一种电流参考电路，其特征在于，它包括： 第一双极型晶体管，它呈现出第一电压降Ｖ↓［ＢＥ１］； 第二双极型晶体管，它呈现出第二电压降Ｖ↓［ＢＥ２］； 第一电阻器，它具有电阻Ｒ１，所构成的第一电阻器使第一电流正比于（Ｖ↓［ＢＥ１］－Ｖ↓［ＢＥ２］）／Ｒ１； 第二电阻器，它具有电阻Ｒ２，所构成的第二电阻器使第二电流正比于Ｖ↓［ＢＥ１］／Ｒ２； 构成第一晶体管，以提供第一和第二电流； 采用第一晶体管的电流镜电路构成的第二晶体管，其中，第二晶体管提供正比于（Ｖ↓［ＢＥ１］－Ｖ↓［ＢＥ２］）／Ｒ１＋Ｖ↓［ＢＥ１］／Ｒ２的参考电流。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
An accurate voltage / current reference circuit using current mode techniques in CMOS Technology
A current reference circuit, which is characterized in that it comprises a first bipolar transistor, it presents the first voltage drop down V BE1; the second bipolar transistor, it presents second voltage drop down V BE2; it has a first resistor, a first resistor resistor R1, resulting from the first current proportional to (V: BE1 V: BE2 / R1); it has second resistors, resistor R2, a resistor second to second current is proportional to the V: BE1 / R2; a first transistor, to provide a first and second current; the second transistor, the first current mirror circuit the second transistor, the transistor provides proportional to (V: BE 1 V: BE2) / R1V: BE1 / R2 reference current.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及对温度和功率电源电压的变化不敏感的精确电压/电流参考电路。更确切地说，本专利技术涉及采用CMOS技术中电流模式技术的电压/电流参考电路。
技术介绍
图1是用于CMOS模拟/混合信号芯片的常规单片带隙电压参考电路100的电路图。电压参考电路100包括PMOS晶体管101-102，运算放大器105，电阻器111-113和PNP双极型晶体管121-122，其连接如图所示。电阻器111，112和113的阻值分别位R1，R2和R3。输入到运算放大器的“+”和“-”输入端的输入电压分别表示为输入电压V+和V-。双极型晶体管121基射极的电压设计为VBE1，双极型晶体管122基射极的电压设计为VBE2。因此，输入电压V-等于VBE1。迫使输入电压V+和V-相等，使得输入电压V+也等于VBE1。电阻器113上的电压降设计为ΔVBE，且因此可采用以下的定义ΔVBE＝VBE1-VBE2(1)随后，流过电阻器113的电流可以采用以下的定义I113＝ΔVBE/R3 (2)因此，电阻器112的电压降(即，V112)可以采用以下的定义I112＝I113×R2＝ΔVBE×R2/R3 (3)于是，该参考电压VFRE1可以定义成VREF1＝VBE1+ΔVBE×R2/R3 (4)电压ΔVBE正比于阈值电压VT。电压VBE1具有大约-2mV/℃的负温度系数，而VT具有0.086mV/℃的正温度系数。因此，VFRE1的温度变量可以得到R2/R3比例的补偿。图2是应用于CMOS模拟/混合信号芯片的另一常规单片带隙电压参考电路200的电路图。电压参考电路200包括PMOS晶体管201-203，运算放大器205，电阻器211-214，以及NPN双极型晶体管221-222，其连接如图所说明。PMOS晶体管201-203具有相同的尺寸。流过PMOS晶体管201，202和203分别设计成I1，I2和I3。电阻器211，212，213和214分别具有电阻R1，R2，R3和R4。电阻R1等于电阻R2。输入到运算放大器的“+”和“-”输入端的输入电压分别标记为输入电压V+和V-。双极型晶体管221的基射极电压设计成VBE1，双极型晶体管222的基射极电压设计成VBE2。因此，输入电压V-等于VBE1。运算放大器205迫使输入电压V+和V-相等，从而使得输入电压V+也相等于VBE1。因为PMOS晶体管201-203是相同的，并且R1等于R2，所以电流I1，I2和I3是相互相等的。I1＝I2＝I3(5)由于电压V+等于电压V-，所以流过电阻器211(即，I1B)的电流等于流过电阻器212(即，I2B)。I1B＝I2B(6)因此，流过双极型晶体管221(即，I1A)等于流过电阻器213和双极型晶体管222的电流(即，I2A)。I1A＝I2A(7)流过电阻器213的电流I2A可以作以下定义。该电流I2A正比于阈值电压VT。I2A＝ΔVBE/R3 (8)流过电阻器212的电流I2B可以作以下定义。该电流I2B正比于VBE1。I2B＝VBE1/R2 (9)因此，电流I3可以作以下定义。I3＝I2＝I2A+I2B(10)因此，输出参考电压VREF2等于电流I3×R4，可以作以下定义。VREF2＝R4×(ΔVBE/R3+VBE1/R2) (11)正如以上所讨论的，电压ΔVBE正比于阈值电压VT，该阈值电压VT具有0.086mV/℃正的温度系数，而电压VBE1具有大约-2mV/℃的负温度系数。因此，VREF2的温度变量可以得到R1，R2和R3电阻比例的补偿。图3是说明在晶体管201-203的栅极从0伏到3伏的模拟DC电压摆动(线301)，和运算放大器205的最终输出电压(线302)的图形300。在该模拟中，运算放大器205的输出端并没有连接PMOS晶体管201-203的栅极。图形300说明了在运算放大器205的输出等于施加在晶体管201-203栅极的电压的情况下，存在着三个交叉点，A，B和C。于是，对参考电路200来说，就有三种可能的稳态操作条件。然而，这些操作条件中只有一个(交点A)表示为参考电路200所要求的操作条件。根据在电流I1和I2或者电阻R1和R2之间的不匹配的情况，参考电路200可以或者不可以在所要求的操作状态中中止。此外，正如以上所讨论的，参考电路100和200都是电压参考。如果需要电流参考时，一般都需要采用电压到电流的转换电路，其中参考电压施加在电阻器上，从而产生所对应的参考电流IREF。然而，这类电阻器具有正的温度系数。于是，即使参考电压对温度不是很敏感，但由于温度与电阻器无关，所以参考电流仍会随着温度的变化而变化。电阻器的处理变量使电流参考精确度等级的主要因素。因此，要求参考电路具有产生对温度和功率电源电压的变化都不敏感的参考电压和参考电流的功能。还要求该参考电流具有单一稳态的操作点。
技术实现思路
因此，本专利技术提供了一种参考电路，它包括呈现出第一基射极电压VBE1的第一双极型晶体管，和呈现出第二基射极电压VBE2的第二双极型晶体管，其中，VBE1大于VBE2。电压VBE1施加在第一电阻器的一端，而电压VBE2施加在第一电阻器的另一端，使得VBE1-VBE2的电压施加在第一电阻器上。第一电阻器具有电阻值R1，使得流过该第一电阻器的第一电流等于(VBE1-VBE2)/R1。此外，电压VBE1也施加在第二电阻器上。第二电阻器具有电阻R2，使得流过该第二电阻器的第二电流等于VBE1/R2。所构成的第一MOS晶体管向第一和第二电阻器提供第一和第二电流。因此，第一MOS晶体管所携带的电流等于第一和第二电流之和，或者(VBE1-VBE2)/R1+VBE1/R2。第二MOS晶体管具有关于第一晶体管的电流镜结构，直接提供等于(VBE1-VBE2)/R1+VBE1/R2的参考电流。通过适当的选择电阻R1和R2的比例，参考电流就能够对温度和功率电源电压的变化不敏感。第三晶体管具有关于第一晶体管的电流镜结构，向电阻为R3的第三电阻器提供了等于参考电流(即，(VBE1-VBE2)/R1+VBE1/R2)。该第三电阻器与呈现出第三基射极电压VBE3的第三双极型晶体管相串联。因此，第三电阻器和第三双极型晶体管的电压降等于VBE3+(R3×(VBE1-VBE2)/R1+R3×VBE1/R2)。该电压降可作为参考电压使用。通过适当地选择电阻R1，R2和R3的比例，可以使得参考电压对温度和功率电源电压的变化不敏感。此外，通过适当选择电阻R1，R2和R3的比例，可以将电压和电流参考电路控制成具有单一的稳态操作点。通过以下讨论和附图将更全面的理解本专利技术。附图说明图1是应用于CMOS模拟/混合信号芯片的常规单片带隙电压参考电路的电路图。图2是另一常规带隙电压参考电路的电路图。图3是说明图2所示电压参考电路的晶体管栅极的模拟DC电压摆动的图形。图4是根据本专利技术一个实施例的单片带隙电压和电流参考电流的电路图。图5是根据本专利技术另一实施例的单片带隙电压和电流参考电路的电路图。图6是说明图5所示电压和电流参考电路的晶体管栅极的模拟DC电压摆动的图形。具体实施例方式图4是根据本专利技术一个实施例的单片带隙电压和电流参考电路400的电路图。电压/电流参考电路400可以应用于，例本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：O·Y·秦，H·杨，Y·F·谷，
申请(专利权)人：IDT紐威技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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