参考电压产生电路及一种参考电压校准方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及集成电路技术领域，特别涉及一种参考电压产生电路及一种参考电压 校准方法。
【背景技术】
[0002] 参考电压在集成电路领域是必不可少的一种参数，参考电压产生电路是否能够提 供精确的参考电压是极为重要的。
[0003] 通常，集成电路领域中利用参考电压的机制系统，如图1所示，包括：
[0004] 参考电压产生电路1，为一带隙基准源，适于产生至少一个基本的且对电源电压、 生产工艺和工作温度都不敏感的参考电压vr;
[0005] 低通滤波电路2,适于对参考电压进行滤波；
[0006] 电压电流转换电路3,适于根据经滤波的参考电压输出器件电流It;
[0007] 电平移位电路4,适于根据所述经滤波的参考电压产生所需的器件电压Vt。
[0008] 上述参考电压的机制系统中，参考电压vr被适于转换为器件电流It和器件电压 Vt〇
[0009] 图2所示的是一种现有技术的参考电压产生电路（也为一带隙基准源），包括：运 算放大器〇P、第一双极性晶体管ql、第二双极性晶体管q2、第一电阻rl、第二电阻r2和第 三电阻r3。该参考电压产生电路基于双极性晶体管基极（B)、发射极（E)的负温度系数和 热电压（kT/q)的正温度系数进行工作，整个电路的工作原理是：由于运算放大器op具有很 高的直流电压增益，使通过第一电阻rl和第二电阻r2的电压相同，通过的电流（il、i2)反 比于电阻值的大小，设第一双极性晶体管ql和第二双极性晶体管q2尺寸相同，双极性晶体 管的EB结的电压差AVBE就是：
[0010]
【主权项】
1. 一种参考电压产生电路，其特征在于，包括：至少一个电阻单元、开关单元及选通单 元； 所述电阻单元包括若干串联的电阻元件，适于根据输入电流和所述电阻单元的输出电 阻提供所述电阻单元的匹配电压； 所述开关单元包括开关元件，所述开关元件与对应电阻元件并联并形成开关阵列，当 所述开关元件闭合，其所对应电阻元件被短接以输出对应电阻单元的输出电阻； 所述选通单元对应所述开关元件，适于根据输入的选址信号被选通，所述选址信号与 所述开关阵列中开关元件的地址信息相关；所述开关元件适于在对应选通单元被选通时改 变初始状态。
2. 如权利要求1所述的参考电压产生电路，其特征在于，所述电阻单元有N个，其中，第 一个电阻单元的一端接地，另一端连接至后一个电阻单元；所述第二至第（N-I)个电阻单 元的一端连接至前一个电阻单元，另一端连接至后一个电阻单元；所述第N个电阻单元的 一端连接至所述输入电流，另一端连接至前一个电阻单元；N为大于或等于2的自然数。
3. 如权利要求2所述的参考电压产生电路，其特征在于，第n个电阻单元的输出电阻为 第一至第n个电阻单元的等效电阻之和，n为小于或等于N的自然数。
4. 如权利要求3所述的参考电压产生电路，其特征在于，所述电阻元件包括第一类电 阻元件和第二类电阻元件，所述开关元件的对应电阻元件为第二类电阻元件；所述电阻单 元的等效电阻为所述第一类电阻元件和未被短接的第二类电阻元件的电阻之和。
5. 如权利要求4所述的参考电压产生电路，其特征在于，所述电阻单元内：所述第二类 电阻元件有多个，所述第一类电阻元件的电阻权重大于第二类电阻元件的电阻权重，所述 第二类电阻元件之间的电阻权重依次减小。
6. 如权利要求2至5任一项所述的参考电压产生电路，其特征在于，所述开关阵列的数 目与所述电阻单元的数目相同，所述电阻元件所对应的开关元件形成对应所述电阻单元的 开关阵列； 一个开关阵列的开关元件所对应选通单元连接至对应选址信号，所述对应选址信号与 该开关阵列中开关元件的地址信息相关。
7. 如权利要求6所述的参考电压产生电路，其特征在于，所述电阻单元内：所述第二类 电阻元件的数目为M，M=2m，其中，m为大于或等于1的自然数； 所述对应选址信号为m位二进制代码信号，一种二进制代码的组合控制对应选通单元 的选通情况。
8. 如权利要求7所述的参考电压产生电路，其特征在于，还包括：与开关阵列配对译码 单元； 所述译码单元包括对应每一位二进制代码的输入端和若干输出端，所述输出端根据所 述二进制代码的组合输出选通信号至对应该开关阵列选通单元，以控制选通单元的选通情 况； 一个开关阵列的开关元件所对应选通单元和该开关阵列的译码单元集成为功能模块。
9. 如权利要求2至5任一项所述的参考电压产生电路，其特征在于，仅设置有一开关阵 列，所述电阻元件所对应的开关元件形成所述开关阵列。
10. 如权利要求9所述的参考电压产生电路，其特征在于，所述第二类电阻元件的数目 为K，K=2k，其中，k为大于或等于1的自然数； 所述对应选址信号为k位二进制代码，一种二进制代码的组合控制对应选通单元的选 通情况。
11. 如权利要求10所述的参考电压产生电路，其特征在于，还包括：与开关阵列配对的 译码单元； 所述译码单元包括对应每一位二进制代码的输入端和若干输出端，所述输出端根据所 述二进制代码的组合输出选通信号至对应选通单元，以控制选通单元的选通情况； 所述选通单元和译码单元集成为功能模块。
12. 如权利要求1所述的参考电压产生电路，其特征在于，所述选通单元为熔丝单元， 所述熔丝单元由熔丝元件和熔丝状态读写电路组成。
13. 如权利要求12所述的参考电压产生电路，其特征在于，所述开关元件包括控制端； 所述选通单元适于在被选通时对所述熔丝元件进行熔丝操作并输出有效电平至对应开关 元件的控制端；所述有效电平是所述熔丝状态读电路读取烧断的熔丝元件得到的，对应所 述开关元件的初始状态，所述有效电平为高电平或低电平。
14. 如权利要求1所述的参考电压产生电路，其特征在于，所述输入电流由正温度系数 的第一分电流和负温度系数的第二分电流构成，所述电阻单元的输出电阻与所述输入电流 在温度系数上匹配，以使所述电阻单元提供零温漂的匹配电压。
15. 如权利要求14所述的参考电压产生电路，其特征在于，还包括：电流单元；所述电 流单元包括：电流镜单元、运算放大器单元、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一双极性晶 体管及第二双极性晶体管； 所述电流镜单元包括第一节点、第二节点、第一 PMOS管、第二PMOS管及第三PMOS管， 所述第一 PMOS管、第二PMOS管及第三PMOS管的栅极相连至第一节点、源极相连至第二节 点，所述第二节点连接至电源电压，所述第三PMOS管的漏极输出所述输入电流； 所述运算放大器单元包括正向输入端、负向输入端及运放输出端，所述正向输入端连 接至所述第一 PMOS管的漏极，所述负向输入端连接至所述第二PMOS管的漏极，所述运放输 出端连接至所述第一节点； 所述第一双极性晶体管及第二双极性晶体管分别为二极管连接，所述第一双极性晶体 管的发射极通过所述第一电阻连接至所述负向输入端、集电极接地，所述第二双极性晶体 管的发射极连接至所述正向输入端、集电极接地； 所述第二电阻的一端连接至所述负向输入端、另一端接地； 所述第三电阻的一端连接至正向输入端、另一端接地。
16. -种参考电压校准方法，基于如权利要求1至15任一项所述的参考电压产生电路， 其特征在于，包括 ： 检测所述电阻单元的输出电压； 当所述电阻单元的输出电压与所述电阻单元的匹配电压具有电压差时，输入所述选址 信号以调整所述电阻单元的输出电阻； 基于调整后的电阻单元的输出电阻，提供所述电阻单元的输出电压。
17. 如权利要求16所述的参考电压校准方法，其特征在于，所述输入所述选址信号以 调整所述电阻单元的输出电阻包括： 根据所述电阻单元内电阻元件所占电阻权重和所述电压差，获得待被调整的电阻元件 所对应开关元件的开关阵列地址； 基于所述待被调整的电阻元件所对应开关元件的开关阵列地址形成所述选址信号； 输入所形成的选址信号。
18.如权利要求17所述的参考电压校准方法，其特征在于，所述待被调整的电阻元件 包括待被短接或待被接入的电阻元件。
【专利摘要】本发明提供一种参考电压产生电路及一种参考电压校准方法。所述参考电压产生电路包括至少一个电阻单元、开关单元及选通单元；所述电阻单元包括若干串联的电阻元件，适于根据输入电流和所述电阻单元的输出电阻提供所述电阻单元的匹配电压；所述开关单元包括开关元件，所述开关元件与对应电阻元件并联并形成开关阵列，当所述开关元件闭合，其所对应电阻元件被短接以输出对应电阻单元的输出电阻；所述选通单元对应所述开关元件，适于根据输入的选址信号被选通，所述选址信号与所述开关阵列中开关元件的地址信息相关；所述开关元件适于在对应选通单元被选通时改变初始状态。本发明能够调节电阻单元的输出电压，提供更为准确的参考电压。
【IPC分类】G05F3-16
【公开号】CN104750162
【申请号】CN201310754243
【发明人】刘洪江, 翟大伦, 杨嘉栋
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2013年12月31日