CN106292822B - 温度效应增强方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种温度效应增强方法，用以增强温度对振荡器的振荡周期所造成的效应。温度效应增强方法所包括的步骤有：藉由能带隙电路，产生与绝对温度成正比的电流；藉由能带隙电路，产生与绝对温度互补的电流；产生输出电流，其中输出电流是与绝对温度成正比的电流减去与绝对温度互补的电流；以及将输出电流提供至振荡器，以产生振荡频率。
Description
技术领域
本发明涉及一种温度效应增强方法，尤其涉及一种可增强振荡器的振荡周期的温度效应的方法。
背景技术
目前，半导体装置已知可用以作为振荡器来产生时钟信号，以控制电子装置的操作。为了使得振荡器电路可以适当地发挥功能，通常会设计使得振荡器电路所产生的时钟信号的频率在预期的温度变化下也能落入一定的容许范围内。一般而言，为了稳定电子装置的操作，多半以如何使振荡器的频率与周期受温度的影响降低为主要目标。
然而，在低功率的操作模式里，于低电压的条件下，要补偿温度所造成的变化是有难度的，因此该如何应用温度对振荡器所造成的变化便成为另一种值得讨论的做法与选择。
发明内容
本发明实施例提供一种温度效应增强方法，用以增强温度对振荡器的振荡周期所造成的效应。温度效应增强方法包括的步骤有：藉由能带隙电路，产生与绝对温度成正比的电流；藉由能带隙电路，产生与绝对温度互补的电流；产生输出电流，其中输出电流是与绝对温度成正比的电流减去与绝对温度互补的电流；以及将输出电流提供至振荡器，以产生振荡频率。
综上所述，本发明实施例所提出的用以增强温度对振荡器周期的影响的方法，利用能带隙电路产生与绝对温度成正比的电流以及与绝对温度互补的电流，再将由与绝对温度成正比的电流减去与绝对温度互补的电流所得出的输出电流提供至振荡器，便可以大幅地拉大振荡器的振荡周期受温度的影响，特别是在低温区段可展现出温度越低但振荡器的振荡周期越高的特性。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是这些说明与附图仅用来说明本发明，而非对本发明的权利要求作任何的限制。
附图说明
图1是本发明实施例中用以增强温度对振荡器周期的影响的方法的流程图。
图2A为本发明实施例的能带隙电路中与绝对温度成正比的电流(IPTAT)、与绝对温度互补的电流(ICTAT)以及输出电流(IPTAT_N)和温度的关系曲线图。
图2B是本发明实施例中振荡器的振荡周期与温度的关系曲线图。
图3是本发明实施例中能带隙电路的电路图。
图4是本发明实施例中振荡器的电路图。
【附图标记说明】
S11～S14：步骤
300：能带隙电路
31：电流产生电路
311：电平控制单元
32：输出电路
400：振荡器
ICTAT：与绝对温度互补的电流
IPTAT：与绝对温度成正比的电流
IPTAT_N：输出电流
ICONSTANT：常数电流
OP1、OP2：放大器
M1～M3：电流镜
D1～D3：晶体管
B1、B2：晶体管
VDD：固定电压源
具体实施方式
在下文将参考附图更充分地描述各种例示性实施例，在附图中展示一些例示性实施例。然而，本发明概念可能以许多不同形式来体现，且不应解释为限于本文中所阐述的例示性实施例。确切而言，提供这些例示性实施例使得本发明将为详尽且完整，且将向本领域技术人员充分传达本发明概念的范畴。在各附图中，可为了清楚而夸示层及区的大小及相对大小。类似数字始终指示类似元件。
应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应受这些术语限制。这些术语乃用以区分一元件与另一元件。因此，下文论述的第一元件可称为第二元件而不偏离本发明概念的教示。如本文中所使用，术语“和/或”包括相关联的列出项目中的任一者及一或多者的所有组合。
以下将以多种实施例配合附图来说明所述温度效应增强方法，然而，下述实施例并非用以限制本发明。
〔温度效应增强方法的实施例〕
请参照图1，图1是本发明实施例中用以增强温度对振荡器周期的影响的方法的流程图。如图1所示，于本实施例中，用以增强温度对振荡器周期的影响的方法所包括的步骤如以下。首先，藉由能带隙电路来产生与绝对温度成正比(Proportional To AbsoluteTemperature；PTAT)的电流IPTAT(步骤S11)，并亦由能带隙电路来产生与绝对温度互补(Complementary To Absolute Temperature；CTAT)的电流ICTAT(步骤S12)。接着，将与绝对温度成正比的电流IPTAT减去与绝对温度互补的电流ICTAT，以得到输出电流IPTAT_N(步骤S13)。
请接着参照图2A，图2A为本发明实施例的能带隙电路中与绝对温度成正比的电流(IPTAT)、与绝对温度互补的电流(ICTAT)以及输出电流(IPTAT_N)和温度的关系曲线图。如图2A所示，与绝对温度互补的电流ICTAT随着温度升高而降低，而与绝对温度成正比的电流IPTAT以及输出电流IPTAT_N均随着温度升高而升高。值得注意的是，输出电流IPTAT_N和温度的关系曲线的斜率大于与绝对温度成正比的电流IPTAT和温度的关系曲线的斜率，也就是说，相较于与绝对温度成正比的电流IPTAT，输出电流IPTAT_N受温度的影响更加明显。换句话说，藉由将与绝对温度成正比的电流IPTAT减去与绝对温度互补的电流ICTAT，便可得出能呈现明显温度效应的输出电流。
除此之外，如图2A所示，与绝对温度成正比的电流IPTAT和与绝对温度互补的电流ICTAT的和是常数电流ICONSTANT，也就是说，与绝对温度成正比的电流IPTAT和温度的关系曲线的斜率的绝对值相同或近似。与绝对温度互补的电流ICTAT和温度的关系曲线的斜率的绝对值。
请再次参照图1，于本实施例中，用以增强温度对振荡器周期的影响的方法尚包括有，于得到输出电流IPTAT_N后，将输出电流IPTAT_N提供至振荡器中，以产生振荡频率(步骤S14)。请同时参照图2B，图2B是本发明实施例中振荡器的振荡周期与温度的关系曲线图。如图2B所示，将输出电流IPTAT_N提供至振荡器后，由于输出电流IPTAT_N随着温度升高而升高，因此由振荡器所产生的振荡频率亦会随着温度升高而升高，而其所对应的振荡周期TIPTAT_N便会随着温度升高而降低，与温度呈现反比的关系。
值得注意的是，若分别将输出电流IPTAT_N以及输出电流IPTAT_N提供至振荡器中，以分别产生振荡频率与其所对应的振荡周期TIPTAT与TIPTAT_N，如图2B所示，便可发现虽然振荡周期TIPTAT与振荡周期TIPTAT_N均随着温度升高而降低，与温度成反比关系，但相较于振荡周期TIPTAT，振荡周期TIPTAT_N受温度的影响更加明显。尤其，相较于振荡周期TIPTAT，于低温区段，振荡周期TIPTAT_N受温度的影响急剧增加，更能展现出温度越低但振荡周期TIPTAT_N越高的特性。因此，较佳地，本实施例所提供的用以增强温度对振荡器周期的影响的方法适用于低功率的操作模式的低电压的条件下，但本发明于此并不限制。
于一实施例中，本发明所提供的用以增强温度对振荡器周期的影响的方法中的能带隙电路与振荡器电路分别如图3与图4所示。图3是本发明实施例中能带隙电路的电路图，且图4是本发明实施例中振荡器的电路图。
如图3所示，能带隙电路300包括电流产生电路31，用以产生与绝对温度成正比的电流IPTAT和与绝对温度互补的电流ICTAT，以及输出电路32，连接于电流产生电路31。输出电路32包括有多个晶体管D1～D3，用以接收与绝对温度成正比的电流IPTAT和该与绝对温度互补的电流ICTAT，藉以产生输出电流IPTAT_N。其中，输出电路32所包括的多个晶体管D1～D3是金属氧化物半导体晶体管，但本发明于此并不限制。
进一步说明，电流产生电路31包括有多个电流镜M1～M3，连接于固定电压源VDD，以及至少一个放大器OP1、OP2，分别连接于多个电流镜M1～M3，用以输出与绝对温度成正比的电流IPTAT和与绝对温度互补的电流ICTAT。除此之外，电流产生电路31还包括有电平控制单元311，其中电平控制单元311包括有多个晶体管B1、B2，且晶体管B1、B2分别连接于多个电流镜M1～M3中之一与多个放大器OP1、OP2之一，用以控制与绝对温度成正比的电流IPTAT的电平和与绝对温度互补的电流ICTAT的电平。其中，电平控制单元311所包括的多个晶体管B1、B2是双极性接面晶体管，但本发明于此并不限制。
接着，由电流产生电路31所产生的与绝对温度成正比的电流IPTAT和与绝对温度互补的电流ICTAT输入至输出电路32中，以得到输出电流IPTAT_N。其中，与绝对温度成正比的电流IPTAT流经电流镜后产生一个与绝对温度成正比的电流IPTAT流入晶体管D2，且输出电流IPTAT_N是将与绝对温度成正比的电流IPTAT减去与绝对温度互补的电流ICTAT所得出。
最后，将由与绝对温度成正比的电流IPTAT减去与绝对温度互补的电流ICTAT所得出的输出电流IPTAT_N提供至图4的实施例所提供的振荡器400，以产生振荡频率与其所对应的振荡周期TIPTAT_N。如图4所示，振荡器电路400包括有多个晶体管，以及多个放大器，当输出电流IPTAT_N输入振荡器电路400后，振荡器电路400所产生的振荡频率会随着温度的改变而变化。须说明的是，振荡器400的工作方式是本发明所属领域技术人员能轻易了解的，故于此恕不赘述。
值得注意的是，振荡器电路400所产生的振荡周期TIPTAT_N会随着温度升高而降低，与温度呈现反比的关系，并且于低温区段，振荡周期TIPTAT_N受温度的影响会急剧增加。也就是说，藉由本实施例所提供的用以增强温度对振荡器周期的影响的方法可以大幅地拉大振荡周期TIPTAT_N受温度的影响，进而展现出温度越低但振荡器的振荡周期TIPTAT_N越高的特性。
须注意的是，图3与图4所示的能带隙电路与振荡器电路仅用以举例说明本发明所提供的用以增强温度对振荡器周期的影响的方法的实现，对于本发明所提供的用以增强温度对振荡器周期的影响的方法所适用的能带隙电路与振荡器的电路架构，本发明于此并不限制。
〔实施例的可能功效〕
综上所述，本发明实施例所提出的用以增强温度对振荡器周期的影响的方法，利用能带隙电路产生与绝对温度成正比的电流以及与绝对温度互补的电流，再将由与绝对温度成正比的电流减去与绝对温度互补的电流所得出的输出电流提供至振荡器，便可以大幅地拉大振荡器的振荡周期受温度的影响，特别是在低温区段可展现出温度越低但振荡器的振荡周期越高的特性。
以上所述仅为本发明的实施例，其并非用以局限本发明的权利要求范围。
Claims (8)
1.一种温度效应增强方法，包括：
藉由一能带隙电路，产生一与绝对温度成正比的电流；
藉由该能带隙电路，产生一与绝对温度互补的电流；
产生一输出电流，其中该输出电流是该与绝对温度成正比的电流减去该与绝对温度互补的电流；以及
将该输出电流提供至一振荡器，以产生一振荡频率，其中该能带隙电路包括：
一电流产生电路，用以产生该与绝对温度成正比的电流和该与绝对温度互补的电流，该电流产生电路包括：
多个电流镜，连接于一固定电压源；以及
至少两个放大器，该至少两个放大器存在彼此相连的端点，并且该至少两个放大器中的至少一个连接于电流镜，用以输出该与绝对温度成正比的电流和该与绝对温度互补的电流；以及
一输出电路，包括有多个晶体管，且连接于该电流产生电路，用以接收该与绝对温度成正比的电流和该与绝对温度互补的电流，藉以产生该输出电流。
2.如权利要求1所述的方法，其中该输出电流与温度的关系曲线的斜率大于该与绝对温度成正比的电流与温度的关系曲线的斜率。
3.如权利要求1所述的方法，其中该与绝对温度成正比的电流和该与绝对温度互补的电流的和是一常数电流。
4.如权利要求1所述的方法，其中所产生的该振荡频率所对应的一振荡周期与温度成反比关系。
5.如权利要求1所述的方法，其中该方法用于一低功率操作模式。
6.如权利要求1所述的方法，其中该多个晶体管是金属氧化物半导体晶体管。
7.如权利要求6所述的方法，其中该电流产生电路进一步包括一电平控制单元，其中该电平控制单元包括有多个晶体管，该晶体管分别连接于该多个电流镜中之一与该至少两个放大器之一，用以控制该与绝对温度成正比的电流的电平和该与绝对温度互补的电流的电平。
8.如权利要求7所述的方法，其中该多个晶体管是双极性接面晶体管。
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