KR101892069B1 - Bandgap voltage reference circuit - Google Patents

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Abstract

본 발명의 밴드갭 전압 기준 회로는 제1 입력전압 및 제2 입력전압을 이용하여 바이어스 기준 전류를 출력하는 셀프 바이어스된(self-biased) OP 앰프(op-amp); 셀프 바이어스된 OP 앰프의 출력에 대해서 전원 전압 제거비(power supply rejection ratio, PSRR)를 향상시키는 PSRR 향상 회로; 및 PSRR 향상 회로의 출력에 대해서 부하(load)로 기준 전압(reference voltage)을 출력하는 부하 활성화(active load) 회로를 포함한다. 따라서, 본 발명에 따르면 PSRR을 향상시킬 수 있다.The band gap voltage reference circuit of the present invention includes a self-biased OP amp that outputs a bias reference current using a first input voltage and a second input voltage; A PSRR enhancement circuit to improve the power supply rejection ratio (PSRR) for the output of a self-biased op amp; And an active load circuit for outputting a reference voltage as a load to the output of the PSRR enhancement circuit. Therefore, according to the present invention, PSRR can be improved.

Description

밴드갭 전압 기준 회로{BANDGAP VOLTAGE REFERENCE CIRCUIT}BANDGAP VOLTAGE REFERENCE CIRCUIT [0002]

본 발명은 밴드갭 전압 기준 회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공급전압이 0.9[V]에서 4[V]의 범위이고, 온도계수가 5.5 ppm/℃에서, 높은 전원전압제거비(PSRR: Power Supply Rejection Ratio)를 가지는 CMOS만으로 구성된 밴드갭 전압 기준 회로에 관한 것이다. 여기서 5.5 ppm/℃의 온도계수는 0 내지 125℃의 온도범위에서 획득되었으며, 전체회로의 전력은 27℃에서 0.9[V]를 공급했을 때 0.21[μW] 소모되었다. 100Hz와 10MHz에서 PSRR은 각각 63 및 66.5[dB]보다 낮았으며, 회로의 실효면적은 0.0028 mm2 였다.The present invention relates to a bandgap voltage reference circuit, and more particularly, to a bandgap voltage reference circuit having a supply voltage of 0.9 [V] to 4 [V], a temperature coefficient of 5.5 ppm / Quot ;, and " Ratio "). Here, the temperature coefficient of 5.5 ppm / ° C was obtained in the temperature range of 0 to 125 ° C, and the power of the whole circuit was consumed 0.21 [ μW ] when 0.9 [V] was supplied at 27 ° C. At 100 Hz and 10 MHz, the PSRR was lower than 63 and 66.5 [dB], respectively, and the effective area of the circuit was 0.0028 mm 2 .

집적회로 형태로 제작되는 아날로그/고주파 회로 또는 디지털 회로는 효율적인 동작을 위해서 안정적이고 정확한 바이어스 전압이 요구된다. 즉, 외부 전원 전압, 온도 또는 공정이 변동하더라도 이것들이 집적회로 내부에 영향을 미치지 않도록 하고 안정적으로 각 소자들이 고유의 기능을 발휘할 수 있어야 한다. 그러나 통상적인 바이어스 회로에서 제공되는 바이어스 전압은 회로가 동작하는 동안에 발생하는 온도변화로 인해 시간이 지날수록 일정한 값을 유지하지 못하고 변하게 되는 문제가 발생한다.An analog / high-frequency circuit or a digital circuit which is fabricated in the form of an integrated circuit requires a stable and accurate bias voltage for efficient operation. That is, even if the external power supply voltage, temperature, or process fluctuates, they must be prevented from affecting the inside of the integrated circuit, and each device should be able to perform its own functions stably. However, a bias voltage provided in a conventional bias circuit has a problem that the bias voltage does not maintain a constant value over time due to a temperature change occurring during operation of the circuit.

상기 문제를 해결하기 위해 밴드갭 전압 기준 회로가 사용되고 있다. 밴드갭 전압 기준 회로는 절대온도에 비례하는 특성을 갖는 PTAT(proportional to absolute temperature)회로에 의해 만들어지는 전압과 절대온도에 반비례하는 특성을 갖는 CTAT(complementary to absolute temperature) 회로에 의해 만들어지는 전압을 합하여 온도 변화에 영향을 받지 않는 안정적인 기준전압을 출력한다.In order to solve the above problem, a band gap voltage reference circuit is used. The band gap voltage reference circuit uses a voltage produced by a proportional to absolute temperature (PTAT) circuit with a characteristic proportional to the absolute temperature and a voltage produced by a complementary to absolute temperature (CTAT) circuit having a characteristic inversely proportional to the absolute temperature And outputs a stable reference voltage that is not affected by the temperature change.

공정 변화(Process variations), 전압(Voltage) 및 온도(Temperature) (PVT)에 대해 종속적인 전압 기준(voltage references)은 아날로그 회로, 혼합 신호(mixed signal) 처리, RF 분야 및 디지털 회로에서 널리 이용된다. 밴드갭 전압 기준 회로(bandgap voltage reference circuit)의 구조는 3개의 주요 부분으로 나뉠 수 있다: 두 개의 전압(또는 전류)의 생성, 여기서 하나는 절대 온도에 비례하고(proportional to absolute temperature, PTAT), 다른 하나는 절대 온도에 반비례하고(complementary to absolute temperature, CTAT) 그리고 바이어싱(biasing)이다. Dependent voltage references to process variations, voltage and temperature (PVT) are widely used in analog circuits, mixed signal processing, RF fields and digital circuits . The structure of a bandgap voltage reference circuit can be divided into three main parts: the generation of two voltages (or currents), one proportional to absolute temperature (PTAT) The other is complementary to absolute temperature (CTAT) and biasing.

그런데 종래의 기술에 따른 밴드갭 전압 기준 회로는 온도에 대해 일부 비-선형의 특성을 보이는 P-N 접합으로 CTAT 전압을 생성한다. 종래 기술의 대부분은 동일한 값의 저항들을 사용함으로써 CTAT 및 PTAT 전류들을 생성하기 위해 두 개의 노드들(two nodes)을 이용한다. 추가적으로, 종래 기술에서 추구되었던 밴드갭 전압 기준 회로를 위한 스타트업 회로(startup circuit) 구성 방법론(design methodology)은 리셋 신호에 대한 외부 파워(external power on reset signal, POR)를 필요로 하거나 바이어스 전류(bias current) 생성을 위해 복수의 MOS 트랜지스터들로 구성되었다. 반면, 파워 스퓨리어스(power spurious)와 반대되는 PSRR은 밴드갭 전압 기준 회로들에 있어서, 이들 회로들이 낮은 드롭아웃(low dropout, LDO) 레귤레이터들과 함께 사용되는 때에, 가장 중요한 인자(factor)이다.However, the conventional bandgap voltage reference circuit generates a CTAT voltage with a P-N junction exhibiting some non-linear characteristics with respect to temperature. Most of the prior art utilize two nodes to generate CTAT and PTAT currents by using resistors of the same value. Additionally, the startup circuit design methodology for the bandgap voltage reference circuit pursued in the prior art requires either an external power on reset signal (POR) for the reset signal or a bias current bias currents. On the other hand, PSRR, as opposed to power spurious, is the most important factor in bandgap voltage reference circuits when these circuits are used with low dropout (LDO) regulators.

이러한 기술적 내용과 관련된 기존의 선행기술문헌으로, 한국등록특허 제 10-0694985호(2007.03.07.등록)는 저전압용 밴드갭 기준 회로와 이를 포함하는 반도체 장치에 관한 것으로, 비교기, 제1 전류원 회로, 제2 전류원 회로, 제1 부하 회로, 및 제2 부하 회로를 포함한다. 비교기는 제1 전압과 제2 전압을 비교하고, 그 비교 결과에 따라 제어 전압을 출력한다. 제1 전류원 회로는 제어 전압에 응답하여, 제1 노드에 제1 전류를 공급한다. 제2 전류원 회로는 제어 전압에 응답하여, 제2 노드에 제2 전류를 공급한다. 제1 부하 회로는 제1 노드를 통하여 수신되는 제1 전류와 자신의 저항값에 의해 결정되는 제1 및 제2 전압들을 발생한다. 제2 부하 회로는 제2 노드를 통하여 수신되는 제2 전류와 자신의 저항값에 의해 결정되는 기준 전압을 발생한다. 상기 선행기술문헌에 따른 밴드갭 기준 회로와 이를 포함하는 반도체 장치는 저전압의 전원 전압이 공급되어도 안정적으로 동작함을 특징으로 한다.Korean Patent No. 10-0694985 (registered on Mar. 07, 2007) relates to a bandgap reference circuit for a low voltage and a semiconductor device including the same, and includes a comparator, a first current source circuit , A second current source circuit, a first load circuit, and a second load circuit. The comparator compares the first voltage and the second voltage, and outputs the control voltage according to the comparison result. The first current source circuit supplies a first current to the first node in response to the control voltage. The second current source circuit supplies a second current to the second node in response to the control voltage. The first load circuit generates first and second voltages that are determined by a first current received through the first node and its resistance value. The second load circuit generates a second current received through the second node and a reference voltage determined by its resistance value. The bandgap reference circuit according to the prior art document and the semiconductor device including the bandgap reference circuit stably operate even when a power supply voltage of a low voltage is supplied.

또한 한국공개특허 제10-2009-0048295호(2009.05.13.공개)는 반도체 소자의 밴드갭 기준전압 발생회로에 관한 것으로, 동작전원 환경하에서 PVT에 면역성을 갖는 밴드갭 기준전압을 생성할 수 있고, 레이아웃 면적의 증가 없이 온도 특성에 독립적인 출력레벨을 제어할 수 있는 반도체 소자의 밴드갭 기준전압 발생회로를 제공하는데 그 목적이 있다. 상기 발명의 일 측면에 따르면, 다이오드 접속된 MOS 트랜지스터의 온도 특성을 이용하여 온도 변화에 비례하는 제1 전류를 생성하기 위한 제1 전류 생성부; 상기 다이오드 접속된 MOS 트랜지스터의 온도 특성을 이용하여 온도 변화에 반비례하는 제2 전류를 생성하기 위한 제2 전류 생성부; 및 상기 제1 및 제2 전류 생성부의 출력 전류를 복사하고 서로 합하여 기준전압으로 출력하기 위한 합산부를 구비하는 반도체 소자의 밴드갭 기준전압 발생회로가 제공하는 것을 특징으로 한다.Korean Patent Laid-Open No. 10-2009-0048295 (published on May 13, 2009) discloses a bandgap reference voltage generating circuit for a semiconductor device, which can generate a bandgap reference voltage having immunity to PVT under an operating power source environment And to provide a bandgap reference voltage generating circuit of a semiconductor device capable of controlling an output level independent of a temperature characteristic without increasing the layout area. According to an aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a first current generator for generating a first current proportional to a temperature change using a temperature characteristic of a diode-connected MOS transistor; A second current generator for generating a second current inversely proportional to the temperature change using the temperature characteristic of the diode-connected MOS transistor; And a summation unit for copying the output currents of the first and second current generators and for summing them together and outputting them as a reference voltage.

상기 선행기술문헌들은 CTAT 및 PTAT 전류들을 생성하기 위해 두 개의 노드들(two nodes)을 제시하고 있고, 하나의 노드에 기반하는 밴드갭 코어를 제시하고 있지 않으며, 또한 스타트업 회로를 복수의 트랜지스터로 구성하고 있기 때문에 앞서 살펴본 문제를 해결할 수 없으며, 또한 상기 해결의 동기도 얻지 못하고 있다.The prior art documents present two nodes for generating CTAT and PTAT currents, do not present a bandgap core based on one node, and also provide a start-up circuit with a plurality of transistors The above-mentioned problems can not be solved, and the motivation for solving the above problems can not be obtained.

이에 본 발명은 이상에서 설명한 바와 같이, 셀프-바이어스된(self-biased) OP 앰프(op-amp)를 위한 하나의 트랜지스터로 구성된 스타트업 회로를 포함하고, 전체가 CMOS으로 구성된 밴드갭 전압 기준 회로를 제시하고자 한다. 전통적인 밴드갭 코어(bandgap core)와 달리, 본 발명은 하나의 노드에 기반하는 구조를 개시한다. 본 발명의 밴드갭 전압 기준 회로는 향상된 PSRR을 발휘하도록 하는 구성을 포함한다. 본 발명의 셀프-바이어스된 OP 앰프는 외부 파워 서플라이의 노이즈가 감소하고 더 이상 출력에 나타나지 않도록 디자인된 구성을 포함한다.Accordingly, the present invention includes a start-up circuit composed of one transistor for a self-biased op-amp, as described above, and includes a bandgap voltage reference circuit . Unlike a traditional bandgap core, the present invention discloses a structure based on one node. The bandgap voltage reference circuit of the present invention includes an arrangement for exerting an enhanced PSRR. The self-biased OP amplifier of the present invention includes a design that is designed such that the noise of the external power supply is reduced and is no longer present at the output.

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 향상된 전원전압제거비를 갖는 밴드갭 전압 기준 회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a bandgap voltage reference circuit having an improved power supply voltage rejection ratio.

이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 밴드갭 전압 기준 회로는, 제1 입력전압(first input voltage) 및 제2 입력전압(second input voltage)을 이용하여 바이어스 기준 전류(bias reference current)를 출력하는 셀프 바이어스된(self-biased) OP 앰프(op-amp); 상기 셀프 바이어스된 OP 앰프의 출력에 대해서 전원 전압 제거비(power supply rejection ratio, PSRR)를 향상시키는 PSRR 향상 회로; 및 상기 PSRR 향상 회로의 출력에 대해서 부하(load)로 기준 전압(reference voltage)을 출력하는 부하 활성화(active load) 회로를 포함한다.In order to accomplish the above object, a bandgap voltage reference circuit according to an embodiment of the present invention includes a bias reference voltage generating circuit for generating a bias reference voltage using a first input voltage and a second input voltage, a self-biased op-amp that outputs current; A PSRR enhancement circuit for improving a power supply rejection ratio (PSRR) for an output of the self-biased OP amplifier; And an active load circuit for outputting a reference voltage as a load to the output of the PSRR enhancement circuit.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 밴드갭 전압 기준 회로는, 상기 갭 절대온도에 비례하는 특성을 갖는 PTAT(proportional to absolute temperature) 전류 및 절대온도에 반비례하는 특성을 갖는 CTAT(complementary to absolute temperature) 전류를 각각 생성하는 CMOS 밴드갭 코어(bandgap core)를 더 포함할 수 있다.In addition, the bandgap voltage reference circuit according to an embodiment of the present invention includes a proportional to absolute temperature (PTAT) current having a characteristic proportional to the gap absolute temperature and a complementary to absolute temperature Lt; RTI ID = 0.0 > (n) < / RTI > currents.

또한, 상기 PTAT 전류 및 CTAT 전류는 상기 제2 입력전압을 갖는 단일-노드에서 분기되는 제1 가지(first branch) 및 제2 가지(second branch) 각각에 흐를 수 있다.Also, the PTAT current and the CTAT current may flow through a first branch and a second branch, respectively, which branch at a single-node having the second input voltage.

또한, 상기 제1 가지에는, 제1 저항(R1)과 게이트 단자 및 드레인 단자가 공통 노드로 연결된 제1 NMOS가 직렬로 연결될 수 있다.In the first branch, a first NMOS having a first resistor R 1 and a gate terminal and a drain terminal connected to a common node may be connected in series.

또한, 상기 제2 가지에는, 제2 저항(R2)이 연결될 수 있다.In addition, a second resistor (R 2 ) may be connected to the second branch.

또한, 상기 PTAT 전류는, 제1 NMOS의 게이트-소스 전압과 제2 NMOS의 게이트-소스 전압의 차가 인가되는 제1 저항(R1)에 흐르는 전류일 수 있다.Also, the PTAT current may be a current flowing in the first resistor R 1 to which a difference between the gate-source voltage of the first NMOS and the gate-source voltage of the second NMOS is applied.

또한, 상기 CTAT 전류는, 제2 NMOS의 게이트-소스 전압이 인가되는 제2 저항(R2)에 흐르는 전류일 수 있다.Also, the CTAT current may be a current flowing in the second resistor R 2 to which the gate-source voltage of the second NMOS is applied.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 밴드갭 전압 기준 회로는 상기 CMOS 밴드갭 코어를 구동하기 위한 스타트업 회로를 더 포함할 수 있다.In addition, the bandgap voltage reference circuit according to an embodiment of the present invention may further include a start-up circuit for driving the CMOS bandgap core.

또한, 상기 스타트업 회로는, 하나의 NMOS만으로 구성될 수 있다.Further, the start-up circuit may be composed of only one NMOS.

또한, 상기 밴드갭 전압 기준 회로는, 전체 구성 트랜지스터로서 CMOS 트랜지스터만을 포함할 수 있다.In addition, the bandgap voltage reference circuit may include only a CMOS transistor as an entire constituent transistor.

본 발명에 따르면, 전원 전압 제거비(PSRR)를 향상시킬 수 있다. 또한, 셀프-바이어스된 OP 앰프의 노이즈를 감소시킬 수 있다. 또한, 회로 전체가 CMOS로 구성되기 때문에 집접도를 높일 수 있다.According to the present invention, the power supply voltage rejection ratio (PSRR) can be improved. In addition, it is possible to reduce the noise of the self-biased OP amplifier. In addition, since the entire circuit is constituted by CMOS, it is possible to increase the degree of home contact.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 밴드갭 전압 기준 회로의 등가 회로를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 밴드갭 전압 기준 회로의 회로도이다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 밴드갭 전압 기준 회로의 공급 전압에 따른 기준 전압의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 밴드갭 전압 기준 회로의 온도에 따른 기준 전압의 변화를 각 입력 전압에 따라 나타내는 그래프이다.
도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 밴드갭 전압 기준 회로의 PSRR을 나타내는 그래프이다.
도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 밴드갭 전압 기준 회로의 기준 전압에 포함된 노이즈를 나타내는 그래프이다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 밴드갭 전압 기준 회로의 몬테 카를로 히스토그램이다.
도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 밴드갭 전압 기준 회로의 레이아웃을 나타내는 블록도이다.
1 is a block diagram showing an equivalent circuit of a band gap voltage reference circuit according to an embodiment of the present invention.
2 is a circuit diagram of a band gap voltage reference circuit according to an embodiment of the present invention.
3A is a graph illustrating a change in a reference voltage according to a supply voltage of a bandgap voltage reference circuit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3B is a graph illustrating changes in reference voltage according to temperature of a bandgap voltage reference circuit according to an embodiment of the present invention, according to input voltages. Referring to FIG.
3C is a graph showing the PSRR of the bandgap voltage reference circuit according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3D is a graph showing the noise included in the reference voltage of the bandgap voltage reference circuit according to the embodiment of the present invention.
4A is a Monte Carlo histogram of a bandgap voltage reference circuit according to an embodiment of the present invention.
4B is a block diagram showing a layout of a bandgap voltage reference circuit according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하고자 한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. 또한, 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는 것이 바람직하다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference symbols in the drawings denote like elements. It is also to be understood that the structural and functional descriptions that are specific to embodiments of the present invention are presented for purposes of describing embodiments of the present invention only and that, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, The terms have the same meaning as commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as ideal or overly formal in the sense of the art unless explicitly defined herein .

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 밴드갭 전압 기준 회로의 등가 회로를 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram showing an equivalent circuit of a band gap voltage reference circuit according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 밴드갭 전압 기준(bandgap voltage reference) 회로(100)는 셀프 바이어스된(self-biased) OP 앰프(110), PSRR 향상(PSRR enhancement) 회로(120) 및 부하 활성화(active load) 회로(130)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a bandgap voltage reference circuit 100 according to an embodiment of the present invention includes a self-biased OP amplifier 110, a PSRR enhancement circuit 120 And an active load circuit 130.

여기서 셀프 바이어스된(self-biased) OP 앰프(110), PSRR 향상(PSRR enhancement) 회로(120) 및 부하 활성화(active load) 회로(130) 각각은 OP 앰프를 포함하는 등가 회로(equivalent circuit)로 표현될 수 있다. 즉 셀프 바이어스된(self-biased) OP 앰프(110) 는 오픈 루프 게인(open loop gain) A1을 갖는 OP 앰프(110)로 표현될 수 있고, PSRR 향상(PSRR enhancement) 회로(120)는 오픈 루프 게인 A2를 갖는 OP 앰프(120)로 표현될 수 있고, 그리고 부하 활성화(active load) 회로(130)는 오픈 루프 게인 A3를 갖는 OP 앰프(130)로 표현될 수 있다.Where each of the self-biased OP amplifier 110, the PSRR enhancement circuit 120 and the load active circuit 130 is an equivalent circuit comprising an OP amp Can be expressed. A self-biased OP amplifier 110 may be represented as an OP amplifier 110 with an open loop gain A 1 and a PSRR enhancement circuit 120 may be represented as an open- Can be represented as an OP amp 120 with a loop gain A 2 and a load active circuit 130 can be represented as an OP amp 130 with an open loop gain A 3 .

셀프 바이어스된 OP 앰프(110)는 제1 입력전압 및 제2 입력전압을 이용하여 바이어스 기준 전류 및 바이어스 기준 전압(V OTA)을 출력한다. 여기서 제1 입력전압은 OP 앰프(110)의 플러스 단자에 입력되는 전압이고, 제2 입력전압은 OP 앰프(110)의 마이너스 단자에 입력되는 전압을 나타낸다.The self-biased OP amplifier 110 outputs a bias reference current and a bias reference voltage ( V OTA ) using a first input voltage and a second input voltage. Here, the first input voltage is a voltage input to the plus terminal of the OP amplifier 110, and the second input voltage is a voltage input to the minus terminal of the OP amplifier 110. [

PSRR 향상 회로(120)는 셀프 바이어스된 OP 앰프(110)의 출력에 대해서 전원 전압 제거비(power supply rejection ration PSRR)를 향상시킨다. 구체적으로 PSRR 향상 회로(120)는 셀프 바이어스된 OP 앰프(110)의 출력을 마이너스 단자를 통해 입력받고, 플러스 단자를 통해 구동 전압(V dd)을 입력받고, 그리고 공통 노드 전압(V c)을 출력한다.The PSRR enhancement circuitry 120 improves the power supply rejection ratio (PSRR) for the output of the self-biased OP amplifier 110. Specifically, the PSRR enhancement circuit 120 receives the output of the self-biased OP amplifier 110 through the negative terminal, receives the driving voltage V dd through the positive terminal, and outputs the common node voltage V c Output.

부하 활성화 회로(130)는 PSRR 향상 회로의 출력에 대해서 부하(load)로 출력 기준 전압(output reference voltage)(V ref)을 출력한다. 마찬가지로 부하 활성화 회로(130)는 PSRR 향상 회로(120)의 출력을 마이너스 단자를 통해 입력받고, 플러스 단자를 통해 구동 전압(V dd)을 입력받는다.The load activation circuit 130 outputs an output reference voltage V ref as a load to the output of the PSRR enhancement circuit. Likewise, the load activation circuit 130 receives the output of the PSRR enhancement circuit 120 through the negative terminal and receives the drive voltage V dd through the positive terminal.

종래의 기술에 따른 밴드갭 전압 기준 회로에서, BJT(bipolar junction transistor)의 베이스-에미터 간의 전압(V BE)은 절대온도에 비례하는 특성을 갖는 PTAT(proportional to absolute temperature) 전압 발생기에 의해 보상되는(compensated) 절대온도에 반비례하는 특성을 갖는 CTAT(complementary to absolute temperature)를 생성한다.In the conventional bandgap voltage reference circuit, the base-emitter voltage ( V BE ) of a bipolar junction transistor (BJT) is compensated by a proportional to absolute temperature (PTAT) voltage generator having a characteristic proportional to absolute temperature And generates a complementary absolute temperature (CTAT) with a characteristic that is inversely proportional to the compensated absolute temperature.

상기 결과로서, 출력 기준 전압(output reference voltage)(V ref)은, CTAT 전압 및 게인 인자(k)가 곱해진 PTAT 전압의 합에 의해 얻어지는 낮은 온도 의존성(temperature dependence)을 갖는다.As a result, the output reference voltage V ref has a low temperature dependence, which is obtained by the sum of the CTAT voltage and the PTAT voltage multiplied by the gain factor k.

반면에, 본 발명의 실시예에 따른 도 1의 회로는 CTAT 및 PTAT 전압들을 생성하기 위해 모든 트랜지스터가 CMOS로 구성되는 CMOS 밴드갭 코어(bandgap core)를 포함한다. 본 발명에 실시예에 따른 밴드갭 전압 기준 회로(100)에 더 자세히 설명하기로 한다. On the other hand, the circuit of FIG. 1 according to an embodiment of the present invention includes a CMOS bandgap core in which all transistors are made of CMOS to generate CTAT and PTAT voltages. The band gap voltage reference circuit 100 according to the embodiment of the present invention will be described in more detail.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 밴드갭 전압 기준 회로의 회로도를 나타낸다.2 is a circuit diagram of a bandgap voltage reference circuit according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 밴드갭 전압 기준(bandgap voltage reference) 회로(100)는 셀프 바이어스된(self-biased) OP 앰프(110), PSRR 향상(PSRR enhancement) 회로(120) 및 부하 활성화(active load) 회로(131, 132)를 포함하고, CMOS 밴드갭 코어(140) 및 스타트업 회로(150)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, a bandgap voltage reference circuit 100 according to an embodiment of the present invention includes a self-biased OP amplifier 110, a PSRR enhancement circuit 120 And active load circuits 131 and 132 and may further include a CMOS bandgap core 140 and a start up circuit 150. [

본 발명의 하나의 실시예에 따라 상기 설명된 구성요소 110, 120 및 131, 132은 도 2에 나타낸 회로 소자를 이용하여 구현될 수 있다. 구성요소 110, 120 및 131, 132는 상기 설명하였으므로 간략히 설명하기로 하고, 추가적인 구성요소인 140 및 150에 대해 자세히 설명하기로 한다. The components 110, 120 and 131, 132 described above in accordance with one embodiment of the present invention may be implemented using the circuit elements shown in Fig. Components 110, 120 and 131, 132 have been described above and will be described briefly, and additional components 140 and 150 will be described in detail.

도 1에서 등가 회로인 OP 앰프(110)으로 표현되었던 셀프 바이어스된 OP 앰프(110)는 M1 내지 M4, MSB1 및 MSB2의 CMOS로 구현될 수 있다.The self-biased operational amplifier 110, which is represented by the operational amplifier 110 as an equivalent circuit in FIG. 1, can be implemented in CMOS of M1 to M4, MSB1 and MSB2.

여기서 M1의 게이트 전압이 V b으로 표시되고, M2의 게이트 전압이 V a로 표시되어 있다. V b는 도 1에 나타낸 OP 앰프(110)의 제2 입력전압을 나타내고, V a는 도 1에 나타낸 OP 앰프(110)의 제1 입력전압을 나타낸다. 그리고 V b V a는 CMOS 밴드갭 코어(140)가 생성하는 PTAT 및 CTAT 전압에 각각 해당된다.The gate voltage of M1 is represented by V b, and the gate voltage of M2 is represented by V a. V b denotes a second input voltage of the OP amplifier 110 shown in FIG. 1, V a represents a first input voltage of the OP amplifier 110 shown in FIG. And V b And V a corresponds to the PTAT and CTAT voltages generated by the CMOS bandgap core 140, respectively.

도 1에 나타낸 부하 활성화 회로(130)는 도 2 회로도에서는 구성요소 131 및 132로 표현될 수 있다. 여기서 131은 PMOS로 구현되고 132는 NMOS로 구현될 수 있다. NMOS(132)의 드레인 단자 및 게이트 단자가 연결된 노드는 출력 기준 전압(output reference voltage)(V ref)을 나타낸다.The load activating circuit 130 shown in Fig. 1 can be represented by components 131 and 132 in the circuit diagram of Fig. Here, 131 may be implemented as a PMOS, and 132 may be implemented as an NMOS. The node to which the drain terminal and the gate terminal of the NMOS 132 are connected represents an output reference voltage V ref .

CMOS 밴드갭 코어(140)는 절대온도에 비례하는 특성을 갖는 PTAT(proportional to absolute temperature) 전류 및 절대온도에 반비례하는 특성을 갖는 CTAT(complementary to absolute temperature) 전류를 각각 생성한다.The CMOS bandgap core 140 generates a proportional to absolute temperature (PTAT) current having a characteristic proportional to an absolute temperature and a complementary to absolute temperature (CTAT) current having a characteristic inversely proportional to an absolute temperature.

도 2를 다시 참조하면, CMOS 밴드갭 코어(140)는 구성 트랜지스터로서 CMOS 트랜지스터만을 이용하여 구현될 수 있다. 부하 활성화 회로(131, 132)는 전류(I L)를 생성하고, CMOS 밴드갭 코어(140)는 전류(I 1, I 2)를 생성할 수 있다. 각 전류에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.Referring again to FIG. 2, the CMOS bandgap core 140 may be implemented using only CMOS transistors as constituent transistors. The load activation circuits 131 and 132 may generate the current I L and the CMOS band gap core 140 may generate the currents I 1 and I 2 . A detailed description of each current will be described later.

본 발명의 실시예에 따른 밴드갭 전압 기준 회로(100)는 단일-노드(V b)를 이용하여, 단일-노드에서 분기되는 PTAT 전류 및 CTAT 전류를 생성하는 것을 특징으로 한다.The bandgap voltage reference circuit 100 in accordance with an embodiment of the present invention is a mono-characterized in that it generates a PTAT current and the CTAT current branch from node using the node (V b), one.

스타트업 회로(150)는 CMOS 밴드갭 코어(140)를 구동하기 위한 회로이다. 스타트업 회로(150)에 포함된 트랜지스터(MST)는 본 발명의 실시예에 따른 밴드갭 전압 기준 회로를 빨리 구동하기 위해(quick star) 사용된다.The start-up circuit 150 is a circuit for driving the CMOS bandgap core 140. The transistor MST included in the start-up circuit 150 is used to quickly drive the bandgap voltage reference circuit according to the embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 밴드갭 전압 기준 회로(100)에 포함된 스타트업 회로(150)는 하나의 스타트업 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 한다.The start-up circuit 150 included in the bandgap voltage reference circuit 100 according to the embodiment of the present invention includes one start-up transistor.

여기서 하나의 스타트업 트랜지스터는 NMOS(MST)를 통해 구현될 수 있다. 즉 스타트업 트랜지스터(MST)의 게이트 단자는 셀프 바이어스된 OP 앰프(110)의 단자(V st)에 연결되고, 드레인 단자는 PSRR 향상 회로의 출력인 공통 노드(V c)에 연결되고, 소스 단자는 CMOS 밴드갭 코어(140)가 생성하는 제1 입력 전압(V a)을 갖는 노드에 연결될 수 있다.Here, one start-up transistor may be implemented through an NMOS (MST). That is, the gate terminal of the start-up transistor MST is connected to the terminal V st of the self-biased OP amplifier 110, the drain terminal is connected to the common node V c , which is the output of the PSRR enhancement circuit, May be coupled to a node having a first input voltage ( V a ) generated by a CMOS bandgap core (140).

본 발명의 실시예에 따른 구성에 의해 구현될 수 있는 온도 보상 기술(Temperature compensation technique)에 대해 설명하기로 한다.A description will now be made of a temperature compensation technique that can be implemented by a configuration according to an embodiment of the present invention.

도 2를 다시 참조하면, 부하 활성화 트랜지스터(active load transistor)(M8)가 포화 영역(saturation region)에서 동작한다는 것을 고려함으로써, 본 발명의 실시예에 따른 밴드갭 전압 기준 회로(100)의 출력 전압(output voltage)(V ref)은 다음과 같이 주어질 수 있다.Referring again to FIG. 2, by considering that the active load transistor M8 operates in a saturation region, the output voltage of the bandgap voltage reference circuit 100 according to the embodiment of the present invention the output voltage V ref can be given as follows.

Figure 112017015776716-pat00001
Figure 112017015776716-pat00001

여기서 I L 은 M8의 바이어스 전류이고 k M8 = C ox(W M8/L M8)이다. μ 채널에서의 전자 이동도(electro mobility)이고, C ox은 단위 영역 당 산화물 커페시턴스를 나타내고, W는 채널 폭을 나타내고 그리고 L은 채널 길이를 나타낸다. 수학식 1로부터, V ref의 첫 번째 구성요소(임계 전압, V th) 및 두 번째 구성요소(이동도)는, 전자 이동도에 비례하는 바이어스 전류에 의해 방해될 수 있는 온도 계수(temperature coefficient)에 민감하다.Where I L is the bias current of M8 and k M8 = C ox ( W M8 / L M8 ). μ is C ox is the oxide capacitance per unit area, W is the channel width, and L is the channel length. From equation (1), the first component (threshold voltage, V th ) and the second component (mobility) of V ref are temperature coefficients that can be disturbed by a bias current proportional to electron mobility, Lt; / RTI >

수학식 2를 참조하면, 셀프 바이어스된(self-biased) OP 앰프 입력 전압(V a, V b)은 I 1, I 2을 제어함으로써 동일하게 되어야 한다.Referring to Equation (2), the self-biased OP amp input voltages ( V a , V b ) must be equalized by controlling I 1 , I 2 .

수학식 3을 참조하면, 공통 노드 전압(V c)은 I 1, I 2I L을 동일하게 할 책임이 있다.Referring to Equation (3), the common node voltage ( V c ) is responsible for equalizing I 1 , I 2 and I L.

V b는 온도에 종속적인 I 2 따라서 I L를 생성하기 위한 밴드갭 코어 회로의 단일-노드이다. V b is a single-node of the bandgap core circuit to produce I 2, thus I L , which is temperature dependent.

I 2는 R1 및 R2 저항에 흐르는 전류 I R1I R2 각각에 그리고 M10에 의해 제어된다. I 2 is controlled by currents I R1 and I R2 respectively flowing through the R 1 and R 2 resistors and by M 10.

Figure 112017015776716-pat00002
Figure 112017015776716-pat00002

Figure 112017015776716-pat00003
Figure 112017015776716-pat00003

다이오드에 연결된 NMOS인 M10 및 M12는 취약 반전 상황(weak inversion regime)에 동작하는 것으로 정의된다. 따라서, 드레인 전류는 다음과 같이 도출될 수 있다:The NMOSs M10 and M12 connected to the diode are defined to operate in a weak inversion regime. Thus, the drain current can be derived as: < RTI ID = 0.0 >

Figure 112017015776716-pat00004
Figure 112017015776716-pat00004

여기서, It (= 2nC ox [k B T/q]2)는 공정에 종속적인 파라미터(20nA)이고, n은 부임계 슬로프 인자(subthreshold slope factor)(1.5)를 나타내고, k B 는 볼츠만 상수(Boltzmann constant)를, q는 기본 전하(elementary charge)를, 그리고 T는 절대 온도(absolute temperature)를 나타낸다. 수학식 4를 재구성함으로써, M10 및 M12의 게이트-소스 전압(V gs) 간의 차이는 다음과 같이 표현될 수 있다. Here, I t (= 2 nC ox [k B T / q] 2) is a dependent parameter (20nA) the process, n is the unit threshold slope factor (subthreshold slope factor) represents the (1.5), k B is Boltzmann (Boltzmann constant), q is the elementary charge, and T is the absolute temperature. By reconstructing Equation (4), the difference between the gate-source voltages ( V gs ) of M10 and M12 can be expressed as:

Figure 112017015776716-pat00005
Figure 112017015776716-pat00005

여기서 V T 는 열전압(thermal voltage)(26 mV, 상온에서)을 나타낸다. 수학식 5를 이용하면, I R1은 다음과 같이 유도될 수 있다:Where V T represents the thermal voltage (26 mV, at room temperature). Using equation (5), I R1 can be derived as: < RTI ID = 0.0 >

Figure 112017015776716-pat00006
Figure 112017015776716-pat00006

수학식 6은 V T가 양의 온도 계수(positive temperature coefficient) 0.086 mV/C을 갖고 있음을 나타낸다. 따라서, I R1은 PTAT에 비례하도록 근사화될 수 있다. 반면에, I R2는 다음과 같이 V b와 동일하게 세팅되는 V gs12에 비례한다:Equation 6 shows that V T has a positive temperature coefficient of 0.086 mV / C. Thus, I R1 can be approximated to be proportional to PTAT. On the other hand, I R2 is proportional to V gs12 , which is set equal to V b as follows:

Figure 112017015776716-pat00007
Figure 112017015776716-pat00007

수학식 4로부터, M12의 소스(source) 및 벌크(bulk) 단자들(terminals)이 서로 연결되어 있고, V th는 다음과 같이 표현될 수 있다:From Equation (4), and the source (source) and the bulk (bulk) terminal of M12 (terminals) are connected to each other, V th can be expressed as follows:

Figure 112017015776716-pat00008
Figure 112017015776716-pat00008

여기서 E g 는 실리콘(silicon)의 밴드-갭(band-gap)이고,

Figure 112017015776716-pat00009
(N A는 도핑밀도(doping density) 그리고 ε는 투자율(permittivity)이다)이고 φ F는 페르미 레벨(fermi level)을 나타낸다.Where E g is the band-gap of silicon,
Figure 112017015776716-pat00009
(Where N A is the doping density and E is the permittivity) and φ F is the fermi level.

수학식 8은 V thT의 역수에 비례함을 나타낸다. 따라서, 수학식 4의 V gs12 (또한 I R2)는 CTAT에 비례한다. 결과적으로, 공통 노드에서 분기되는 I R1I R2는 양(positive) 그리고 음(negative)의 온도 계수들(temperature coefficients)을 각각 생성하기 위해 이용된다. 따라서, 수학식 3, 6 및 7로부터 온도에 종속적인 I L이 유도될 수 있다. 수학식 1에서 I L를 교체하면 다음과 같이 쓸 수 있다:Equation (8) shows that V th is proportional to the reciprocal of T. Thus, V gs12 (and I R2 ) in equation (4) is proportional to CTAT. As a result, I R1 and I R2 that branch at the common node are used to generate positive and negative temperature coefficients, respectively. Therefore, temperature dependent I L can be derived from equations (3), (6) and (7). Replacing I L in equation (1) can be written as:

Figure 112017015776716-pat00010
Figure 112017015776716-pat00010

다음으로 본 발명의 실시예에 따른 밴드갭 전압 기준 회로의 PSRR 향상 회로에 대해 설명하기로 한다.Next, the PSRR improving circuit of the bandgap voltage reference circuit according to the embodiment of the present invention will be described.

다시 도 1을 참조하면, 도 1은 3개 구성요소들의 오픈 루프 게인들(open loop gains)인 A1, A2 및 A3을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 밴드갭 전압 기준 회로(100)의 등가회로를 나타낸다. 등가 네트워크(equivalent network)의 전체 오픈 루프 게인은 A = A 1 A 2 A 3 이다. 상기 네트워크의 파워 서플라이 게인(power supply gain)은 A p = A p3 + A 3[1 - (A p2 + A 2(1 - A p1))]와 같이 표현될 수 있다. 따라서, 상기 등가 네트워크의 PSRR은 수학식 10과 같다.Referring again to FIG. 1, FIG. 1 illustrates a bandgap voltage reference circuit 100 according to an embodiment of the present invention having open loop gains A 1 , A 2, and A 3 of three components . Fig. The total open loop gain of the equivalent network is A = A 1 A 2 A 3 . The power supply gain of the network can be expressed as A p = A p3 + A 3 [1 - ( A p2 + A 2 (1 - A p1 )). Therefore, the PSRR of the equivalent network is expressed by Equation (10).

Figure 112017015776716-pat00011
Figure 112017015776716-pat00011

또는,or,

Figure 112017015776716-pat00012
Figure 112017015776716-pat00012

여기서, PSRR 1 = A 1/A p1 = -g m,M1/(g o,M1+ g o,M4), PSRR 2 = -A 2/A p2 = -g m,M5/g o,M5, PSRR 3= -A 3/A p3 = -g m,M7/g o,M7이다. g m,Mig o,Mii = 1 내지 8인 경우에, 트랜스컨턱턴스(transconductance) 및 트랜지스터들의 컨덕턴스(conductance of the transistors)를 각각 나타낸다. 수학식 11에서 상기 트랜스컨덕턴스 및 컨덕턴스를 교체함으로써, 수정된 수학식 11은 다음과 같이 표현될 수 있다. Here, PSRR 1 = A 1 / A p1 = - g m, M1 / (g o, M1 + g o, M4), PSRR 2 = - A 2 / A p2 = - g m, M5 / g o, M5, a g m, M7 / g o, M7 - PSRR 3 = - a 3 / a p3 =. g m, Mi and g o and Mi represent the transconductance and the conductance of the transistors, respectively, when i = 1 to 8. By replacing the transconductance and conductance in Equation (11), the modified Equation (11) can be expressed as follows.

Figure 112017015776716-pat00013
Figure 112017015776716-pat00013

,,

Figure 112017015776716-pat00014
Figure 112017015776716-pat00014

수학식 12로부터, g o,M5를 조정함으로써 PSRR이 향상될 수 있다.From equation (12), PSRR can be improved by adjusting g o, M5 .

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 회로의 하이닉스 0.18m CMOS 공정에서의 포스트-레이아웃 시뮬레이션(post-layout simulation) 결과를 나타낸다.FIGS. 3A through 3D show post-layout simulation results in a Hynix 0.18m CMOS process of a circuit according to an embodiment of the present invention. FIG.

도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 밴드갭 전압 기준 회로의 공급 전압에 따른 기준 전압의 변화를 나타내는 그래프이다.3A is a graph illustrating a change in a reference voltage according to a supply voltage of a bandgap voltage reference circuit according to an embodiment of the present invention.

도 3a를 참조하면, DC 0.9 내지 4V의 공급 전압을 위해 본 발명의 실시예에 따른 밴드갭 전압 기준 회로는, 27℃에서 0.36%의 선감도(line sensitivity)인 경우, 507mV의 평균 V ref를 생성한다. Referring to FIG. 3A, for a supply voltage of DC 0.9-4 V , the bandgap voltage reference circuit according to an embodiment of the present invention has an average V ref of 507 mV at a line sensitivity of 0.36% at 27 ° C .

도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 밴드갭 전압 기준 회로의 온도에 따른 기준 전압의 변화를 정리한 도면이다.FIG. 3B is a diagram summarizing changes in the reference voltage according to the temperature of the bandgap voltage reference circuit according to the embodiment of the present invention.

도 3b를 참조하면, 0 내지 125℃의 범위에서, 최저 온도 계수(TC)는 5.5 ppm/℃이며, 이는 V dd=2V인 경우이다.Referring to FIG. 3B, in the range of 0 to 125 占 폚, the lowest temperature coefficient TC is 5.5 ppm / 占 폚, which is the case when V dd = 2V.

도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 밴드갭 전압 기준 회로의 PSRR을 나타내는 그래프이다.3C is a graph showing the PSRR of the bandgap voltage reference circuit according to the embodiment of the present invention.

도 3c를 참조하면, 종래의 기술에 따른 밴드갭 전압 기준 회로와 비교하여, 본 발명의 실시예에 따른 구조는 25dB의 PSRR 향상치를 달성한다.Referring to FIG. 3C, a structure according to an embodiment of the present invention achieves a PSRR improvement of 25 dB, as compared to a conventional bandgap voltage reference circuit.

도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 밴드갭 전압 기준 회로의 기준 전압에 포함된 노이즈를 나타내는 그래프이다.FIG. 3D is a graph showing the noise included in the reference voltage of the bandgap voltage reference circuit according to the embodiment of the present invention.

도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 밴드갭 전압 기준 회로의 몬테 카를로 히스토그램이다.4A is a Monte Carlo histogram of a bandgap voltage reference circuit according to an embodiment of the present invention.

도 3d 및 도 4a를 참조하면, 출력 노이즈는, 10Hz에서 0.18 μV/(Hz)1/ 2 이고 공정 변화 계수(process variation coefficient)(σ/μ)는 27℃에서 0.91%이다.When Figure 3d with reference to Figure 4a, the output noise is, in a 10Hz 0.18 μV / (Hz) 1 /2 , and process variation coefficient (process variation coefficient) (σ / μ) is from 27 ℃ 0.91%.

도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 밴드갭 전압 기준 회로의 레이아웃을 나타내는 블록도이다.4B is a block diagram showing a layout of a bandgap voltage reference circuit according to an embodiment of the present invention.

도 4b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 밴드갭 전압 기준 회로는 가로 64.23μm 및 세로 42.89μm의 블록 내에 집적될 수 있어서, 그 집적 면적을 줄어드는 효과가 발생한다.Referring to FIG. 4B, the bandgap voltage reference circuit according to the embodiment of the present invention can be integrated into a block having a width of 64.23 .mu.m and a length of 42.89 .mu.m, so that the effect of reducing the integrated area is generated.

아래 표 1은 본 발명의 실시예에 따른 밴드갭 전압 기준 회로의 성능을 종래의 기술과 비교하여 요약하고 있다.Table 1 below summarizes the performance of the bandgap voltage reference circuit according to the embodiment of the present invention in comparison with the prior art.

Figure 112017015776716-pat00015
Figure 112017015776716-pat00015

이상 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It can be understood that it is possible.

100: 밴드갭 전압 기준 회로, 110: 셀프 바이어스된 OP 앰프,
120: PSRR 향상 회로, 130(131, 132): 부하 활성화 회로,
140: CMOS 밴드갭 코어, 150: 스타트업 회로
100: Bandgap voltage reference circuit, 110: Self-biased OP amplifier,
120: PSRR enhancement circuit, 130 (131, 132): load activation circuit,
140: CMOS bandgap core, 150: Start-up circuit

Claims (10)

제1 입력전압(first input voltage) 및 제2 입력전압(second input voltage)을 이용하여 바이어스 기준 전류 및 기준 전압을 출력하는 셀프 바이어스된(self-biased) OP 앰프(op-amp);
상기 셀프 바이어스된 OP 앰프의 출력에 대해서 전원 전압 제거비(power supply rejection ratio, PSRR)를 향상시키는 PSRR 향상 회로;
상기 PSRR 향상 회로의 출력에 대해서 부하(load)로 기준 전압(reference voltage)을 출력하는 부하 활성화(active load) 회로;
절대온도에 비례하는 특성을 갖는 PTAT(proportional to absolute temperature) 전류 및 절대온도에 반비례하는 특성을 갖는 CTAT(complementary to absolute temperature) 전류를 각각 생성하는 CMOS 밴드갭 코어(bandgap core); 및
상기 CMOS 밴드갭 코어를 구동하기 위한 것으로서, 하나의 NMOS만으로 구성되는 스타트업 회로;를 포함하는 밴드갭 전압 기준 회로.
A self-biased op-amp that outputs a bias reference current and a reference voltage using a first input voltage and a second input voltage;
A PSRR enhancement circuit for improving a power supply rejection ratio (PSRR) for an output of the self-biased OP amplifier;
An active load circuit for outputting a reference voltage with respect to an output of the PSRR enhancement circuit;
A CMOS bandgap core that generates a proportional to absolute temperature (PTAT) current having a characteristic proportional to an absolute temperature and a complementary to absolute temperature (CTAT) current having a characteristic inversely proportional to an absolute temperature; And
And a start-up circuit for driving the CMOS bandgap core, the start-up circuit comprising only one NMOS.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 PTAT 전류 및 CTAT 전류는 상기 제2 입력전압을 갖는 단일-노드에서 분기되는 제1 가지(first branch) 및 제2 가지(second branch) 각각에 흐르는 것을 특징으로 하는 밴드갭 전압 기준 회로.
The method according to claim 1,
Wherein the PTAT current and the CTAT current flow in each of a first branch and a second branch that branch at a single-node having the second input voltage.
청구항 3에 있어서,
상기 제1 가지에는,
제1 저항(R1)과 게이트 단자와 드레인 단자가 공통 노드로 연결된 제1 NMOS가 직렬로 연결된 것을 특징으로 하는 밴드갭 전압 기준 회로.
The method of claim 3,
In the first branch,
Wherein a first resistor (R1) and a first NMOS having a gate terminal and a drain terminal connected to a common node are connected in series.
청구항 3에 있어서,
상기 제2 가지에는,
제2 저항(R2)이 연결된 것을 특징으로 하는 밴드갭 전압 기준 회로.
The method of claim 3,
In the second branch,
And a second resistor (R2) is connected.
청구항 4에 있어서,
상기 PTAT 전류는,
제1 NMOS의 게이트-소스 전압과 제2 NMOS의 게이트-소스 전압의 차가 인가되는 제1 저항(R1)에 흐르는 전류인 것을 특징으로 하는 밴드갭 전압 기준 회로.
The method of claim 4,
The PTAT current,
And a current flowing in a first resistor (R1) to which a difference between a gate-source voltage of the first NMOS and a gate-source voltage of the second NMOS is applied.
청구항 4에 있어서,
상기 CTAT 전류는,
제2 NMOS의 게이트-소스 전압이 인가되는 제2 저항(R2)에 흐르는 전류인 것을 특징으로 하는 밴드갭 전압 기준 회로.
The method of claim 4,
The CTAT current may be,
And a current flowing in a second resistor (R2) to which a gate-source voltage of the second NMOS is applied.
삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 밴드갭 전압 기준 회로는,
전체 구성 트랜지스터로서 CMOS 트랜지스터만을 이용하여 구현되는 것을 특징으로 하는 밴드갭 전압 기준 회로.
The method according to claim 1,
The band gap voltage reference circuit includes:
Wherein the transistor is implemented using only a CMOS transistor as a whole constituent transistor.
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