TWI579677B - 電流參考電路 - Google Patents

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亞歷山大 卡尼斯基
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Description

電流參考電路
本發明係有關於一種電流參考電路。
電流參考電路是使用來提供一參考電流給一電路。此電路使用接收到的參考電以作為對此電路中的各種元件進行偏壓的手段。舉例來說，電流參考電路用來提供精確的偏壓給其他元件，例如，振盪器、放大器、鎖相迴路、以及其他適合的元件。
在一些方式中，電流參考電路係藉由使用雙載子接面電晶體(bipolar junction transistor，BJT)來形成，以構成帶隙參考電路(bandgap reference)來提供參考電壓信號。在PNP BJT中，基底係作為BJT的集極，這使得BJT對於基底上的多數載子雜訊感到敏感。在NPN BJT中，集極是形成在P型基底上的N-井區，且容易受到獲得自基底的多數載子雜訊所影響。NPN、BJT、與PNP BJT都無法與基底雜訊完全的隔離。
在一些方式中，一溫度相依電阻器(例如鉻矽電阻器)被使用來與電壓參考電路結合。在另一些方式者，一正比絕對溫度(proportional to absolute temperature，PTAT)電流源與互補絕對溫度(complementary to absolute temperature，CTAT)電流源結合，以減少所產生的電流的溫度相依性。
本發明提供一種電流參考電路。此電流參考電路包括追蹤電壓產生器、放大器、控制電晶體、以及控制電阻器。追蹤電壓產生器包括反型閘極電晶體、第一電晶體、輸出節點、以及第二電晶體。第一電晶體具有第一漏電流。第一電晶體以閘-源極電壓減法配置來耦接反型閘極電晶體。輸出節點配置來輸出追蹤電壓。第二電晶體耦接輸出節點。第二電晶體具有第二漏電流。放大器接收追蹤電壓，且輸出放大信號。控制電晶體接收放大信號，且傳導流經控制電晶體的參考電流。控制電阻器與控制電晶體串聯連接。
本發明另提供一種電流參考電路。此電流參考電路包括追蹤電壓產生器、放大器、控制電晶體、控制電阻器、以及電流鏡。追蹤電壓產生器包括反型閘極電晶體、第一電晶體、輸出節點、以及第二電晶體。第一電晶體具有第一漏電流。第一電晶體以閘-源極電壓減法配置來耦接反型閘極電晶體。輸出節點配置來輸出追蹤電壓。第二電晶體耦接輸出節點。第二電晶體具有第二漏電流。放大器接收追蹤電壓，且輸出放大信號。控制電晶體接收放大信號。控制電阻器與控制電晶體串聯連接。電流鏡根據控制電晶體的傳導性來接收參考電流。電流鏡將參考電流鏡反映置至少一外部裝置。
本發明還提供一種用於電流參考電路的方法。此方法包括以下步驟：產生一蹤電壓；根據追蹤電壓來控制控制電晶體的傳導性，其中，控制電阻器與控制電晶體串聯連接；以及透過控制電晶體，使用回授控制迴路來維持非溫度相依參 考電流。產生追蹤電壓之步驟包括：產生其溫度相依性實質上等於控制電阻器的電阻值的溫度相依性的追蹤電壓。
第1圖：
100‧‧‧電流壓參考電路
110‧‧‧追蹤電壓產生器
112‧‧‧第一電流源
114‧‧‧第二電流源
120‧‧‧放大器
130‧‧‧電流鏡
AOUT‧‧‧輸出端
I1‧‧‧第一電流
I2‧‧‧第二電流
Iref‧‧‧參考電流
M1‧‧‧反型閘極電晶體
M2、M3‧‧‧電晶體
M11‧‧‧控制電晶體
R11‧‧‧控制電阻器
VDD‧‧‧操作電壓
VSS‧‧‧負供應電壓
VFB‧‧‧回授電壓
VTRK‧‧‧追蹤電壓
第2圖：
200‧‧‧反型閘極電晶體
202‧‧‧基底
204‧‧‧閘極介電層
206‧‧‧通道區域
210‧‧‧閘極
212‧‧‧本體區域
214‧‧‧邊緣
220‧‧‧極/汲極(S/D)部分
230‧‧‧隔離區域
第3圖：
300‧‧‧追蹤電壓產生器
310‧‧‧啟動與偏壓電流產生器(區域)
320‧‧‧第一電流鏡(區域)
330‧‧‧第二電流鏡(區域)
340‧‧‧電壓電路區域
I1‧‧‧第一電流
I2‧‧‧第二電流
I22、I24、I32、I34‧‧‧電流
Ib‧‧‧偏壓電流
M1‧‧‧反型閘極電晶體
M2、M3‧‧‧電晶體
M21‧‧‧第一電流鏡電晶體
M22‧‧‧第二電流鏡電晶體
M23‧‧‧第三電流鏡電晶體
M24‧‧‧第四電流鏡電晶體
M31‧‧‧第五電流鏡電晶體
M32‧‧‧第六電流鏡電晶體
M33‧‧‧第七電流鏡電晶體
M34‧‧‧第八電流鏡電晶體
M41‧‧‧第一分隔電晶體
M42‧‧‧第二分隔電晶體
M51‧‧‧第一偏壓電晶體
M52‧‧‧第一偏壓電晶體
R21‧‧‧第一電流鏡電阻器
R22‧‧‧第二電流鏡電阻器
R23‧‧‧第三電流鏡電阻器
R24‧‧‧第四電流鏡電阻器
R31‧‧‧第五電流鏡電阻器
R32‧‧‧第六電流鏡電阻器
R33‧‧‧第七電流鏡電阻器
R34‧‧‧第八電流鏡電阻器
R51‧‧‧啟動電阻器
R52‧‧‧偏壓電阻器
VTRK‧‧‧追蹤電壓
VDD‧‧‧操作電壓
VSS‧‧‧負供應電壓
第4圖：
400‧‧‧放大器
AOUT‧‧‧輸出端
I34‧‧‧電流
M81‧‧‧第一放大器電晶體
M82‧‧‧第二放大器電晶體
M83‧‧‧第三放大器電晶體
M84‧‧‧第四放大器電晶體
VFB‧‧‧回授電壓
VTRK‧‧‧追蹤電壓
VDD‧‧‧操作電壓
VSS‧‧‧負供應電壓
第5圖：
500‧‧‧電流鏡電路
Iref‧‧‧參考電流
I62、I63、I64‧‧‧電流
M61‧‧‧第一鏡反映電晶體
M62‧‧‧第二鏡反映電晶體
M63‧‧‧第三鏡反映電晶體
M64‧‧‧第四鏡反映電晶體
VDD‧‧‧操作電壓
第6圖：
600‧‧‧電流鏡電路
Iref‧‧‧參考電流
M71‧‧‧第一鏡反映電晶體
M72‧‧‧第二鏡反映電晶體
M73‧‧‧第三鏡反映電晶體
M74‧‧‧第四鏡反映電晶體
R71‧‧‧第一鏡反映電阻器
R72‧‧‧第二鏡反映電阻器
R73‧‧‧第三鏡反映電阻器
R74‧‧‧第四鏡反映電阻器
VDD‧‧‧操作電壓
第7圖：
700‧‧‧電阻器配置
第8圖：
800‧‧‧用於電流參考電路的方法
802、804、806、808‧‧‧方法的操作步驟
第1圖表示根據本發明多個實施例的電流參考電路的電路示意圖。
第2圖表示根據本發明多個實施例的反型閘極電晶體的截面圖。
第3圖表示根據本發明多個實施例的追蹤電壓產生器的電路示意圖。
第4圖表示根據本發明多個實施例的放大器的電路示意圖。
第5圖表示根據本發明多個實施例的電流鏡電路的電路示意圖。
第6圖表示根據本發明多個實施例的電流鏡電路的電路示意圖。
第7圖表示根據本發明一或多個實施例的電阻器配置的上視圖。
第8圖表示根據本發明一或多個實施例的使用電壓參考電路的方法流程圖。
以下將由圖示中舉例的方式來說明一或多個實施例，但並非以其為限制。在全部的圖示中，具有相同參考數字命名的元件表示同的元件。在此需強調，根據業界的標準實 務，多個特徵並沒有按比例來繪製，其僅是用於圖解的目的。事實上，為了能清楚的討論，這些特徵的尺寸可隨意地增大或減小。
第1圖係表示根據本發明多個實施例的電流參考電路100的電路示意圖。電流參考電路100包括追蹤電壓產生器110，用來產生追蹤電壓VTRK。電流參考電路100更包括放大器120，其配置來在其第一輸入端接收追蹤電壓VTRK。放大器120係配置來選擇性地調整控制電晶體M11的傳導性。回授回路連接於放大器120的第二輸入端。放大器120的輸出端AOUT連接控制電晶體M11的閘極。控制電晶體M11的源極串聯於控制電阻器R11的第一端點。回授回路連接控制電晶體M11的源極於控制的晶體M11與控制電阻器R11之間的共通節點。控制電阻器R11的第二端點連接負供應電壓VSS。電流參考電路100更包括的電流鏡130，其連接控制電晶體M11的汲極。電流鏡130配置來鏡反映流經控制電晶體M11而至外部元件的電流。
追蹤電壓產生器110係配置來產生溫度相依追蹤電壓VTRK。追蹤電壓VTRK的溫度相異性實質上等於控制電阻器R11的電阻值的溫度相依性。當控制電阻器R11的電阻值因為溫度改變而增加時，追蹤電壓VTRK的電壓位準以實質上相同的速率來增加，以維持實質上固定的比例VTRK/r11，其中，r11係表示控制電阻器R11的溫度相依電阻值。同樣地，當控制電阻器R11的電阻值因為溫度改變而減少時，追蹤電壓VTRK的電壓位準減少，以將比例VTRK/r11維持在維持實質上固定的值。
追蹤電壓產生器110包括配置在操作電壓VDD與 負供應電壓VSS之間的反型閘極電晶體(flipped gate transistor)M1。第一電流源112係配置來提供越過反型閘極電晶體M1的第一電流I1。電晶體M2連接於操作電壓VDD與負供應電壓VSS之間。電晶體M2以閘源極電壓減法配置(Vgs subtractive arrangement)的方式耦接於反型閘極電晶體M1。Vgs減法配置是指追蹤電壓產生器110的輸出等於反型閘極電晶體M1的閘源極電壓Vgs減去電晶體M2的閘源極電壓Vgs。Vgs減法配置是由於電晶體M2的閘極與反型閘極電晶體M1接收相同的電壓以及反型閘極電晶體M1的源極連接負供應電壓VSS所導致的。第二電流源114係配置來提供越過電晶體M2的第二電流I2。電晶體M3連接於電晶體M2與負供應電壓VSS之間。電晶體M3的閘極、源極、以及本體(bulk)中的每一者連接負供應電壓VSS。用來輸出追蹤電壓VTRK的輸出節點位於電晶體M2與負供應電壓VSS之間，且連接至電晶體M3的汲極。
反型閘極電晶體M1係用來幫助產生溫度相依(temperature dependent)追蹤電壓VTRK。反型閘極電晶體M1包括反型摻雜(anti-doped)的閘極。反型摻雜是以與反型閘極晶體M1相同的摻雜物來摻雜閘極的程序。舉例來說，在一般的N型金氧半(n-type metal oxide semiconductor，NMOS)電晶體中，基底是P型摻雜而閘極是N型摻雜，然而，在反型閘極NMOS電晶體中，閘極的部分則是P型摻雜。
第2圖係表示根據本發明一或多個實施例的反型閘極電晶體200的截面圖。反型閘極電晶體200是一個N型的反型閘極電晶體。反型閘極電晶體200包括基底202。閘極介電層 204覆蓋於基底202的通道區域206。閘極210覆蓋於閘極介電層204。閘極210的本體區域212係以P型摻雜物進行摻雜。閘極210的邊緣214則是為N型摻雜，以實現N型摻雜源極/汲極(source/drain，S/D)部分220的自我對齊結構。在一些實施例中，隔離區域230係位在相鄰的複數反型閘極電晶體之間。在一些實施例中，閘極230包括摻雜多晶矽、金屬閘極、或其他適當的閘極材料。在一些實施例中，P型摻雜包括硼(boron)、二氟化硼(boron di-fluoride)、或其他適合的P型摻雜物。在一些實施例中，N型摻雜包括砷(arsenic)、磷(phosphorous)、或其他適合的N型摻雜物。
再次參閱第1圖，反型閘極電晶體M1的閘極連接反型閘極電晶體M1的源極。反型閘極電晶體M1的本體連接反型閘極電晶體M1的源極。在一些實施例中，反型閘極電晶體M1為實質上P型摻雜。實質上P型摻雜是指，除了反型閘極電晶體M1的閘極的邊緣以外，反型閘極電晶體M1的閘極為P型摻雜。反型閘極電晶體M1的閘極的邊緣為N型摻雜，以幫助反型閘極電晶體的汲極以及源極的形成。
第一電流源102係用來提供第一電流I1給反型閘極電晶體M1。在一些實施例中，第一電流源102包括至少一電流鏡。在一些實施例中，第一電流源102包括一啟動電路與一電流產生裝置，或找其他適當的電流源。
電晶體M2係用來幫助產生溫度相依追蹤電壓VTRK。電晶體M2並不是反型閘極電晶體，在一些實施例中，電晶體M2為一標準的NMOS電晶體。電晶體M2的閘極連接反 型閘極電晶體M1的閘極。電晶體M2的汲極耦接操作電壓VDD。電晶體M2的本體耦接電晶體M2的源極。
反型閘極電晶體M1具有由反型閘極電晶體M1的寬度以及長度所定義出的第一尺寸。電晶體M2具有由電晶體M2的寬度以及長度所定義出的第二尺寸。電晶體M2的尺寸大於反型閘極電晶體M1的尺寸。電晶體M2的尺寸是反型閘極電晶體M1的尺寸的整數倍(N)。在一些實施例中，此整數倍(N)在大約2至大約50之間的範圍中。在一些實施例中，電晶體的尺寸是根據指狀結構數量來定義，而每一指狀結構具有相同寬度W與相同長度L。舉例來說，包括兩個具有寬度W與長度L的指狀結構的電晶體的尺寸，是包括一個具有寬度W與長度L的指狀結構的電晶體的尺寸的兩倍。電晶體M2與反型閘極電晶體M1之間的尺寸差異幫助決定追蹤電壓VREKf的溫度相依性。在一些實施例中，反型閘極電晶體M1的長度與電晶體M2的長度實質上相等，因此，該尺寸差異係根據反型閘極電晶體M1的寬度與電晶體M2的寬度之間的差異來決定。舉例來說，在一些實施例中，反型閘極電晶體M1具有寬度W1與長度L，這使得反型閘極電晶體M1具有W1/L的尺寸；電晶體M2具有寬度W2與長度L，這使得電晶體M2具有W2/L的尺寸，因此，電晶體M2的尺寸對於反型閘極電晶體M1的尺寸的尺寸比例等於W2/W1。在一些實施例中，比例W2/W1的反為由大約2至大約50。在一些實施例中，電晶體M2與反型閘極電晶體M1之間的尺寸差異係藉由改變電晶體M2或反型閘極電晶體M1的指狀結構數量來調整。舉例來說，在一些實施例中，電晶體M2具有 多於反型閘極電晶體M1數量大約2倍至50倍的指狀結構。調整反型閘極電晶體M1對於電晶體M2的相對尺寸，改變了追蹤電壓VREK如何對應於溫度而改變。追蹤電壓VTRK的溫度相依性也取決於相對於反型閘極電晶體M1電流密度的電晶體M2電流密度。相對於反型閘極電晶體M1的電晶體M2的適當尺寸安排或相對於反型閘極電晶體M1的電晶體M2的電流密度設定，導致追蹤電壓VTRK的溫度相依性，其實質上與控制電阻器R11的溫度相異性互相匹配。
第一電流源112係配置來提供第一電流I1給反型閘極電晶體M1。第二電流源114則係配置來提供第二電流I2給電晶體M2。最小公倍數電流(least common denominator current)(ILCD)係根據第一電流I1對第二電流I2的比例來定義。舉例來說，第一電流I1對第二電流I2的比例11：2導致1的最小公倍數電流。第一電流I1對第二電流I2的比例8：4導致4的最小公倍數電流。第一電流I1為最小公倍數電流ILCD的第一整數倍(K1)。第二電流I2為最小公倍數電流ILCD的第二整數倍(K2)。第一整數倍K1大於第二整數倍K2。在一些實施例中，第一整數倍K1約是第二整數倍K2的兩倍。在一些實施例中，第一整數倍K1約大於第二整數倍K2的兩倍。
整數倍N某程度上係至少由第一整數倍K以及第二整數倍K2所決定。整數倍N的調整致能了追蹤電壓VTRK的溫度相依性的調節。調整整數倍N，以至於反型閘極電晶體M1以及電晶體M2的△Vgs幾乎等於在製造程序中用來形成電壓參考電路100的半導體材料的帶隙電壓，這減少了追蹤電壓VTRK的溫 度相依性。
電晶體M3係用來移除通過電晶體M2的汲-源極電流的通道漏電流成分。電晶體M3的尺寸等於電晶體M2的尺寸。流過電晶體M2的任何漏電流被導向電晶體M3，以幫助維持第二電流I2，來實現追蹤電壓VTRK的溫度補償的目的。加入電晶體M3來補償通過電晶體M2的漏電流，促進了使用第二電流I2的全部，來實現追蹤電壓VTRK的溫度補償的目的。當電晶體M2的汲-源極電壓等於電晶體M3的汲-源極電壓時，此漏電流的抵銷最有效，而上述情況會在操作電壓VDD設定為2xVref的電壓值時發生。在沒有包括電晶體M3的方式中，追蹤電壓VTRK的準確性將在大於80℃的溫度下快速降低。
放大器120係用離接收在第一輸入端的追蹤電壓VTRK以及在第二輸入端的回授電壓VFB。放大器120的輸出端連接控制電晶體M11的閘極，以調整控制電晶體M11的傳導性。放大器120與控制電晶體M11結合來使追蹤電壓VTRK維持在實質上等於回授電壓VFB。藉由將追蹤電壓VTRK維持在實質上等於回授電壓VFB，因為用於一較寬溫度範圍方面的固定的比例VTRK/r1，跨越控制電阻器R11的參考電Iref則維持固定。
控制電晶體M11的源極與控制電阻器R11串聯。控制電晶體M11的汲極連接電流鏡130。在一些實施例中，控制電晶體M11為一NMOS電晶體。
控制電阻器R11連接於控制電晶體M11與負供應電壓VSS之間。在一些實施例中，控制電阻器R11具有溫度相依電阻值。在控制電阻器R11的電阻值具有溫度相依性的一些實 施例中，控制電阻器R11包括鉻矽(silicon chromium，SiCr)電阻器的使用。
在一些實施例中，控制電阻器R11具有負溫度係數(temperature coefficient，TC)，這表示控制電阻器R11的電阻值隨著溫度的增加而減少。在控制電阻器R11具有負TC的一些實施例中，在電流參考電路100的操作溫度範圍中，控制電阻器R11的電阻值的改變低於大約10%。低於大約10%的電阻改變導致在電晶體M2與反型閘極電晶體M1之間的尺寸差異，低於在用較高電阻值變化下的電壓差異。舉例來說，控制電阻器R11具有負TC，比例n2/n1落於大約1.0至大約8.0的範圍中，其中，n2表示電晶體M2的尺寸，n1表示反型閘極電晶體M1的尺寸。
在控制電阻器R11具有負TC的一些實施例中，控制電阻器R11包括P摻雜多晶矽。在控制電阻器R11具有負TC的一些實施例中，控制電阻器R11不具有矽化物層。在一些實施例，在電流參考電路100的操作溫度範圍中，具有矽化物層的P摻雜多晶矽控制電阻器R11具有低於5%的電阻值溫度改變量。
在一些實施例中，控制電阻器R11具有正TC，這表示控制電阻器R11的電阻值隨著溫度的增加而增加。在控制電阻器R11具有正TC的一些實施例中，在電流參考電路100的操作溫度範圍中，控制電阻器R11的電阻值的改變低於大約10%。與具有負TC的實施例比較起來，在控制電阻器R11具有正TC的一些實施例中，電晶體M2與反型閘極電晶體M1之間的尺寸差異較大。舉例來說，在控制電阻器R11具有正TC的一些 實施例中，比例n2/n1落於大約8.0至大約40.0的範圍中。
在一些實施例中，於製造期間，為了減少在控制電阻器R11內的每批次間的電阻值變異，控制電阻器R11在室溫中進行調整。在一些實施例中，控制電阻器R11是藉由使用被動調整程序來調整。在一些實施例中，控制電阻器R11是藉由使用主動調整程序來調整。在一些實施例中，控制電阻器R11是藉由使用雷射調整程序來調整。調整程序可幫助維持在製造變異方面的控制的高水準。此調整程序增加了製造成本以及時間，而此調整程序卻提高了電流產生電路100所產生的參考電流Iref的準確度。
第3圖係表示根據本發明一或多個實施例的追蹤電壓產生器300。相似於追蹤電壓產生器100，追蹤電壓產生器300包括反型閘極電晶體M1、電晶體M2、以及電晶體M3。追蹤電壓產生器300還包括啟動與偏壓電流產生器(區域)310，配置來接收輸入電壓並產生偏壓電流Ib。第一電流鏡(區域)320配置來根據來自啟動與偏壓電流產生器310的偏壓電流Ib來產生第一電流I1給反型閘極電晶體M1。第二電流鏡(區域)330則配置來接收第一電流I1的鏡反映部分，並產生第二電流I2給電晶體M3。電壓分隔電路(區域)(voltage boxing region)340係配置來將越過電晶體M2的電壓降維持幾乎等於追蹤電壓VTRK。
在一些實施例中，啟動與偏壓電流產生器(區域)310省略。在啟動與偏壓電流產生器(區域)310省略的一些實施例中，追蹤電壓產生器300配置來接收來自一外部電流源的 偏壓電流。
啟動與偏壓電流產生器(區域)310用來接收操作電壓VDD。啟動與偏壓電流產生器310連接於操作電壓VDD與負供應電壓VSS之間。啟動與偏壓電流產生器310在連接第一電流鏡(區域)320的第一導線352上產生偏壓電流Ib。第一電流鏡(區域)320接收操作電壓VDD。連接第一電流鏡(區域)320的第二導線354串聯連接於第二電流鏡(區域)330。連接第一電流鏡320的第三導線356串聯連接於反型閘極電晶體M1。透過第一電流鏡(區域)320連接操作電壓VDD的第四導線358連接電壓分隔電路(區域)340的第一部份。連接第一電流鏡320的第五導線360串聯連接於電晶體M2。電壓分隔電路區域340的第二部份則透過第二電流鏡(區域)330連接負供應電壓VSS。在一些實施例中，操作電壓VDD大於兩倍的追蹤電壓VTRK。在一些實施例中，負供應電壓VDD等於0V。在一些實施例中，負供應電壓VDD大於或小於0V，如此一來操作電壓VDD總是參考負供應電壓VSS。
啟動與偏壓電流產生器(區域)310用來產生偏壓電流Ib給追蹤電壓產生器300使用。啟動與偏壓電流產生器(區域)310包括啟動電阻器R51，其用來接收操作電壓VDD。第一偏壓電晶體M52與啟動電阻器R51串聯連接。偏壓電阻器R52與第二偏壓電晶體M51連接。偏壓電阻器R52連接於負供應電壓VSS。第一偏壓電晶體M52的閘極連接介於第二偏壓電晶體M51與偏壓電阻器R52之間的節點。第二偏壓電晶體M51的閘極連接介於啟動電阻器R51與第一偏壓電晶體M52與之間的節 點。第一偏壓電晶體M52的源極耦接負供應電壓VSS。第二偏壓電晶體M51的汲極與第一電流鏡(區域)320串聯連接。在一些實施例中，第一偏壓電晶體M52為一NMOS電晶體。在一些實施例中，第二偏壓電晶體M51為一NMOS電晶體。在一些實施例中，第一偏壓電晶體M52以及第二偏壓電晶體M51處於弱反轉狀態(weak inversion state)。弱反轉狀態是指一電晶體的閘-源極電壓Vgs低於該電晶體的臨界電壓。
啟動電晶體R51係提供由操作電壓VDD至第二偏壓電晶體M51的閘極的直接路徑給，以開始追蹤電壓產生器300的操作。跨越偏壓電阻器R52的電壓是至少部分地根據第一偏壓電晶體M52的閘-源極電壓Vgs來定義。第一偏壓電晶體M52的閘-源極電壓Vgs至少某程度上，係由用來引導跨越啟動電阻器R51的啟動電流的電壓所定義。追蹤電壓產生器300的啟動電流係由式子VDD-V(N51)/r51所提供，其中，VDD表示操作電壓，r51為啟動電阻器R51的對應電阻值，而V(N51)則是第一偏壓電晶體M52的閘-源極電壓Vgs與第二偏壓電晶體M51的閘-源極電壓Vgs的總和。偏壓電流Ib跨越第二偏壓電晶體M51且沿著第一導線傳導352至第一電流鏡(區域)320，且偏壓電流係由式子V(N52)/52所定義，其中，V(N52)是第一偏壓電晶體M52的閘-源極電壓Vgs，而r52為偏壓電阻器R52的對應電阻值。
第一電流鏡(區域)320係用來提供偏壓電流Ib的整數倍給反型閘極電晶體M1。第一電流鏡320包括第一電流鏡電晶體M21，其與第一電流鏡電阻器R21串聯連接。第一電流 鏡電阻器R21連接操作電壓VDD。第一電流鏡電晶體M21處於二極體式的連接狀態。第一電流鏡電晶體M21的汲極透過第一導線352連接第二偏壓電晶體M51。第二電流鏡電晶體M22與第二電流鏡電阻器R22串聯連接。第二電流鏡電阻器R22連接操作電壓VDD。第二電流鏡電晶體M22的閘極耦接第一電流鏡電晶體M21的閘極。第二電流鏡電晶體M22的汲極透過第二導線254連接第二電流鏡(區域)330。第三電流鏡電晶體M23與第三電流鏡電阻器R23串聯連接。第三電流鏡電阻器R23連接操作電壓VDD。第三電流鏡電晶體M23的閘極耦接第一電流鏡電晶體M21的閘極。第三電流鏡電晶體M23的汲極透過第三導線256耦接反型閘極電晶體M1。第四電流鏡電晶體M24與第四電流鏡電阻器R24串聯耦接。第四電流鏡電阻器R24連接操作電壓VDD。第四電流鏡電晶體M24的閘極連接第一電流鏡電晶體M21的閘極。第四電流鏡電晶體M24的汲極透過第五導線360連接電壓分隔電路(區域)340。第四電流鏡電晶體M24的汲極也透過第五導線360連接電晶體M2。電壓分隔電路(區域)340。在一些實施例中，第一電流鏡電晶體M21、第二電流鏡電晶體M22、第三電流鏡電晶體M23、以及第四電流鏡電晶體M24的每一者都是PMOS電晶體。
第一電流鏡(區域)320透過第一導線352接收來自啟動與偏壓電流產生器(區域)310的偏壓電流Ib，且透過第二導線354、第三導線356、以及第四導線360來鏡反映偏壓電流Ib。第一電流鏡電晶體M21的尺寸係由用於第一電流鏡電晶體M21、第二電流鏡電晶體M22、第三流鏡電晶體M23、以 及第四電流鏡電晶體M24的第一電晶體單位尺寸的一整數倍所定義。第二電流鏡電晶體M22、第三流鏡電晶體M23、第四電流鏡電晶體M24各自具有一尺寸，為第一電晶體單位尺寸的整數倍。
第一電流鏡電阻器R21的電阻值係根據跨越第一電流鏡電晶體M21而傳導的偏壓電流Ib所定義，使得跨越第一電流鏡電阻器R21兩端的電壓降大於150mV。第二電流鏡電阻器R22、第三電流鏡電阻器R23、以及第四電流鏡電阻器R24各自具有一電阻值，其係根據第一電晶體單位尺寸的整數比例倍來定義。藉由使用第一電晶體單位尺寸，鏡反映跨越第一電流鏡(區域)320中每一電流鏡電晶體的電流，係由電晶體的相對尺寸的整數倍的比例乘上跨越第一電流鏡電晶體M21的電流Ib而獲得。跨越第二電流鏡電晶體M22的電流I22由(n22/n21)X Ib所定義，其中，n22為用於第二電流鏡電晶體M22的第一電晶體單位尺寸的一整數倍，n21為用於第一電流鏡電晶體M21的第一電晶體單位尺寸的一整數倍，且Ib為跨越第一電流鏡電晶體M21的電流。跨越第三電流鏡電晶體M23的電流I1由(n23/n21)X Ib所定義，其中，n23為用於第三電流鏡電晶體M23的第一電晶體單位尺寸的一整數倍。跨越第四電流鏡電晶體M24的電流I24由(n24/n21)X Ib所定義，其中，n23為用於第四電流鏡電晶體M23的第一電晶體單位尺寸的一整數倍。
藉由使用第一電晶體單位尺寸，跨越第一電流鏡(區域)320中每一電流鏡電阻器的電阻值為電晶體的相對尺 寸的整數倍的比例乘上對應第一電流鏡電阻器R21的電阻值r21。對應第二電流鏡電阻器R22的電阻值r22由(n21/n22)X r21來定義，其中，n22為用於第二電流鏡電晶體M22的第一電晶體單位尺寸的整數倍，n21為用於第一電流鏡電晶體M21的第一電晶體單位尺寸的整數倍，且r21為對應第一電流鏡電阻器R21的電阻值。對應第三電流鏡電阻器R23的電阻值r23由(n21/n23)X r221來定義，其中，n23為用於第三電流鏡電晶體M23的第一電晶體單位尺寸的一整數倍。對應第四電流鏡電阻器R24的電阻值r24由(n21/n24)X r21來定義，其中，n24為用於第四電流鏡電晶體M9的第一電晶體單位尺寸的一整數倍。
調整第一電流鏡電路(區域)320中的電流鏡電晶體M21~M24以及電流鏡電阻器R21~R24的尺寸致能了跨越反型閘極電晶體M1的電流的調整，即是第一電流I1(顯示於第1圖)，也致能了第一電流鏡(區域)320的其他導線上的電流的調整。舉例來說，第三電流鏡電晶體M23以及第三電流鏡電阻器R23決定了跨越反型閘極電晶體M1的電流。在另一例子中，第二電流鏡電晶體M22以及第二電流鏡電阻器R22決定了提供至第二電流鏡(區域)330的電流。在又一實施例中，第四電流鏡電晶體M24以及第四電流鏡電阻器R24決定了跨越電晶體M2與部分電壓分隔電路(區域)304的電流。跨越反型閘極電晶體M1的電流調整將幫助增加由追蹤電壓產生器300所輸出的追蹤電壓VTRK的準確度以及溫度相依性。第一電流鏡(區域)320的電流鏡電晶體M21~M24能準確地鏡反映在毫微 安培(nano-amp)電流程度的電流。
第二電流鏡(區域)330係用鏡反映來自第一電流鏡(區域)320的電流鏡反映。第二電流鏡(區域)330包括第五電流鏡電晶體M31，其與第五電流鏡電阻器R31串聯連接。第五電流鏡電阻器R31耦接負供應電壓VSS。第五電流鏡電晶體M31處於二極體式的連接狀態。第五電流鏡電晶體M5的汲極透過第二導線354連接第二電流鏡電晶體M22。第二電流鏡(區域)330更包括第六電流鏡電晶體M32，其與第六電流鏡電阻器R32串聯連接。第六電流鏡電阻器R32連接負供應電壓VSS。第六電流鏡電晶體M32的閘極連接第五電流鏡電晶體M31的閘極。第六電流鏡電晶體M32的汲極透過第四導線258連接電壓分隔電路(區域)340。第二電流鏡(區域)330也包括第七電流鏡電晶體M33，其與第七電流鏡電阻器R33串聯連接。第七電流鏡電阻器R33連接負供應電壓VSS。第七電流鏡電晶體M33的閘極連接第五電流鏡電晶體M31的閘極。第七電流鏡電晶體M33的汲極沿著第五導線360連接電晶體M2以及電晶體M3。第二電流鏡(區域)330還包括第八電流鏡電晶體M34，其與第八電流鏡電阻器R34串聯連接。第八電流鏡電阻器R34連接負供應電壓VSS。第八電流鏡電晶體M34的閘極連接第五電流鏡電晶體M31的閘極。第八電流鏡電晶體M34的汲極提供偏壓電流I34至給放大器120。在一些實施例中，第五電流鏡電晶體M31、第六電流鏡電晶體M32、第七電流鏡電晶體M33、以及第八電流鏡電晶體M34的每一者為一NMOS電晶體。
第二電流鏡(區域)330係配置來透過第二導線354 接收來自第一電流鏡(區域)320的電流I22，且透過第四導線358與第五導線360來鏡反映電流I22。第五電流鏡電晶體M31的尺寸係由第二電晶體單位尺寸的一整數倍來定義。第六電流鏡電晶體M32的尺寸為第二電晶體單位尺寸的一整數倍。第七六電流鏡電晶體M33的尺寸也為第二電晶體單位尺寸的一整數倍。第八電流鏡電晶體M34的尺寸也是第二電晶體單位尺寸的一整數倍。在一些實施例中，第一電晶體單位尺寸等於第二電晶體單位尺寸。在一些實施例中，第一電晶體單位尺寸不同於第二電晶體單位尺寸。
第五電流鏡電阻器R31的電阻值係根據傳導跨越第五電流鏡電晶體M31的電流來定義，使得跨越第五電流鏡電阻器R31兩端的電壓降大於150mV。第六電流鏡電阻器R32具有以第二電晶體單位尺寸的一整數倍為基礎的電阻值。第七電流鏡電阻器R33也具有以第二電晶體單位尺寸的一整數倍為基礎的電阻值。第七電流鏡電阻器R34也是具有以第二電晶體單位尺寸的一整數倍為基礎的電阻值。
藉由使用第二電晶體單位尺寸，鏡反映跨越第二電流鏡(區域)330中每一電流鏡電晶體的電流，為電晶體的相對尺寸的整數倍的比例乘上跨越第五電流鏡電晶體M31的電流I22而獲得。跨越第六電流鏡電晶體M32的電流I32由(n32/n31)X I22所定義，其中，n32為用於第六電流鏡電晶體M32的第二電晶體單位尺寸的一整數倍，n31為用於第五電流鏡電晶體M31的第二電晶體單位尺寸的一整數倍，且I22為跨越第五電流鏡電晶體M31的電流。跨越第七電流鏡電晶體M33的 電流I2由(n33/n31)X I22所定義，其中，n33為用於第七電流鏡電晶體M33的第二電晶體單位尺寸的一整數倍。跨越第八電流鏡電晶體M34的電流I34由(n34/n31)X I22所定義，其中，n34為用於第八電流鏡電晶體M34的第二電晶體單位尺寸的一整數倍。
藉由使用第二電晶體單位尺寸，跨越第二電流鏡(區域)330中每一電流鏡電阻器的電阻值，為電晶體的相對尺寸的整數倍的比例乘上對應第五電流鏡電阻器R31的電阻值r31。對應第六電流鏡電阻器R32的電阻值r32由(n31/n32)X r31來定義，其中，n32為用於第六電流鏡電晶體M32的第二電晶體單位尺寸的一整數倍，n31為用於第五電流鏡電晶體M31的第二電晶體單位尺寸的一整數倍，且r31為對應第五電流鏡電阻器R31的電阻值。對應第七電流鏡電阻器R33的電阻值r33由(n31/n33)X r31來定義，其中，n33為用於第七電流鏡電晶體M33的第二電晶體單位尺寸的一整數倍。對應第八電流鏡電阻器R34的電阻值r34由(n31/n34)X r31來定義，其中，n34為用於第八電流鏡電晶體M34的第二電晶體單位尺寸的一整數倍。
調整第二電流鏡電路(區域)330中的電流鏡電晶體M31~M34以及電流鏡電阻器R31~R34的尺寸致能了跨越電晶體M2的電流的調整(即是第二電流I2(顯示於第1圖))以及提供至放大器120的偏壓的調整。舉例來說，第六電流鏡電晶體M32以及第六電流鏡電阻器R32決定了跨越一部分之電壓分隔電路340的電流I32。在另一實施例中，第七電流鏡電晶體M33以及第七電流鏡電阻器R33決定了跨越電晶體M2的電流 I2。跨越電晶體M2的電流調整幫助增加由追蹤電壓產生器300所輸出的追蹤電壓VTRK的準確度以及溫度相依性。在又一實施例中，第八電流鏡電晶體M34以及第八電流鏡電阻器R34決定用來偏壓放大器120的電流I34。第二電流鏡330的電流鏡電晶體M31~M34能準確地鏡反映在毫微安培(nano-amp)電流程度的電流。
電壓分隔電路(區域)304係用來將跨越電晶體M2的電壓維持將近等於追蹤電壓VTRK。電壓分隔電路340包括第一分隔電晶體M41。第一分隔電晶體M41的源極透過第四導線358連接第六電流鏡電晶體M32。第一分隔電晶體M41的閘極反型閘極電晶體M1的汲極，也接收與電流I1。第一分隔電晶體M41的汲極連接操作電壓VDD。在一些實施例中，第一分隔電晶體M41為一NMOS電晶體。電壓分隔電路340更包括第二分隔電晶體M42。第二分隔電晶體M42的源極透過第五導線360連接電晶體M2的汲極。第二分隔電晶體M42的汲極連接負供應電壓VSS。第二分隔電晶體M42的閘極連接第一分隔電晶體M31的源極且接收電流I32。在一些實施例中，第二分隔電晶體M42為一PMOS電晶體。
第一分隔電晶體M41為一電壓位準隨耦器。第一分隔電晶體41受到來自第二電流鏡(區域)330的電流I32的偏壓。第一分隔電晶體M41以負供應電壓VSS的方向來執行位準移位。第二分隔電晶體M42也是為一電壓位準隨耦器。第二分隔電晶體M42受到介於地域電流鏡電晶體M24的電流I24與跨越電晶體M2的電流I2之間差異的偏壓。跨越電晶體M2的電流 I2小於跨越第四電流鏡電晶體M24的電流I24。第二分隔電晶體M42配置來以操作電壓VDD的方向來進行位準移位。
第一分隔電晶體M41的尺寸小於第二分隔電晶體M42的尺寸。由於介於第一分隔電晶體M41與第二分隔電晶體M42之間的尺寸差異以及電流I32與跨越第二分隔電晶體M42的電流(I24-I2)之間的電流差異，由第一分隔電晶體M41的閘極至第二分隔電晶體M42的源極的位準移位為一正值。至第二分隔電晶體M42的源極的位準移位的正值幫助提供在第二分隔電晶體M42的源極上的電壓位準，其幾乎使電晶體M2的漏電流符合電晶體M3的漏電流。藉由使電晶體M2的漏電流符合電晶體M3的漏電流，由追蹤電壓產生器300所輸出的追蹤電壓VTRK保持在一符合的溫度變化程度位準。在一些實施例中，在第二分隔電晶體M42的源極上的電壓位準幾乎等於追蹤電壓VTRK的兩倍(2VTRK)。
與其他分隔電路(區域)比較之下，為了減少給於追蹤踪電壓產生器300的餘欲空間(head room)損失，電壓分隔電路(區域)304使用第一分隔電晶體M41的負位準移位以及之後第二分隔電晶體M42的正位準移位。餘欲空間損失是指最小的要求操作電壓VDD與追蹤電壓產生器300的輸出電壓之間的差異。藉由減少餘欲空間損失，可增加追蹤電壓產生器300在較寬操作電壓VDD範圍中的可應用性。舉例來說，減小的餘欲空間損失增加了具有鋰離子電池或其他低電壓供應的追蹤電壓產生器300的兼容性。
第4圖係表示根據本發明多個實施例的放大器 400。放大器400包括第一放大器電晶體M81，其接收追蹤電壓VTRK。放大器400更包括第二放大器電晶體M82，其接收回授電壓VFB。第三放大器電晶體M83與第一放大器電晶體M81串聯連接於操作電壓VDD與負供應電壓VSS之間。第四放大器電晶體M84與第二放大器電晶體M82串聯連接於操作電壓VDD與負供應電壓VSS之間。配置來輸出放大信號至外部電路的輸出節點介於第四放大器電晶體M84與第二放大器電晶體M82之間。在一些實施例中，第一放大器電晶體M81以及第二放大器電晶體M82為NMOS電晶體。在一些實施例中，第三放大器電晶體M83以及第四放大器電晶體M84為PMOS電晶體。
放大器400接收追蹤電壓VTRK以及回授電壓VFB，且產生一放大信號至外部電路，例如控制電晶體M11(顯示於第1圖)。在電流參考電路(例如電流參考電路100)中，放大器400配置來將追蹤電壓VTRK維持在實質上等於回授電壓VFB。
第一放大器電晶體M81配置來在其閘極接收追蹤電壓VTRK。第一放大器電晶體M81的源極連接一電壓源。在一些實施例中，此電壓源是追蹤電壓產生器的一電流鏡電路(區域)的一部分，例如第八電流鏡電晶體M34。第一放大器電晶體M81的汲極連接第三放大器電晶體M83。
第二放大器電晶體M82配置來在其閘極接收回授電壓VFB。第二放大器電晶體M82的源極連接一電壓源。在一些實施例中，此電壓源是追蹤電壓產生器的一電流鏡電路(區域)的一部分，例如第八電流鏡電晶體M34。第二放大器電晶體M82的汲極連接輸出節點以及第四放大器電晶體M84。
第三放大器電晶體M83處於二極體式的連接狀態。第三放大器電晶體M83的源極連接操作電壓VDD。第三放大器電晶體M83的汲極連接第一放大器電晶體M81。第三放大器電晶體M83的閘極連接第四放大器電晶體M84的閘極。
第四放大器電晶體M84的源極連接操作電壓VDD。第四放大器電晶體M84的汲極連接輸出節點以及第二放大器電晶體M82。
第5圖係表示根據本發明一些實施例的電流鏡電路500。電流鏡電路500用來提供參考電壓Iref的一整數比倍數的電流給外部電路。電流鏡電路500包括第一鏡反映電晶體M61，其連接操作電壓VDD。第一鏡反映電晶體M61處於二極體式的連接狀態。第一鏡反映電晶體M61的汲極連接參考電流Iref。第二鏡反映電晶體M62連接操作電壓VDD。第二鏡反映電晶體M62的閘極連接第一鏡反映電晶體M61的閘極。第二鏡反映電晶體M62的汲極連接外部電路。第三鏡反映電晶體M63連機操作電壓。第三鏡反映電晶體M63的閘極連接第一鏡反映電晶體M61的閘極。第三鏡反映電晶體M63的汲極連接外部電路。第四鏡反映電晶體M64連接操作電壓VDD。第四鏡反映電晶體M64的閘極連接第一鏡反映電晶體M61的閘極。第四鏡反映電晶體M64的汲極連接外部電路。在一些實施例中，第一鏡反映電晶體M61、第二鏡反映電晶體M62、第三鏡反映電晶體M63、以及第四鏡反映電晶體M64為PMOS電晶體。在一些實施例中，電流鏡電路500中鏡反映電晶體的數量可多於或少於四個。
電流鏡電路500接收例如來自控制電晶體M11(顯示於第1圖)的參考電流Iref。第一鏡反映電晶體M61的尺寸係以用於第一鏡反映電晶體M61、第二鏡反映電晶體M62、第三鏡反映電晶體M63、以及第四鏡反映電晶體M64的第三電晶體單位尺寸的一整數倍所定義。第二鏡反映電晶體M62、第三鏡反映電晶體M63、以及第四鏡反映電晶體M64各自具有一尺寸，為第三電晶體單位尺寸的整數倍。在一些實施例中，第三電晶體單為尺寸等於該第一電晶體單位尺寸與第二電晶體單位尺寸中至少一者。在一些實施例中，第三電晶體單位尺寸不同於第一電晶體單位尺寸與第二電晶體單位尺寸。
藉由使用第三電晶體單位尺寸，鏡反映跨越電流鏡電路500中每一鏡反映電晶體的電流，為電晶體的相對尺寸的整數倍的比例乘上跨越第一鏡反映電晶體M61的參考電流Iref而獲得。跨越第二鏡反映晶體M62的電流I62由(n62/n61)X Iref所定義，其中，n62為用於第二鏡反映電晶體M62的第三電晶體單位尺寸的一整數倍，n61為用於第一鏡反映電晶體M61的第三電晶體單位尺寸的一整數倍，且Iref為跨越第一鏡反映電晶體M61的電流。跨越第三鏡反映電晶體M63的電流I63由(n63/n61)X Iref所定義，其中，n63為用於第三鏡反映電晶體M63的第三電晶體單位尺寸的一整數倍。跨越第四電流鏡電晶體M64的電流I64由(n64/n31)X Iref所定義，其中，n64為用於第四電流鏡電晶體M64的第三電晶體單位尺寸的一整數倍。
調整電流鏡電路500中鏡反映電晶體M61~M64的 尺寸，致能了提供至外部電路的電流的調整。電流鏡電路500的鏡反映電晶體M61~M64能準確地鏡反映在毫微安培(nano-amp)電流程度的電流。
第6圖係表示根據本發明一些實施例的電流鏡電路600。電流鏡電路600相似於電流鏡電路500，其相異之處在於電流鏡電路600在操作電壓VDD與對應的鏡反映電晶體M71~M74之間增加了鏡反映電阻器R71~R74。在一些實施例中，鏡反映電晶體的數量與鏡反映電阻器的數量可大於或小於四。
電流鏡電路600接收例如來自控制電晶體M11(顯示於第1圖)的參考電流Iref。第一鏡反映電晶體M71的尺寸係以用於第一鏡反映電晶體M71、第二鏡反映電晶體M72、第三鏡反映電晶體M73、以及第四鏡反映電晶體M74的第四電晶體單位尺寸的一整數倍所定義。第二鏡反映電晶體M72、第三鏡反映電晶體M73、以及第四鏡反映電晶體M74各自具有一尺寸，為第四電晶體單位尺寸的整數倍。在一些實施例中，第四電晶體單為尺寸等於該第一電晶體單位尺寸與第二電晶體單位尺寸中至少一者。在一些實施例中，第四電晶體單位尺寸不同於第一電晶體單位尺寸與第二電晶體單位尺寸。
第一鏡反映電阻器R71的電阻值係根據傳導跨越第一鏡反映電晶體M71的參考電流Iref來定義，使得跨越第一鏡反映電阻器R71兩端的電壓降大於150mV。藉由使用第四電晶體單位尺寸，電流鏡電路600中每一鏡反映電阻器的電阻值，為鏡反映電晶體的相對尺寸的整數倍的比例乘上跨越對應第一鏡反映電阻器R71的電阻值r71。對應第二鏡反映電阻器 R72的電阻值r72由(n71/n72)X r71來定義，其中，n72為用於第二鏡反映電晶體M72的第四電晶體單位尺寸的一整數倍，n71為用於第一鏡反映電晶體M71的第四電晶體單位尺寸的一整數倍，且r71為對應第一鏡反映電阻器R71的電阻值。對應第三鏡反映電阻器R73的電阻值r33由(n71/n73)X r71來定義，其中，n73為用於第三鏡反映電晶體M73的第四電晶體單位尺寸的一整數倍。對應第四鏡反映電阻器R74的電阻值r74由(n71/n74)X r71來定義，其中，n74為用於第四鏡反映電晶體M74的第四電晶體單位尺寸的一整數倍。
第7圖係表示根據本發明一或多個實施例的電阻器配置700的上視圖。電阻器配置700具有一彎曲結構。電阻器配置700包括多晶矽、薄膜矽鉻、或其他適當的電阻材質。在電阻器配置700中多晶矽的最小寬度係由構成程序的關鍵尺寸來定義。此關鍵尺寸是使用構成程序來形成時能可靠的最小尺寸。在一些實施例中，電阻器配置700係使用微影製程(lithography process)來形成的。藉由包括彎曲結構以及基於關鍵尺寸的寬度，與其他使用較寬元件或直線佈局的方式比較起來，電阻器配置700在每一單位面積上具有較高的電阻值。在一些實施例中，電阻器配置700的電阻值大約為百萬歐姆(Mega Ohm，MΩ)或更大。在一些實施例中，電阻器配置700被使用作為在一追蹤電壓產生器(例如第3圖的追蹤電壓產生器300)中電阻器的電阻器單位尺寸。在一些實施例中，舉例來說，假使對應第一電流鏡電阻器R21的電阻值r21為3MΩ且電阻器配置700的電阻器單位尺寸為1MΩ，第一電流鏡電阻器R21 則是藉由使用三個串聯的電阻器配置來形成。在一些實施例中，跨越電阻器配置700的電壓降設定為足夠高的位準，以提供在電流鏡(例如第3圖中的第一電流鏡(區域)320或第二電流鏡(區域)330)的電流匹配，並致能在毫微功率位準下精準電流鏡的形成。在一些實施例中，跨越電晶體配置700的電壓降等於或大於150毫伏(millivolt，mV)。在一些實施例中，電流鏡電阻器R21~R24或R31~R34中至少一個電阻器以電阻器配置700來形成。在一些實施例中，所有的電流鏡電阻器R21~R24以及R31~R34以電阻器配置700來形成。在一些實施例中，由於毫微功率位準的使用，在追蹤電壓產生器300中電阻器的電阻值盡可能的設定較高。
第8圖係表示根據本發明一或多個實施例，用於電流參考電路的方法800的流程圖。方法800開始於操作802，其中，產生追蹤電壓。此追蹤電壓具有溫度相依性，其實質上等於電流參考電路之一電阻器的溫度相依性。在一些實施例中，追蹤電壓為非溫度相依性。在一些實施例中，追蹤電壓隨著溫度的增加而增加。在一些實施例中，追蹤電壓隨著溫度的增加而減少。在一些實施例中，此追蹤電壓係藉由使用追蹤電壓產生器所產生，例如第1圖中的追蹤電壓產生器110或第3圖中的追蹤電壓產生器300。
在操作804中，一控制電晶體的傳導性被控制。此控制電晶體(例如第1圖中的控制電晶體M11)的傳導性式根據追蹤電壓來控制。在一些實施例中，控制電晶體的傳導性是藉由使用連接該控制電晶體的閘極的放大器來控制，例如第1 圖的放大器120或第4圖的放大器400。電阻器與控制電晶體串聯。電阻器的電阻值的溫度相依性相同於追蹤電壓的溫度相依性。
在操作806中，回授迴路使用來維持非溫度相依參考電流。在一些實施例中，回授迴路包括回授電壓，其施加至用來對控制電晶體進行控制的一放大器。在一些實施例中，回授電壓是在該電阻器與控制電晶體枝節點上的電壓。在一些實施例中，此回授電壓用來維持該電阻器的電阻值與追蹤電壓之間的固定比例。
在操作808中，參考電流鏡反映給至少一外部裝置。在一些實施例中，參考電流係使用一電流鏡電路來鏡反映，例如第1圖的電流鏡電路130、第5圖的電流鏡電路500、或第6圖的電流鏡電路600。在一些實施例中，參考電流鏡反映給付樹外部裝置。在一些實施例中，鏡反映給至少一外部裝置的電流是參考電流的一比例。
此技術領域中具有通常知識者應能理解，有額外的操作能包含於方法800中，而這些操作可被省略，且在不跳脫本發明的範圍下，操作的順序能重新安排。
本發明的一觀點係關於一種電流參考電路。此電流參考電路包括追蹤電壓產生器、放大器、控制電晶體、以及控制電阻器。追蹤電壓產生器包括反型閘極電晶體、第一電晶體、輸出節點、以及第二電晶體。第一電晶體具有第一漏電流。第一電晶體以閘-源極電壓減法配置來耦接反型閘極電晶體。輸出節點配置來輸出追蹤電壓。第二電晶體耦接輸出節點。第 二電晶體具有第二漏電流。放大器接收追蹤電壓，且輸出放大信號。控制電晶體接收放大信號，且傳導流經控制電晶體的參考電流。控制電阻器與控制電晶體串聯連接。
本發明的另一觀點係關於一種電流參考電路。此電流參考電路包括追蹤電壓產生器、放大器、控制電晶體、控制電阻器、以及電流鏡。追蹤電壓產生器包括反型閘極電晶體、第一電晶體、輸出節點、以及第二電晶體。第一電晶體具有第一漏電流。第一電晶體以閘-源極電壓減法配置來耦接反型閘極電晶體。輸出節點配置來輸出追蹤電壓。第二電晶體耦接輸出節點。第二電晶體具有第二漏電流。放大器接收追蹤電壓，且輸出放大信號。控制電晶體接收放大信號。控制電阻器與控制電晶體串聯連接。電流鏡根據控制電晶體的傳導性來接收參考電流。電流鏡將參考電流鏡反映置至少一外部裝置。
本發明的又一觀點係關於一種用於電流參考電路的方法。此方法包括以下步驟：產生一蹤電壓；根據追蹤電壓來控制控制電晶體的傳導性，其中，控制電阻器與控制電晶體串聯連接；以及透過控制電晶體，使用回授控制迴路來維持非溫度相依參考電流。產生追蹤電壓之步驟包括：產生其溫度相依性實質上等於控制電阻器的電阻值的溫度相依性的追蹤電壓。
本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧電流壓參考電路
110‧‧‧追蹤電壓產生器
112‧‧‧第一電流源
114‧‧‧第二電流源
120‧‧‧放大器
130‧‧‧電流鏡
AOUT‧‧‧輸出端
I1‧‧‧第一電流
I2‧‧‧第二電流
Iref‧‧‧參考電流
M1‧‧‧反型閘極電晶體
M2、M3‧‧‧電晶體
M11‧‧‧控制電晶體
R11‧‧‧控制電阻器
VDD‧‧‧操作電壓
VSS‧‧‧負供應電壓
VFB‧‧‧回授電壓
VTRK‧‧‧追蹤電壓

Claims (10)

  1. 一種電流參考電路，包括：一追蹤電壓產生器，該追蹤電壓產生器包括：一反型閘極電晶體；一第一電晶體，該第一電晶體具有一第一漏電流，其中，該第一電晶體以一閘-源極電壓減法配置來耦接該反型閘極電晶體；一輸出節點，配置來輸出一追蹤電壓；一第二電晶體，耦接該輸出節點，該第二電晶體具有一第二漏電流；一放大器，接收該追蹤電壓，且輸出一放大信號；一控制電晶體，接收該放大信號，且傳導流經該控制電晶體的一參考電流；以及一控制電阻器，與該控制電晶體串聯連接。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電流參考電路，其中，該控制電阻器的電阻值的溫度相依性實質上相等於該追蹤電壓的溫度相依性。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電流參考電路，其中，該控制電阻器的電阻值具有負溫度係數。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電流參考電路，其中，該控制電阻器的電阻值具有正溫度係數。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之電流參考電路，更包括：一電流鏡，接收該參考電流，且將該參考電流鏡反映置至少一外部裝置。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之電流參考電路，其中，該電流鏡包括：一第一鏡反映電晶體，接收該參考電流，其中，該第一鏡反映電晶體連接一操作電壓；以及一第二鏡反映電晶體，將該參考電流鏡反映至該至少一外部裝置，其中，該第二鏡反映電晶體連接該操作電壓。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之電流參考電路，其中，該電流鏡包括：一第一鏡反映電晶體，接收該參考電流；一第一鏡反映電阻器，連接於一操作電壓與該第一鏡反映電晶體之間；一第二鏡反映電晶體，將該參考電流鏡反映至該至少一外部裝置；以及一第二鏡反映電阻器，連接於該第二鏡反映電晶體與該操作電壓之間。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之電流參考電路，其中，該追蹤電壓產生器更包括：一電壓分隔電路，提供一電壓位準至該第一電晶體的汲極，以將該第一漏電流維持實質上等於該第二漏電流。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之電流參考電路，其中，該放大器接收來自一節點的回授電壓，該節點位於該控制第晶體與該控制電阻器之間。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之電流參考電路，其中，該追蹤電壓產生器更包括： 一電流鏡區域，提供一偏壓至該放大器。
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