TW487836B - Band-gap reference circuit - Google Patents

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五、發明說明（1) 【發明領域 本發明係關於一種能帶隙基準電路，尤其關於一種咐 加一啟動電路的能帶隙基準電路。 、 【習知技術】 曰本專利公開公報第平8- 1 86484號揭露一種具有— 動電路的能帶隙基準電路，用於減少能帶隙基準電路從# 一次輸入電源電壓直至達到穩定操作狀態所經過的時&弟 上述之能帶隙基準電路係產生一穩定的（以溫度變化而丄 i由之標準電，並且基本上在正負型接面能帶隙； $中作動，如圖1所示，其係揭露於日本專利公開 - 平8-1 86484號的習知能帶隙基準電路。 弟 上述之此▼隙基準電路係包括一能 動電路2。。其中能帶隙電路!。係在主動狀離電T及-啟 從 第一次輸入電源 直至 達 到 穩定 操 施帶隙電路1 〇係包括正通道金1 ) 11、負通道金氧 半導 體 電 晶體 ( 13 、正通道金氧半 導體 電 晶 體14 以 晶 體1 5。其中正通 道金 氧 半 導體 電 VDD(高壓端），且其閘極與源C至-電$ 道金氧半導體電晶體12之汲極係連至卽點A ;負通 電晶體1丨之汲極；第一電阻丨 ^道金氧半導, ^係連接至負通道金』 /5J0

極；ί第—電阻13之另-端係接地端 係連接至電源，且正通道=二導f電晶體14之源極 體電晶體15之汲極係連接至：γ η;負通道金氧半導 半導體電晶體“的沒極、負通接至正通道金氧 極以及節點Β，而負通道金氧半、導乳半¥體電晶體12的閘 接至接地端。能帶隙電路10=¥括體正電甬晶#體^之/f/連 體16、第二電阻17以及二極；穴=道金氧半導體電晶 電晶體1 6之源極係連接至電待v ;正通道金乳半導體 B . ^ , , ,,Λ ^ ^ " 今1A 土 止通道金氧半導體電晶體1 6 ίίΪΪ: 電壓輸出端；第二電阻之-端連接 ϋΐΪ ;導電晶體U之沒極；二極體18之陽極係 J接至苐一電阻17之另一端’而二極體以之陰極係為接地 本專利公開公報第平8—1 86484號，其中 田月⑼隙電路10係為穩定操作狀態時，輸出基準電歷％ 可由下述之方程式表示之：

Vref^N .(k .T/q) .In M + VF (1) 其中N係為第一電阻13之電阻值與第二電阻17之電阻值 的比值/ k係為波玆曼常數；τ係為絕對溫度；q係為電荷 值；Μ係為負通道金氧半導體電晶體12之閘極寬度與負通 道金氧半導體電晶體1 5之閘極寬度的比值；VF係為穿過二 極體1 8的順向偏壓。為了防止因製造時的不規則所造成的

487836 五、發明說明（3) 每二晶體特性之不同，正通道金氧半導體電晶體u . =通^金氧半導體電晶體14、正通道金氧半導體電晶體 、通道金氧半導體電晶體12及負通道金氧半導體電晶 體15的通道長度，應該至少分別為1〇//m，最好能在5〇以 m〜1 0 0 // m之間。 入〃啟^動#電路20係由正通道金氧半導體電晶體2 1、正通道 m體電晶體22、第三電阻23以及電容24所組成。盆 中正通道金氧半導體電晶體21之源極係 源· 通道金氧半導Mpa㈣之職亦 參 = 電晶體22之問極與正通道金氧半i趙i = 於節點C ;第三電阻23之-端係連接至 且直另—八端另传一接端/山接地端；電容24之一端係連接至節點C f卢於 從能帶隙電路1〇之節點Α輸出之作 :氧半Ϊ =通道金氧半導體電晶體21之閘極，且正通道 卜乳+ ¥體電晶體2 2之沒極係連接至能帶隙電路】〇之節點 電二參Λ圖f所示，其係表示當第一次輪入電壓時，習知 电路的知作時間圖。以下蔣夂去 白知 隙基，路之作認情形了將"圖2坪細描述習知的能帶 至3.H圖第2所ΐ於其=假設電源電壓^從趨近於0V攀升 之閑極趨近於接地電壓位準（〇v)，所以，以絕

第7頁 ^==點咖，因為正通道金氧半導體電晶體 ’源極的電壓位準與Vdd相同，且正通道金氧：體 487836 五、發明說明（4) 壓而論’正通道金氧半導體電晶濟Η 差係小於其正通道金氧半導源極與沒極的電壓 因此導致電晶體的不導通；X因為、H，電壓Vtpi， 體2 1之源極與閘極的電壓係分別斑通道金氧半導體電晶 額之游極與閘極的電壓位;= 金氧半導體電晶 金氧/導體電晶體21不導通，且節點c所為以接 當電源電麼VDD通過時間點t2且持續的增加時，以 電壓而論，正通道金氧半導體電晶體 極： 壓差變成ΐ正通道金氧半導體電晶體艮電；;的電 久，/乂 通道金氧半導體電晶體11的導通，且。節點 A的電壓與電源電壓Vdd並駕齊驅一起上升，使v

t ^ Vn t ΐ/b 9 t i it ϋ ^ ^ ^ ^ M 電日日體2 1 V通枯，與由於電阻23盥雷 升相比，啟動電路 始以相當緩慢的速率增加。 愛位旱開 、曾今此Λ，、/在能帶隙電路10與啟動電路20中戶斤有的正通 V、、日士羊¥體電晶體有相同的通道長度與相同的臨限電壓 導體雷曰二θ1點士2日守持續比Vtpi大，則因為正通道金氧半 一 '士θ曰_ 2 2會被導通，所以節點B的電壓會加速升高。 道全4U』七3日守，因為節點B的電壓位準上升，所以負通 極電=體電晶體12與負通道金氧半導體電晶體的間 負通道今」臣品限電壓Vtn，且負通道金氧半導體電晶體12與 、 “虱半導體電晶體15導通，結果，節點A之電壓位

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、發明說明（5) 準、曰口、曰暫時停頓。同理，正通道金氧半導體電晶體2工 厶閘，與源極電壓位準的電壓差激增，而強烈的導通正通 遘金氧半導體電晶體21。並且，因為被用作為正通道金氧 半導，電晶體21的正通道金氧半導體電晶體係有非常大的 通道覓度，上述之通道寬度係為正通道金氧半導體電晶體 1 1的數百七大’所以在時間點^ 4時’節點c的電壓位準在 電，電壓位準vDD的影響下產生，並快速上升。接著，因為 當節，c之電壓位準接近電源電壓VDD之電壓位準時，正通 道金氧半導體電晶體22不導通，所以啟動電路2〇變成與能 帶隙電路1 0產生電離。一但電源電壓％達到預定電壓位準 (例如，如圖2所示的3· 3V )的穩定時，能帶隙電路1〇的 節點A與節點B —樣輸出分別穩定在預定電壓的基準電壓

VrEF 〇 研參照圖1所示，一種附加一啟動電路的能帶隙基準電 路 Μ電源電壓VDD苐一次輸入時’能帶隙電路1 〇之節點b 的電壓暫時比啟動電路2〇大，結果，與當節點b只有非常 小的電流經由正通道金氧半導體電晶體1 4流過時比較，在 不需要啟動電路的情況下，能帶隙電路丨〇在極短的時間内 /?尤此達到平衡狀態。 然而，在上述之習知的能帶隙基準電路中，啟動電路 需要龐大的專用空間，因為在啟動電路中的正通道金氧半 導體電晶體21的通道寬度必須很大，而且這些需求係要減 少上述之表面積的需要。如上述之需求，假如正通道金氧 半導體電晶體21的通道長度與其他的正通道金氧半導體電

第9頁 487836 玉 、發明說明（6) 晶雜的通道長度互相比較，正通道金氧半導體 通道長度係依一係數l/η減少，則能依相同的係藏^體21的 其通道寬度，因此上述之閘極所需要的空間能^ /η減少 χ η )倍，但是，不幸地，在測試上述之情況栌小1 /(η 一新問題。 π，產生了 在測試過程中’形成一種附帶一如圖丨所示 氧半導體電晶體21的能帶隙基準電路，其通道^通道金 35/zm，而其他的正通道金氧半導體電晶體之通、、曾X係為0· 為80 。電源電壓VDD係從3· 3V降至〇· 6V，然後^長度係 於0.6V持續50 0ms之後，將電壓位準上升至3 在維持 之輸出基準電壓vref達到預定電壓位準且測量其達穩a 時，包含通道長度比0.35//m短之正通道金氧半導曰 體2 1的能帶隙基準電路，其係需要太多時間俾使輸出美0曰準 電壓Vref達穩疋。以下將揭露一種針對上述之新問題 計之能帶隙基準電路。 k 在上述之被測試且其結構如圖1所示之能帶隙基準電路 中，通道長度為80//m的正通道金氧半導體電晶體u、正 通道金氧半導體電晶體14、正通道金氧半導體電晶體16及 正通道金氧半導體電晶體22之臨限電壓Vtpl係為-〇. 9V， 而通道長度為0·35 //m的正通道金氧半導體電晶體21之臨 限電壓Vtp2係為-0· 5V。如上述之臨限電壓的減少，其係 導因於上述之短通道的結果。 當電源電壓VDD減少至〇· 6V時，正通道金氧半導體電晶 體11係具有高阻抗’上述之狀況將造成節點A趨近於〇 v。

第10頁 487836 五、發明說明（7) 換句話說，因為正通道金氧半導體電晶體2 j之臨限電壓係 為〇· 5V，所以正通道金氧半導體電晶體21係保持在導通的 狀態，因此，當電源電壓VDD從〇. 6V開始增加時，節點C的 電壓位準跟著電源電壓vDD增加。同理，因為正通道金氧半 ‘體電晶體2 2的閘極與汲極電壓位準皆與電源電塵VDD相 同，所以正通道金氧半導體電晶體22保持在不導通=狀態 而不會導通，亦即啟動電路2 〇不會正確的運作，因此能帶 ，電路1 0在猶如啟動電路不存在的情況下運作，換句話 說，，點B單獨地利用流過正通道金氧半導體電晶體14之 ，小里電流充電，其係因為節點B電量增益的速度非 =，以至於正通道金氧半導體電晶體12與正通道金 V”之閘極電壓位準皆不會分別到達其臨限電壓 圍内作•，並且其結果係導 中丨眾电峪i U而要過多的時間以到達平衡。 中如將上:斤述’因為在習知的能帶隙基準電路的啟動電路 大的區域，所以限制了減少整羊：能導帶^ 能性，另★，當為了縮小能；：：二；準電路尺寸的可 而減少正通道全氧丰I_ φ 土 '路所佔據的面積， -短暫傳輪中段_，電迢長度時，因為在 啟動電路可能無法正確達到取小電壓位準，所以 【發明概要】

五、發明說明（8) 、本發明之目的係提供一種能帶隙基準電路，其係減少 f =逼金氧半導體電晶體2 1所佔據的面積，因此減少整個 贡隙基準電路所佔據的總面積，而且其係能正確的啟動 ^需要考慮在一短暫傳輸中段期間電源電壓U所達 最小電壓位準係為多少伏特。 们 =本發明之一實施樣態，其係提供一種能帶隙基準電 (20、30、1〇)，前述之能帶隙基準電路 出 :預=的電壓（Vref)。前述之能帶隙基準電路/包出 =啟動電路（2G)以及-信號位準轉換 。 啟動電路（20)係包含一啟動電晶體（21〇 ，上述之啟中 動電晶體（2 1 a )係比能帶隙電路（丨〇 ) 體小，而上述之能帶隙電路（i >纟 aa 壓並輸出-啟動信，(S1);信i:工 換上述之啟動“虎（S1 )為一第二啟動信號D ，上、 之第二啟動信號（S2)係輸出至前述之啟動電晶體述 丄：如圖3與圖5所示，其係揭露—種上述之能帶隙基準電 【較佳實施例之詳細說明】 (第一實施例） 之實施例的一種 帶隙電路1 0與啟 其中信號位準轉 請參照圖3所示，其係表示依據本發明 能帶隙基準電路’本發明之特徵係為在能 動電路2 0之間附加一信號位準轉換器3 〇， 487836

換器30係將從能帶隙電路10輸出的信號S1轉換 俾使其能控制啟動電路2G的作料形。信號^人一 用於打開與關閉ϋ通道之正通道金氧半導體電^曰體 j )的信號電壓位準與一臨限電壓位準的絕對值，但― 疋k號S1係符合一用於導通與不導通一1 一 =金氧半導體電晶體（21a)的信號電壓位準通 準：ί對r，係由信號位準轉換器3〇 ‘ 八係符合旎正確的控制啟動電路20中的正通道 。如圖3所述之能帶隙基準二 羽Λ參Λ圖3所示之能帶隙電路10，其係與如圖1所示之 白知的此τ隙電路有相同的構造，包含： 體11 1正通#道金氧Λ導體電晶體（正通道金氧半導體電晶 拿 八源極係連接至電源vDD，且其閘極與汲極係互相 遷接至節點A ; 負通道金氧半導體電晶體（負通道金氧半導體電晶 極），其汲極係連接至正通道金氧半導體電晶體11的汲 曰一第一電阻13，其一端係連接至負通道金氧半導體電 曰曰體1 2的源極，且其另一端係連接至接地端； 一正通道金氧半導體電晶體（正通道金氧半導體電晶 ^ 其源極係連接至電源％，且其閘極係連接至正通 、金氧半導體電晶體11的汲極； 一負通道金氧半導體電晶體（負通道金氧半導體電晶

第13頁 五、發明說明（ίο) 體15)，其没極係連接至其間極、正通道 ，的没極以及負通道金氧半導體電晶體12的間極並】： 郎點B，且其源極係連接至接地端； 一正通道金氧半導體電晶體（正通道金氧半導體 體1 6 ) ’其源極係連接至電源v ，η甘μ n及由 曰曰 A，其没極係作為基準電壓輸VD端且其閉極係連接至節點 曰IM 阻1 7 ’其—端係連接至正通道金氧半導體電 晶體1 6的 >及極；以及 电 一二極體18，齊揚極係連接至第二電阻 其陰極係連接至接地端。 n ^ 凊參照圖3所示之一種啟動電路2〇，其係包含： 一，通道金氧半導體電晶體（正通道金氧半導體 體2 1 a )，其源極係連接至電源％ ; 曰曰 一正通道金氧半導體電晶體（正 體22 )，豆湄炻在會、*拉五兩 、、王礼牛導體電晶 道金氧半導r=f，至二 連接至v地電:;23以及其-端㈣^ 接地端。谷24丨一化係連接至點c，而其另"端係連接至 =據本發明之一種信號位準轉換器30，其係包人. 體μ一)正通Λ金極氧Λ導接體Λ晶體（正通道金氧半“電晶 隙電路i : 接Λ，’且其閘極係輪入從能帶 <即點Α傳迗來的第一信號S1 ; φ

第14頁 五、發明說明（11) 體32—d穴氧半導體電晶體（負通道金氧半導體電晶 31的、及極與汲極係連接至正通道金氧半導體電晶體 W的及極，且其源極係連接至接地端· 曰潑 體W正通連==(正通道金氧半導體電晶 以=將信號S2輪出至啟動電路2°之正 、、备乳牛導體電晶體2丨a的閘極；以及 -負通道金氧半導體電晶體（負通道金氧半導體電晶 極，L::、:及極係連接至正通道金氧半導體電晶體33之閘 且1;二，ί f接至負通道金氧半導體電晶體32之汲極， 且其源極係連接至接地端。 請參照圖3所示，其中正通道金氧半導 通道金氧半導體電晶體！4、正通道金氧半導匕=6正 J體電晶體22以及正通道金氧半導體電晶體 31的通道長度係分別作為第一通道長度，例 正通道金氧半導體電晶體2la及正通道金氧半=^'體 3 3的通道長度係分另“乍為第二通道長度1係、=:: 體12負通道金軋半導體電晶體15、負通道 晶體32以及負通道金氧半導體電晶體34的通八 :為第三通道長度，其係比第二通道長度：係二 口：：限電一壓Vtp2之正通道金氧*導體電晶體31的 ^號S1，其係利用三個電流鏡電路改變成一配合具臨限電 第15頁

487836 五、發明說明（12) ----- 壓VtP2之正通道金氧半導體電晶體21a的信號S2 ;其中第_ 個電流t電路係由能帶隙電路丨〇的正通道金氧半導體電晶 體11與信號位準轉換器30的正通道金氧半導體電晶體31 = 形ΐ、’>第一個電流鏡電路係由信號位準轉換器3 〇的負通道 金氧半‘體電晶體3 2與負通道金氧半導體電晶體34所形 ί ^ t ί Ϊ二個電流鏡電路係由信號位準轉換器30的正通 ΐ= 導所體形電成晶一 正通例曾如今’ Λ通道道*氧半導體電晶體31之通道寬度係設為 導體電晶體11之通道寬度的三倍、負通道全 =導體電晶體34之通道寬度雷 晶體32之通道寬度的四俾π月、、i乳牛導體電 21a之通道寬声及正通道金氧半導體電晶體 £ ^ ^ + ^ ^ "通道金氧半導體電晶體33之通道 1：度的十八倍；依據上述 其係允許流過正通道金氧半導二：_人：：電源時’ 十六彳立之雷、、六 ^ •電日日體11之電流的二百一 卞/、彳口之電机，流過正通道金氧半導 如圖4所示之時序圖，复 θθ 次輸入時，本實施例之運；=不=明/，當電源第- VDD與圖2所示的方式相同月开二°圖4更表*當電源電麼 的條件下上述之運作情形.’二、上升至3. 3V時，在相同 之能帶隙基準電路的操^产别述之參照圖2所示的習知 金氧半導體電晶體21且一』=，上述之條件係在其正通道 電路上導致故障，然而，依度的習知之能帶隙基準 係能避免上述之故障；依摅 心明之上述之實施例，其 本發明的如圖3所示之能帶隙

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基準電路，當電源第一次輸入時 詳細說明之。 其作業情形將參照圖4 當電源vDD之電壓位準係為〇 6V 點A之電壓位準係在正iS、音 f r ；即 相範圍之中的極小量電：，金上乳丰導體電旦晶體11之微弱反 金氧半導體電晶體1 2之微界反相^ =小I電流係與負通道 導體電晶體14與負通道金存在於正通道金氧半 相範圍内的極小】導體電晶體15之中的微弱反 ,,5 , 電机之平衡點，·節點c係經由電阻23連 ==以達到接地位準（ov);節 連 同樣經由負通道舍4主道Μ兩。1 屯土丨儿子係 導體電曰辦π夕带t +導體電日日體34並穿過正通道金氧半 氧半導it曰量所決定，其係形成一包括負通道金 = 旦電流鏡電路；穿過負通道金氧半導體 31的雷泣旦鉼:=同樣經由穿過正通道金氧半導體電晶體 之料弭Γ Γ、定’其係形成一包括只能流過極小量電流 相範圍的正通道金氧半導體電晶體u的電流鏡電 ί鬥=ΐf ί在正通道金氧半導體電晶體33的微弱反相 = 、’ k罝係非常小，所以節點D1之電壓係至少位於 圍·· （VDD電壓位準—節點〇1電壓位準）〈正通道 二ί 1Ϊ體電晶體33之臨限電壓vtp2。因此，乃可確保正 氧半導體電晶體33維持在不導通的位置，結果，有 臨限電壓Vtp2之正通道金氧半導體電晶體2 1 a係必定維 、=導通’俾保證上述之能帶隙基準電路所包含之所有 的至氧半導體電晶體接維持在不導通。

五、發明說明（14) 伙日守間點t 1開始，當電源電壓V pa 通道金氧半導體電晶體33導通义開始，漸增加時’正 相同速率-起增加，其增加速率；J約：:，係，;維持 (VDD電壓位準—節點D1電壓位準^、 、&、、下歹1 1係· ^23^t^24 , 銘軒Γ ΛΑ兩r、 DD比車又日守，啟動電路20中夕 即點C的電壓位準開始以相當緩慢的速率上 之 的絕對值時，正通道金氧半導體電晶 Gii 述之具長通道之金氧半導體電晶體係： 14。=^導電晶體11與正通道金氧半導體電晶體 約維ίΓ卽點A係與電源VdD維持相同速率-起增加，大 掸：寺在比vDD小vtpl。另外，因為其係與電源電壓¥⑽一起 二：以正通道金氧半導體電晶體22之閘極與汲極的電 i差、加、正通道金氧半導體電晶體 點β快速地充電。 涵…、地等通以及即 k企在/間點t3日守，因為節點Β的電壓上升，所以負通道金 ϋ導體電晶體12與負通道金氧半導體電晶體15的閘極電 於！限電壓^且導通。結果，節點Α的電屢上升 $寸如π，^至正通道金氧半導體電晶體11的電流量與流 正，道金氧半導體電晶體3丨的電流量一起增加，其係具 電流鏡關係；同理，因為發生在節點A的電壓停滯所 =電源Λϋ與節點A之電屢差上升，所以流至負通道金氧 起辦體電晶體3 2與負通道金氧半導體電晶體3 4的電流量一 巳增加。然而，在時間點U時，節點D1的電壓暫時下降， 487836 五、發明說明（15) ΐ ΐ ϊ ΐ ί金氧半導體電晶體33的電流會突然暴增，而且 為正通道金氧半導體電晶體33之電流鏡的正通道 體電晶體2 1 a係同樣有電流暴增的反應。同理，節點 =”速：加至電源嫌DD;當節點C之電“近電源電 電[VDD%，正通道金氧半導體電晶體22不導通，因此，啟 電Γ0產生電離；#電源電穩定至 /。^二 ：示之3.3V)時，分別從能帶隙電路 10之即點Λ、郎點B輸出的電壓，與輪出 別穩定在其預定之電壓位準。 电至vREF白刀 因//Λ，：設有一信號位準轉換器30的本實施例中， v dd為〇·6ν之時間_為止之期間，節 站D1之電壓係為（Vdd電壓—節點D1電壓 正 導體電晶體3 3之臨限電壓v ^ m f, 、 壓為U之正通道金氧半導；二丄，，二確保臨限電 ^ ^ , 守股電日日體21a為導通。因此，不 i 電壓Vdd有多低，都能得到適當的啟 效減少能帶隙基準二位準轉換器3°係專門為有 能大晉诘少处缌_ «度從80以m改變成〇.35 “m，所以 -大里減",帶隙基準電路所佔的面積。 (第二實施例）

請參照圖5所示 如圖5所示，因 、其^係表示本發明之第二實施例之示意 為此帶隙電路1 0之構造以及啟動電路

487836 五、發明說明（16) 20之構造係與圖3所示之依據本發明之第一實施例之電路 構造相同，所以在此省略不再闡述。依本第二實施例，信 號位準轉換器40係包括二個正通道金氧半導體電晶體（^ 通道金氧半導體電晶體41與負通道金氧半導體電S體42 );其中正通道金氧半導體電晶體41之源極係連接至電源 VDD ’其汲極與閘極係連接至d 2，而正通道金氧半導體電晶 體更將信號S2輸出至啟動電路2〇之正通道金氧半導體電晶 體21a ;負通道金氧半導體電晶體42之汲極係連接至正通 道金氧半導體電晶體41之汲極，其閘極係連接至節點B， 而其源極係連接至接地端。 ” #能帶隙電路10中的正通道金氧半導體電晶體（正通道 金氧ί導體電晶體11、正通道金氧半導體電晶體14、正通 道金氧f導體電晶體16)與啟動電路20中的正通道金氧半 導體電，體（正通道金氧半導體電晶體20、正通道金氧半 導體電a曰體22)皆具有相同的第一通道長度·，啟動電路2〇 $的正通道金氧半導體電晶體21a與正通道金氧半導體電 ==41，製作成具有第二通道長度；能帶隙電路1 0中的負 半導體電晶體（負通道金氧半導體電晶體12與負 ^ = w ^半導體電晶體15 )與負通道金氧半導體電晶體42 作成第三通道長度’其中第三通道長度係大於第 +曰础，r X 另外’能帶隙電路10中的負通道金氧半導體 ~ 遽位準轉換器40中的負通道金氧半導體電晶 體41係形虑—带^ …一 ^ 電流鏡；同樣地，信號位準轉換器40中的正 、’ 千導體電晶體41與啟動電路20中的正通道金氧半

第20頁 487836 五、發明說明（17) 導體電晶體21a亦形成一電流鏡。 信號位準轉換器40係輸出信號s 1，其係符合一信號位 準臨，其係開關一具限電壓Vtn之負通道金氧半導體電晶體 42 ;信號位準轉換器40更輸出信號S2，其係由信號S1轉換 而成’所以信號S2能配合一信號位準，其係能利用一臨限 電壓VtPi ’將正通道金氧半導體電晶體2ΐ &導通與不導通。 如圖5所示之示意圖，當電源Vdd之最低電壓為〇·βν時， 因為節點β之電壓位準下降至比負通道金氧半導體電晶體 1 5之fe限電壓Vtn更低，所以只有極小量之電流流進負通道 金氧半導體電晶體15與負通道金氧半導體電晶體42之微弱 反相範圍；其中最低電壓係比正通道金氧半導體電晶體 2 1 a之臨限電壓VtP2 (= - 0 · 5 V )的絕對值高，但是比如正 通道金氧半導體電晶體11之臨限電壓(= -〇·9ν)的絕 對值低。同理，由於電源電壓VDD與節點])2之電壓的電壓差 係小於正通道金氧半導體電晶體41與正通道金氧半導體電 晶體2 1 a之臨限電壓VtP2的絕對值，所以正通道金氧半導體 電晶體21 a不導通。結果，節點C之電壓係變成〇 v，其係與 圖3所示之電路構造之結果相同。 當電源電壓VDD從0· 6V開始上升時，電源電壓vDD與節點c 之電壓的電壓差上升，正通道金氧半導體電晶體22劇烈地 導通，而節點B快速地充電；當節點B之電壓與接地位準大 於負通道金氧半導體電晶體1 5之臨限電壓Vtn時，負通道金 氧半導體電晶體15導通，同時負通道金氧半導體電晶體42 跟著導通，並降低節點D2之電壓。同理，因為流過正通道 487836

五、發明說明（18) 金氧半導體電晶體41與流過正通道金氧半導體電晶體21 之電流量增加，所以節點C之電壓快速地增加至不導通正 通道金氧半導體電晶體22之電源電壓位準U。結果， 電路20與能帶隙電路10產生電離。 如圖5所示之電路構造，依上述之方法’ J壓VDD有多低，如圖3所示之能 在電路原都中 動。另外’因為如圖5所示之信 換：〇可以只用二個金氧半導體電晶體組 轉匕 比圖3所示之電路構造更減少表面積。 ，、係月b # 口口 鎖相J衣路電路等等的電ι。 、 上Λ之+本發明的電路，其係揭露數種相關的較佳-施例，但上述之有關 旧早乂 1土貫 絲例Φ，細G Μ關於本毛月的内容並非限制在上述之每 括之俨神盥1，其係包含在下列之申請專利範圍中所1 祜之精神與靶圍之内的所右古^ ^ ^ Μ的所有方式、修改以及相等之物。

第22頁 487836 圖式簡單說明 如上所述’本發明之上述之目的與其他目的、特徵以 及優點將從以下的詳細說明並伴隨附圖而更顯清楚，其 中： 圖1係一不意圖’其係表示習知的一種能帶隙基準電 路； 圖2係一時序圖，其係表示當如圖1所示之習知能帶隙 二2電路啟動而電流第一次輸入時，習知之能帶隙基準電 路的操作情形； 路的^ ϊ Ϊ依據本發明之第—實施例之一種能帶隙基準電 ^ 4係時序圖，其係表示依據本發明之第一實施 如圖3所示之能帶隙基準電路的操作情天形月；之第貝知例， 圖5係一依據本發明之第二實施例一 、 路的構造。 種能帶隙基準電 【圖式符號說明】 10 能帶隙電路 11 正通道金氧半導體電晶體 12負通道金氧半導體電晶體 13 第一電阻 14 正通道金氧半導體電晶體 15負通道金氧半導體電晶體 1 6 正通道金氧半導體電晶體

487836 圖式簡單說明 17 第二電阻 18 二極體 20 啟動電路 21 正通道金乳半導體電晶體 21a 正通道金氧半導體電晶體 22 正通道金氧半導體電晶體 23 電阻 24 電容 30 信號位準轉換器 31 正通道金氧半導體電晶體 32 負通道金氧半導體電晶體 33 正通道金氧半導體電晶體 34 負通道金氧半導體電晶體 40 信號位準轉換器 41 正型金氧半導體電晶體 42 負通道金氧半導體電晶體 A 節點 B 節點 C 節點 D1 節點 D2 節點 SI 第一啟動信號 S2 第二啟動信號 vDD 電源電壓

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487836 圖式簡單說明 vREF 基準電壓 vtn 臨限電壓 vtpl 臨限電壓 vtp2 臨限電壓 11 時間點 t2 時間點 13 時間點 t4 時間點 II·!

Claims (1)

1. 487836 六、申請專利範圍 1、 一種能帶隙基準電路，產生並輸出一預定之穩定電壓 (VREF )，包含： 一啟動電路，包含一啟動電晶體，該啟動電晶體係小 於一能帶隙電路中的每一電晶體，該能帶隙電路產生一預 定之穩定電壓與輸出一啟動信號；以及 一信號位準轉換器，將該啟動信號轉換成一第二啟動 信號，該第二啟動信號係輸出至該啟動電晶體。 2、 如申請專利範圍第1項之能帶隙基準電路，其中該啟動 電晶體係具一臨限電壓，該臨限電壓之絕對值係小於該能 帶隙電路中的每一電晶體之臨限電壓絕對值。 3、 如申請專利範圍第1項之能帶隙基準電路，其中該信號 位準轉換器係包含一第一轉換電晶體，該第一轉換電晶體 係與一基準電壓產生電晶體配合，俾形成一電流鏡電路。 4、 如申請專利範圍第3項之能帶隙基準電路，其中該信號 位準轉換器更包含一第二轉換電晶體，該第二轉換電晶體 係與該啟動電晶體配合，俾形成一電流鏡電路。 5、 如申請專利範圍第3項之能帶隙基準電路，其中該啟動 電晶體之通道長度係該基準電壓產生電晶體之通道長度的 η分之一倍，該啟動電晶體之通道寬度係該基準電壓產生 電晶體之通道寬度的η分之一倍；該符號η表示大於一之一

   第26頁 487836 六、申請專利範圍 正數。 6、 如申請專利範圍第1項之能帶隙基準電路，其中該信號 位準轉換器係包含一負載電晶體與一驅動電晶體。 7、 如申請專利範圍第6項之能帶隙基準電路，其中該負載 電晶體之通道長度係與該啟動電晶體之通道長度相同，俾 形成一電流鏡電路。

   8、 如申請專利範圍第1項之能帶隙基準電路，其中所有該 電晶體係皆為金氧半導體電晶體。 9、 如申請專利範圍第4項之能帶隙基準電路，其中該第一 轉換電晶體、該基準電壓產生電晶體、該第二轉換電晶體 以及該啟動電晶體係為相同型式之金氧半導體電晶體。 1 0、如申請專利範圍第9項之能帶隙基準電路，其中該第 一轉換電晶體、該基準電壓產生電晶體、該第二轉換電晶 體以及該啟動電晶體係為正通道金氧半導體電晶體。

   11、如申請專利範圍第1項之能帶隙基準電路，其中該能 帶隙基準電路係作為一數位類比轉換器。 1 2、如申請專利範圍第1項之能帶隙基準電路，其中該能

   第27頁 487836 六、申請專利範圍 _ 帶隙基準電路係作為一鎖相 貝相1衣路電路。 13、一種能帶隙基準電路，包八 一能帶隙電路，該能帶隙 響應一第一控制信號之位準，誃係^輪出一預定電壓，俾 據一電源電壓所產生； μ第一控制信號之位準係依 一啟動電路，該啟動電路 ” 能帶隙電路，當該電源電壓輪入〃時，—第二控制信號至該 定該預定電壓； 、°亥第二控制信號係穩 一信號位準轉換器，該信 心 控制信號至該啟動電路，該第"三控制/奐輪出一第三 一控制信號轉㈣，俾使適合於控二從該第 14申請專利範圍第13項之能帶隙基準電路，其中： 51 & A 1 號位ν準轉換器係包含一電流鏡電路，該電流鏡電 _ _ ^該第二控制信號，俾響應該第一控制信號，該第 :控制信號之位準係由流過該電流鏡電路之電流量所決 1 仁 二如π申^^專利範圍第13項之能帶隙基準電路’其中： 產生該第一控 限電壓 該啟動電路係包含一第二電晶體 "亥隙電路係包含一第一電晶體’該第一電晶體係 制k號，並且該第一電晶體係具有一第一臨 該第二電晶體係由

   第28頁 487836 六、申請專利範圍 該第三控制信號所控制，該第二電晶體係具有一第二臨限 電壓，該第二臨限電壓之絕對值係小於該第一臨限電壓之 絕對值；以及 該信號位準轉換器係將該第一控制信號之位準轉換成 該第三控制信號之位準，該第三控制信號之位準係適合用 於使該第二電晶體導通與不導通。 1 6、如申請專利範圍第1 3項之能帶隙基準電路，其中： 該能帶隙電路係包含一第一電晶體，該第一電晶體係 產生該第一控制信號； 該啟動電路係包含一第二電晶體，該第二電晶體係由 該第三控制信號所控制； 該信號位準轉換器係包含一第三電晶體、一第四電晶 體與一第一電流鏡電路，該第三電晶體係輸出一輸入電流 至該第一電流鏡電路，俾回應該第一控制信號之位準，該 第三控制信號之位準係由流過該第一電流鏡電路與該第四 電晶體之電流量所決定，以及 該第一電晶體與該第三電晶體係作為一第二電流鏡電 路，該第二電晶體與該第四電晶體係作為一第三電流鏡電 路0 1 7、如申請專利範圍第1 6項之能帶隙基準電路，其中 該第一電晶體與該第三電晶體係各具有一第一臨限電壓， 該第二電晶體與該第四電晶體係各具有一第二臨限電壓，

   487836 六、申請專利範圍 該第二臨限電壓之絕對值係小於該第一臨限電壓之絕對 值。 1 8、如申請專利範圍第1 3項之能帶隙基準電路，其中 該能帶隙電路係包含一第一電晶體； 該啟動電路係係包含一第二電晶體，該第二電晶體係 由該第三控制信號所控制；

   該信號位準轉換器係包含一第三電晶體與一第四電晶 體，該第三電晶體與該第四電晶體係串聯於一輸出該電源 電壓之電源端與接地端之間，該第四電晶體係由該第一控 制信號所控制，該第三控制信號係由流過該第三電晶體與 該第四電晶體之電流量所決定；以及 該第一電晶體與該第三電晶體係作為一第一電流鏡電 路，該第二電晶體與該第四電晶體係作為一第二電流鏡電 路。 1 9、一種能帶隙基準電路，包含： 一能帶隙電路；

   一信號位準轉換器，該信號位準轉換器係與該能帶隙 電路連接；以及 一啟動電路，該啟動電路係與該信號位準轉換器及該 能帶隙電路連接； 其中： 該能帶隙電路係包含一第一電晶體，該第一電晶體係

   第30頁 487836 六、申請專利範圍 具有一電流路徑，該電流路徑係在一電源線與一輸出一基 準電壓之第一節點之間； 該啟動電路係包含一第二電晶體，該第二電晶體係具 有一電流路徑，該電流路徑係在該電源線與一第二節點之 間，該第二節點係與該第一電晶體之一控制閘極連接； 該信號位準轉換器係與該第一電晶體之該控制閘極及 該第二電晶體之一控制閘極連接。

   第31頁