TW201024954A - Temperature independent type reference current generating device - Google Patents

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201024954 «< 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於-種電子電路’制地，本發_於一種溫度 獨立型參考電流產生裝置。 【先前技術】 本發明之實施例關於-電子電路及其製造方法，本發明之一 些實施例關於一溫度獨立型參考電流產生裝置。 © —參考電流產生11與/或-參考電流源可提供-不受功率與 /或溫度t彡響之參考紐。產生之參考電流可傳触/或提供至 每-電路之-偏置電壓。「第i圖」及「第2圖」係為一電流源之 電路之示意圖。請參閱「第1圖」，一電流源可使用基極/射極電 壓VBE及電阻R1產生參考電流！REF1。一電流源可產生一大致 不受供應電源VDD影響之電流’例如ji=vbe1/R1。然而，γβΕί 可受到溫度之影響且因此自一電流產生之參考電流^打可根據 ®溫度變化。 請參閱「第2圖」’ 一電流源可使用一大致不受溫度影響之參 考電壓。一電流源可使用參考電壓Vbg、雙極性電晶體Q，以及電 阻R’產生參考電流IREF2 ([Vbg-VBE1]/R，）。然而，vbEi可受 -到溫度之影響，并且因此可提供一溫度補償部份5用以補償一感 應值。一電流源可產生不受功率與/或溫度影響之參考電流 IREF2。然而，一產生參考電壓Vbg的參考電壓源電路可另外提 5 201024954 供於一電流源之中用以產生參考電流IREF2。因此，一電流源可 受到-溫賴化之影響與/或可需要—參考電壓源電剌以產生 一參考電壓。 因此，需要一種溫度獨立型參考電流產生裝置及其製造方 法，其能夠產生大致不受-溫度與/或__供應電壓之影響大致 獨立於一參考電壓的參考電流。 【發明内容】 因此’馨於以上的問題，本發明之實施例在於提供一種溫度 獨立型參考較產线置及錄造方法。㈣本㈣之實施例， 可提供-溫立型參考錢產絲置。在本發明之實施例中， 溫度獨立型參考紐產生裝置能夠產生大致衫—溫度與/或一 供給電>1之f彡響、大致獨立於—參考縣的參考電流。 根據本發明之實施例，—種溫度獨立型參考錢產生裝置可 包含有一第—參考電流產生器，第—參考電流產生器透過使用第 -雙極性電晶體與/或第—負載產生—具有第—要素的第一參考 電流。在本發明之實施射，—溫度駐考電流產生裝置可 包含有一根據溫度減少的第一要素。在本發明之實施例中，一溫 度獨立型參考電流產生裝置可包含有—第二參考魏產生器，第 參考電机產生器產生-第二參考電流，並且鏡射及輸出一第二 參考電流，第二參考電流具有一根據溫度增加之第二要素； 根據本發明之實施例，—種溫度獨立型參考電流產生裝置可 201024954 包含有H流鏡，第-電流鏡鏡射第—參考電流與/或輸出 -鏡射第-參考電流。在本發明之實施例之中—溫度獨立型參 考電"U·產生裝置可包含有—第二電流鏡，第二電流鏡將鏡射第一 參考電流與鏡射第二參考電流相加，與/或鏡射相加之結果用以 將鏡射結果作為一輸出參考電流。 根據本發明之實施例，可使用—雙極性電晶體與/或一負載 產生-參考電流。在本發明之實施例之中，可產生一大致不受溫 ❹度之變化與/或供給電壓之影響、與/或大致獨立於一參考電壓 的參考電流。 【實施方式】 本發明之實施例關於一種溫度獨立型參考電流產生裝置及其 製造方法。「第3圖」係林發明之實酬之—溫度駐型參考電 々IL產生裝置之電路之示意圖，根據本發明之實施例，一溫度獨立 型參考電流產生裝置可包含有第一參考電流產生器1〇與/或第二 參考電流產生器20。在本發明之實施例之中，一參考電流產生裝 置可包含有第一電流鏡30與/或第二電流鏡4〇。 根據本發明之實施例，第一參考電流產生器1〇可使用第一雙 極性電晶體Q1與/或一第一負載產生第一參考電流11<3在本發明 之實施例之中，第一參考電流^可包含有根據溫度變化的一第一 要素。在本發明之實施例之中，第一參考電流產生器1〇可分別包 含有第一至第四P型金氧半導體（PMOS)電晶體MPi、MP2、 7 201024954

MP3與/或MP4。在本發明之實施例之中，p參考電流產生器 ίο可分別包含有第一至第四N型金氧半導體（nm〇s)電晶體 MN卜MN2、则與/或画。在本發明之實_之中，第一 雙極性電晶體Q1與電阻R1可用作一第一負載。

根據本發明之實施例，第-p型金氧半導體（PMOS)電晶體 MP1可料-無應電壓VDD相連接之_。在本㈣之實施 例之中第一 P型金氧半導體（pM〇s)電晶體娜2可具有一與 供應電壓VDD相連接之源極，與/或—與第—p型金氧半導體 (PMOS)電晶體聰之―_相連接之閘極力及極。在本發明 之實施例之中’第三P型金氧半導體（PM〇s)電晶體刪可包 含有與第—P型金氧半導體（pM〇s)電晶體刪之汲極相連接 之一源極。在本發明之實施例之中，第四p型金氧半導體（pM〇s ) 電晶體MP4可包含有將第二P型錄半導體（pMQS)電晶體 MP2之一汲極與一閘極/汲極彼此相連接之一源極。

根據本發明之實施例，第一 N型金氧半導體（nm〇s)電晶 體MN1可具有與第三P型金氧半導體（PM〇s)電晶體Mp3之汲 極相連接之一源極/閘極。在本發明之實施例之中，第二N型金 氧半導體（NMOS)電晶體MN2可具有一與第四p型金氧半導體 (PMOS )電晶體MP4之汲極相連接之源極與/或一與第一 N型 金氧半導體（NMOS)電晶體MN1之閘極相連接之閘極。在本發 明之實施例之中，第三N型金氧半導體（NMOS)電晶體MN3 8 201024954 可具有一與第一N型金氧半導體（NMOS)電晶體画丨之一汲極 相連接之源極/閘極。在本發明之實施例之中，第四N型金氧半 導體（NMOS)電晶體MN4可具有一與第二N型金氧半導體 (NMOS)電晶體MN2之一汲極相連接之源極與/或一與第三n 型金氧半導體（NMOS)電晶體_3之一閑極相連接之問極。 根據本發明之實施例，第一雙極性電晶體Qi可具有一與第三 金氧半導體（醒⑻電晶體麵3之沒極相連接之基極/集 極與/或-與地面相連接之射極。在本發明之實施例之中，可為 -第-負載的電阻R1可連接於第四N型金氧半導體（觀⑻電 晶體Mm之-汲極與地面之間，與/或第—參考驗n可沿電 阻流動。在本發明之實施例之中，第一參考電流產生器1〇可 包含有上述之結構。在本發明之實施例之中，第一參考電流打可 按照等式1所示產生。在本發明之實施例之中，画可為-根據 ❹/皿度減v的第-要素，並且作為第一雙極性電晶體^之基極/射 極電壓。 等式1 T ^BEl 丄1 —--- 1- R1 根據本發明之實施例，第二參考電流產生器20可產生第二參 考電流12，第二參考電流12具有根據溫度增加的-第二要素，第 二要素可鏡二參考電流12㈣輪域射第二參考電 流12’。在 9 201024954 本發明之實施例之巾，詞語鋪可參考在電流鏡巾傳輸之電流。 在本發明之實酬之巾，第二參考電流產生器如可包含有第五？ 型金氧半導體(PMOS)電晶體刪、第六p型金氧半導體(pM〇s) 電aa體MP11、對應於―第二負載的第二雙極性電晶體Q〗與/或 電阻R2。 、 根據本發明之實施例，第五p型金氧半導體（pM〇s)電晶體 MP9可具有-無應電壓VDD減接之雜。在本發明之實施 例之中，第二雙極性電晶體Q2可具有—與第五p型金氧半導體 (PMOS)電晶體MP9之閘極/沒極相連接之集極與/或一與第 一雙極性電晶體Q1之基極桃接之基極。在本制之實施例之 中’可為-第二負載的電阻R2可連接於第二雙極性電晶體印之 一射極與地面之間。在本發明之實施例之中，第六P型金氧半導 體CPMOS)電晶體麗可具有一與供應電壓獅相連接之源 極，-與第五P型金氧半導體⑽〇s)電晶體刪之間極/汲 極相連接之閘極與/或—與第二電流鏡4()相連接之汲極。在本發 明之實施例之中，第二參考電流產生器2()可具有上述之結構與 /或可透過等式2所示產生第二參考電流乜。 等式2 2= R2 根據本發明之實施例，VBE2可為第二雙極性電晶體识之一 201024954 基極/射極電顯/或透過第六p型金氧半導體⑽⑻電晶體 刪1之-祕齡的鑛第二參考錢ί2，。在本㈣之實施例 之甲傭第一參考電流Ir可為一正比絕對溫度（奸聊偏㈣ A—emperature，PTAT)電流。在本發明之實施例之中，在第 二參考錢12之恤據溫度增加的—第：要封為侧觀。 根據本發明之實施例，第一電流鏡30可鏡射第-參考電流η 與/或將鏡射第-參考電加，輸出至一第二電流鏡40。在本發明 ©之實施例之中，第-電流鏡30可包含有第七？型金氧半導體 (PMOS)電晶體卿與/或第八？型金氧半導體⑽⑻電 晶體刪2。在本發明之實施例之中，第七？型金氧半導體㈣⑻ 電晶體刪〇可具有-與第二ρ型金氧半導體（pM〇s)電晶體 MP2之-_減接之/或—與供應電壓WD相連接之 源極。在本發明之實施例之中，“ p型金氧半導體（pM〇s)電 ⑩晶體卿可具有-與第七p型金氧半導體(pM〇s)電晶體麵 之-沒極相連接之源極，-與第四p型金氧半導體（pM〇s)電晶 體MP4之-汲極相連接之閘極與八戈一與第二電流鏡4〇相連接 之難。在本發明之實施例之中，鏡射第一參考電流n，可藉由第 八P型錢半導體（PM〇s)電晶體聰2之—雜流動。 根據本發明之實關，第二電流鏡⑽可將鏡射帛-參考電流 ⑴與鏡射第二參考電流ir相加’與/或鏡射相加之結果用以產生 輪出參考電流IREF。在本發明之實施例之中，第二電流鏡4〇可 11 201024954 包含有第五N型金氧半導體（NMOS)電晶體MN7與/或第六n 型金氧半導體（NMOS)電晶體MN8。在本發明之實施例之中， 第五N型金氧半導體（NMOS)電晶體_7可具有一與鏡射第一 參考電流ΙΓ及鏡射第二參考電流12’相加之結果相連接的一源極 /閘極，與/或一與地面相連接的汲極。在本發明之實施例之中， 第六N型金氧半導體（NMOS)電晶體可具有一與第五N 型金氧半導體（NMOS)電晶體MN7之一閘極相連接之閘極，一 具有輸出參考電流IREF的源極與/或一與地面相連接之沒極。在參 本發明之實施例之中，可按照等式3產生一輸出參考電流，輸出 參考電流藉由第六N型金氧半導體（NMOS)電晶體MN8流動。 等式3 IRF,F=V〇 Vbe1 丄 1 2 R1 R2 根據本發明之實施例，等式3可由等式4表示。 等式4 IREF=^- [ VBE1+(VBE1-VBE2)^ ] 根據本發明之實施例，1REF可包含有等式5表示的電流 IPTAT。 等式5 R2 Rl (^BE1_VBE2) 12 201024954 根據本發明之實關，如等式4聯，透過職丨可調節第 一要素VBEl VBE2之電平’用以補償鏡射第二參考電流口，之第 二要素VBE1-VBE2與/或鏡射第一參考電流η，之第一要素 VBE1。在本發明之實施例之中，帛二負載的電阻Μ之值可調節 用以將第-要素與/或第二要素彼此補償。在本發明之實施例之 中，與「第2圖」所示之一參考電流產生裝置形成對比，本發明 之實施例之-溫度獨立型參考電流產生裝置可產生一與參考電麗 ❹爾大致獨立的參考電流肥卜在本發明之實施例之中，與「第 1圖」中之-參考電流產生裝置形成對比，本發明之實施例可將使 用第二參考電流產生器20產生的電流ΙΡΤΑΤ之第二要素 VBE1-VBE2與使用第一雙極性電晶體φ及電阻則產生的第一 參考電/’IL II之帛要素ygE1彼此相^^償，這樣可補償作用至 VBE1的溫度之影響。 ❿ 本領域之技術人㈣當t制在賴離本㈣觸之申請專 利範圍所揭示之本發明之精神和範圍的情況下，所作之更動與潤 飾均屬本發明之專利保護範圍之内。關於本發明所界定之保護 範圍請參照所附之申請專利範圍。 【圖式簡單說明】 帛1 ®至第2 ®麵-電流源之電路之示4圖；以及 第3圖係為本發明之實施例之一溫度獨立型參考電流源之電 路之示意圖。 13 201024954 【主要元件符號說明】 5 溫度補償部份 10 第一參考電流產生器 20 第二參考電流產生器 30 第一電流鏡 40 第二電流鏡 MP1 第一P型金氧半導體電晶體 MP2 第二P型金氧半導體電晶體 MP3 第三P型金氧半導體電晶體 MP4 第四P型金氧半導體電晶體 MP9 第五P型金氧半導體電晶體 MP10 第七P型金氧半導體電晶體 MP11 第六P型金氧半導體電晶體 MP12 第八P型金氧半導體電晶體 V〇d 供應電源 vbg 參考電壓 ΙρΤΑΤ 電流 Iref 輸出參考電流 Irefi 參考電流 IrEF2 參考電流 11 第一參考電流

14 201024954 ΙΓ 12 12, Q，

Qi Q2

Vbei ® Rl、R2、R， MN1 MN2 MN3 MN4 MN7 MN8 Φ 鏡射第一參考電流 第二參考電流 鏡射第二參考電流 雙極性電晶體 第一雙極性電晶體 第二雙極性電晶體 第一要素 電阻 第一N型金氧半導體電晶體 第二N型金氧半導體電晶體 第三N型金氧半導體電晶體 第四N型金氧半導體電晶體 第五N型金氧半導體電晶體 第六N型金氧半導體電晶體 15

Claims (1)

1. 201024954 七、申請專利範圍： 1. 一種溫度獨立型參考電流產生裝置，係包含有： 一第一參考電流產生器，係透過使用一第一雙極性電晶體 與一第一負載產生一第一參考電流，該第一參考電流具有一根 據一溫度減少的第一要素； 一第二參考電流產生器，係產生一第二參考電流，並且鏡 射及輸出該第二參考電流，該第二參考電流具有一根據該溫度 增加之第二要素； 一第一電流鏡’係鏡射該第一參考電流且輸出該鏡射第一 參考電流；以及 一第二電流鏡，係將該鏡射第一參考電流及該鏡射第二參 考電流相加，並且鏡射該相加之結果用以將該鏡射結果作為輸 出參考電流。 •如請求項第1項所述之溫度獨立型參考電流產生裝置，其中該 第二參考電流產生器調節該第二要素之值用以將該鏡射第二 參考電流之該第二要素與該鏡射第—參考電流之該第一要素 彼此補償。 3 > 如叫求項第1項所述之溫度獨立型參考電流產生裝置，其中該 第一參考電流產生器係包含有： 一第—P型金氧半導體（PMOS)電晶體，係具有一與一 供應電壓相連接之源極； 201024954 一第二P型金氧半導體（PMOS)電晶體，係具有一與該 供應電壓相連接之源極以及一與該第一 p型金氧半導體 (PMOS)電晶體之一閘極相連接之閘極/汲極； 一第三P型金氧半導體（PM〇S)電晶體，係具有一與該 第一 P型金氧半導體（PMOS )電晶體之一汲極相連接之源極； 一第四P型金氧半導體（PMOS)電晶體，係具有一與該 第二P型金氧半導體（PMOS)電晶體之該汲極相連接之源極 以及一彼此相連接之閘極/汲極； 一第一 N型金氧半導體（NM0S)電晶體，係具有一與該 第三P型金氧半導體（PMOS)電晶體之一汲極相連接之源極 /閘極； 一第二N型金氧半導體（NMOS)電晶體，係具有一與該 第四P型金氧半導體（PMOS)電晶體之該汲極相連接之源極 以及一與該第一 N型金氧半導體（NM0S)電晶體之該閘極相 連接之閘極； 一第三N型金氧半導體（NMOS)電晶體，係具有一與該 第一 N型金氡半導體（_08)電晶體之一汲極相連接之源極 /閘極； 一第四N型金氧半導體（NMOS)電晶體，係具有一與該 第二N型金氧半導體（NMOS)電晶體之一汲極相連接之源極 以及一與該第三N型金氧半導體（NMOS)電晶體之該閘極相 17 201024954 連接之一閘極； -第-雙極性電晶體’係具有-與該第2 N型金氧半導體 (NMOS)電晶體之-汲極相連接之基極/集極以及一與地面 相連接之射極；以及 第負載’係連接於該第四N型金氧半導體（NM〇s) 電晶體之-汲極與該地面之間，該第一負载具有在此流動的該 第一參考電流。 4.如請求項第2項或第3項所述之溫度獨立型參考電流產生裝⑩ 置，其中該第二參考電流產生器包含有： -第五P型金氧半導體（PM〇s)電晶體，係具有一與該 供應電壓相連接之源極； 第一雙極性電晶體，係具有一與該第五p型金氧半導體 (PMOS )電的體之一閘極/沒極相連接之集極以及一與該第 -雙極性電晶體之該基極相連接之基極，該集極具有在此流動 的該第二參考電流； ® m係連接於該第二雙極性電晶體之該射極與該 地面之間；以及 一第六P型金氧半導體（PM0S)電晶體，係具有一與該 供應電壓相連接之源極，一與該第五p型金氧半導體（PM0S) 電晶體之該閘極相連接之一閘極以及一與該第二電流鏡相連 接之汲極。 18 201024954 5. 如凊求項第4項所述之溫度獨立型參考電流產生裝置，其中該 第一電流鏡包含有： 一第七P型金氧半導體（PM0S)電晶體，係具有一與該 第一 P型金氧半導體（PMOS)電晶體之該汲極相連接之閘極 以及一與該供應電壓相連接之源極；以及 一第八P型金氧半導體（PMOS)電晶體，係具有一與該 第七P型金氧半導體（PMOS)電晶體之一沒極相連接之源極， 一與該第四P型金氧半導體（PMOS)電晶體之該汲極相連接 之閘極以及一與該第二電流鏡相連接之汲極，該汲極具有在此 流動的該第一參考電流。 6. 如凊求項第5項所述之溫度獨立型參考電流產生裝置，其中該 第二電流鏡包含有： 一第五N型金氧半導體（nmos)電晶體，係具有一與該 鏡射第一參考電流及該鏡射第二參考電流相加之一結果相連 接之源極/閘極以及一與該地面相連接之没極；以及 一第六N型金氧半導體（_08)電晶體，係具有一與該 第五N型金氧半導體（NM〇s)電晶體之該閘極相連接之閘 極’一具有在其中流動的該輸出參考電流之源極以及一與該地 面相連接之汲極。 7. 如請求項第4項所述之溫度獨立型參考電流產生裝置，其中調 節該第二負载之值用以將該鏡射第二參考電流之該第二要素 201024954 與該鏡射第一參考電流之該第一要素彼此相補償。

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