用于具有降低的静态电流的电压参考的双温度微调制造技术

本申请公开了用于具有降低的静态电流的电压参考的双温度微调。在微调电压参考电路的示例方法中，该方法包括：将电路设置(610)为第一温度；微调(645)电路的差分放大器级的第一电阻器(R

【技术实现步骤摘要】
用于具有降低的静态电流的电压参考的双温度微调
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2021年8月12日提交的美国临时专利申请No.63/232，311和于2021年8月13日提交的美国临时专利申请No.63/260，265的优先权，这些专利申请通过引用并入本文。


[0003]本说明书涉及电压参考电路，并且更具体地涉及用于具有降低的静态电流的电压参考电路的双温度微调技术。

技术介绍

[0004]与传统电源提供的电压相比，精密电压参考电路被设计成提供在指定温度范围内可靠准确且稳定的电压输出。这些电压参考电路可用于许多应用，包括环境感测应用和医疗应用，在这些应用中需要测量相对较小或较弱的信号，这要求更高分辨率的模数转换器(ADC)，这些模数转换器由准确且稳定的电压源操作。此外，这些应用中的许多应用是作为电池供电的便携式或远程设备实现的，因此功耗是关心的问题。因此，相对较低的静态电流通常被指定为给定电压参考电路的要求。

技术实现思路

[0005]在微调电压参考电路的示例方法中，该方法包括：将电路设置为第一温度；微调电路的差分放大器级的第一电阻器(R
DEGEN
)；以及微调电路的比例放大器级的第一电阻器(R1)。微调使流过差分放大器级和比例放大器级的电流均衡。该方法包括：微调比例放大器级的第二电阻器(R2)，以在第一温度下将电路的输出电压设置为目标电压；将电路设置为第二温度；以及微调差分放大器级的第二电阻器(R
PTAT
)、比例放大器级的第三电阻器(R1
PTAT
)以及比例放大器级的第四电阻器(R2
PTAT
)，以在第二温度下将电路的输出电压设置为目标电压。
附图说明
[0006]图1是用于电压参考的双温度微调的系统的顶层框图。
[0007]图2是图示在微调过程的每个阶段输出电压稳定性随温度的改进的曲线图。
[0008]图3是电压参考电路的示意图。
[0009]图4是在另一实施例中配置的图3的电压参考电路的详细示意图。
[0010]图5是在又一实施例中配置的图3的电压参考电路的详细示意图。
[0011]图6图示用于图4或图5的电压参考电路的双温度微调的方法。
[0012]图7图示仿真结果，其示出在双温度微调后图4的电压参考电路的输出电压随温度的稳定性。
[0013]图8图示图3、图4或图5的电压参考电路的另一示例应用。
[0014]图9图示图3、图4或图5的电压参考电路的另一示例应用。
具体实施方式
[0015]本文描述了用于具有低静态电流消耗的电压参考电路的双温度微调的技术。如上所述，许多应用需要精密电压参考电路，与传统电源提供的电压相比，精密电压参考电路能够提供在指定温度范围内可靠准确且稳定的电压输出。此外，这些应用中的许多应用是作为电池供电的便携式或远程设备实现的，这些设备需要降低功耗或以其他方式有效地降低功耗，从而降低静态电流(Iq)消耗。
[0016]因此，本文描述了低Iq电压参考电路以及用于电压参考电路的双温度微调以减少输出电压随温度的变化的方法。在一些实施例中，双温度微调过程可以作为制造过程的一部分来执行，例如在电压参考电路的最终测试阶段期间。在一些实施例中，电压参考电路被实现为集成电路(IC)，或者作为独立或专用的电压参考电路，或者作为整体更广泛电路的一部分(例如，ADC)。
[0017]电压参考电路可用于多种应用，例如传感器和ADC，尤其是在电池供电或远程设备中使用时。更一般地，描述的技术对于需要消耗相对低功率的准确且稳定的电压源的任何系统都是有用的。
[0018]在本说明书中，电压参考电路包括差分放大器级和比例放大器级。被配置为产生控制信号以控制比例放大器级的差分放大器级，包括第一电阻器(反馈退化电阻器
–
R
DEGEN
)和第二电阻器(通过该第二电阻器的电流与绝对温度成比例
–
R
PTAT
)。比例放大器级耦合到差分放大器级，并被配置为基于控制信号的缩放版本在电压参考电路的输出端口处产生参考电压。比例放大器级包括多个比例电阻器：第一电阻器(R1)；第二电阻器(R2)；第三电阻器(R1
PTAT
)以及第四电阻器(R2
PTAT
)。电阻器R
DEGEN
和R1被配置为被微调或调整以使在第一温度下流过差分放大器级和比例放大器级的电流均衡。电阻器R2被配置为被微调以将输出端口电压设置为第一温度下的参考电压。电阻器R
PTAT
、R1
PTAT
和R2
PTAT
被配置为被微调以将输出端口电压设置为第二温度下的参考电压，如下所述。
[0019]此外，在本说明书中，用于微调电压参考电路的方法包括将电路设置为第一温度；微调电路的差分放大器级的第一电阻器(R
DEGEN
)并且微调电路的比例放大器级的第一电阻器(R1)，以使流过差分放大器级和比例放大器级的电流均衡。该方法还包括微调比例放大器级的第二电阻器(R2)，以将电路的输出电压设置为第一温度下的目标电压。该方法包括将电路设置为第二温度，并且微调差分放大器级的第二电阻器(R
PTAT
)以及比例放大器级的第三电阻器和第四电阻器(R1
PTAT
和R2
PTAT
)，以将电路的输出电压设置为第二温度下的目标电压，如下所述。
[0020]与需要额外电路部件(尤其是额外有源部件，诸如即使在静态下也消耗电流的晶体管)来执行温度微调操作的现有电压参考相比，本文所述的技术可以提供改进的双温度微调。此外，描述的电压参考电路不需要额外的引出线来执行微调操作，从而保持了与工业标准产品的尺寸兼容性，简化了制造并降低了成本。因此，描述的电压参考电路可以提供具有降低的Iq操作的准确且温度稳定的输出电压。
[0021]概述
[0022]图1是用于电压参考的双温度微调的系统的顶层框图100。框图100示出微调系统
110、电压参考(Vref)电路130和温度控制器190。在一些实施例中，Vref电路130可以被实现为IC。微调系统110被配置为向Vref电路130提供微调控制消息120，以调整Vref电路130的微调电阻器，如下文所述。微调控制部分地基于Vref电路130的输出电压(Vout)140，输出电压作为反馈提供给微调系统110。微调系统110还被配置为向温度控制器190提供温度控制180，以针对微调过程的每个阶段升高和/或降低Vref电路130的温度。
[0023]Vref电路130包括测试/微调控制电路150、第一级差分放大器160和第二级比例放大器170。下面描述这些电路的操作，但是在高电平上，第一级差分放大器160和第二级比例放大器170被配置为将在输入引脚134处提供的输入电压Vdd 132转换本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成电路即IC，包括：差分放大器级，其被配置为产生控制信号，所述差分放大器级包括第一电阻器(R
DEGEN
)和第二电阻器(R
PTAT
)；以及比例放大器级，其耦合到所述差分放大器级，并且被配置为基于所述控制信号在所述IC的输出端口产生参考电压，所述比例放大器级包括第一电阻器(R1)和第二电阻器(R2)；其中R
DEGEN
和R1可微调以在第一温度下设置流过所述差分放大器级和所述比例放大器级的电流；R2可微调以在所述第一温度下将所述输出端口处的电压设置为所述参考电压；以及R
PTAT
可微调以在第二温度下将所述输出端口处的所述电压设置为所述参考电压。2.根据权利要求1所述的IC，其中所述比例放大器级包括串联耦合到R1的第三电阻器(R1
PTAT
)和串联耦合到R2的第四电阻器(R2
PTAT
)，其中R1
PTAT
和R2
PTAT
可微调以在所述第二温度下将所述输出端口处的所述电压设置为所述参考电压。3.根据权利要求2所述的IC，其中R1
PTAT
的微调值被设置为R
PTAT
的微调值，R2
PTAT
的微调值被设置为R
PTAT
的所述微调值的负值。4.根据权利要求2所述的IC，还包括开关(SW)，所述开关被配置为响应于将所述开关从断开状态切换到闭合状态，在所述差分放大器级与所述比例放大器级之间提供连接，其中所述输出端口处的所述电压响应于所述开关的所述切换而变化，以指示流过所述差分放大器级的电流不同于流过所述比例放大器级的电流。5.根据权利要求4所述的IC，其中所述差分放大器级包括：第一晶体管(N1)；第二晶体管(N2)；以及第三电阻器(R
INULL1
)；其中R
DEGEN
的第一端子耦合到N1的源极端子和N2的源极端子；R
DEGEN
的第二端子耦合到N1的栅极端子和R
PTAT
的第一端子；R
PTAT
的第二端子耦合到R
INULL1
的第一端子和SW的第一端子；以及R
INULL1
的第二端子耦合到地。6.根据权利要求5所述的IC，其中所述比例放大器级包括：晶体管(P3)；和第五电阻器(R
INULL2
)；其中R2的第一端子耦合到所述输出端口和P3的漏极端子；R2的第二端子耦合到R2
PTAT
的第一端子；R2
PTAT
的第二端子耦合到N2的栅极端子和R1的第一端子；R1的第二端子耦合到R1
PTAT
的第一端子；R1
PTAT
的第二端子耦合到SW的第二端子和R
INULL2
的第一端子；以及R
INULL2
的第二端子耦合到地。7.根据权利要求6所述的IC，其中N1是具有在
‑
220毫伏到
‑
180毫伏范围内的栅极
‑
源极电压阈值的NFET，P3是具有在+540毫伏到+660毫伏范围内的栅极
‑
源极电压阈值的PFET。8.根据权利要求1所述的IC，其中R
DEGEN
和R1可微调以使在所述第一温度下流过所述差分放大器级和所述比例放大器级的电流均衡。
9.一种用于微调电压参考电路的方法，所述方法包括：将所述电压参考电路设置为第一温度；微调所述电压参考电路的差分放大器级的第一电阻器(R
DEGEN
)，并且微调所述电压参考电路的比例放大器级的第一电阻器(R1)，所述微调用于设置流过所述差分放大器级和所述比例放大器级的电流；微调所述比例放大器级的第二电阻器(R2)，以在第一温度下将所述电压参考电路的输出电压设置为目标电压；将所述电压参考电路设置为第二温度；以及微调所述差分放大器级的第二电阻器(R
PTAT
)，以在第二温度下将所述电压参考电路的所述输出电压设置为所述目标电压。10.根据权利要求9所述的方法，还包括：通过R
PTAT
的微调值来微调所述比例放大器级的第三电阻器(R1
PTAT
)；和通过R
PTAT
的所述微调值的负值来微调所述比例放大器级的第四电阻器(R2
PTAT
)。11.根据权利要求9所述的方法，还包括：在断开状...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：