TW201701103A - 參考電壓電路 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種參考電壓電路，其可由低電壓而以低消耗電流來輸出相對於溫度變化的變化少且低的以GND端子為參考的電壓。本發明的參考電壓電路採用下述結構，其包括利用電流鏡電路而連接的第一NMOS電晶體與第二NMOS電晶體，所述第一NMOS電晶體的閘極經由第一電阻而連接於汲極，所述第二NMOS電晶體的閘極連接於第一NMOS電晶體的汲極，所述第二NMOS電晶體的源極經由第二電阻而連接於GND端子，且臨限電壓低於第一NMOS電晶體的臨限電壓，並且所述參考電壓電路從第二NMOS電晶體的源極輸出參考電壓。

Description

參考電壓電路
本發明是有關於一種參考電壓電路，該參考電壓電路能以低消耗電流來輸出相對於溫度變化的變化少且非常低的以接地（Ground，GND）端子為參考的電壓。
圖2表示以往的參考電壓電路的電路圖。以往的參考電壓電路包含N通道金屬氧化物半導體（N-channel Metal Oxide Semiconductor，NMOS）電晶體（transistor）102、NMOS電晶體103、P通道金屬氧化物半導體（P-channel Metal Oxide Semiconductor，PMOS）電晶體106、PMOS電晶體107、PMOS電晶體201、電阻104、電阻202以及輸出端子108。NMOS電晶體102的閘極（gate）與汲極（drain）經由電阻104而連接，汲極進而連接於NMOS電晶體103的閘極，閘極進而連接於PMOS電晶體106的汲極。NMOS電晶體103的汲極連接於PMOS電晶體107的汲極和閘極、PMOS電晶體106的閘極以及PMOS電晶體201的閘極，源極連接於GND端子101。PMOS電晶體106的源極（source）連接於電源端子100。PMOS電晶體107的源極連接於電源端子100。PMOS電晶體201的汲極經由電阻202而連接於GND端子101，汲極進而連接於輸出端子108，源極連接於電源端子100。電源端子100從電源被供給正（plus）的電壓，GND端子101從電源被供給負（minus）的電壓。NMOS電晶體102的臨限電壓高於NMOS電晶體103的臨限電壓，電阻104的電阻值高於電阻202的電阻值。
所述結構的以往的參考電壓電路中，流經低臨限電壓的NMOS電晶體103的電流利用包含PMOS電晶體107和PMOS電晶體106的電流鏡（current mirror）電路，而被複製為PMOS電晶體106的汲極電流。PMOS電晶體106的汲極電流經由電阻104而流至為通常的臨限電壓的NMOS電晶體102。因此，在使NMOS電晶體103與NMOS電晶體102的驅動能力相同，且兩NMOS電晶體進行飽和動作時，兩NMOS電晶體的過驅動（over drive）電壓變得相同。因此，兩NMOS電晶體的臨限電壓之差的電壓施加至電阻104。由於兩NMOS電晶體的臨限電壓的因溫度引起的變化大致相等，因此施加至該電阻104的電壓相對於溫度不發生變化（例如參照專利文獻1的圖1）。出於將基於對該電阻104施加的電壓之電壓以GND端子為參考而輸出至輸出端子108的目的所追加的電路，是包含PMOS電晶體201與電阻202的電路。藉由追加該電路，流經電阻104的電流被複製為PMOS電晶體201的汲極電流，因此與流經電阻104的電流為相同值的電流流經電阻202。因此，藉由將電阻104與電阻202設為相同的材料，且將相對於電阻104的電阻值之電阻202的電阻值設定為若干分之一，從而能以GND端子101為參考而從輸出端子108輸出將施加至電阻104的電壓減少至若干分之一的電壓。
而且，所述結構的以往的參考電壓電路的最低動作電壓為NMOS電晶體103或PMOS電晶體106可進行飽和動作的電源電壓。因而，將PMOS電晶體107的臨限電壓的絕對值與過驅動電壓相加的電壓加上NMOS電晶體103的過驅動電壓所得的電壓，或將NMOS電晶體102的臨限電壓與過驅動電壓相加的電壓加上PMOS電晶體106的過驅動電壓所得的電壓中的任一者會成為高電壓。此處，若將過驅動電壓設計為小至可忽視的程度，則可使最低動作電壓下降至PMOS電晶體107的臨限電壓的絕對值或NMOS電晶體102的臨限電壓中任一較高的電壓。 現有技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2010-152510號公報
[發明所欲解決之課題]
如上所述，以往的參考電壓電路的輸出電壓的溫度變化小，可進行低電壓動作，但在以GND端子為參考而輸出一輸出電壓時，存在下述課題，即：需要追加電路，從而會增加與該追加電路相應的消耗電流。 [解決課題之手段]
為了解決所述以往的課題，本發明的參考電壓電路採用了如下結構。 參考電壓電路包括利用電流鏡電路而連接的第一NMOS電晶體與第二NMOS電晶體，所述第一NMOS電晶體的閘極經由第一電阻而連接於汲極，所述第二NMOS電晶體的閘極連接於第一NMOS電晶體的汲極，所述第二NMOS電晶體的源極經由第二電阻而連接於GND端子，且臨限電壓低於第一NMOS電晶體的臨限電壓，並且所述參考電壓電路從第二NMOS電晶體的源極輸出參考電壓。 （發明的效果）
根據本發明的參考電壓電路，無須如以往的參考電壓電路般，追加為了輸出以GND端子為參考的輸出電壓所需的電路。因此，可較以往的參考電壓電路減少與該追加電路相應的消耗電流。 而且，本發明的參考電壓電路的最低動作電壓在所輸出的參考電壓的電壓值非常低的情況下，較之以往的參考電壓電路幾乎不增加。
圖1是表示本實施形態的參考電壓電路的電路圖。本實施形態的參考電壓電路具備NMOS電晶體102、NMOS電晶體103、PMOS電晶體106、PMOS電晶體107、電阻104、電阻105以及輸出端子108。
NMOS電晶體102的閘極與汲極經由電阻104而連接，汲極進而連接於NMOS電晶體103的閘極，閘極進而連接於PMOS電晶體106的汲極。NMOS電晶體103的汲極連接於PMOS電晶體107的汲極及閘極、和PMOS電晶體106的閘極，源極經由電阻105而連接於GND端子101。PMOS電晶體106的源極連接於電源端子100。PMOS電晶體107的源極連接於電源端子100。NMOS電晶體103的源極連接於參考電壓電路的輸出端子108。
電源端子100從電源被供給正的電壓。GND端子101從電源被供給負的電壓。NMOS電晶體102的臨限電壓高於NMOS電晶體103的臨限電壓，電阻104的電阻值高於電阻105的電阻值。PMOS電晶體107與PMOS電晶體106構成電流鏡電路。
所述結構的本實施形態的參考電壓電路以下述方式進行動作而輸出參考電壓。 流經低臨限電壓的NMOS電晶體103的電流利用電流鏡電路而被複製為PMOS電晶體106的汲極電流。PMOS電晶體106的汲極電流經由電阻104而流至為通常的臨限電壓的NMOS電晶體102。因而，NMOS電晶體103與NMOS電晶體102在驅動能力相同且進行飽和動作的情況下，過驅動電壓變得相同。因而，對電阻104與電阻105施加的電壓的合計值成為兩NMOS電晶體的臨限電壓之差。由於兩NMOS電晶體的臨限電壓的因溫度引起的變化大致相等，因此對該電阻104或電阻105施加的電壓相對於溫度不發生變化。而且，藉由將電阻104與電阻105設為相同的材料，從而對所述電阻105施加的電壓相對於溫度不發生變化。因此，能以GND端子101為參考而從輸出端子108輸出溫度變化小的參考電壓。
而且，本實施形態的參考電壓電路藉由使電阻105的電阻值相對於所述電阻104的電阻值而較低，從而可輸出低的參考電壓。進而，本實施形態的參考電壓電路的最低動作電壓在使所輸出的參考電壓非常低的情況下，僅相對於以往的參考電壓電路的最低動作電壓而上升該參考電壓的量。因此，可由低的電源電壓而以GND端子為參考來輸出溫度變化小的參考電壓。
如上所述，本實施形態的參考電壓電路不需要以往的參考電壓電路中的為了輸出以GND端子為參考的參考電壓所需的追加電路。因此，可減少與追加電路相應的消耗電流。
進而，本實施形態的參考電壓電路的最低動作電壓為將以往的參考電壓電路的最低動作電壓加上所輸出的參考電壓所得的值。因此，本實施形態的參考電壓電路的最低動作電壓在將所輸出的參考電壓設定得低的情況下，較之以往的參考電路的最低動作電壓幾乎不上升。 即，本實施形態的參考電壓電路可由低的電源電壓而以低消耗電力來輸出無溫度變化且電壓低的以GND端子為參考的參考電壓。
100‧‧‧電源端子
101‧‧‧GND端子
102、103‧‧‧NMOS電晶體
104、105‧‧‧電阻元件
106、107、201‧‧‧PMOS電晶體
108‧‧‧輸出端子
202‧‧‧電阻
圖1是表示本實施形態的參考電壓電路的電路圖。 圖2是表示以往的參考電壓電路的電路圖。
100‧‧‧電源端子
101‧‧‧GND端子
102、103‧‧‧NMOS電晶體
104、105‧‧‧電阻
106、107‧‧‧PMOS電晶體
108‧‧‧輸出端子

Claims (1)

  1. 一種參考電壓電路，其特徵在於包括： 第一N通道金屬氧化物半導體電晶體，其閘極與汲極經由第一電阻而連接，其源極連接於接地端子； 第二N通道金屬氧化物半導體電晶體，其源極經由第二電阻而連接於接地端子，其閘極連接於所述第一N通道金屬氧化物半導體電晶體的汲極，且其臨限電壓低於所述第一N通道金屬氧化物半導體電晶體的臨限電壓； 第一P通道金屬氧化物半導體電晶體，其源極連接於電源端子，其汲極連接於所述第一N通道金屬氧化物半導體電晶體的閘極；以及 第二P通道金屬氧化物半導體電晶體，其源極連接於電源端子，其汲極與閘極連接於所述第一P通道金屬氧化物半導體電晶體的閘極與所述第二N通道金屬氧化物半導體電晶體的汲極， 並且從所述第二N通道金屬氧化物半導體電晶體的源極輸出參考電壓。
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