NL9002392A

NL9002392A - Bandgap-referentie-schakeling.

Info

Publication number: NL9002392A
Application number: NL9002392A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1990-11-02
Filing date: 1990-11-02
Publication date: 1992-06-01
Also published as: DE69116641T2; HK170896A; EP0483913B1; EP0483913A1; KR100233761B1; DE69116641D1; KR920011037A; JPH04266110A; US5168210A; JP3194604B2

Description

De uitvinding heeft betrekking op een bandgap-referentie-schakeling voor het genereren van een referentiespanning met een bepaalde temperatuurscoëfficient omvattende een eerste halfgeleiderelement met ten minste één junctieovergang voor het genereren van een junctiespanning met een negatieve temperatuurscoëfficient, welk eerste halfgeleiderelement is gekoppeld tussen een eerste en een tweede voedingsspanningsklem, een stroombron voor het genereren van een referentiestroom met een positieve temperatuurscoëfficient, welke stroombron is gekoppeld tussen de tweede voedingsspanningsklem en een uitgangsklem, alsmede een weerstandselement voor het voeren van ten minste een maat van de referentiestroom, welk weerstandselement is gekoppeld tussen de uitgangsklem en de eerste voedingsspanningsklem.

Een dergelijke bandgap-referentie-schakeling is algemeen toepasbaar voor het genereren van een referentiespanning in geïntegreerde halfgeleiderschakelingen, waarbij de referentiespanning bijvoorbeeld kan worden afgenomen tussen de uitgangsklem en de eerste voedingspanningsklem.

Een dergelijke bandgap-referentie-schakeling is bekend uit figuur 4.1 van de dissertatie getiteld "Integrated circuits and components for bandgap references and temperature transducers", welke dissertatie geschreven is door G.C.M. Meijer en gepubliceerd is op 19 maart 1982 te Delft (Nederland). De bekende bandgap-referentie-schakeling toont het eerste halfgeleiderelement uitgevoerd door middel van een eerste transistor, het weerstandselement uitgevoerd door middel van een weerstand en de stroombron uitgevoerd door middel van een tweede transistor, waarbij de eerste transistor als diode gekoppeld is en waarbij de eerste transistor, de weerstand en de tweede transistor in serie gekoppeld zijn tussen respektievelijk de eerste en de tweede voedingspanningsklem. Op basis van de aldus uitgevoerde en gekoppelde bandgap-referentie-schakeling correspondeert de over de junctieovergang van het eerste halfgeleiderelement gegenereerde junctiespanning met een door de eerste transistor gegenereerde basis-emitter-spanning en correspondeert de door de stroombron gegenereerde referentiestroom met een door de tweede transistor gevoerde hoofdstroom, waarbij de basis-emitter-spanning de negatieve temperatuurscoëfficient insluit en waarbij de hoofdstroom de positie temperatuurscoëfficient omvat.

Doordat de eerste transistor, de weerstand en de tweede transistor in serie gekoppeld zijn, vloeit ten minste een maat van de door de tweede transistor gevoerde hoofdstroom met de positie temperatuurscoëfficient door zowel de eerste transistor als de weerstand. Desondanks behoudt de basis-emitter-spanning van de eerste transistor een negatieve temperatuurscoëfficient, terwijl de weerstand een compensatiespanning met een positieve temperatuurscoëfficient verkrijgt, waarbij de door de bandgap-referentie-schakeling gegenereerde referentiespanning tussen de uitgangsklem en de eerste voedingsspanningsklem gelijk is aan de som van de basis-emitter-spanning en de compensatiespanning. Bijgevolg wordt de temperatuurscoëfficient van de referentiespanning bepaald door de negatieve temperatuurscoëfficient van de basis-emitter-spanning en de positieve temperatuurscoëfficient van de compensatiespanning, welke temperatuurscoêfficienten afhankelijk zijn van parameters en dimensionering van de bandgap-referentie-schakeling.

Een nadeel van de bekende bandgap-referentie-schakeling is diens benodigde voedingsspanning. In geval bijvoorbeeld een referentiespanning met een temperatuurscoëfficient van nagenoeg nul volt per temperatuurseenheid gewenst is, wordt de som van de basis-emitter-spanning en de compensatiespanning in hoofdzaak bepaald door een door de basis-emitter-spanning ingesloten bandgap-spanning, die een fysische constante is en in geval van silicium 1,205 volt bedraagt. Derhalve is in voornoemd geval de benodigde voedingsspanning, zijnde minimaal een saturatiespanning ten gevolge van de tweede transistor plus de som van de compensatiespanning en de basis-emitter-spanning, groter dan een door een standaard knoopcel geleverde spanning (1,2 volt), hetgeen de bandgap-referentie-schakeling onbruikbaar maakt voor toepassing in enkele, een relatief lage voedingsspanning vragende schakelingen, zoals bijvoorbeed hoorapparaat-schakelingen.

Het is een doel van de uitvinding om een bandgap-referentie-schakeling te verschaffen, die bij relatief lage voedingsspanningen onder meer geschikt is voor het genereren van een referentiespanning met een temperatuurscoêfficient van nagenoeg nul volt per temperatuurseenheid.

Een bandgap-referentie-schakeling volgens de uitvinding wordt gekenmerkt, doordat de bandgap-referentie-schakeling voorts een tweede halfgeleiderelement en een spanningsdeler omvat, welk tweede halfgeleiderelement is voorzien van een hoofdstroompad gekoppeld tussen de eerste voedingsspanningsklem en de uitgangsklem, in serie met het weerstandselement, en welke spanningsdeler is ingericht voor het genereren van een maat van de junctiespanning over het hoofdstroompad van het tweede halfgeleiderelement. In de bandgap-referentie-schakeling volgens de uitvinding wordt de referentiespanning met de bepaalde temperatuurscoëfficient bepaald door de som van de maat van de junctiespanning, welke maat een negatieve temperatuurscoëfficient omvat, en de compensatiespanning over het weerstandselement, welke compensatiespanning een positieve temperatuurscoëfficient omvat, waarbij de maat slechts een door de spanningsdeler bepaald deel van de door het eerste halfgeleiderelement gegenereerde junctiespanning inhoudt. Bijgevolg kan onder meer de referentiespanning met de temperatuurscoëfficient van nul volt per temperatuurseenheid reeds bij relatief lage voedingsspanningen gegenereerd worden, bij welke voedingsspanningen het eerste halfgeleiderelement ten behoeve van het genereren van de junctiespanning bijvoorbeeld door middel van een met de junctieovergang in serie gekoppelde weerstand tussen de eerste en de tweede voedingsspanningsklem gekoppeld kan worden.

Een eerste uitvoeringsvorm van een bandgap-referentie-schakeling volgens de uitvinding kan worden gekenmerkt, doordat het tweede halfgeleiderelement voorts is voorzien van een stuurelektrode gekoppeld met een punt gelegen tussen het eerste halfgeleiderelement en de tweede voedingsspanningsklem.

Dientengevolge verkrijgt het tweede halfgeleiderelement, welk bijvoorbeeld door middel van een unipolaire of een bipolaire transistor uitgevoerd kan worden, een stuurspanning gelijk aan de door het eerste halfgeleiderelement gegenereerde junctiespanning, hetgeen geen toename van de voedingsspanning behoeft.

Een tweede uitvoeringsvorm van een bandgap-referentie-schakeling volgens de uitvinding kan worden gekenmerkt, doordat de spanningsdeler is voorzien van een serieschakeling van ten minste een tweetal weerstanden, welke serieschakeling parallel is gekoppeld met de junctieovergang, waarbij één van het tweetal weerstanden parallel is gekoppeld met het hoofdstroompad van het tweede halfgeleiderelement.

Omdat het tweetal weerstanden parallel gekoppeld is met de junctieovergang van het eerste halfgeleiderelement, wordt de junctiespanning geconverteerd in een door het tweetal weerstanden vloeiende stroom, die over de ene van het tweetal weerstanden de maat van de junctiespanning genereert, waarbij over het met de ene van het tweetal weerstanden parallel gekoppelde hoofdstroompad van het tweede halfgeleiderelement eveneens de maat gegenereerd wordt.

Een derde uitvoeringsvorm van een bandgap-referentie-schakeling volgens de uitvinding kan worden gekenmerkt, doordat het eerste halfgeleiderelement een uni-directioneel element omvat, welk element is gekoppeld met de tweede voedingsspanningsklem door middel van een verdere stroombron. De verdere stroombron levert aan het uni-directionele element een bepaalde stroom, die over genoemd element de junctiespanning genereert, waarbij over de verdere stroombron slechts een saturatiespanning benodigd is, die geen toename van de voedingsspanning behoeft.

Een vierde uitvoeringsvorm van een bandgap-referentie-schakeling volgens de uitvinding kan worden gekenmerkt, doordat het eerste halfgeleiderelement, de stroombron alsmede de verdere stroombron onderdeel zijn van een PTAT-stroombronschakeling. De onderhavige uitvoeringsvorm behelst een bijzonder compacte realisatie van de bandgap-referentie-schakeling volgens de uitvinding, welke uitvoeringsvorm verder gekenmerkt kan worden, doordat de PTAT-stroombronschakeling is voorzien van een eerste, een tweede, een derde en een vierde transistor, met elk een basis, een collector en een emitter, alsmede van een verdere weerstand, waarbij de emitter van de eerste transistor is gekoppeld met de eerste voedingsspanningsklem door middel van de verdere weerstand, waarbij de basis van de eerste transistor is gekoppeld met het punt gelegen tussen het eerste halfgeleiderelement en de tweede voedingsspanningsklem en met de basis van de tweede transistor, wiens emitter is gekoppeld met de eerste voedingsspanningsklem, en waarbij de collector van de eerste transistor is gekoppeld met een stuurelektrode van de verdere stroombron en met de collector van de derde transistor, wiens emitter evenals de emitter van de vierde transistor is gekoppeld met de tweede voedingsspanningsklem en wiens basis is gekoppeld met de onderling gekoppelde basis en collector van de vierde transistor en met de collector van de tweede transistor.

Een vijfde uitvoeringsvorm van een bandgap-referentie-schakeling volgens de uitvinding kan worden gekenmerkt, doordat de stroombron en het weerstandselement zijn gekoppeld met de uitgangsklem door middel van een bufferschakeling. Door het toevoegen van de bufferschakeling wordt de invloed van een met de uitgangsklem gekoppelde belasting op de bandgap-referentie-schakeling gereduceerd. De onderhavige uitvoeringsvorm kan verder worden gekenmerkt, doordat de bufferschakeling is voorzien van een verschilpaar met een eerste ingang gekoppeld met de stroombron en het weerstandselement, met een tweede ingang gekoppeld met de uitgangsklem, met een gemeenschappelijke klem gekoppeld met de eerste voedingsspanningsklem door middel van een staartstroombron, met een eerste uitgang gekoppeld met zowel de tweede voedingsspanningsklem door middel van een belastingelement als een stuurelektrode van een uitgangstransistor hebbende een hoofdstroompad gekoppeld tussen de tweede voedingsspanningsklem en de uitgangsklem, en met een tweede uitgang gekoppeld met de tweede voedingsspanningsklem.

Van de aldus uitgevoerde bandgap-referentie-schakeling kan zonder nadelige consequenties ten gevolge van een belasting een relatief grote stroom verkregen worden.

Voornoemde en andere (meer gedetailleerde) aspecten van de uitvinding worden nader beschreven en toegelicht aan de hand van bijgaande tekening, waarin figuur 1 een bandgap-referentie-schakeling volgens de stand der techniek weergeeft, figuur 2 een uitvoeringsvorm van een bandgap-referentie-schakeling volgens de uitvinding weergeeft, en figuur 3 een verdere uitvoeringsvorm van een bandgap-referentie-schakeling volgens de uitvinding weergeeft.

In deze figuren zijn gelijke onderdelen met dezelfde verwi j zingstekens aangegeven.

In figuur 1 is een bandgap-referentie-schakeling volgens de stand der techniek weergegeven, welke schakeling overeenkomt met figuur 4.1 van de dissertatie als voornoemd. De schakeling omvat een eerste halfgeleiderelement, welk uitgevoerd is door middel van een transistor T1 en welk onderdeel is van een PTAT-stroombronschakeling 10, een weerstandselement, welk uitgevoerd is door middel van een weerstand R1, alsmede een stroombron, welke uitgevoerd is door middel van een transistor T2 en welke onderdeel is van een stroomspiegelschakeling 20. De PTAT-stroombronschakeling 10 bevat benevens de transistor T1 een weerstand R2 en een transistor T3, terwijl de stroomspiegelschakeling 20 benevens de transistor T2 een transistor T4 bevat, waarbij elk van de transistors T1, T2, T3 en T4 voorzien is van een basis, een collector en een emitter. De basis en de collector van de transistor T1 zijn onderling gekoppeld, waardoor de transistor T1 een diode vormt.

Bovendien zijn de basis en de collector van de transistor T1 gekoppeld met een uitgangsklem 3 door middel van de weerstand R1 alsmede met de basis van de transistor T3. De emitters van de transistors T1 en T3 zijn gekoppeld met een eerste voedingsspanningsklem 1, waarbij tussen de emitter van de transistor T3 en de voedingsspanningsklem 1 de weerstand R2 gekoppeld is alsmede waarbij de emitter van de transistor T3 een n-maal groter emitteroppervlak heeft dan de transistor T1. De basis van de transistor T2 is gekoppeld met zowel de basis als de collector van de transistor T4, waardoor ook de transistor T4 een diode vormt. De emitters van de transistors T2 en T4 zijn gekoppeld met een tweede voedingsspanningsklem 2, waarbij de emitter van de transistor T2 een p-maal groter emitteroppervlak heeft dan de transistor T4. De collector van de transistor T2 is gekoppeld met de uitgangsklem 3, terwijl de collector van de transistor T4 gekoppeld is met de collector van de transistor T3. In de aldus uitgevoerde en gekoppelde bandgap-referentie-schakeling correspondeert een door de stroombron gegenereerde referentiestroom met een door de transistor T2 gevoerde hoofdstroom, waarbij ten minste een maat van de hoofstroom door zowel de weerstand R1 als de transistor T1 vloeit, en correspondeert een over een junctieovergang van het eerste halfgeleiderelement gegenereerde junctiespanning met een door de hoofdstroom gegenereerde basis-emitter-spanning over de basis en de emitter van de als diode gekoppelde transistor T1. Doordat de basis van de transistor T1 gekoppeld is met de basis van de transistor T3 en doordat de emitters van de transistors T1 en T3 gekoppeld zijn via de voedingsspanningsklem 1 en de weerstand R2, resulteert over de weerstand R2 een spanning, die gelijk is aan het verschil van enerzijds de basis-emitter-spanning van de transistor T1 en anderzijds een door de transistor T3 gevoerde basis-emitter-spanning, waarbij, naar algemeen bekend is, de weerstand R2 de resulterende spanning converteert in een PTAT-stroom met een positieve temperatuurscoëfficient. Omdat de PTAT-stroom via de transistor T3 onttrokken wordt aan de als diode gekoppeld transistor T4, die met de transistor T2 de stroomspiegelschakeling 20 vormt, omvat ook de door de transistor T2 gevoerde hoofdstroom een positieve temperatuurscoëfficient. Op basis van enerzijds de hoofdstroom met de positieve temperatuurscoëfficient, welke hoofdstroom een compensatiespanning met een positie temperatuurscoëfficient over de weerstand R1 genereert, en anderzijds de basis-eraitter-spanning van de transistor T1, welke basis-emitter-spanning een negatieve temperatuurscoëfficient insluit, genereert de onderhavige bandgap-referentie-schakeling een referentiespanning met een bepaalde temperatuurscoëfficient. De gegenereerde referentiespanning kan bijvoorbeeld worden afgenomen tussen de uitgangsklem 3 en de voedingsspanningsklem 1, waarbij de referentiespanning gelijk is aan de som van de compensatiespanning en de basis-emitter-spanning en waarbij de temperatuurscoëfficient van de referentiespanning bepaald wordt door de positieve temperatuurscoëfficient van de compensatiespanning en de negatieve temperatuurscoëfficient van de basis-emitter-spanning. Beide laatstgenoemde temperatuurscoëfficienten zijn afhankelijk van parameters en dimensionering van de bandgap-referentie-schakeling. Een nadeel van de onderhavige bandgap-referentie-schakeling is diens benodigde voedingsspanning. In geval bijvoorbeeld een referentiespanning met een temperatuurscoëfficient van nagenoeg nul volt per temperatuurseenheid gewenst is, wordt de som van de compensatiespanning en de basis-emitter-spanning in hoofdzaak bepaald door een door de basis-emitter-spanning ingesloten bandgap-spanning, die een fysische constante is en in geval van silicuum 1,205 volt bedraagt. Derhalve is in voornoemd geval de benodigde voedingsspanning, zijnde minimaal een saturatiespanning ten gevolge van de transistor T2 plus de som van de compensatiespanning en de basis-emitter-spanning, groter dan een door een standaard knoopcel geleverde spanning (1,2 volt), hetgeen de bandgap-referentie-schakeling onbruikbaar maakt voor toepassing in enkele, een relatief lage voedingsspanning vragende schakelingen. Voor gedetailleerde informatie wordt verwezen naar de dissertatie als voornoemd alsmede naar de tweede editie van het door P. Gray en R. Meyer geschreven handboek getiteld "Analysis and Design of Analog Integrated Circuits", welk handboek vanaf pagina 289 zowel een afleiding als een berekening van de referentiespanning met de temperatuurscoëfficient van nul volt per temperatuurseenheid geeft.

In figuur 2 is een uitvoeringsvorm van een bandgap-referentie-schakeling volgens de uitvinding weergegeven. Het eerste halfgeleiderelement en het weerstandselement zijn overeenkomstig figuur 1 door middel van respektievelijk de transistor T1 en de weerstand R1 uitgevoerd, ofschoon de als diode gekoppelde transistor T1 gekoppeld is tussen een klem 4 en de voedingsspanningsklem 1. De stroombron, die gekoppeld is tussen de voedingsspanningsklem 2 en de uitgangsklem 3, is uitgevoerd door middel van een stroombron J1, die ten behoeve van het genereren van de referentiestroom met de positieve temperatuurscoëfficient op verscheidene, bekende manieren geïmplementeerd kan worden. In serie met de weerstand R1 is tussen de uitgangsklem 3 en de voedingsspanningsklem 1 een tweede halfgeleiderelement gekoppeld, welk halfgeleiderelement uitgevoerd is door middel van een transistor T5, wiens basis gekoppeld is met de klem 4 en wiens hoofdstroompad gekoppeld is tussen de weerstand R1 en de voedingsspanningsklem 1. Parallel met de transistor T1 is tussen de klem 4 en de voedingsspanningsklem 1 een spanningsdeler gekoppeld. De spanningsdeler omvat een weerstand R3, die gekoppeld is tussen de klem 4 en een punt gelegen tussen de weerstand R1 en het hoofdstroompad van de transistor T5, en een weerstand R4, die gekoppeld is tussen voornoemd punt en de voedingsspanningsklem 1. In de aldus uitgevoerde bandgap-referentie-schakeling wordt door middel van een verdere stroombron J2 een stroom toegevoerd aan de als diode gekoppelde transistor T1, hetgeen resulteert in een basis-emitter-spanning met een negatieve temperatuurscoëfficient over de parallel met de spanningsdeler gekoppelde transistor T1. Ten aanzien van de spanningsdeler genereert de resulterende basis-emitter-spanning een stroom door zowel de weerstand R3 als de weerstand R4, waarbij een maat van de basis-emitter-spanning gegenereerd wordt over de parallel met het hoofdstroompad van de transistor T5 gekoppelde weerstand R4, terwijl de transistor T5 gestuurd wordt door de basis-emitter-spanning. Bijgevolg resulteert ook over het hoofdstroompad van de transistor T5 de maat van de basis-emitter-spanning, welke maat in afhankelijkheid van de spanningsdeler instelbaar is, en wordt de referentiespanning tussen de uitgangsklem 3 en de voedingsspanningsklem 1 volgens de uitvinding bepaald door de som van de compensatiespanning ten gevolge van de referentiestroom met de positieve temperatuurscoëfficient door de weerstand R1 en de maat van de basis-emitter-spanning over het hoofdstroompad, waarbij de temperatuurscoëfficient van de referentiespanning afhankelijk is van de positieve temperatuurscoëfficient van de compensatiespanning en de negative temperatuurscoëfficient van de maat. Doordat de compensatiespanning afhankelijk is van de referentiestroom en doordat de maat instelbaar is, wordt de minimaal benodigde voedingsspanning volgens de uitvinding bepaald door een saturatiespanning ten gevolge van de stroombron J2 plus de basis-emitter-spanning over de transistor T1, bij welke voedingsspanning onder meer de referentiespanning met de temperatuurscoëfficient van nul volt per temperatuurseenheid gerealiseerd kan worden.

In figuur 3 is een verdere uitvoeringsvorm van een bandgap-referentie-schakeling volgens de uitvinding weergeven. De verdere uitvoeringsvorm verschilt van de in figuur 2 getoonde uitvoeringsvorm, doordat een PTAT-stroombronschakeling 11, een stroomspiegelschakeling 21 en een bufferschakeling 31 toegevoegd zijn en doordat de verdere stroombron uitgevoerd is door middel van een transistor T6, wiens basis gekoppeld is met de stroomspiegelschakeling 21 en wiens hoofdstroompad gekoppeld is tussen de voedingsspanningsklem 2 en de klem 4. De PTAT-stroombronschakeling omvat het door middel van de transistor T1 uitgevoerde eerste halfgeleiderelement alsmede een transistor T7, een transistor T8 en een weerstand R5, waarbij de transistors voorzien kunnen zijn van onderling geschaalde emitteroppervlaktes. De stroomspiegelschakeling 21 omvat de door middel van de transistor T2 uitgevoerd stroombron alsmede een transistor T9 en een transistor T10, welke transistors eveneens voorzien kunnen zijn van onderling geschaalde emitteroppervlaktes. De bufferschakeling 31 omvat een door middel van een transistor T11 en een transistor T12 uitgevoerd verschilpaar, een door middel van een transistor T13 uitgevoerde staartstroombron, een door middel van een transistor T14 uitgevoerd belastingselement en een uitgangstransistor T15. In de onderhavige uitvoeringsvorm is elk van de transistors voorzien van een basis, een collector en een emitter, waarbij de basis van de transistor T1 gekoppeld is met de bases van de transistors T7 en T8. De emitters van de transistors T7 en T8 zijn elk gekoppeld met de voedingsspanningsklem 1, waarbij tussen de emitter van de transistor T7 en de voedingsspanningsklem 1 de weerstand R5 gekoppeld is. De basis van de transistor T2 is gekoppeld met zowel de bases van transistors T9 en T10 als de collector van de transistor T10, waardoor de transistor T10 een diode vormt. De emitters van de transistors T9 en T10 zijn elk gekoppeld met de voedingsspaningsklem 2, waarbij de collector van de transistor T9 gekoppeld is met zowel de basis van de transistor T6 als de collector van de transistor T7 en waarbij de collector van de als diode gekoppelde transistor T10 gekoppeld is met de collector van de transistor T8. Evenals de bases en de emitters van de transistors T9 en T10 zijn ook de basis en de emitter van de transistor T14 respektievelijk gekoppeld met de basis van de transistor T2 en de voedingsspanningsklem 2. Terwijl de basis van de transistor T11 gekoppeld is met zowel het hoofdstroompad van de transistor T2 als de weerstand R1 en terwijl de basis van de transistor T12 gekoppeld is met de uitgangsklem 3, zijn de emitters van de transistors T11 en T12 elk gekoppeld met de collector van de transistor T13, wiens basis en emitter respektievelijk gekoppeld zijn met de klem 4 en de voedingsspanningsklem 1. De collector van de transistor T11 is gekoppeld met zowel de collector van de transistor T14 als de basis van de uitgangstransistor T15, wiens collector en emitter respektievelijk gekoppeld zijn met de voedingsspanningsklem 2 en de uitgangsklem 3. De collector van de transistor T12 is ook gekoppeld met de voedingsspanningsklem 2. De aldus gekoppelde bandgap-referentie-schakeling vormt slechts een mogelijkheid voor het implementeren van de stroombron voor het genereren van de referentiestroom met de positieve temperatuurscoëfficient, waarbij de bufferschakeling 31 zorgdraagt voor een verminderde invloed van een met de uitgangsklem 3 gekoppelde belasting op de schakeling. Betreffende de bufferschakeling 31 bewerkstelligen de transistors T11 en T12, dat de referentiespanning tussen de uitgangsklem 3 en de voedingsspanningsklem 1 gelijk is aan de som van de compensatiespanning over de weerstand R1 en de maat van de basis-emitter-spanning over het hoofdstroompad van de transistor T5, waarbij de transistor T15 een stroom levert aan de uitgangsklem 3. Voor het verkrijgen van een gewenste stroominstelling in de bufferschakeling 31 zorgen de transistors T13 en T14, waarbij de transistor T13 geschaald kan worden ten opzichte van de transistors T1, T5, T7 en T8 en waarbij de transistor T14 geschaald kan worden ten opzichte van de transistors T2f T9 en T10. Ten aanzien van de werking van de PTAT-stroombronschakeling 11 en de stroomspiegelschakeling 21 wordt in hoofdzaak verwezen naar de beschrijving van figuur 1, waarbij de transistors T7 en T10 en de weerstand R5 respektievelijk corresponderen met de transistors T3 en T4 en de weerstand R2 en waarbij de transistors T8 en T9 zorgdragen voor een verminderde belasting van de transistors T7 en T10 ten opzichte van de transistors T3 en T4. Voorts bewerkstelligt de transistor T6 een toevoer van basisstroom aan de collector van de transistor T7, welke toevoer in geval van een geschikte dimensionering gelijk is aan de door de transistors T2, T9, T10 en T14 gerealiseerde toevoer van basisstromen aan de collector van de transistor T8. Een verbeterde symmetrie, en daarmede een verbeterde werking, wordt tevens bereikt, doordat noch transistor T7, noch transistor T8 als diode gekoppeld is, welke transistors het hart van de PTAT-stroombronschakeling 11 vormen. De onderhavige uitvoeringsvorm vormt een compacte realisatie van de bandgap-referentie-schakeling volgens de uitvinding, welke realisatie ten gevolge van de toegepaste combinatie van de PTAT-stroombronschakeling 11 en de stroomspiegelschakeling 21 ongevoelig is voor voedingsspanningsvariaties en ten gevolge van de bufferschakeling 31 relatief grote uitgangsstroom kan leveren.

Desondanks werkt de onderhavige uitvoeringsvorm reeds bij relatief lage voedingsspanningen, bij welke voedingsspanningen door toepassing van de spanningsdeler onder meer de referentiespanning met de temperatuurscoêfficient van nul volt per temperatuurseenheid verkregen kan worden.

De uitvinding is niet beperkt tot de getoonde uitvoeringsvoorbeelden. Binnen het kader van de uitvinding zijn voor de vakman een aantal variaties te bedenken. Zo kan in geval van een temperatuurs-onafhankelijke voedingsspanning de referentiespanning bijvoorbeeld afgenomen worden tussen de uitgangsklem en de tweede voedingsspanningsklem. Ook moge het duidelijk zijn, dat de stroombron, waarbij inbegrepen zowel de PTAT-stroombronschakeling als de stroomspiegelschakeling, de halfgeleiderelementen, de spanningsdeler, en de bufferschakeling op meerdere manieren te realiseren zijn. Voorts wordt ten aanzien van de in de uitvoeringsvorm en getoonde transistors opgemerkt, dat zowel transistors van een tegengesteld geleidingstype als transistors van een andere soort, bijvoorbeeld uni-polaire, gebruikt kunnen worden.

Claims

1. Bandgap-referentie-schakeling voor het genereren van een referentiespanning met een bepaalde temperatuurscoëfficient omvattende een eerste halfgeleiderelement met ten minste één junctieovergang voor het genereren van een junctiespanning met een negatieve temperatuurscoëfficient, welk eerste halfgeleiderelement is gekoppeld tussen een eerste en een tweede voedingsspanningsklem, een stroombron voor het genereren van een referentiestroom met een positieve temperatuurscoëfficient, welke stroombron is gekoppeld tussen de tweede voedingsspanningsklem en een uitgangsklem, alsmede een weerstandselement voor het voeren van ten minste een maat van de referentiestroom, welk weerstandselement is gekoppeld tussen de uitgangsklem en de eerste voedingsspanningsklem, met het kenmerk, dat de bandgap-referentie-schakeling voorts een tweede halfgeleiderelement en een spanningsdeler omvat, welk tweede halfgeleiderelement is voorzien van een hoofdstroompad gekoppeld tussen de eerste voedingsspanningsklem en de uitgangsklem, in serie met het weerstandselement, en welke spanningsdeler is ingericht voor het genereren van een maat van de junctiespanning over het hoofdstroompad van het tweede halfgeleiderelement.

2. Bandgap-referentie-schakeling volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het tweede halfgeleiderelement voorts is voorzien van een stuurelektrode gekoppeld met een punt gelegen tussen het eerste halfgeleiderelement en de tweede voedingsspanningsklem.

3. Bandgap-referentie-schakeling volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de spanningsdeler is voorzien van een serieschakeling van ten minste een tweetal weerstanden, welke serieschakeling parallel is gekoppeld met de junctieovergang, waarbij één van het tweetal weerstanden parallel is gekoppeld met het hoofdstroompad van het tweede halfgeleiderelement.

4. Bandgap-referentie-schakeling volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat het eerste halfgeleiderelement een uni-directioneel element omvat, welk element is gekoppeld met de tweede voedingsspanningsklem door middel van een verdere stroombron.

5. Bandgap-referentie-schakeling volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het eerste halfgeleiderelement, de stroombron alsmede de verdere stroombron onderdeel zijn van een PTAT-stroombronschakeling.

6. Bandgap-referentie-schakeling volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de PTAT-stroombronschakeling is voorzien van een eerste, een tweede, een derde en een vierde transistor, met elk een basis, een collector en een emitter, alsmede van een verdere weerstand, waarbij de emitter van de eerste transistor is gekoppeld met de eerste voedingsspanningsklem door middel van de verdere weerstand, waarbij de basis van de eerste transistor is gekoppeld met het punt gelegen tussen het eerste halfgeleiderelement en de tweede voedingsspanningsklem en met de basis van de tweede transistor, wiens emitter is gekoppeld met de eerste voedingsspanningsklem, en waarbij de collector van de eerste transistor is gekoppeld met een stuurelektrode van de verdere stroombron en met de collector van de derde transistor, wiens emitter evenals de emitter van de vierde transistor is gekoppeld met de tweede voedingsspanningsklem en wiens basis is gekoppeld met de onderling gekoppelde basis en collector van de vierde transistor en met de collector van de tweede transistor.

7. Bandgap-referentie-schakeling volgens één der voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de stroombron en het weerstandselement zijn gekoppeld met de uitgangsklem door middel van een bufferschakeling.

8. Bandgap-referentie-schakeling volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de bufferschakeling is voorzien van een verschilpaar met een eerste ingang gekoppeld met de stroombron en het weerstandselement, met een tweede ingang gekoppeld met de uitgangsklem, met een gemeenschappelijke klem gekoppeld met de eerste voedingsspanningsklem door middel van een staartstroombron, met een eerste uitgang gekoppeld met zowel de tweede voedingsspanningsklem door middel van een belastingelement als een stuurelektrode van een uitgangstransistor hebbende een hoofdstroompad gekoppeld tussen de tweede voedingsspanningsklem en de uitgangsklem, en met een tweede uitgang gekoppeld met de tweede voedingsspanningsklem.