TW200530780A - Voltage generating circuit - Google Patents

Description

200530780 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種電壓產生電路，特別是有關用以產 生具有溫度梯度之電壓的電壓產生電路。 【先前技術】

第3圖顯示習知例之用以產生具有溫度梯度之電壓的 電壓產生電路之電路圖。在電源電壓Vdd與接地電壓之 間，串聯連接有電阻21與二極體⑽，並從其連接點產生 具有溫度梯度（溫度依存性）之電壓他。該電墨㈣係 :二極體D2之正向㈣大致相等之職，且反應其溫度特 :二,有一umV/t之溫度梯度。運算放大器〇p2i係將 〜电壓Vd2放大，並輸出電屢m。其放大率為⑽+ r23)/r23。在此，r22、r2S # 矣-千 r23係表不電阻R22、R23 值者。 ％ 電路之·^^ m m原之形態供給至電阻分麼 =R :側。在電請與接地電壓之間將η個之 二^ 串聯連接，並於其各連接點連接（…） -1 rTG2 *' TGn + 1 5 t t „ 5 0 0 通過I傳輸接點所分屢之電麗，就 之電厂堅，轉換成低::抗而:ΓΓ出將由其傳輸祕所輸出 因而根據該電路’藉由電阻分壓電路50，將具有經 3】6708 6 .200530780 放大之溫度梯度之電壓VH2予以分壓， ' 電壓。 了取出所期望之 [專利文獻] 日本特開2003〜108241號公報 【發明内容】 (發明所欲解決之課題） 然而’於習知電路有兩個問題點。第— 二極體D2之正向電壓設定較低，使得二極體,=須將 於IC，而必須設於丨c外。 …、法内建 兹假設將電路規格設定成，電源為 出電麗VH2之溫度梯度為— 2〇mV/t，工作溫卜〇/，輸 ◦C至75。。。為了將溫度梯度調整於 二為-25 器之放大率設定^倍。（將運算放大 在此為了簡化說明，則以Η倍稱之 值為4.5V，因此當溫度為—饥時的二 取低 壓則為4. 5/1 1 = 0. 409V。 1⑽之正向電 如上所述，常溫（25t )之二極 4.5/n-〇.()()18x5()=={K319v ^ 向電壓則為 心建二極體，獲得。·3ν程度： 將流入ic内建二極體之電流隼:中之在： = =為連接:二極體之串聯電阻之電阻值必須么::二’ 將、1亚不貫際。因此’為了獲得低二極體正向電壓，須 U1SCrete)的二極體外接寻級）之分散式 316708 7 200530780 第二個問題係，依據電阻分壓電路50所獲得之經分壓 的電壓間之電壓階差會依存於溫度，同時其所分壓之每個 電壓之電壓梯度則相互不同。第4圖為第3圖之電阻分壓 電路50之輸出電壓的溫度特性圖。於圖中表示有，電壓 VH2、作為接地電壓之電壓VL2以及該等電壓之中間電壓 Cent2。作為放大器使用之運算放大器0P21之輸出即電壓 VH2係具有預定之溫度梯度。若將該電壓VH2相對於不具 溫度梯度之電壓VL2進行電阻分壓，則根據溫度所分壓之 ®各電壓間之電壓階差亦成為可變，且經分壓之各電壓之溫 度梯度也成為可變。 (解決課題之手段） 為了解決上述課題，本發明之電壓產生電路具備有： 第一電壓產生手段，輸出不具溫度梯度之第一電壓；第二 電壓產生手段，產生具有溫度梯度之第二電壓；第一電阻 分壓電路，將前述第一電壓分壓而產生第三及第四電壓； 鲁第一運算放大器，係將前述第二電壓輸入於正輸入端子， 並透過第一電阻將前述第三電壓輸入於負輸入端子，而將 第二電阻連接於輸出與前述負輸入端子之間；以及第二運 算放大器，係將前述第二電壓輸入於正輸入端子，並透過 第三電阻將前述第四電壓輸入於負輸入端子，而將第4電 阻連接於輸出與前述負輸入端子之間，而前述第一運算大 器及第二運算放大器之輸出電壓係具有互為相等之溫度梯 度。 (發明效果） 8 316708 200530780 根據本發明之電壓產生電路，係可取出具有溫度梯度 之期望之電壓的同時，可將具有溫度梯度之元件，例如可 將二極體内建於I c。再者，相較於習知電路，本發明係可 以低電源電壓執行動作。並且還可將經電阻分壓之各電壓 間之電壓階差維持一定，且亦可將各電壓之溫度梯度維持 一定。 【實施方式】 其次，一面參照圖式一面說明本發明實施形態之電壓 ®產生電路。第1圖為該電壓產生電路之電路圖。10為產生 不具溫度梯度之電壓Vref之能隙（band gap)電路，且係由 電阻Rll、R12、R13、二極體D1、複數個並聯連接二極體 Dn及運算放大器OP 11所構成。又，可由該電路内之電阻 13與二極體D1的連接點取出具有溫度梯度之電壓Vdl。另 外，除了二極體D1，亦可由雙載子電晶體（bipolar transi stor)取出具有溫度梯度之電壓Vdl。此外，雖是採 鲁用運算放大器構成前述能隙（band gap )電路10，但亦可 採用一般所熟知之定電流型之能隙電路。 20係將電壓Vref予以分壓之第一電阻分壓電路，且 係由串聯連接於運算放大器0P11之輸出與接地電壓之間 之電阻R14、R15、R16所構成。接著，於電阻R14與R15 之連接點產生電壓V12，並於電阻R15與R16之連接點產 生比電壓V12更低電壓之電壓VII。 0P14為第一運算處理用運算放大器，係將電壓Vdl施 加於正輸入端子（+ )，並透過電阻R1 71，在利用電壓輸 9 316708 -200530780 出器用之運算放大哭。之+ r- 摩m於 將電塵⑽轉換成低阻抗後 知入鳴入端子（一)。在第— 土 0P14的輸出盥負輪入踹早Γ 、 用建I放大态 印/、貝孝別入鳊子（一）之間連接有電 仲〗5為第二運算處理用放大 加於正輸入端子（+ ) 、，、#、Μ+ ^σσ係將電壓Vdl施 彻八為子（+ )，亚透過電阻R〗81， 出器用之運算放大哭opn收+厂， 用““ 矜入於心 電請轉換為低阻抗後， 輸於負輸入端子（一）。在繁-、¥|老 t 」在罘—運异處理用放大哭〇P15 的輪出與負輸入端子（—） ° 、^之間連接有電阻R18 2。 於第：運算處理用運算放大器0P14之輸出電㈣ /、弟一運异處理用運算放大哭5 仏 又大〇P15之輸出電壓VH1 ( VH1 、之間’串聯連接η個電阻R1、R2、...Rn，並於1 各連接點連接（n+1)個傳輸閘極TG卜TG2、...TGn+Γ， 而：成第二電阻分塵電路3〇。接著’在該等傳輸閘極％卜 、"·Τ(ίη+1之中的一個傳輸閘極為導通時，則通過其 月J閘極，將其傳輸閘極之連接點所分壓之電壓予以輸 出。經由電壓輸出器用之運算放大器_’將由其傳二間 亟所輸出之電壓，轉換成低阻抗並予以輸出。 利用下述數式表示第二運算處理用運算放大器〇P1 5 之輸出電壓VH1。 { 1 + ( r 18 2 / r 181 )} X V d 1 - ( r 18 2 / r 181 ) X V11 又’以下述數式表示第一運算處理用運算放大器〇pi 4 之輸出電壓VL1。 ί 1+ (rl72/rl71)} X Vdl- (rl72/rl71) X V12 於該等數式中，rl71、rl72、ri81、rl82，分別為電 l〇 316708 200530780 阻R171、R172、R181、R182之電阻值。該等數式之第一項 為具有溫度梯度之電壓’弟二項為不具溫度梯度之固定電 壓。又，由於係以第一項與第二項之電壓差表示電壓VH1 與電壓VL1，所以二極體電壓Vdl或其係數較大時也成為 低電壓。藉此，可將電源電壓設定較小。且，可將二極體 電壓Vdl設定較大，使得内建於1C成為可能。 在此，為了使電壓VH1與電壓VL1之溫度梯度一致， 而設定成rl72/rl71 = rl82/rl81 = mag。亦即使電阻比相 *等。接著，重寫數式時，電壓VH1、VL1如下式之構成。 VH1= { 1 + mag } x Vdl —magx Vll VL1= { 1 + mag } x Vdl —magx V12 電壓VH1與電壓VL1之電壓差，如下列數式之構成， 且為去除溫度依存性之固定電壓。 VH1-VL1 二 magx ( V12-VII ) 具體而言，假設電路設定為，電源電壓：5V± 10%、 φ溫度特性··一20mV/°C、工作溫度範圍：一25至75°C、輸 出電壓範圍：1V。從溫度特性與工作溫度範圍來看，由於 依據溫度所產生之電壓變化成為25°C之電壓± 1. 0V，所以 考慮電源電壓，在25t分別將VH1、VL1之值設定為3V與 2、。 又，設定來自能隙電路10之二極體D1的二極體電壓 Vdl為0· 6V ( 25°C時），其溫度梯度為一1. 8mV/°C。又，將 來自能隙電路1 0的電壓Vref設定為1. 2V之一般性的值。 在以上的條件下，算出各電路元件之值，並驗證其效果。 11 316708 200530780 仏所謂溫度梯度為一 ZOmVrc之要求溫度特性，而設定成（1 + mag) = 11。（正確為20/1· 8，但在這裡為了簡化說明則 叹為11 )其次，依據mag、及在25。〇之VD1、VH1、VL1的 電歷值，逆向運算電壓VU、V12則為， 3· 0= ( 1 + 10) X 〇· 6- l〇x VII 〇= ( 1 + 10) χ 0. 6- 1〇χ V12

須將第 設定為 = 1:10 根據該等數式而得νι1 = 〇·36、νΐ2=〇·46。因此，只 一電阻分壓電路20之電阻R14、R15、R16之電阻比 ’ rl4:rl5:rl6 = 74·· 10:36、rl71 :rl72= rl81 :rl82 即可。 >第2圖為該電壓產生電路之輸出電壓的溫度特性圖。 Z圖中/係依據上述電路規格設定，表示電壓傾丨、電壓 及該等電壓之中間電壓Cent 1。 :^根據本實施形態之電壓產生電路，由於可將來 ::極肢D1之電壓設定成所謂〇·6Υ之大的值，所以可將 此，可將：：=電阻R13的電阻值設定的較低。藉 了將一極體D1内建於IC。而且，與習知带 可以低電湄恭厭舢—壬 书路相比， 路3。所:動作。且又可將依據第二電阻分壓電 电阻分壓之各電壓間的電壓階差維持—定 可令各電壓之溫度梯度維持於一定。 &亚且亦 【圖式簡單說明】 :為本發明實施形態之電壓產生電路的電路圖。 目為本發明之實施形態之 Θ 性圖。 ^兒路的溫度特 316708 12 200530780 第3圖為習知技術之電路產生電路的電路圖。 第4圖為習知技術之電壓產生電路的溫度特性圖 【主要元件符號說明】 10 能隙電路 13 電阻 20 第一電阻分壓電路 30 第二電阻分壓電路 50 電阻分壓電路 Cent2 中間電壓 D卜D2 二極體 Dn 複數個並聯連接二極體 0P11、0P21、0P22 運算放大器 0P12、0P13、0P16 電壓輸出器用之運算放大器 0P14 第一運算處理用運算放大器 OP15 第二運算處理用運算放大器 TGI、TG2、"-TGri+l 傳輸閘極 Rl、R2、."Rn 電阻 R11 〜R16、R21、R22、R23、R171、R172、R18卜 R182 電阻 r22、r23、rl71、rl72、rl81、rl82 電阻值 VI卜 V12、VH2、Vdl、Vd2、VL2、VH2、Vref 電壓 VL1 、 VH1 輸出電壓 Ydl 電壓 Vdd 電源電壓 13 316708

Claims (1)

1. 200530780 十、申請專利範圍： 1. 一種電壓產生電路，係具備：第一電壓產生手段，輸出 不具溫度梯度之第一電壓；第二電壓產生手段，產生具 有溫度梯度之第二電壓； 第一電阻分壓電路，將前述第一電壓分壓而產生第 三及第四電壓； 第一運算放大器，將前述第二電壓輸入於正輸入端 子，並經由第一電阻將前述第三電壓輸入於負輸入端 ® 子，且將第二電阻連接於輸出與前述負輸入端子之間； 以及 第二運算放大器，將前述第二電壓輸入於正輸入端 子，並經由第三電阻將前述第四電壓輸入於負輸入端 子，且將第四電阻連接於輸出與前述負輸入端子之間， 而且前述第一運算放大器及第二運算放大器之輸出電 壓係具有互為相等之溫度梯度。 肇2.如申請專利範圍第1項之電壓產生電路，其中，前述第 一電阻與前述第二電阻之電阻值之比係相等於前述第 三電阻與前述第四電阻之電阻值之比。 3. 如申請專利範圍第1項之電壓產生電路，其中，具備連 接在前述第一運算放大器之輸出電壓與前述第二運算 放大器之輸出電壓之間的第二電阻分壓電路。 4. 如申請專利範圍第1項之電壓產生電路，其中，具備： 將前述第三電壓轉換成低阻抗之輸出電壓的電壓輸出 器用第三運算放大器；及將前述第四電壓轉換成低阻抗 14 316708 -200530780 之輸出電壓的電壓輸出器用第四運算放大器。 5. 如申請專利範圍第1項之電壓產生電路，其中，前述第 一電壓產生手段為能隙電路。 6. 如申請專利範圍第1項之電壓產生電路，其中，前述第 二電壓產生手段為二極體。 7·如申請專利範圍第1項之電壓產生電路，其中，前述第 二電壓產生手段為雙載子電晶體。

   15 316708