CN1340750A - 低温度系数参考电流源产生电路 - Google Patents
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Abstract
本发明是为一种低温度系数参考电流源产生电路,是利用能带间隙参考电压源的正温度系数感测电路路径所产生的正温度系数参考电流,与利用低温度系数能带间隙参考电压来驱动正温度系数的集成电路内部电阻,以产生一负温度系数参考电流,并将两者调整组合而获得一低温度系数的参考电流源。
Description
本发明是有关一种参考电流源产生电路，尤指一种受温度变动影响极小的低温度系数参考电流源产生电路。
在现有的模拟电路的设计上，几乎所有集成电路(IC)的模拟电路都需要使用参考电压源与参考电流源来作偏压(bias)，其中，参考电压源可以利用能带间隙(bandgap)技术来设计出低温度系数特性，但若要产生低温度系数特性的参考电流源则必须藉用(bandgap)参考电压来驱动IC外部的低温度系数电阻来产生，因此，不但IC需要额外的接脚以连接外部电阻，亦不利于电路的小型化。
而如果要在IC内部设置电阻，则因互补式金氧半导体(CMOS)IC制程所制作的电阻都有很大的正温度系数，因此所产生电流都会随著温度有数十个百分比的变化，而无法符合低温度系数的要求，因此，如何以标准的CMOS IC制程且在无需连接外部电阻的要求下，实现低温度系数参考电流源，遂成为一极重要的课题。
创作人爰因于此，本于积极创新的精神，亟思一种可以解决上述问题的“低温度系数参考电流源产生电路”，几经研究实验终至完成此项新颖进步的创作。
本发明的目的是在提供一种低温度系数参考电流源产生电路，其受温度变化影响极小。
为达前述的目的，本发明的低温度系数参考电流源产生电路具有一用以产生能带间隙参考电压源的电路，其提供一低温度系数的能带间隙参考电压及一正温度系数的电流，本发明的电路并具有一电压迫随器，其是产生追随该低温度系数能带间隙参考电压的电压，以驱动一具有正温度系数的电阻，而产生一负温度系数的电流，本发明的电路更具有一电流镜电路，以将该正温度系数的电流及负温度系数的电流作比例组合，而获致一低温度系数的参考电流。
其中该电压追随器是由两闸极相连的MOS晶体管所构成。
其中该正温度系数的电阻是为集成电路内部的电阻。
其中该电流镜电路包括：第一电流镜，以将该正温度系数的电流做比例放大；以及第二电流镜，以将该负温度系数的电流做比例放大。
其中该第一电流镜是由两MOS晶体管所构成。
其中该第二电流镜是由两MOS晶体管所构成。
由于本发明构造新颖，能提供产业上利用，且确有增进功效，故依法申请专利。
为使贵审查委员能进一步了解本发明的结构、特征及其目的，兹附以图式及较佳具体实施例的详细说明如后，其中：
图1是本发明的低温度系数参考电流源产生电路的详细电路图。
图2是本发明的低温度系数参考电流源产生电路所产生的电流波形图。
有关本发明的低温度系数参考电流源产生电路的一较佳实施例，请先参照图1所示，其中，电路方块11及12分别为一般所知的启动电路(Startup Circuit)及不受电源供应影响的偏压电路(Power SupplyIndependent Bias Circuit)，该启动电路11是用以将电路启动以防止电路被锁住在零电压的位置，而该偏压电路12是以由双载子晶体管(BJT)QP1及QP2所构成的感测电路以感知温度的变化，而感测所得即为跨于电阻R1上的电压ΔV，其具有正温度系数的变化，且因电流镜的作用，可产生固定电流IMP3＝ΔV/R1，ΔV＝VT1n(N)且IC＝Is(exp(VBE/VT)－1)，N为晶体管个数，VT＝KT/q，K为波滋曼常数，q为电子电荷，T为绝对温度，VBE为基极至射极间的电位，Ic为集极电流，Is为饱和漏电流，因此，IMP3约正比于绝对温度。
而由于BJT的VBE具有负温度系数的特性，故将感测所得具有正温度系数的ΔV与具有负温度系数的晶体管QP3的VBE3经比例放大后相加，便可得到低温度系数的电压源，于此电路中，是将以MP4及MP3所形成的电流镜放大后的ΔV及以R2/R1比例放大后的VBF3予以相加，而获致低温度系数的bandgap参考电压源VBGRO。
而为获致低温度系数的电流源，首先考虑在前述用以产生bandgap参考电压源的电路中，由于BJT的VT的温度系数大于正温度系数电阻的温度系数，因此，由MOS晶体管MN5、电阻R1及BJT晶体管QP2所构成的的正温度系数感测电路路径所产生的电流源IMP3便具有正温度系数，其特性是如图2的曲线(A)所示，于-25度C至十75度C之间，变化为0至+14.1％。
另外，于电路中设置由两闸极相连的MOS晶体管MN6及MN7所构成的电压迫随器(voltage fo1 lower)，以将该低温度系数bandgap参考电压源VBGRO经该电压追随器所产生的追随电压来驱动IC内部具有正温度系数的电阻R3(其可为P+、N+、poly或we11电阻)，则因电阻R3的正温度系数之故，会产生一负温度系数的电流源IMP5，其特性如图2的曲线(B)所示，于-25度C至+75度C之间，变化为0至-20％。
前述正温度系数的电流源IMP3并以MOS晶体管MP7及MP3所构成的电流镜所予以放大，而获致一正温度系数的电流源IR1，而该负温度系数的电流源IMP5则是由以MOS晶体管MP6及MP5所构成的电流镜所予以放大，以获致一负温度系数的电流源IR2，其中，放大的比例是由MOS晶体管的宽长比(W/L)及个数(M)所决定，于本实施例中，IR1＝((36/4)/(24/4))×IMP3＝1.5×IMP3，IR2＝(24/4)/(24/4)×5)×IMP5＝0.2×IMP5，据此，将前述两个电流IMP3及IMP5作比例组合，即可获致低温度系数的参考电流源Iout＝IR1＋IR2＝K×IMP5＋L×IMP3，K、L为比例常数，Iout的特性如图2的曲线(C)所示，在-25度C至+75度C之间，变化仅0至-1.4％，故可提供一几乎不受温度变动影响的低温度系数参考电流源。
综上所陈，本发明无论就目的、手段及功效，在在均显示其迥异于习知技术的特征，为参考电流源设计上的一大突破，诚为一具产业上利用性、新颖性及进步性的创作，应符合专利申请要件，爰依法提出申请。
Claims (6)
1.一种低温度系数参考电流源产生电路，其特征在于，主要包括：
一用以产生能带间隙参考电压源的电路，其提供一低温度系数的能带间隙参考电压及一正温度系数的电流；
一电压追随器，是产生追随该低温度系数能带间隙参考电压的电压，以驱动一具有正温度系数的电阻，而产生一负温度系数的电流；以及
一电流镜电路，以将该正温度系数的电流及负温度系数的电流作比例组合，而获致一低温度系数的参考电流。
2.根据权利要求1所述的低温度系数参考电流源产生电路，其特征在于，其中该电压追随器是由两闸极相连的MOS晶体管所构成。
3.根据权利要求2所述的低温度系数参考电流源产生电路，其特征在于，其中该正温度系数的电阻是为集成电路内部的电阻。
4.根据权利要求1所述的低温度系数参考电流源产生电路，其特征在于，其中该电流镜电路包括：
第一电流镜，以将该正温度系数的电流做比例放大；以及
第二电流镜，以将该负温度系数的电流做比例放大。
5.根据权利要求4所述的低温度系数参考电流源产生电路，其特征在于，其中该第一电流镜是由两MOS晶体管所构成。
6.根据权利要求4所述的低温度系数参考电流源产生电路，其特征在于，其中该第二电流镜是由两MOS晶体管所构成。
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