JP2013525902A - バンドギャップ基準回路及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図2Aは、種々の回路構成要素のパラメータにおける通常変動による回路不精密性を低減するためにダイナミックエレメントマッチングを備えるバンドギャップ電圧基準システム10を示す。電圧基準システム10はバンドギャップ基準生成回路12を含み、バンドギャップ基準生成回路12の出力はダイナミックサンプリングシステム35に結合される。この例では、基準生成回路12は、まとめて「I3×7」で示すM=7の同一電流源I3を含む。7個の電流源I3の各々は、VDDに接続される一方の端子と、対応するPチャネルトランジスタMP0のソースに及び他の対応するPチャネルトランジスタMP2のソースに接続される他方の端子とを有する。7個のトランジスタMP0は、まとめて「MP0×7」で示し、7個のトランジスタMP2は、まとめて「MP2×7」で示す。トランジスタMP0×7のゲートは、デジタル制御信号CTL−ISOURCEのM=7ビットを伝送するバスのそれぞれ7個の導体に接続され、また、まとめて「INV0×7」で示す7個の対応するインバータの入力にそれぞれ接続される。7個のインバータINV0×7の出力はそれぞれ7個のトランジスタMP2×7のゲートに接続される。
図2Aの構造、ブロック35
図2Aの動作、ブロック12
図2A、サンプリングシステム35の動作
Claims (19)
- バンドギャップ電圧基準回路であって、
第1の電流を第1の導体に、第2の電流を第2の導体に供給するための電流源回路要素、
第1の基準電圧に結合されるカソード端子を各々が有する複数のダイオード、
第1のデジタル制御信号に応答して、それぞれ、前記第1の導体を前記ダイオードのアノード端子に選択的に結合して、選択されたダイオードに前記第1の電流を流すためのスイッチの第1のグループ、及び
前記第1のデジタル制御信号に応答して、前記第2の導体を、前記第1の導体に選択的に結合されない前記ダイオードのアノード端子に選択的に結合して、前記第2の電流を、前記第1の導体に選択的に結合されない前記ダイオードに流し、前記ダイオード間で共有させるためのスイッチの第2のグループ、
を含むバンドギャップ基準生成回路であって、
前記第1の制御信号が、前記ダイオードを前記第1の導体に継続的に結合させる値を有し、それによって、前記第1の電流が、それぞれ、前記ダイオードに、対応する相対的に高いVBE電圧を前記第1の導体に生成させ、前記第2の電流が、前記第1の導体に結合されていない前記継続的に結合されたダイオードに、対応する相対的に低いVBE電圧を前記第2の導体に生成させるようにし、相対的に高いVBE電圧と対応する相対的に低いVBE電圧との間の差が対応するΔVBE電圧に等しい、バンドギャップ基準生成回路と、
前記相対的に高いVBE電圧及び前記相対的に低いVBE電圧をサンプリングして、差動バンドギャップ電荷を生成するためのサンプリング回路要素と、
安定したバンドギャップ電圧を生成するように継続的差動ギャップを平均化するために、前記差動バンドギャップ電荷を受け取るよう前記サンプリング回路要素の第1及び第2の出力導体によって結合される平均化回路要素と、
を含む、バンドギャップ電圧基準回路。 - 請求項1に記載のバンドギャップ電圧基準回路であって、前記第1の制御信号を生成するためのスイッチコントローラを含む、バンドギャップ電圧基準回路。
- 請求項1に記載のバンドギャップ電圧基準回路であって、
各ダイオードがNPNダイオード接続トランジスタであって、
各アノード端子がダイオード接続トランジスタのコレクタを含み、
各カソード端子がダイオード接続トランジスタのエミッタを含み、
前記電流源回路要素が、各々が単位電流を提供する複数の単位電流源を含み、
前記ダイオード接続トランジスタの各々が単位トランジスタであり、
前記バンドギャップ電圧基準生成回路が、
第2のデジタル制御信号に応答して、それぞれ、前記第1の導体を前記単位電流源に選択的に結合して前記第1の電流を生成するためのスイッチの第3のグループ、及び
前記第2のデジタル制御信号に応答して、前記第2の導体を前記第1の導体に結合されない前記単位電流源に選択的に結合して前記第2の電流を生成するためのスイッチの第4のグループ、
を更に含む、バンドギャップ電圧基準回路。 - 請求項3に記載のバンドギャップ電圧基準回路であって、
第3の導体が前記スイッチの第1のグループ、前記スイッチの第2のグループ、第5のグループのスイッチ、及び第6のグループのスイッチに結合され、
前記第5のグループのスイッチが、前記第1のデジタル制御信号に応答して、第4の導体を前記第3の導体に結合して、前記スイッチの第1のグループの電圧降下エラーを回避し、
前記第6のグループのスイッチが、前記第1のデジタル制御信号に応答して、第5の導体を前記第3の導体に結合して、前記スイッチの第2のグループの電圧降下エラーを回避する、
バンドギャップ電圧基準回路。 - 請求項4に記載のバンドギャップ電圧基準回路であって、スイッチコントローラが前記第2のデジタル制御信号を生成して、それによって前記単位電流源が前記第2の導体に継続的に結合されて、前記相対的に低いVBE電圧を前記第2の導体へ生成し、また前記第2の導体に結合されない前記単位電流源が、相対的に高いVBE電圧を前記第1の導体へ生成し、それによって前記ΔVBE電圧を生成するようにする、バンドギャップ電圧基準回路。
- 請求項5に記載のバンドギャップ電圧基準回路であって、前記サンプリング回路要素が、前記相対的に高いVBE電圧及び前記相対的に低いVBE電圧をサンプリングして第1の出力電荷及び第2の出力電荷を生成するための、サンプリングキャパシタの第1のグループ及びサンプリングキャパシタの第2のグループを含み、前記第1及び第2の出力電荷が、前記平均化回路要素への入力として印加され、対応する第1及び第2の出力電荷の差がそれぞれ前記差動バンドギャップ電荷に等しい、バンドギャップ電圧基準回路。
- 請求項3に記載のバンドギャップ電圧基準回路であって、前記トランジスタが単位トランジスタであり、単位トランジスタの数が16に等しい、バンドギャップ電圧基準回路。
- 請求項7に記載のバンドギャップ電圧基準回路であって、前記トランジスタが単位トランジスタであって、単位トランジスタの数が16に等しく、単位電流源の数が7に等しい、バンドギャップ電圧基準回路。
- 請求項6に記載のバンドギャップ電圧基準回路であって、前記スイッチコントローラが、サンプリングキャパシタの前記第1及び第2のグループのサンプリングキャパシタに結合された種々のスイッチへの制御入力として複数のデジタル制御信号を生成して、サンプリングキャパシタの前記第1及び第2のグループの各々のサンプリングキャパシタを、前記相対的に高いVBE電圧及び前記相対的に低いVBE電圧の各サンプリングに対し、所定の回数ローテーションさせる、バンドギャップ電圧基準回路。
- 請求項6に記載のバンドギャップ電圧基準回路であって、前記サンプリング回路要素が、第1のデジタルトリム信号に応答して第1のスイッチによって前記第4の導体に結合され、更に第2のデジタルトリム信号に応答して第2のスイッチによって前記第5の導体に結合される第1のトリミングキャパシタを含み、前記サンプリング回路要素が更に、第3のデジタルトリム信号に応答して第3のスイッチによって前記第4の導体に結合され、更に第4のデジタルトリム信号に応答して第4のスイッチによって前記第5の導体に結合される第2のトリミングキャパシタを含む、バンドギャップ電圧基準回路。
- 請求項6に記載のバンドギャップ電圧基準回路であって、前記差動バンドギャップ電荷の曲率を補正するために前記サンプリング回路要素の前記第1及び第2の出力導体に曲率補正電荷を生成するよう結合される曲率補正回路要素を含む、バンドギャップ電圧基準回路。
- 請求項4に記載のバンドギャップ電圧基準回路であって、前記バンドギャップ基準生成回路が、
インバータの第1グループであって、各インバータが、前記第1のデジタル制御信号に結合される入力と、前記第2及び第6のグループの対応するスイッチの制御端子に結合される出力とを有し、前記第1のデジタル制御信号が、前記第1及び第5のグループの対応するスイッチの制御端子に直接結合される、前記インバータの第1のグループ、及び
インバータの第2のグループであって、各インバータが、前記第2のデジタル制御信号に結合される入力と、前記第4のグループの対応するスイッチの制御端子に結合される出力とを有し、前記第2のデジタル制御信号が、前記第3のグループのスイッチの制御端子に直接結合される、前記インバータの第2のグループ
を含む、バンドギャップ電圧基準回路。 - 請求項4に記載のバンドギャップ電圧基準回路であって、前記スイッチがトランジスタであり、前記第1、第2、第5、及び第6のグループのトランジスタがNチャネルトランジスタであり、前記第3及び第4のグループのトランジスタがPチャネルトランジスタである、バンドギャップ電圧基準回路。
- バンドギャップ基準電圧を生成するための方法であって、
(a) 第1の電流を第1の導体に供給し、第2の電流を第2の導体に供給すること、
(b) 第1のデジタル制御信号の継続的値に応答して、前記第1の導体を、それぞれ、複数のダイオードのアノード端子に継続的に結合し、それぞれ、前記ダイオードに前記第1の電流を継続的に流すようにさせること、
(c) 前記第1のデジタル制御信号のそれぞれ前記継続的値に応答して、前記第2の導体を、前記第1の導体に選択的に結合されていない前記ダイオードの継続的グループのアノード端子に継続的に結合して、前記第2の電流を、前記グループの各々の前記ダイオードに流しそれらの間で共有させること、
(d) 前記第1の電流が、前記ダイオードに、それぞれ、対応する相対的に高いVBE電圧を前記第1の導体へ継続的に生成させ、前記第2の電流が、前記第1の導体に選択的に結合されていない前記ダイオードの前記継続的グループに、対応する相対的に低いVBE電圧を前記第2の導体へ継続的に生成させることであって、各相対的に高いVBE電圧と対応する相対的に低いVBE電圧との間の差が対応するΔVBE電圧に等しいこと、
(e) 前記相対的に高いVBE電圧及び相対的に低いVBE電圧をサンプリングして、対応する差動バンドギャップ電荷を生成すること、及び
(f) 前記継続的差動バンドギャップ電荷を平均化して、安定したバンドギャップ電圧を提供すること、
を含む方法。 - 請求項14に記載の方法であって、
各ダイオードがNPNダイオード接続トランジスタであり、
各アノード端子がダイオード接続トランジスタのコレクタを含み、
各カソード端子がダイオード接続トランジスタのエミッタを含み、
前記ダイオード接続トランジスタの各々が単位トランジスタであり、
ステップ(a)が、第2のデジタル制御信号の継続的値に応答して、前記第1の導体を、それぞれ、複数の単位電流源に継続的に結合して、前記第1の電流を生成することを含み、
ステップ(a)が更に、前記第2のデジタル制御信号の前記継続的値に応答して、前記第2の導体を、前記第1の導体に選択的に結合されていない前記単位電流源に継続的に結合して、前記第2の電流を生成することを含む、
方法。 - 請求項15に記載の方法であって、スイッチコントローラを動作させて、前記第1及び第2のデジタル制御信号を生成させて、前記単位電流源が前記第2の導体に継続的に結合されて、前記相対的に低いVBE電圧を前記第2の導体へ生成するようにし、また前記第2の導体に結合されていない前記単位電流源が、前記相対的に高いVBE電圧を前記第1の導体へ生成するようにし、それによって前記ΔVBE電圧を生成することを含む、方法。
- 請求項16に記載の方法であって、ステップ(e)がサンプリング回路要素を動作させて、対応する相対的に高いVBE電圧及び相対的に低いVBE電圧を継続的に受け取り、前記対応する差動バンドギャップ電荷の前記継続的値を生成することを含む、方法。
- 請求項17に記載の方法であって、前記スイッチコントローラを動作させて、サンプリングキャパシタの第1及び第2のグループに結合された種々のスイッチを制御するための入力として、複数のデジタル制御信号を生成して、前記第1のグループのサンプリングキャパシタを、前記相対的に高いVBE電圧及び前記相対的に低いVBE電圧の各値の各サンプリングに対し、所定の回数ローテーションさせるようにすること、また、前記第2のグループのサンプリングキャパシタを、前記相対的に高いVBE電圧及び前記相対的に低いVBE電圧の各値の各サンプリングに対し、前記所定の回数ローテーションさせるようにすることを含む、方法。
- バンドギャップ基準電圧を生成するための回路であって、
(a) 第1の電流を第1の導体に供給し、第2の電流を第2の導体に供給するための手段、
(b) 前記第1の電流を選択されたダイオード接続トランジスタに継続的に流すように、第1のデジタル制御信号に応答して、前記第1の導体を、それぞれ、複数のバイポーラダイオード接続トランジスタのコレクタに継続的に結合するための手段、
(c) 前記第2の電流を、前記第1の導体に選択的に結合されていないトランジスタに流しそれらの間で共有させるために、前記第1のデジタル制御信号に応答して、前記第2の導体を、前記第1の導体に現時点で選択的に結合されていない前記ダイオード接続トランジスタのコレクタに継続的に結合するための手段、
(d) 前記第1の電流が、前記トランジスタに、それぞれ、対応する相対的に高いVBE電圧を前記第1の導体へ生成させ、前記第2の電流が、前記第1の導体に結合されていないトランジスタの組に、対応する相対的に低いVBE電圧を前記第2の導体へ生成させるように、前記トランジスタが前記第1の導体に継続的に結合されるように、前記第1の制御信号を生成する手段であって、各相対的に高いVBE電圧と対応する相対的に低いVBE電圧との間の差が対応するΔVBE電圧に等しい、前記手段、
(e) 対応する差動バンドギャップ電荷を生成するように、前記相対的に高いVBE電圧及び相対的に低いVBE電圧をサンプリングする手段、及び
(f) 安定したバンドギャップ電圧を提供するために、継続的な差動バンドギャップ電荷を平均化する手段、
を含む回路。
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