温度补偿电流参考电路
专利汇可以提供温度补偿电流参考电路专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种包含一CMOS差动 放大器 的 电流 参考 电路 ，该CMOS差动放大器具有包含第一n 沟道 MOS晶体管的一漏极的第一输出 节点 及包含第二n沟道MOS晶体管的一漏极的一第二 输出节点 。第一p沟道MOS晶体管具有耦合至一供应电位的一源极、耦合至第二输出节点的一栅极及一漏极。第一PNP双极晶体管具有经由第一 电阻 器 耦合至第一p沟道MOS晶体管的漏极且耦合至第二n沟道MOS晶体管的栅极的一发射极、及均耦合接地的一集 电极 和一基极。第二PNP双极晶体管具有经由与第三 电阻器 串联 的第二电阻器耦合至第一p沟道MOS晶体管的漏极的一发射极、及均耦合接地的一集电极和一基极。第一n沟道MOS晶体管的栅极耦合至第二与第三电阻器之间的一共同节点。一第三n沟道MOS晶体管具有耦合至第一p沟道MOS晶体管的漏极的一漏极、经由第四电阻器耦合接地的一源极、及耦合至一参考 电压 或第二与第三电阻器之间一共同节点的一栅极。，下面是温度补偿电流参考电路专利的具体信息内容。
1、一种电流参考电路，其包含：
一CMOS差动放大器，其具有包含第一n沟道MOS晶体管的一漏极的第一输 出节点、及包含第二n沟道MOS晶体管的一漏极的第二输出节点；
一第一p沟道MOS晶体管，其具有耦合至一供应电位的一源极、耦合至所 述第二输出节点的一栅极及一漏极；
一第一PNP双极晶体管，其具有经由第一电阻器耦合至所述第一p沟道MOS 晶体管的所述漏极并耦合至所述第二n沟道MOS晶体管的一栅极的一发射极、 及均耦合接地的一集电极及一基极；
一第二PNP双极晶体管，其具有经由与第三电阻器串联的第二电阻器耦合 至所述第一p沟道MOS晶体管的所述漏极的一发射极、及均耦合接地的一集电 极和一基极；所述第一n沟道MOS晶体管的一栅极耦合至所述第二与第三电阻 器之间的一共同节点；
一第三n沟道MOS晶体管，其具有耦合至所述第一p沟道MOS晶体管的所 述漏极的一漏极、经由第四电阻器耦合接地的一源极及耦合至一参考电压的一 栅极。
2、如权利要求1所述的电流参考电路，其中：
所述第一及第二电阻器各具有约12KΩ的电阻；
所述第三电阻器具有约16KΩ的电阻；及
所述第四电阻器具有约100KΩ的电阻。
3、如权利要求1所述的电流参考电路，其中所述第三n沟道MOS晶体管的 尺寸设计为可在其亚阈区内操作。
4、如权利要求1所述的电流参考电路，其中所述第四电阻器系一n掺杂型 多晶硅电阻器。
5、如权利要求1所述的电流参考电路，其中所述CMOS差动放大器包含：
一第一p沟道MOS负载晶体管，其具有耦合至所述供应电位的一源极、及 耦合至所述第一n沟道MOS晶体管的所述漏极的一漏极和一栅极；
一第二n沟道MOS负载晶体管，其具有耦合至所述供应电位的一源极、耦 合至所述p沟道MOS负载晶体管的所述栅极的一栅极、及耦合至所述p沟道MOS 晶体管的所述漏极的一漏极；及
一n沟道偏压晶体管，其具有耦合接地的一源极、耦合至所述第一n沟道 的一源极并耦合至所述第二n沟道MOS晶体管的一源极的一漏极、及耦合至一 偏压电位的一栅极。
6、一种电流参考电路，其包含：
一CMOS差动放大器，其具有包含第一n沟道MOS晶体管的漏极的第一输出 节点、及包含第二n沟道MOS晶体管的漏极的第二输出节点；
一第一p沟道MOS晶体管，其具有耦合至一供应电位的一源极、耦合至所 述第一输出节点的一栅极、及一漏极；
一第一PNP双极晶体管，其具有经由第一电阻器耦合至所述第一p沟道MOS 晶体管的所述漏极并耦合至所述第二n沟道MOS晶体管的一栅极的一发射极、 及皆耦合接地的一集电极和一基极；
一第二PNP双极晶体管，其具有经由与第三电阻器串联的第二电阻器耦合 至所述第一p沟道MOS晶体管的所述漏极的一发射极、及均耦合接地的一集电 极和一基极；所述第一n沟道MOS晶体管的一栅极耦合至所述第二及第三电阻 器之间的一共同节点；及
一第三n沟道MOS晶体管，其具有耦合至所述第一p沟道MOS晶体管的所 述漏极的一漏极、经由第四电阻器耦合接地的一源极、及耦合至所述第一n沟 道MOS晶体管的所述栅极的一栅极。
7、如权利要求6所述的电流参考电路，其中：
所述第一及第二电阻器各具有一约12KΩ的电阻；
所述第三电阻器具有一约16KΩ的电阻；及
所述第四电阻器具有一约100KΩ的电阻。
8、如权利要求6所述的电流参考电路，其中所述第三n沟道MOS晶体管的 尺寸设计为可在其亚阈区内操作。
9、如权利要求6所述的电流参考电路，其中所述第四电阻器系一n掺杂型 多晶硅电阻器。
10、如权利要求6所述的电流参考电路，其中所述CMOS差动放大器包含：
一第一p沟道MOS晶体管，其具有耦合至所述供应电位的一源极、及耦合 至所述第一n沟道MOS晶体管的所述漏极的一漏极和一栅极；
一第二p沟道MOS晶体管，其具有耦合至所述供应电位的一源极、耦合至 所述第一p沟道MOS负载晶体管的所述栅极的一栅极、及耦合至所述第二p沟 道MOS晶体管的所述漏极的一漏极；及
一n沟道偏压晶体管，其具有耦合接地的一源极、耦合至所述第一n沟道 MOS晶体管的一源极并耦合至所述第二n沟道MOS晶体管的一源极的一漏极、及 耦合至一偏压电位的一栅极。
技术领域
本发明系关于电流参考电路。更特定而言，本发明系关于温度补偿电流参 考电路。
背景技术
现有许多技术用于将电流参考设计为不受供应电压及温度变化的影响。可 产生相对于供应电压变化甚为健壮但易受温度变化影响的电流参考的一种方法 是利用二个电流镜及一电阻器，如图1所示。通过p沟道MOS晶体管10的电流 被反射通过p沟道MOS晶体管12。该通过n沟道MOS晶体管14的电流被反射通 过n沟道MOS晶体管16，该晶体管具有电阻器18耦合在其源极与地之间。
图1所示电路具有一高达温度函数的30％的电流变化。对于图1所示型式的 电路，所产生的电流等于：
I＝n*Ut*(M)/R
如果晶体管处于弱反转，及
I＝(2/Kn*R2)*ψ(I)
如果晶体管处于强反转。在二种情形下，电流与供应电压无关，但温度变 化未获补偿。
提供一电流参考的另一方法为利用图2所述的一电阻器及一双极晶体管来 产生一与绝对温度及电阻器的温度系数成比例的电流。
p-沟道MOS晶体管20及22的栅极由运算放大器24的输出驱动。PNP双极 晶体管26的发射极耦合至p沟道MOS晶体管20的漏极，且其基级与集电极耦 合接地。PNP双极晶体管28的发射极经由电阻器30耦合至p沟道MOS晶体管 20的漏极，且其基级及集电极均耦合接地。运算放大器24的一输出耦合至p沟 道MOS晶体管20的漏极，而运算放大器24的另一输出耦合至p沟道MOS晶体 管22的漏极。
在图2电路中，电流由下式得出：
I＝(Ut/R)*Ln(N)
为提供温度补偿，电阻器的温度系数必须与Ut相反。
发明内容
附图说明
图1为现有技术电流参考电路的示意图。
图2为另一现有技术电流参考电路的示意图。
图3为本发明第一说明性电流参考电路的示意图。
图4为本发明第二说明性电流参考电路的示意图。
具体实施方式
本发明的目的是获得一具有电压供应及温度补偿的恒定电流参考。本发明 不需要任何特殊组件，可与标准CMOS方法相兼容，并使用一种型式的MOS晶体 管及多晶硅电阻器。
参考图3，一差动放大器使用一p沟道MOS电流源晶体管40和42、n沟道 MOS输入晶体管44和46、及n沟道偏压晶体管48。
p沟道MOS晶体管50经由电阻器54将电流供应至PNP双极晶体管52，并 经由含电阻器58和60的分压器将电流供应至PNP双极晶体管56。在该电路的 一说明性实施例中，电阻器54和60可具有一约为12KΩ的电阻值，且电阻器 58可具有一约为16KΩ的电阻值。p沟道MOS晶体管50亦将电流供应至n沟道 MOS晶体管62以驱动电阻器64作为一源极跟随器。电阻器64可具有一约为100 KΩ的电阻值。n沟道MOS晶体管62由参考电压Vref驱动，其为一固定值或可 采用不同的方式获得，如图4所示。n沟道MOS晶体管62的尺寸可使其在亚阈 区内操作。
n沟道MOS晶体管44的栅极由电阻器58与60之间的共同连接(″MULTIPLE″ 节点)来驱动。n沟道MOS晶体管46的栅极由PNP双极晶体管52与电阻器54之 间的共同连接来驱动。
通过双极晶体管52及56的电流为：
IBip＝Ut/R2*[(R3/R1)*ln(R3/R2)+ln(N*R3)/R2)]
Ut等于KT/q：此电流为Ut相对于电阻正规化后的一正函数。
熟悉此项技术的普通人员应了解，IBip在温度上升时增加及在温度降低时 降低。
通过n沟道MOS晶体管62的电流为：
I62＝Ido*exp(VGS62/Ut)
Ut等于KT/q。此电流为n沟道MOS晶体管62的Vgs的一正函数及Ut的一 负函数。
特别是，当温度增加时，通过n沟道MOS晶体管62的电流降低，而当温度 降低时，通过n沟道MOS晶体管62的电流增加。
通过p沟道MOS晶体管50的总电流为通过双极晶体管52和56及n沟道MOS 晶体管62的电流之和：
Itot＝(Ut/R2)*[R3/R2+Ln((N*R3/R2]+Ido*exp(Vgs62/Ut)
如果仅使用n沟道MOS晶体管62来获得温度补偿，将会存在一由电路之双 极部分引起的相对于温度的线性相关性，及一由电路的MOS部分引起的指数相 关性。此会是不当之补偿，因为当温度增加时，方程式第二项所导致的电流降 低相对于第一项相关的电流增加而言将太大。由于n沟道晶体管62上增加了电 阻器64，当温度增加且通过n沟道晶体管62的电流降低时，由于电阻器64的 存在，通过n沟道晶体管62的电流过度降低会因Vgs的增加而获得补偿。以此 方式，总电流与供应电压无关，并获得了一良好的温度补偿。
如上所述，如图3所示，供应至MOS晶体管62的信号VREF可作为一固定 值获得，或亦可作为电路性能的函数获得。现参考图4，一示意图显示另一本发 明电流参考电路。熟悉此项技术的普通人员可看出，图4的电路与图3的电路 极为相似，并使用相同参考编码表示相同的元件。图4的说明性参考电流电路 中，可使用电阻器58和60的共同连接处的MULTIPLE节点上的信号来驱动n沟 道MOS晶体管62的栅极，而非使用固定值VREF来获得与电路双极性能的良好 匹配。MULTIPLE节点上的信号事实上是双极特性的一函数(图4)，并在电路中 提供一反馈回路。
电路工作简述如下：当(例如)温度上升时，双极电流上升，但MULTILPE 节点(及PNP双极晶体管52集电极处的节点″SINGLE″)上的电压值降低(VBE对温 度的系数为-1.56mv/C)，结果，通过n沟道MOS晶体管62的电流降低，其原 因之一是其对温度的相依性，另一原因是n沟道MOS晶体管62的VGS因节点 MULTIPLE上的电压降低而减小。因此，通过n沟道MOS晶体管62的电流可补偿 双极晶体管的电流下降，且如上所述，电阻器64的电阻可限制过度的VGS降低。
以此方式，总电流有二个分量，一个分量随温度的上升而增加，另一个分 量随温度的上升而降低。
很显然，因有了图3及4所示电路，在有反馈和无反馈的情况下，均已获 得一良好的温度补偿。
有了上述结构，有数种方式可获得此种补偿，且解决方案在结果及设计方 法上皆有所不同。特别是，可在数种情况下使用n沟道MOS晶体管62。前文中 曾提及n沟道MOS晶体管62的电流相关性为指数关系，故引入电阻器64的电 阻，以便在温度增加时补偿过度的电流降低。此时可决定以来自BAND GAP参考 的一固定电压(图3中所示)驱动n沟道MOS晶体管的栅极来达成该最佳解决方 案，或使用信号MULTIPLE驱动n沟道MOS晶体管62的栅极来接受某一误差(如 图4所示)。
虽然已显示并阐述了本发明的实施例及应用，熟悉此项技术的普通人员可 了解可做出比上述更多的修改而不致有悖于本发明的发明概念。因此，本发明 仅受权利要求的精神的限制。
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