TWI426371B - 能帶隙參考電路 - Google Patents

能帶隙參考電路 Download PDF

Info

Publication number
TWI426371B
TWI426371B TW100110954A TW100110954A TWI426371B TW I426371 B TWI426371 B TW I426371B TW 100110954 A TW100110954 A TW 100110954A TW 100110954 A TW100110954 A TW 100110954A TW I426371 B TWI426371 B TW I426371B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
coupled
modulator
output
transistor
signal
Prior art date
Application number
TW100110954A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201239573A (en
Inventor
Wen Hsien Chuang
Ting Hao Wang
Yu Tsung Lu
Original Assignee
Global Unichip Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Global Unichip Corp filed Critical Global Unichip Corp
Priority to TW100110954A priority Critical patent/TWI426371B/zh
Priority to US13/191,458 priority patent/US20120249115A1/en
Publication of TW201239573A publication Critical patent/TW201239573A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI426371B publication Critical patent/TWI426371B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02—Regulating voltage or current
    • G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is dc
    • G05F3/10—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
    • G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
    • G05F3/20—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
    • G05F3/30—Regulators using the difference between the base-emitter voltages of two bipolar transistors operating at different current densities

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Description

能帶隙參考電路
本發明係有關於一種能帶隙參考電路(bandgap reference circuit)，尤指一種可以產生可抵抗溫度變化干擾之一恆定電流的能帶隙參考電路。
請參考第1圖，第1圖為習知能帶隙參考電路100的示意圖(Curvature-Compensated BiCMOS Bandgap with 1-V Supply Voltage,IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS,VOL. 36,NO.7,JULY 2001)。如第1圖所示，能帶隙參考電路100包含有一放大器110、電晶體M1~M3及Q1~Q2、以及電阻R及R3。如第1圖所示，由於放大器110的兩個端點為虛擬短路，故可以假設V+=V-，再依據以下的特性：
VEB1 =VEB2 +IQ2 *R3 ；
IQ2 =(VT *ln(n))/R3 =IQ1 ；
便可以得到輸出電流Iout
Iout =I1 =IQ1 +(VEB1 /R)=(VT *ln(n))/R3 +(VEB1 /R)
其中VEB1 及VEB2 分別為電晶體Q1及Q2的射極-基極電壓，IQ1 及IQ2 分別為電晶體Q1及Q2的電流，VT 為熱電壓，n為電晶體Q2與電晶體Q1之接面面積的比值。
如上所述，因為(VT *ln(n))/R3 的值與溫度成正相關，(VEB1 /R)的值與溫度成負相關，因此，理論上，輸出電流Iout 的值便可以抵抗溫度變化的干擾，而成為一恆定電流。
然而，實際上放大器110會因為電路不匹配的非理想效應，產生放大器110之輸入偏移電壓Vos，則上述輸出電流的公式則為變成：
Iout =(VT *ln(n)±Vos)/R3 +(VEB1 /R)
使得偏移電壓Vos會讓輸出電流Iout 產生誤差，因此需要降低Vos的效應。
另外，請參考第2圖，第2圖為習知能帶隙參考電路200的示意圖(美國專利案號US6,462,612)。如第2圖所示，能帶隙參考電路200包含有二極體D1 、D2 、電阻R1 ~R3 、一調變器210、一放大器220、一解調變器230、一低通濾波器240以及耦接於解調變器230之一輸出端以及調變器210之一輸入端之間的一閉回授迴路。能帶隙參考電路200的主要功能是可以消除放大器220因為電路不匹配的非理想效應所產生的偏移電壓Vos，並產生一可以抵抗溫度變化的干擾的恆定電壓VOUT 。然而，由於能帶隙參考電路200所產生的為一恆定電壓VOUT ，因此，利用恆定電壓VOUT 所產生的電流實際上並非一可以抵抗溫度變化的恆定電流(因為使用恆定電壓VOUT 來產生電流之電晶體的特性會受溫度變化所影響)。
因此，本發明的目的之一在於提供一種能帶隙參考電路，其可以確實產生一可抵抗溫度變化的干擾的恆定電流，以解決上述的問題。
依據本發明一實施例，一能帶隙參考電路包含有一調變器、一放大器、一解調變器、一閉回授迴路以及一輸出電路。該調變器用來調變一輸入訊號以產生一調變後輸入訊號；該放大器用來對該調變後輸入訊號進行放大操作以產生一放大調變後輸入訊號；該解調變器用來對該放大調變後輸入訊號進行解調變操作以產生一解調後訊號；該閉回授迴路耦接於該解調變器之一輸出端以及該調變器之一輸入端之間；以及該輸出電路用來依據該解調後訊號以產生一輸出電流，其中該輸出電流為可抵抗溫度變化干擾之一恆定電流。
請參考第3圖，第3圖為依據本發明一實施例之能帶隙參考電路(bandgap reference circuit)300的示意圖。如第3圖所示，能帶隙參考電路300包含有電晶體M1~M3及Q1~Q2、電阻R及R3、一調變器310、一放大器320、一解調變器330、一低通濾波器340以及耦接於解調變器330之一輸出端以及調變器310之一輸入端之間的一閉回授迴路(closed feedback loop)，其中放大器320的兩個輸入端點間存在有一偏移電壓Vos，且電晶體M3係作為用來產生一恆定電流的一輸出電路。此外，電晶體Q2的P-N接面面積係異於電晶體Q1之P-N接面面積，且於本發明一實施例中，電晶體Q2的P-N接面面積為電晶體Q1之P-N接面面積的整數倍。
在能帶隙參考電路300的操作上，首先，調變器310接收來自節點N1及N2的一差動電壓輸入訊號，並調變該差動電壓輸入訊號以產生一調變後輸入訊號，其中用來調變該差動電壓輸入訊號的一調變訊號Vmod 可以為週期性的方波或弦波訊號，或是其他適合的調變訊號；在調變的過程中，調變器310可視為將原本頻率較低的該差動電壓輸入訊號調變到較高的頻帶。
接著，放大器320對調變器310所輸出之該調變後輸入訊號進行放大操作以產生一放大調變後輸入訊號，其中該放大調變後輸入訊號會帶有放大器320之偏移電壓Vos的影響。
接著，解調變器330對該放大調變後輸入訊號進行解調變操作以產生一解調後訊號，其中用來解調變該放大調變後輸入訊號的一解調變訊號Vdemod 可以為週期性的方波或弦波訊號，或是其他適合的解調變訊號，於一實施例中，解調變訊號Vdemod 與調變訊號Vmod 為相同的訊號；此外，在解調變器330進行解調變的過程中，該放大調變後輸入訊號中有關於偏移電壓Vos的部分會被調變到較高頻帶，而原本的差動電壓輸入訊號部分則被調變回原本的頻帶。
低通濾波器340接著對該解調變訊號進行濾波操作以產生一濾波後解調訊號，在此濾波操作中，因為偏移電壓Vos的部分已經被移往高頻帶，因此該解調變訊號中有關於偏移電壓Vos的部分會被濾除，亦即該濾波後解調訊號僅會剩下原本的差動電壓輸入訊號部分。
如上所述，來自節點N1及N2的該差動電壓輸入訊號在經過調變器310、放大器320、解調變器330以及低通濾波器340的操作之後，所產生的訊號可視為單純將該差動電壓輸入訊號進行放大後的訊號，而不會因為偏移電壓Vos而受到影響。
接著，從能帶隙參考電路300的整體操作來看，由於放大器320的兩個輸入端點為虛擬短路，故節點N1及N2的電壓可視為相同，再依據以下的特性：
VEB1 =VEB2 +IQ2 *R3 ；
IQ2 =(VT *ln(n))/R3 =IQ1 ；
便可以得到輸出電流Iout
Iout =I1 =IQ1 +(VEB1 /R)=(VT *ln(n))/R3 +(VEB1 /R)
其中VEB1 及VEB2 分別為電晶體Q1及Q2的射極-基極電壓，IQ1 及IQ2 分別為電晶體Q1及Q2的電流，VT 為熱電壓，n為電晶體Q2與電晶體Q1之接面面積的比值。
因為放大器320的偏移電壓Vos的影響已被移除，故本發明之輸出電流Iout 為一確實可抵抗溫度變化的恆定電流，且不因調變器310、放大器320、解調變器330以及閉回授迴路上元件的操作而改變。
簡要歸納本發明，於本發明之能帶隙參考電路中，可以藉由調變器、解調變器以及濾波器來移除放大器中的偏移電壓，以使得能帶隙參考電路可以產生一可確實抵抗溫度變化的恆定電流。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100、200、300．．．能帶隙參考電路
210、310．．．調變器
110、220、320．．．放大器
230、330．．．解調變器
240、340．．．低通濾波器
N1、N2．．．節點
R、R2 、R3 ．．．電阻
Q1、Q2、M1~M3．．．電晶體
D1、D2．．．二極體
第1圖為習知能帶隙參考電路示意圖。
第2圖為習知能帶隙參考電路示意圖。
第3圖為依據本發明一實施例之能帶隙參考電路的示意圖。
300．．．能帶隙參考電路
310．．．調變器
320．．．放大器
330．．．解調變器
340．．．低通濾波器
N1、N2．．．節點
R、R3 ．．．電阻
Q1、Q2、M1~M3．．．電晶體

Claims (6)

  1. 一種能帶隙參考電路(bandgap reference circuit)，包含有：一調變器，用來調變一輸入訊號以產生一調變後輸入訊號；一放大器，耦接於該調變器，用來對該調變後輸入訊號進行放大操作以產生一放大調變後輸入訊號；一解調變器，耦接於該放大器，用來對該放大調變後輸入訊號進行解調變操作以產生一解調後訊號；一閉回授迴路(closed feedback loop)，耦接於該解調變器之一輸出端以及該調變器之一輸入端之間；以及一輸出電路，耦接於該解調變器之該輸出端，用來依據該解調後訊號以產生一輸出電流，其中該輸出電流為可抵抗溫度變化之干擾之一恆定電流，且不因該調變器、該放大器、該解調變器以及該閉回授迴路的操作而改變。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之能帶隙參考電路，另包含有：一低通濾波器，耦接於該解調變器之該輸出端，用來對該解調後訊號進行濾波操作以產生一濾波後解調訊號；其中該閉回授迴路耦接於該低通濾波器之一輸出端以及該調變器之該輸入端之間，且該輸出電路耦接於該低通濾波器之該輸出端，並依據該濾波後解調訊號以產生該輸出電流。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之能帶隙參考電路，其中該輸入訊號為一差動電壓輸入訊號。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之能帶隙參考電路，其中該調變器之該輸入端包含有一第一輸入端點以及一第二輸入端點，以及該能帶隙參考電路另包含有：一第一電晶體，耦接於該調變器之該第一輸入端點與一參考電壓之間；以及一第二電晶體，耦接於該調變器之該第二輸入端點與該參考電壓之間，其中該第一電晶體之P-N接面面積係異於該第二電晶體之P-N接面面積。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之能帶隙參考電路，另包含有：一第三電晶體，其源極或是汲極係耦接於該調變器之該第一輸入端點；以及一第四電晶體，其源極或是汲極係耦接於該調變器之該第二輸入端點；以及該輸出電路包含有：一第五電晶體；其中該第三、第四、第五電晶體的閘極係耦接於該解調變器之該輸出端。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之能帶隙參考電路，另包含有：一低通濾波器，耦接於該解調變器之該輸出端，用來對該解調後訊號進行濾波操作以產生一濾波後解調訊號；其中該閉回授迴路耦接於該低通濾波器之一輸出端以及該調變器之該輸入端之間，該輸出電路耦接於該低通濾波器之該輸出端，並依據該濾波後解調訊號以產生該輸出電流，且該第三、第四、第五電晶體的閘極係耦接於該低通濾波器之該輸出端。
TW100110954A 2011-03-30 2011-03-30 能帶隙參考電路 TWI426371B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW100110954A TWI426371B (zh) 2011-03-30 2011-03-30 能帶隙參考電路
US13/191,458 US20120249115A1 (en) 2011-03-30 2011-07-27 Bandgap reference circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW100110954A TWI426371B (zh) 2011-03-30 2011-03-30 能帶隙參考電路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201239573A TW201239573A (en) 2012-10-01
TWI426371B true TWI426371B (zh) 2014-02-11

Family

ID=46926351

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW100110954A TWI426371B (zh) 2011-03-30 2011-03-30 能帶隙參考電路

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20120249115A1 (zh)
TW (1) TWI426371B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104536501B (zh) * 2014-10-20 2016-04-20 苏州市职业大学 一种低噪声电流微调基准源
US10216213B2 (en) * 2015-04-30 2019-02-26 Micron Technology, Inc. Methods and apparatuses including a process, voltage, and temperature independent current generator circuit

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW492012B (en) * 2000-12-15 2002-06-21 Taiwan Semiconductor Mfg Energy bandgap reference circuit with low power supply
US20040169549A1 (en) * 2003-02-27 2004-09-02 Industrial Technology Research Institute Bandgap reference circuit
TWI232637B (en) * 2004-03-25 2005-05-11 Silicon Integrated Sys Corp Bandgap reference circuit
US20070075699A1 (en) * 2005-10-05 2007-04-05 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Sub-1V bandgap reference circuit
US20070296392A1 (en) * 2006-06-23 2007-12-27 Mediatek Inc. Bandgap reference circuits
US20090121701A1 (en) * 2007-11-08 2009-05-14 Hynix Semiconductor Inc. Bandgap reference generating circuit
US20090261895A1 (en) * 2008-04-21 2009-10-22 Tzuen-Hwan Lee Bandgap voltage reference circuit
TWI321713B (en) * 2006-04-19 2010-03-11 Faraday Tech Corp A non-linearity compensation circuit and a bandgap reference circuit using the same
TWI330309B (en) * 2007-03-27 2010-09-11 Faraday Tech Corp Bandgap reference circuits and methods for generating a bandgap voltage
TWI331265B (en) * 2007-01-22 2010-10-01 Faraday Tech Corp Bandgap reference circuit

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6075407A (en) * 1997-02-28 2000-06-13 Intel Corporation Low power digital CMOS compatible bandgap reference
US6462612B1 (en) * 2001-06-28 2002-10-08 Intel Corporation Chopper stabilized bandgap reference circuit to cancel offset variation
US7728574B2 (en) * 2006-02-17 2010-06-01 Micron Technology, Inc. Reference circuit with start-up control, generator, device, system and method including same
US7679352B2 (en) * 2007-05-30 2010-03-16 Faraday Technology Corp. Bandgap reference circuits
US7834610B2 (en) * 2007-06-01 2010-11-16 Faraday Technology Corp. Bandgap reference circuit
US8179115B2 (en) * 2009-07-15 2012-05-15 AiceStar Technology (Suzhou) Corporation Bandgap circuit having a zero temperature coefficient
JP5537342B2 (ja) * 2010-09-01 2014-07-02 オリンパス株式会社 チョッパスタビライズドアンプ
US8648648B2 (en) * 2010-12-30 2014-02-11 Stmicroelectronics, Inc. Bandgap voltage reference circuit, system, and method for reduced output curvature

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW492012B (en) * 2000-12-15 2002-06-21 Taiwan Semiconductor Mfg Energy bandgap reference circuit with low power supply
US20040169549A1 (en) * 2003-02-27 2004-09-02 Industrial Technology Research Institute Bandgap reference circuit
TWI232637B (en) * 2004-03-25 2005-05-11 Silicon Integrated Sys Corp Bandgap reference circuit
US20070075699A1 (en) * 2005-10-05 2007-04-05 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Sub-1V bandgap reference circuit
TWI321713B (en) * 2006-04-19 2010-03-11 Faraday Tech Corp A non-linearity compensation circuit and a bandgap reference circuit using the same
US20070296392A1 (en) * 2006-06-23 2007-12-27 Mediatek Inc. Bandgap reference circuits
TWI331265B (en) * 2007-01-22 2010-10-01 Faraday Tech Corp Bandgap reference circuit
TWI330309B (en) * 2007-03-27 2010-09-11 Faraday Tech Corp Bandgap reference circuits and methods for generating a bandgap voltage
US20090121701A1 (en) * 2007-11-08 2009-05-14 Hynix Semiconductor Inc. Bandgap reference generating circuit
US20090261895A1 (en) * 2008-04-21 2009-10-22 Tzuen-Hwan Lee Bandgap voltage reference circuit

Also Published As

Publication number Publication date
US20120249115A1 (en) 2012-10-04
TW201239573A (en) 2012-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hedayati et al. A monolithic, 500 C operational amplifier in 4H-SiC bipolar technology
US8648623B2 (en) High side current sense amplifier
US10082819B2 (en) Switched-capacitor bandgap reference circuit using chopping technique
ATE537603T1 (de) Rauscharmer verstärker und differenzverstärker
CN111628735B (zh) 一种高精度的线性霍尔传感器读出电路
CN101978600B (zh) 电容乘法器电路
CN104426523A (zh) 具有减小的抖动的波形转换电路
KR100740951B1 (ko) 하이브리드 발룬 장치 및 수신기
Yesil et al. Electronically controllable bandpass filters with high quality factor and reduced capacitor value: An additional approach
TWI426371B (zh) 能帶隙參考電路
CN108494368B (zh) 一种无源混频器
JP6208615B2 (ja) トランスインピーダンス増幅器
Panagopoulou et al. Sinh-Domain multiphase sinusoidal oscillator
Lopez‐Martin et al. Micropower high current‐drive class AB CMOS current‐feedback operational amplifier
JP5578048B2 (ja) 映像信号出力回路
KR101619211B1 (ko) 차동 증폭기
JPWO2020110252A1 (ja) アクティブサーキュレータ
US20140225650A1 (en) Frequency to voltage converter
TWI699964B (zh) 偏壓電路
Lavarda et al. Effects of single tone RF interferences on chopped operational amplifiers
Kumngern et al. DDCCTA-based quadrature oscillator
TWI833350B (zh) 線性放大器及電源調製器
Shen et al. A linearized technique in an All-MOS transconductance amplifier
WO2017163952A1 (ja) 変調器、及び、変調方法
RU2374760C1 (ru) Дифференциальный усилитель