TWM408885U - signal generating circuit - Google Patents

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M408885 五、新型說明： 【新型所屬之技術領域】 [0001] 本創作係有關於一種訊號產生電路，其係尤指一種 不受外在環境影響的訊號產生電路。 【先前技術】 [0002] 按，由於訊號產生電路具有許多功能，例如可進行 資料與時脈的恢復、頻率與相位的調變與解調變以及產 生穩定且可倍頻的時脈等等，因此，訊號產生電路被廣 泛應用在許多的裝置中。 再者，互補式金氧半導體（CMOS)技術係非常廣泛地 應用在現今積體電路製造中，其通常在一半導體基板内 形成一N通道金氧半導體（NM0S)電^通道金氧半 導體（PM0S)電晶體。在互補式金氧半導體的製程中，電 路常需要一個穩定的參考電壓，並此參考電壓需要不隨 外在環境所影響，例如溫度。 請參閱第一圖，係為習Μ技辦之參考訊號產生電路 之電路圖。如圖所示，參考訊爽產生電路Γ包含一第一 電晶體10’ 、一第一電阻12’ 、一第二電阻14’ 、第三 電阻16’ 、一第二電晶體18’與一比較器20’ 。第一電 晶體10’具有一第一端、一第二端與一第三端，第一電 晶體10’之第一端與第二端耦接於一接地端，第一電阻 12’之一端耦接第一電晶體10’之第三端，第二電阻14 ’之一端耦接第一電阻12’之另一端，第三電阻16’之 一端耦接第二電阻14’之另一端，第二電晶體18’具有 一第一端、一第二端與一第三端，第二電晶體18’之第 表單编號Α0101 第3頁/共17頁 M408885 一端與第二端耦接於接地端，第二電晶體18’之第三端 耦接第三電阻16’之另一端，比較器20’具有一正輸入 端與一負輸入端，負輸入端耦接第一電晶體10’與第一 電阻12’ ，正輸入端耦接第二電阻14’與第三電阻16’ ，並比較器20’之輸出端耦接第一電阻12’與第二電阻 14’ 。如此，習知技術之比較器20’藉由第一電晶體10 ’與第一電阻10’所產生訊號和第二電阻14’ 、第三電 阻16’與電晶體18’所產生之訊號，而產生不受外在環 境所影響的參考訊號。 惟查，由於上述之參考訊號產生電路係利用互補式 金氧半導體製程所製作，所以，第一電晶體10’與第二 電晶體18’為寄生的電晶體，而此寄生電晶體並不好控 制，容易使參考訊號產生電路容易因為外在環境的因素 而影響參考訊號產生電路Γ所產生的訊號。 因此，如何針對上述問題而提出一種新穎訊號產生 電路，其可避免因外在環境因素而影響訊號產生電路所 產生之參考訊號的準確性，使可解決上述之問題。 【新型内容】 [0003] 本創作之目的之一，在於提供一種訊號產生電路， 其藉由單純使用場效電晶體作為電阻，並藉由調整電阻 的比例，而達到不受外在環境因素影響的訊號產生電路 〇 本創作之訊號產生電路包含一第一電流源、一第一 電晶體、一第二電晶體、一第三電晶體與一第二電流源 。第一電流源係接收一供應電壓，第一電晶體之一端耦 表單编號A0101 第4頁/共17頁 M408885 接該第一電流源，第二電晶體之一端耦接該第一電晶體 之另一端，該第二電晶體之另一端耦接一接地端；第三 電晶體，其一端耦接該第一電流源與該第一電晶體；第 二電流源之一端耦接該第三電晶體之另一端，而另一端 耦接該接地端。如此，本創作係藉由單純使用場效電晶 體作為電阻，並藉由調整電阻的比例，而達到不受外在 環境因素影響的訊號產生電路。 【實施方式】

[0004] 茲為使貴審查委員對本創作之結構特徵及所達成 之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例 及配合詳細之說明，說明如後： 請參閱第二圖，係為本創作之一較隹#施例之電路 圖。如圖所示，本創作之訊號產生電路1包含一第一電流 源10、一第一電晶體12、一第二電晶體14、一第三電晶 體16、一第二電流源18。第一電流源10接收一供應電壓 ： - .

Vdd，第一電晶體12之一端輕接第一電余>；源、10，第二電晶 體14之一端耦接第一電晶體42之另一端，第二電晶體14 之另一端耦接一接地端，第三電晶體16之一端耦接第一 電流源10與第一電晶體12，第三電晶體16之另一端耦接 第二電流源18之一端，而第二電流源18之另一端耦接於 接地端，即第一電晶體12、第二電晶體14與第三電晶體 16分別具有一第一端、一第二端與一第三端，並第一電 晶體12、第二電晶體14與第三電晶體16之第二端與第三 端相耦接，以形成一電阻結構，如此，本創作係藉由調 整電阻（第一電晶體12、第二電晶體14與第三電晶體16) 表單編號A0101 第5頁/共17頁 M408885 的比例，而達到不受外在環境因素影響的訊號產生電路 。其中，第—電晶體12、第二電晶體14與第三電晶體16 為一場效電晶體（Field Effect Tl_ansistQr，FEO， 並且第一電流源10與第二電流源18亦可為場效電晶體。 承上所述，以下係針對上述之訊號產生電路為何可 不受外在環境因素，而產生正確的參考訊號進行說明， 首先，當電晶體操作於飽和區（Saturati〇n regi〇n)時 ，電流1 = (1/2)½木Cox*(w/L)木（\厂')2，其中u為電 晶體之遷移率’ '為門隸，二者均會受外在環境因素（ 例如溫度）變化而改變，遷移率對外在環境因素的變化不 為線性關係，而門檻值對外在環境因素的變化為線性關 係，W與L分別為電晶體的寬度與長度，如此，若可將遷 移率的因素排除，則可大大地增加訊號產生電路產生訊 號的準確性。如第二圖所示，第一電晶體12、第二電晶 體14與第三電晶體16之寬度與長度皆相同，並由電晶體 之飽和電流公式可知I=K(V -V )2，其中 gs t K = U/2)¥C〇x*(w/L)，所以 4 = ，也因

為如此’ 士第二圖所示之訊號產生電路的輸出電壓V out 1 為第一電晶體12之電壓降v +第二電晶體之電壓降 g S 1

Vgs2_第三電晶體之電壓降V Q，即： gs3 [0005] [0006] [0007] = yUTF)+^j+ yiJTY)+?;)-(7^77^)+^)

Kuti = {JUTK)+v^j+ [j(2fK)+vt)- (2^/(77^)+^)

表單編號A0101 第6頁/共17頁 M408885 其f，vt為電晶體内部的門檀電麼，並且第一電流源ι〇 所提供之電流ί為第二電流源18所提供之電流！的仍倍， 即第-電流源U)提供5倍的電流！，而第二電流㈣供應4 倍電流I，如此，本創作之訊號產生電路W產生訊號將 不受電晶體之遷料所影響，也就是說，本創作之訊號 產生電路1不受外在環賴素所影響，進而增加訊號產生 電路產生訊號的準確性。 請參閱第三圖，係為本創作之另一較佳實施例之方 塊圖。如圖所示，當考慮到電晶體之門檻電壓'對外在 %境因素影響時，則本創作係利用Ρ型場效電晶體與Ν型 場效電晶體對外在環境因素承:同雖變化而祖瘅，即可形 成一個不受外在環境因素影樂的報號產生電^，第二 圖所示，此實施例之訊號產望電路2包舍^第一放大器2〇 、一第二放大器22與一運算器24。第一放大器20係接收 由P型場效電晶趙形成之電路（例如第二圖之實施例利用ρ 型場效電晶體所以產生之輸出「電蠢）所產.生之第一訊號卩 ，而放大第一訊號V ，並將'第，一訊號·νη傳送至運算器24 ，第二放大器22係接收由1^型;場效電晶體形成之電路（例 如第二圖之實施例利用Ν型場效電晶體所以產生之輸出電 壓）所產生之第二訊號vN，而放大第二訊號乂1<，並將第二 訊號VN傳送至運算器24，運算器24係將第一訊號VN減去 第二訊號V ’而產生一輸出電壓V 。，由第三圖可知， w out2 將第一訊號vM減去第二訊號VM所產生之輸出電壓V 將 N N 0Ut2 不易受外在環境因素（此實施例為溫度）所影響，進而可 增加訊號產生電路產生訊號的準確性。 請一併參閱第四圖，係為本創作之另一較佳實施例 表單編號A0101 第7頁/共17頁

之電路圖，如圖所示，此實施例係整合第二圖之實施例 與第三圖之實施例，即本實施例與第二圖之實施例不同 之處，在於本實施例之訊號產生電路3更包含一比較器30 、一第三電流源40、一第四電晶體42、一第四電流源44 、一第五電晶體46與一第六電晶體48。比較器30具有一 正輸入端與一負輸入端，正輸入端耦接第三電晶體16與 第二電流源18。第三電流源4 0之一端耦接比較器3 0之負 輸入端與第三電流源40，第四電晶體42之一端耦接比較 器3 0之負輸入端與第三電流源4 0，第四電流源4 4之一端 接收供應電壓VD])，而另一端耦接第四電晶體42，第五電 晶體46之一端接第四電流源44與第四電晶體42，第六電 晶體48之一端耦接第五電晶體46，而另一端耦接接地端 ，其中，第四電晶體42、第五電晶體46與第五電晶體48 皆為場效電晶體，並且為N型場效電晶體。再者，第四電 流源44提供5倍的電流I，而第三電流源40供應4倍電流I 上述之第二電流源40、第'四電/晶體42、第四電流源 44、第五電晶體46與第六電晶體48所形成之訊號產生電 路與第二圖之實施例相似，不同之處在本實施例為一 N型 訊號產生電路，用以產生第二訊號VM ;第一電流源10、 第一電晶體12、第二電晶體14、一第三電晶體16與第二 電流源18所形成之訊號產生電路為一 P型訊號產生電路， 用以產生第一訊號Vp。比較器30係用以接收第一訊號Vp 與第二訊號VM，並相減此二訊號，而產生一輸出電壓 Vout3，本實施例之訊號產生電路3所產生之輸出電壓 Vout3即可不因電晶體之遷移率與門檻電壓Vt，而受外在 表單编號A0101 第8頁/共17頁 M408885 環境因素所影響。 此外，本實施例之訊號產生電路3更包含一放大器32 、一第一電阻34與一第二電阻36。放大器32具有一輸入 端與一輸出端，放大器32之輸入端耦接第三電流源40與 第四電晶體42，放大器32之輸出端耦接比較器30之負輸 入端，如此，放大器32用以放大第二訊號Vk，，並將放大

後之第二訊號VM傳送至比較器30之負輸入端。其中，放 N

大器32可為一運算放大器，並且使用運算放大器32作為 一般放大器為該技術領域中具有通常知識者所皆知，故 於此不再多加以贊述。 再者，第一電阻34之一端耦接比較器30之負輸入端 ，另一端透過放大器32而耦:接第三電流源4 0與第四電晶 體42，第二電阻36之一端耦接比較器30之負輸入端與第 一電阻34，另一端耦接比較器30之一輸出端。其中，第 一電阻34與第二電阻36於此實施例中並不會受外在環境 因素所影響。

綜上所述，本創作之訊號差生電路係藉由一第一電 流源係接收一供應電壓，一第一電晶體之一端耦接該第 一電流源，一第二電晶體之一端耦接該第一電晶體之另 一端，該第二電晶體之另一端耦接一接地端；一第三電 晶體，其一端耦接該第一電流源與該第一電晶體；一第 二電流源之一端耦接該第三電晶體之另一端，而另一端 耦接該接地端。如此，本創作係藉由單純使用場效電晶 體作為電阻，並藉由調整電阻的比例，而達到不受外在 環境因素影響的訊號產生電路。 本創作係實為一具有新穎性、進步性及可供產業利 表單編號A0101 第9頁/共17頁 M408885 用者，應符合我國專利法所規定之專利申請要件無疑， 爰依法提出創作專利申請，祈鈞局早日賜准專利，至 感為禱。 惟以上所述者，僅為本創作之一較佳實施例而已， 並非用來限定本創作實施之範圍，舉凡依本創作申請專 利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化 與修飾，均應包括於本創作之申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 [0008] 第一圖係為習知技術之參考訊號產生電路之電路圖； 第二圖係為本創作之一較佳實施例之電路圖； 第三圖係為本創作之另一較佳實施例之方塊圖；以及 第四圖係為本創作之另一較佳實施例之電路圖。 【主要元件符號說明】 [0009] 習知技術： 1’ 參考訊號產生電路 10， 第一電晶體 12， 第一電阻 14， 第二電阻 16， 第三電阻 18， 第二電晶體 20， 比較器 本創作： 1 訊號產生電路 10 第一電流源 12 第一電晶體 表單编號A0101 第10頁/共17頁 M408885 14 第二電晶體 16 第三電晶體 18 第二電流源 2 訊號產生電路 第一放大器 第二放大器 運算器

20 22 24 3 30 32 34 36 40 42 44 46 48 表單編號A0101 訊號產生電路 比較器 放大器 第一電阻 第二電阻 第三電流源 第四電晶體 第四電流源 第五電晶體 第六電晶體 第11頁/共17頁

Claims (1)

1. M408885 六、申請專利範圍： 1 . 一種訊號產生電路，其包含： 一第一電流源，接收一供應電壓； 一第一電晶體，其一端耦接該第一電流源； 一第二電晶體，其一端耦接該第一電晶體之另一端，該第 二電晶體之另一端耦接一接地端； 一第三電晶體，其一端耦接該第一電流源與該第一電晶體 :以及 一第二電流源，其一端耦接該第三電晶體之另一端，而另 一端耦接該接地端。 2 .如申請專利範圍第1項所述之訊號產生電路，其更包含： —比較器，具有一正輸入端與一負輸入端，該正輸入端耦 接該第三電晶體與該第二電流源； 一第三電流源，其一端耦接該負輸入端與該第三電流源； 一第四電晶體，其一端耦接該負輸入端與該第三電流源； 一第四電流源，其一端接收該供應電壓，而另一端耦接該 第四電晶體； / 一第五電晶體，其一端接該第四電流源與該第四電晶體； 以及 一第六電晶體，其一端耦接該第五電晶體，而另一端耦接 該接地端》 3 .如申請專利範圍第2項所述之訊號產生電路，其中該第四 電流源提供之電流為4/5倍該第三電流源所提供之電流。 4.如申請專利範圍第2項所述之訊號產生電路，其中該第三 電流源與該第四電流源為一場效電晶體（F i e 1 d E f f e c t 099222645 表單編號A0101 第12頁/共17頁 0992070158-0 M408885 Transistor，FET) 〇 5 .如申請專利範圍第2項所述之訊號產生電路，其中該第一 電晶體、該第二電晶體與該第三電晶體為一P型場效電晶 體，而該第四電晶體、該第五電晶體與該第六電晶體為一 N型場效電晶體。 6 .如申請專利範圍第2項所述之訊號產生電路，其中該第一 電晶體、該第二電晶體與該電二電晶體為一N型場效電晶 體，而該第四電晶體、該第五電晶體與該第六電晶體為一 P型場效電晶體。

   7. 如申請專利範圍第2項所述之訊號產生電路，其更包含： 一放大器，其具有一輸入端與—輸出端，該放大器之輸入 • 、 端耦接該第三電流源與該第四1電晶舞“該輸出端耦接該比 - 較器之該負輸入端。 8. 如申請專利範圍第2項所述之訊號產生電路，其更包含： 一第一電阻，其一端耦接該比較器之該負輸入端，另一端 耦接該第三電流源與該第四電為體；以及

   一第二電阻，其一端耦接該比fin之4負輸入端與該第一 . , * I ^ 電阻，另一端耦接該比較器之一輸iti端。 9. 如申請專利範圍第1項所述之訊號產生電路，其中該第一 電流源所提供之電流為4/5倍該第二電流源所提供之電流 10.如申請專利範圍第1項所述之訊號產生電路，其中該第一 電流源與該第二電流源為一場效電晶體。 099222645 表單編號A0101 第13頁/共17頁 0992070158-0