, 504 mit einer Schaltfrequenz f_DEM kann beispielsweise unabhängig von dem dynamischer Elementabgleich der Bipolartransistoren 212, 214 und der Replika-Schaltungen 220, 230 stattfinden. Es kann also eine zweite dynamische Elementabgleichsschaltung vorgesehen sein, die ausgebildet ist, um in einer ersten Schaltphase der zweiten dynamischen Elementabgleichsschaltung den ersten Emitterstrom (81) mittels der ersten Stromquelle 502 zu liefern und den zweiten Emitterstrom (I) mittels der zweiten Stromquelle 504 zu liefern, und um in einer zweiten Schaltphase der zweiten dynamischen Elementabgleichsschaltung den ersten Emitterstrom (81) mittels der zweiten Stromquelle 504 zu liefern und den zweiten Emitterstrom (I) mittels der ersten Stromquelle 502 zu liefern.
Die 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Bandabstandsreferenz-Schaltung 600, mit der zusätzlich zu einem PTAT-Strom (I_ptat) ein NTAT (NTAT = Negative-To-Absolute-Temperature) Strom bereitgestellt werden kann.
In einer ersten Schaltphase der dynamischen Elementabgleichsschaltung verbindet der Schalter 506 die Stromquelle 502 direkt mit dem Emitteranschluss des ersten Bipolartransistors 212. Während der ersten Schaltphase ist der Emitteranschluss des ersten Bipolartransistors 212 mit der ersten (oder der zweiten) Replika-Schaltung 220 gekoppelt, um den Basisstrom des ersten (oder des zweiten) Replika-Bipolartransistors in den ersten Bipolartransistor 212 der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 einzuspeisen. Während der ersten Schaltphase ist der Emitteranschluss des ersten Bipolartransistors 212 direkt mit dem invertierenden Eingang des Chopperverstärkers 518 und direkt mit einem nicht-invertierenden Eingang eines zweiten Chopperverstärkers 618 verbunden. Ein Ausgang des zweiten Chopperverstärkers 618 ist in der ersten Schaltphase auf den invertierenden Eingang des zweiten Chopperverstärkers 618 zurückgekoppelt. Der Ausgang des zweiten Chopperverstärkers 618 steuert drei Stromquellen 602, 604, 606, die jeweils einen NTAT Strom (I_NTAT) liefern. An einem Schaltungsknoten 608 bzw. dem invertierenden Eingang des zweiten Chopperverstärkers 618 liegt somit eine NTAT-Spannung an.
In der ersten Schaltphase steht der zweite Schalter 510 in der in 6 gezeigten Position und verbindet die zweite gesteuerte Stromquelle 504 über den Widerstand 512 mit dem Emitteranschluss des zweiten Bipolartransistors 214. Während der ersten Schaltphase ist der Emitteranschluss des zweiten Bipolartransistors 214 mit der zweiten (oder der ersten) Replika-Schaltung 230 gekoppelt, um den Basisstrom des zweiten (oder des zweiten) Replika-Transistors in den zweiten Bipolartransistor 214 der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 einzuspeisen. Während der ersten Schaltphase ist ein Schaltungsknoten 640 zwischen Schalter 510 und Widerstand 512 direkt mit dem nicht-invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 218 verbunden.
In einer zweiten Schaltphase der dynamischen Elementabgleichsschaltung verbindet der Schalter 506 die Stromquelle 502 direkt mit dem Emitteranschluss des zweiten Bipolartransistors 214 und direkt mit dem nicht-invertierenden Eingang des ersten Differenzverstärkers 218. Während der zweiten Schaltphase ist der Emitteranschluss des zweiten Bipolartransistors 214 mit der ersten (oder der zweiten) Replika-Schaltung 220 gekoppelt, um den Basisstrom des ersten (oder des zweiten) Replika-Bipolartransistors in den zweiten Bipolartransistor 214 der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 einzuspeisen. Während der zweiten Schaltphase ist der Emitteranschluss des zweiten Bipolartransistors 214 direkt mit dem invertierenden Eingang des zweiten Chopperverstärkers 618 verbunden. Der Ausgang des zweiten Chopperverstärkers 618 ist während der zweiten Schaltphase auf den nicht-invertierenden Eingang des zweiten Chopperverstärkers 618 zurückgekoppelt.
In der zweiten Schaltphase verbindet der zweite Schalter 510 die zweite gesteuerte Stromquelle 504 über den Widerstand 516 mit dem Emitteranschluss des ersten Bipolartransistors 212. Während der zweiten Schaltphase ist der Emitteranschluss des ersten Bipolartransistors 212 mit der zweiten (oder der ersten) Replika-Schaltung 220 gekoppelt, um den Basisstrom des zweiten (oder des ersten) Replika-Transistors in den ersten Bipolartransistor 212 der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 einzuspeisen. Während der zweiten Schaltphase ist ein Schaltungsknoten 642 zwischen Schalter 510 und Widerstand 516 direkt mit dem invertierenden Eingang des Chopperverstärkers 518 verbunden.
Über eine an den Ausgang des Chopperverstärkers 518 gekoppelte gesteuerte Stromquelle 505 kann durch die Bandabstandsreferenz-Kernschaltung 210 ein PTAT-Strom (I_PTAT) bereitgestellt werden, der an einem Schaltungsknoten 622 mit dem NTAT Strom (I_NTAT) der von dem zweiten Chopperverstärker 618 gesteuerten Stromquelle 604 zusammengeführt wird. Dadurch kann an dem Schaltungsknoten 622 eine über die Temperatur sehr konstante Spannung Vconst erhalten werden.
Es wird an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass ein dynamischer Elementabgleich der gesteuerten Stromquellen abhängig oder unabhängig von dem dynamischen Elementabgleich der Bipolartransistoren 212, 214 und/oder der Replika-Schaltungen 220, 230 durchgeführt werden kann. Dies wird in 5 und 6 durch die unterschiedlichen Schaltfrequenzen f_chop, f_DEM1 und f_DEM2 symbolisiert. Die unterschiedlichen Schaltfrequenzen f_chop, f_DEM1 und f_DEM2 können gleich und phasensynchron, gleich aber phasenverschoben, oder verschieden voneinander sein.
Die 7 zeigt ein weiteres vereinfacht dargestelltes Ausführungsbeispiel einer Bandabstandsreferenz-Schaltung 700.
Die Bandabstandsreferenz-Schaltung 700 umfasst weitere über den Chopperverstärker 518 gesteuerte Stromquellen 505, 620, um jeweils einen Strom I_PTAT zu liefern. Ein pnp- Bipolartransistor 702 ist zwischen die Stromquelle 620 und Masse geschaltet. Ein Widerstand 704 ist zwischen den Emitter des Bipolartransistors 702 und die Stromquelle 620 gekoppelt, um an Schaltungsknoten 706 eine stabile Bandabstandsspannung V_BG zu erhalten. Der Emitter des Bipolartransistors 702 kann mit der ersten oder zweiten Replika-Schaltung 220, 230 gekoppelt sein, um einen Basisstrom des ersten oder zweiten Replika-Bipolartransistors in den Emitter des dritten Bipolartransistors 702 zu koppeln.
Zusammenfassend schlägt die vorliegende Offenbarung also vor, individuelle Basisströme in einem Bandabstandsreferenz-Kernschaltung (Bandgap-Kern) 210 mit Replika-Schaltungen 220, 230 zu messen und die so erhaltenen Vorspannungs- bzw. Replika-Basisströme individuell auf die Emitter der pnp-Transistoren 212, 214 des Bandgap-Kerns 210 zurückführen, um den Kollektorstrom individuell für jeden pnp-Transistor 212, 214 zu stabilisieren und ihn unabhängig von gemeinsamen oder differentiellen β-Drift-Effekten zu machen. Dieses vorgeschlagene Prinzip ist in 8 zusammengefasst.
Die 9 und 10 zeigen eine Verbesserung der Stabilität von I_PTAT und V_BG gegenüber herkömmlichen Bandabstandsreferenz-Schaltungen ohne β-Drift-Kompensation. Qualitativ lässt sich für I_PTAT und V_BG jeweils eine deutliche Reduktion des Drifts erkennen.
Durch die Beschreibung und Zeichnungen werden nur die Grundsätze der Offenbarung dargestellt. Weiterhin sollen alle hier aufgeführten Beispiele grundsätzlich ausdrücklich nur illustrativen Zwecken dienen, um den Leser beim Verständnis der Grundsätze der Offenbarung und der durch den (die) Erfinder beigetragenen Konzepte zur Weiterentwicklung der Technik zu unterstützen. Alle hiesigen Aussagen über Grundsätze, Aspekte und Beispiele der Offenbarung sowie konkrete Beispiele derselben umfassen deren Entsprechungen.
Ein als „Mittel zum...“ Ausführen einer bestimmten Funktion bezeichneter Funktionsblock kann sich auf eine Schaltung beziehen, die ausgebildet ist zum Ausführen einer bestimmten Funktion. Somit kann ein „Mittel für etwas“ als ein „Mittel ausgebildet für oder geeignet für etwas“ implementiert sein, z. B. ein Bauelement oder eine Schaltung ausgebildet für oder geeignet für die jeweilige Aufgabe.

Claims

Eine Bandabstandsreferenz-Schaltung (200; 300;400; 500; 600; 700), umfassend eine Bandabstandsreferenz-Kernschaltung (210) mit einem ersten Bipolartransistor (212) mit einer ersten Emitterstromdichte und einer ersten Basis-Emitter-Spannung; einem zweiten Bipolartransistor (214) mit einer zweiten Emitterstromdichte, die kleiner ist als die erste Emitterstromdichte, und mit einer zweiten Basis-Emitter-Spannung; einem Widerstand (216), der mit dem Emitter des zweiten Bipolartransistors (214) verbunden ist, und einer Differenzverstärkerschaltung (218; 518), die ausgebildet ist, um erste und zweite Emitterströme durch den ersten und zweiten Bipolartransistor zu steuern, sodass sich eine Summe aus der zweiten Basis-Emitter-Spannung und einem Spannungsabfall über dem Widerstand der ersten Basis-Emitter-Spannung annähert; eine erste Replika-Schaltung (220) umfassend einen ersten Replika-Bipolartransistor (222), der einen Arbeitspunkt des ersten Bipolartransistors (212) der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung (210) nachbildet, wobei die erste Replika-Schaltung (220) ausgebildet ist, um einen Basisstrom des ersten Replika-Bipolartransistors (222) mit dem Emitter des ersten Bipolartransistors (212) der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung zu koppeln; eine zweite Replika-Schaltung (230) umfassend einen zweiten Replika-Bipolartransistor (234), der einen Arbeitspunkt des zweiten Bipolartransistors (214) der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung (210) nachbildet, wobei die zweite Replika-Schaltung (230) ausgebildet ist, um einen Basisstrom des zweiten Replika-Bipolartransistors (234) mit dem Emitter des zweiten Bipolartransistors (214) der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung (210) zu koppeln, wobei die erste Replika-Schaltung (220) folgendes umfasst einen ersten Stromspiegel (422), der mit einer Basis des ersten Replika-Bipolartransistors (222) gekoppelt ist; einen zweiten Stromspiegel (424), der mit dem ersten Stromspiegel (422) gekoppelt ist, wobei der zweite Stromspiegel (424) einen ersten Ausgang (426) umfasst, der mit dem Emitter des ersten Bipolartransistors (212) der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung gekoppelt ist, und einen zweiten Ausgang (428) umfasst, der mit dem Emitter des ersten Replika-Bipolartransistors (222) und mit einer Stromquelle (242) der ersten Replika-Schaltung gekoppelt ist; und wobei die zweite Replika-Schaltung (230) folgendes umfasst einen ersten Stromspiegel (432), der mit einer Basis des zweiten Replika-Bipolartransistors (234) gekoppelt ist; einen zweiten Stromspiegel (434), der mit dem ersten Stromspiegel (432) gekoppelt ist, wobei der zweite Stromspiegel (434) einen ersten Ausgang (436) umfasst, der mit dem Emitter des zweiten Bipolartransistors (214) der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung gekoppelt ist, und einen zweiten Ausgang (438) umfasst, der mit dem Emitter des zweiten Replika-Bipolartransistors (234) und mit einer Stromquelle (244) der zweiten Replika-Schaltung gekoppelt ist.
Die Bandabstandsreferenz-Schaltung (200; 300;400; 500; 600; 700) nach Anspruch 1, wobei der erste Bipolartransistor (212) der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung eine erste Basis-Emitter-Übergangsfläche aufweist und der zweite Bipolartransistor (214) der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung eine zweite Basis-Emitter-Übergangsfläche aufweist, die größer ist als die erste Basis-Emitter-Übergangsfläche.
Die Bandabstandsreferenz-Schaltung (200; 300;400; 500; 600; 700) nach Anspruch 1, wobei eine erste Basis-Emitter-Übergangsfläche des ersten Bipolartransistors (212) der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung einer zweiten Basis-Emitter-Übergangsfläche des zweiten Bipolartransistors (214) der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung entspricht und die Bandabstandsreferenz-Kernschaltung eine erste Stromquelle (502) aufweist, die einen ersten Emitterstrom für den ersten Bipolartransistor liefert, und eine zweite Stromquelle (504) aufweist, die einen zweiten Emitterstrom für den für den zweiten Bipolartransistor liefert, der geringer ist als der erste Emitterstrom.
Die Bandabstandsreferenz-Schaltung (200; 300;400; 500; 600; 700) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Bipolartransistor (212) der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung und der erste Replika-Bipolartransistor (222) als pnp-Bipolartransistoren konfiguriert sind, und wobei der zweite Bipolartransistor (214) der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung und der zweite Replika-Bipolartransistor (234) als pnp-Bipolartransistoren konfiguriert sind.
Die Bandabstandsreferenz-Schaltung (200; 300;400; 500; 600; 700) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Basis des ersten Replika-Bipolartransistors (222) mit dem Emitter des ersten Bipolartransistors (212) der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung gekoppelt ist und wobei die erste Replika-Schaltung (220) einen ersten MOSFET (324) umfasst, der zwischen den ersten Replika-Bipolartransistor (222) und eine Stromquelle (242) der ersten Replika-Schaltung gekoppelt ist, und wobei eine Basis des zweiten Replika-Bipolartransistors (234) mit dem Emitter des zweiten Bipolartransistors (214) der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung gekoppelt ist und wobei die zweite Replika-Schaltung (230) einen zweiten MOSFET (334) umfasst, der zwischen den zweiten Replika-Bipolartransistor (234) und eine Stromquelle (244) der zweiten Replika-Schaltung gekoppelt ist.
Die Bandabstandsreferenz-Schaltung (200; 300;400; 500; 600; 700) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten Stromspiegel (422; 432) als NMOS-Stromspiegel und die zweiten Stromspiegel (424; 434) als PMOS-Stromspiegel konfiguriert sind.
Die Bandabstandsreferenz-Schaltung (200; 300;400; 500; 600; 700) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Stromquellen der Replika-Schaltungen und der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung jeweils gesteuerte Stromquellen sind und jeweils mit einem Steuerausgang der Differenzverstärkerschaltung (218; 518) gekoppelt sind.
Die Bandabstandsreferenz-Schaltung (200; 300;400; 500; 600; 700) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bandabstandsreferenz-Kernschaltung (210) folgendes umfasst eine erste über die Differenzverstärkerschaltung (518) gesteuerte Stromquelle (502), die ausgebildet ist, einen ersten Emitterstrom zu liefern; eine zweite über die Differenzverstärkerschaltung (518) gesteuerte Stromquelle (504), die ausgebildet ist, einen zweiten Emitterstrom zu liefern, der geringer ist als der erste Emitterstrom; und eine erste dynamische Elementabgleichsschaltung, die ausgebildet ist, um in einer ersten Schaltphase den ersten Bipolartransistor (212) an den ersten Emitterstrom und mit der ersten Replika-Schaltung (220) zu koppeln und den zweiten Bipolartransistor (214) an den zweiten Emitterstrom und mit der zweiten Replika-Schaltung (230) zu koppeln, und um in einer zweiten Schaltphase, den ersten Bipolartransistor (212) an den zweiten Emitterstrom und mit der zweiten Replika-Schaltung (230) zu koppeln und den zweiten Bipolartransistor (214) an den ersten Emitterstrom und mit der ersten Replika-Schaltung (220) zu koppeln.
Die Bandabstandsreferenz-Schaltung (200; 300;400; 500; 600; 700) nach Anspruch 8, ferner umfassend eine zweite dynamische Elementabgleichsschaltung, die ausgebildet ist, um in einer ersten Schaltphase den ersten Emitterstrom mittels der ersten Stromquelle (502) zu liefern und den zweiten Emitterstrom mittels der zweiten Stromquelle (504) zu liefern, und um in einer zweiten Schaltphase den ersten Emitterstrom mittels der zweiten Stromquelle (504) zu liefern und den zweiten Emitterstrom mittels der ersten Stromquelle (502) zu liefern.
Die Bandabstandsreferenz-Schaltung (200; 300;400; 500; 600; 700) nach Anspruch 8 oder 9, ferner umfassend eine weitere über die Differenzverstärkerschaltung (518) der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung gesteuerte Stromquelle (505); einen dritten Bipolartransistor (702); und einen Widerstand (704), der zwischen die weitere Stromquelle (505) und den Emitter des dritten Bipolartransistors (702) gekoppelt ist, um eine Bandabstandsspannung zu erhalten, wobei der Emitter des dritten Bipolartransistors (702) mit der ersten oder zweiten Replika-Schaltung (220; 230) gekoppelt ist, um einen Basisstrom des ersten oder zweiten Replika-Bipolartransistors mit dem Emitter des dritten Bipolartransistors (702) zu koppeln.
Die Bandabstandsreferenz-Schaltung (200; 300;400; 500; 600; 700) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, ferner umfassend eine weitere über die Differenzverstärkerschaltung (518) der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung gesteuerte Stromquelle (505), die ausgebildet ist, um einen PTAT-Strom bereitzustellen.
Die Bandabstandsreferenz-Schaltung (200; 300;400; 500; 600; 700) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Differenzverstärkerschaltung (518) der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung als Chopper-Verstärkerschaltung ausgebildet ist, deren Eingänge in unterschiedlichen Schaltphasen mit unterschiedlichen Bipolartransistoren der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung gekoppelt sind.
Die Bandabstandsreferenz-Schaltung (200; 300;400; 500; 600; 700) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei die erste dynamische Elementabgleichsschaltung ausgebildet ist, um in der ersten Schaltphase den Emitter des ersten Bipolartransistors (212) mit einem ersten Eingang eines Chopper-Verstärkers (618) zu koppeln und einen Ausgang (608) des Chopper-Verstärkers (618) mit einem zweiten Eingang des Chopper-Verstärkers zu koppeln, und um in der zweiten Schaltphase den Emitter des zweiten Bipolartransistors (214) mit dem zweiten Eingang des Chopper-Verstärkers (618) zu koppeln und den Ausgang (608) des Chopper-Verstärkers mit dem ersten Eingang des Chopper-Verstärkers zu koppeln.
Die Bandabstandsreferenz-Schaltung (200; 300;400; 500; 600; 700) nach Anspruch 13, wobei zwischen den Ausgang des Chopper-Verstärkers (618) und Masse ein Widerstand gekoppelt ist.
Die Bandabstandsreferenz-Schaltung (200; 300;400; 500; 600; 700) nach einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei der Ausgang des Chopper-Verstärkers (618) mit einer gesteuerten Stromquelle (604; 606) gekoppelt ist, um einen NTAT-Strom bereitzustellen.
Die Bandabstandsreferenz-Schaltung (200; 300;400; 500; 600; 700) nach Anspruch 15, umfassend eine über die Differenzverstärkerschaltung (518) der Bandabstandsreferenz-Kernschaltung gesteuerte Stromquelle (620), die ausgebildet ist, um einen PTAT-Strom bereitzustellen; und einen zwischen einen Schaltungsknoten (622) und Masse geschalteten Widerstand, wobei der NTAT-Strom und der PTAT-Strom in den Schaltungsknoten (622) fließen.