專利名稱：固定轉(zhuǎn)導偏壓電路裝置以及提供固定轉(zhuǎn)導偏壓電路的方法
技術領域：
本發(fā)明主要涉及一種提供改善的固定轉(zhuǎn)導偏壓電路(constanttransconductance circuit，簡稱Gm circuit)的方法與電路，以及一種提供固定參考電流的方法，其中該方法 可用于先進式集成電路，并特別適用于模擬電路。本發(fā)明提供了在電路上的優(yōu)點，其中該電 路可提供一與溫度無關的固定電流源，尤其用于在先進式半導體工藝技術世代上。
背景技術：
電子電路(特別針對利用半導體工藝為集成電路的模擬電路的電子電路)的一般 需求為須具有一固定的參考電流。圖1為公知技術的一固定轉(zhuǎn)導偏壓電路，其中固定轉(zhuǎn)導 偏壓電路提供一固定參考電流Iref。固定轉(zhuǎn)導偏壓電路具有一固定轉(zhuǎn)導，所以理想地來說 所輸出的電流可維持為一既定大小。若該電路當成一理想電路來操作時，即使供應電壓Vdd 改變時，電流參考Iref依舊會維持為定值，并且也不受工藝和溫度變化所影響。
在圖1中，應用于半導體上藝上的電阻R可為氧化擴散電阻(簡稱0D電阻)或可 為多晶硅電阻(polysilicon resistor)，或者是上述兩者電阻的結合。晶體管MP1、MN1、MN2 以及MP2構成一電流鏡的電路，其中流經(jīng)電阻R的電流也為在電路輸出端的參考電流Iref， 通過選擇電阻R的電阻值大小以及晶體管MP1和麗l的尺寸大小，并且使得晶體管麗2和 MP2與晶體管MP1和MN1相互符合的(值得注意的是，在其他公知技術中有些是通過晶體管 尺寸大小來改變參考電流，而不是通過改變電阻R的數(shù)值來改變參考電流大小的)，利用上 述原理來調(diào)整輸出的參考電流Iref的大小。
參考電流Iref可表示為下列式子
<formula>formula see original document page 5</formula>
在理想情況下，參考電流Iref應該與集成電路溫度是無關。但事實上，電阻R以 及在分母中的移動率yPCox(W/L)皆具有溫度相依性的特性，且因為物理電阻R的溫度相 依性與上述移動率的溫度相依性并未呈現(xiàn)平衡的情況，所以實際電路上所觀察的參考電流 Iref也具有溫度相依性，但是與溫度有關的參考電流Iref是所不愿見到的。
圖2a、圖2b以及圖2c顯示理想和真實情況的移動率的溫度相依性，理想和真實情 況的電阻的溫度相依性，以及對集成電路來說，在慣用溫度范圍內(nèi)參考電流Iref的結果描 述(也為理想和真實情況下參考電流Iref的溫度相依性)，其中慣用溫度范圍為_40°〇和 125t:之間。因為移動率具有負溫度相依性(甚至在理想的情況下也是)，而電阻R的正溫 度相依性也不足夠補償其移動率的負溫度相依性，所以參考電流Iref也具有溫度相依性 的特征，并且參考電流Iref的溫度相依性為正溫度相依性(也隨著增加的溫度而增加)，也 為參考電流Iref的溫度相依性與移動率的值和電阻的值的倒數(shù)成比例的。
當半導體工藝的技術進步時，裝置尺寸則持續(xù)地變小，目前半導體工藝包括了 45納米的大小，并且在不久之后其尺寸可減少到32納米。這些工藝里程碑通常稱之為"技術 世代"。目前正在朝向28納米的大量生產(chǎn)并且期待以最短的時間能達成，持續(xù)趨向更小的 裝置以及更先進的世代。 當裝置尺寸隨著半導體技術世代的進步而縮小，實際布置圖所產(chǎn)生的效應則會操 控了該裝置的特征和效能。由于半導體工藝中的變化和溫度都會影響該裝置的效能，對于 先進的半導體工藝和未來的半導體工藝來說，圖2a_圖2c中所顯示的溫度相依性甚至會變 的更顯著。 值得注意圖2b中理想情況下的例子(即為圖中較淺顏色的線條)，該電阻R其理 想例子情況下，該曲線是呈現(xiàn)水平的，意味著并未具有溫度相依性。但在理想情況下，也并 未產(chǎn)生一個與溫度無關的參考電流Iref，在圖2c中可清楚的知道，在-4(TC時在下面的那 個參考電流Iref曲線為理想狀況下的，并且在125t:時，理想狀況下的曲線圖的數(shù)值則會 比實際狀況下的來的高。那是因為，如圖2a所示的，移動率yPCox(W/L)不管在理想或?qū)?際的情況下皆具有溫度相依性的特性。為了使得參考電流Iref為與溫度無關的，故需要一 種方法來補償該移動率的溫度相依性的特征。 圖3a_圖3b顯示在一般半導體工藝下，通過公知方法所形成的電阻R的切面圖。 圖3a顯示氧化擴散電阻(稱的為0D電阻)，上述0D電阻于形成電阻端的兩導體或兩金屬 線間的裝置的有源區(qū)之上。圖3b顯示多晶硅電阻(polysilicon resistor)，上述多晶硅電 阻于形成電阻端的兩導體或兩金屬線間的半導體基底的有源區(qū)之上，有時候結合該兩種方 法來增加電阻R的阻抗，但是依舊需要其他的改善方法。 因此，對集成電路來說，為了保持與現(xiàn)存和未來半導體工藝相容，提供一個不受溫 度所支配的固定電流源實為所希望的。

發(fā)明內(nèi)容
通過本發(fā)明的實施例大致可解決或避免這些和其他的問題，并達成技術優(yōu)點，其 中本發(fā)明的實施例提供針對固定轉(zhuǎn)導偏壓電路的一電壓相依可調(diào)式電阻元件，以使用來提 供溫度相依的補償以平衡具有溫度相依性的移動率，如此才能提供一個與溫度無關的參考 電流。 在本發(fā)明第一個實施例中，提供與固定轉(zhuǎn)導偏壓電路中的電阻串聯(lián)的壓控電阻， 以及使用一反饋來控制該壓控電阻的數(shù)值大小。利用這樣的方式，可增加組合電阻的正溫 度相依性的特征，選擇該電阻值以提供一平衡的溫度相依性來彌補所輸出的參考電流上的 具有負溫度相依性的移動率，使得該輸出的參考電流可維持在一設定的電平，或與基底溫 度具有較少的相依性。 在另一實施例中，提供一種于一固定轉(zhuǎn)導偏壓電路中的反饋電路，在反饋電路中， 控制在固定轉(zhuǎn)導偏壓電路的柵極中控制下拉晶體管的電壓。當該電壓增加時，具有一增益 的反相放大器輸出一減少的電壓至壓控電阻中；而當至該壓控電阻的電壓減少時，一壓控 的電流路徑增加了其流經(jīng)的電流。根據(jù)此方式，該反饋電路補償了固定轉(zhuǎn)導偏壓電路的電 流以維持所輸出的參考電流在一既定大小下，當溫度增加時，該輸出的參考電流可維持在 該既定大小下，并且與集成電路的操作溫度無關。 在另一實施例中，在固定轉(zhuǎn)導偏壓電路中提供一種具有正溫度相依性的壓控電阻，由于移動率決定了固定轉(zhuǎn)導偏壓電路的負溫度相依性，于一操作溫度范圍內(nèi)具有正溫 度相依性的壓控電阻是設計用來補償負溫度相依性，提供一反饋電壓給壓控電阻以調(diào)整該 壓控電阻的阻抗大小，并且當操作溫度增加或減少時提供該正溫度相依的系數(shù)大小以獲得 一固定的參考電流。 在另一實施例中，提供一種反饋電路以調(diào)整一固定轉(zhuǎn)導偏壓電路的電阻，該反饋 電路可包括一具有負增益的運算放大器，至放大器的輸入可為一內(nèi)部電壓，其中該內(nèi)部電 壓隨著溫度的增加而增加，而該反饋電路提供一隨著溫度增加而減少的反饋電壓，該反饋 電壓耦接至壓控電阻以提供對于固定轉(zhuǎn)導偏壓電路的一補償機制。 在一方法實施例中，提供一種至固定轉(zhuǎn)導偏壓電路的電流，其中該固定轉(zhuǎn)導偏壓 電路設計為像鏡子一樣以提供一固定的輸出電流，固定轉(zhuǎn)導偏壓電路的一內(nèi)部節(jié)點電壓是 隨著溫度而增加的，形成一與內(nèi)部節(jié)點電壓相符但隨著溫度而減少的反饋電壓，提供至固 定轉(zhuǎn)導偏壓電路的電流是根據(jù)反饋電壓而改變的。通過此方式，在變化的溫度下，輸出電流 也可維持在一既定且設定的電平上。 以上的描述概括了本發(fā)明的特征和技術優(yōu)點，因此可通過以下所詳細說明的敘述 來更了解本發(fā)明，該摘要僅簡單描述某些本發(fā)明的實施例，但本發(fā)明并非僅限于上述實施例。 在此描述本發(fā)明的其余特征和優(yōu)點，以構成本發(fā)明的保護范圍。任何本領域普通 技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可做些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護 范圍當視隨附的權利要求所界定的范圍為準。


圖1為公知技術的一固定轉(zhuǎn)導偏壓電路，其中固定轉(zhuǎn)導偏壓電路提供一固定電流 Iref 。 圖2a、圖2b和圖2c顯示圖中一理想和實際上的移動率的溫度相依性， 一理想和實 際電阻的溫度相依性，以及對集成電路來說在慣用的溫度范圍內(nèi)參考電流Iref的結果描 述，其中慣用的溫度范圍為-40度c(攝氏度)和125度c之間。 圖3a_圖3b顯示在一般半導體工藝下通過公知方法所形成的電阻R的切面圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施例所述的一固定轉(zhuǎn)導偏壓電路。
圖5是描述圖4電路的電路實施。 圖6a、圖6b、圖6c中描述移動率、電阻，以及參考電路Iref與溫度的關系。
圖7a、圖7b、圖7c分別為通過移動率、電阻、以及參考電流的微分后，分別在三例 子下的溫度相依性的表示圖。 圖8a、圖8b和圖8c為圖5電路實施例中電壓VBN、電壓VMID和電阻Rcv與溫度 的關系的三張曲線圖。 圖9a描述比較于本發(fā)明實施例中的壓控電阻的數(shù)值和溫度的關系以及在現(xiàn)有技 術中的固定電阻與溫度的關系。 圖9b中描述現(xiàn)有技術的固定轉(zhuǎn)導偏壓電路所得到的參考電流Iref與本實施例的
固定轉(zhuǎn)導偏壓電路所得到的參考電流Iref的比較。 圖10顯示本發(fā)明固定轉(zhuǎn)導偏壓電路的另一實施例。
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并且，上述附圖中的附圖標記說明如下 31 氧化擴散電阻(簡稱0D電阻) 32 多晶硅電阻(polysilicon resistor) 33 P型基底 MP 1 、 MN1 、 MN2 、 MP2 、 MP3 、 MN3 、 MN4 、 MP4 、 T1 晶體管 Iref 固定參考電流 R， Rl、Rv、Rcv 電阻 VDD、 VBN、 VMID 電壓 AN 反饋放大器 0TA1 轉(zhuǎn)導偏壓放大器
具體實施例方式
以下所描述的為本發(fā)明的較佳實施例的應用和組合。然而，可了解的是，本發(fā)明提
供許多可應用的發(fā)明概念，其中該發(fā)明概念可通過特定內(nèi)容的廣泛變化來具體實現(xiàn)，在此
所討論的特定實施例僅為實踐和使用本發(fā)明的特定方法，并非限制本發(fā)明的范圍。 圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施例所述的一固定轉(zhuǎn)導偏壓電路。在圖4中，提供一壓控
電阻Rcv，在一實施例中，提供與一已知電阻Rl并聯(lián)的有效電阻Rv(該電阻可為氧化擴散電
阻(簡稱0D電阻)或多晶硅電阻或者在其他的實施例中電可為其兩者的結合)，該有效電
壓相依電阻要足夠大到可以忽略固定電阻Rl 。在其他實施例中，壓控電阻Rcv可包括大的
晶體管，并且此安排可為另一實施例，這樣的實施例也可視為本發(fā)明的一部分且不超出隨
后隨附的所要求保護的范圍內(nèi)。 在之前已說明了晶體管MP1、麗1、麗2和MP2所組成的固定轉(zhuǎn)導偏壓電路，且輸出 參考電流Iref。 具有-A增益的反饋放大器AN接收一電壓VBN并且輸出一成反比的電壓VMID。那 是因為反饋放大器AN的增益為負的關系，所以電壓VMID會隨著電壓VBN的增加而減少，反 之亦然。 當電壓VBN增加時，則電壓VMID減少，意味著增加了電阻Rv的數(shù)值；當電壓VBN 變小，則電壓VMID增力B，意味著減少了電阻Rv的數(shù)值。如此看來，上述反饋放大器AN可補 償該電流以維持參考電流Iref在一固定并且理想的固定電平上。 在操作上，圖4中的固定轉(zhuǎn)導偏壓電路40提供產(chǎn)生在輸出點的參考電流Iref，該 參考電流Iref可維持為一固定大小，且不會受到電壓VDD的影響。晶體管MN1電性連接成 二極管，并且晶體管麗l提供于柵極上的電壓VBN，其中該電壓VBN的大小為大于接地電壓 的晶體管臨界值( 一般來說為0. 5-0. 8伏特左右)。因此，晶體管MN2接收上述電壓VBN， 并且導通與晶體管麗l所導通的范圍為相同的。晶體管MP2也電性連接成二極管，因此，提 供一柵極電壓，其中該柵極電壓為大于接地電壓的晶體管臨界值。該柵極電壓同樣地耦接 至提供電流給晶體管麗l的晶體管MP1。因為該柵極電壓與電壓VDD是無關的，甚至在電壓 VDD稍微下降或增加的情況下，該電路也提供一固定參考電流Iref。 根據(jù)歐姆定律I = V/R來決定流入到晶體管MP1漏極的電流，在此電阻R為Rv，并 且為可變的。
當溫度升高，電壓VBN會有下降的趨勢。然后反饋放大器AN會輸出一增加的電壓 VMID，該增加的電壓增加了該電阻Rev的大小。 圖5描述(在一實施例中)圖4電路的電路實施。在圖5中，電阻Rl與一包含一 固定電阻R2的電阻并聯(lián)形成了電阻Rcv，而該電阻R2連接到一壓控電流源，在這例子中， 使用一P型金屬氧化物半導體晶體管T1。在另一實施例中，根據(jù)該反饋電壓提供電流的機 制可取代晶體管T1。電阻R2與柵極為接收電壓VMID的晶體管T1串聯(lián)。晶體管MP1、MP2、 MN1和MN2全部耦接以形成一固定轉(zhuǎn)導偏壓放大器(如公知技術所述)。于節(jié)點上的電壓 VBN(也為電性耦接為二極管的晶體管麗l的柵漏電壓)與包括晶體管MP3、MP4、麗3和麗4 的反饋放大器AN耦接。反饋放大器AN提供對一輸入的電壓VBN做一負增益放大。在操作 中，當節(jié)點上的電壓VBN增加時，則電壓VMID下降，而當電壓VBN減少時，該電壓VMID上升。
當電壓VMID下降，則晶體管Tl會導通，其中該晶體管Tl所傳送電流會經(jīng)過電阻 R2，相當于電阻Rev的大小會減小；相反的，當電壓VMID上升，P型晶體管Tl導通較少的電 流，并且流經(jīng)電阻R2的電流減少，也為電阻Rcv的數(shù)值大小隨的增加。
圖6a、圖6b、圖6c分別描述移動率、電阻，以及所產(chǎn)生的參考電路Iref與溫度的 關系。 一例子為描述在理想情況下的溫度相依性，另一例子為公知技術以及第三例子為本 發(fā)明的實施例。在所有三個例子中，移動率yPCox(W/L)的溫度相依性是最相似的，圖6a 顯示負溫度相依性，也為當溫度升高時而移動率pPCox(W/L)的數(shù)值下降。于圖6b中，電 阻R為理想狀況下(為水平的位于中間的曲線)、一公知技術(具有較溫和的正溫度相依性 的系數(shù)，為顏色最深的曲線)以及本發(fā)明的實施例，其中本發(fā)明的實施例為壓控電阻隨著 溫度增加而劇烈的變化(圖中顏色最淺的曲線)。而圖6c顯示各例子所產(chǎn)生的參考電流 Iref。圖6c的顏色最深的線條為公知技術的例子，且其曲線具有正溫度相依性的特征，圖 中于溫度-4(TC時(最左邊)，該參考電流Iref大約為47微安培，而于溫度125°C時(圖最 右邊)，則上升到了 57微安培。而在圖6c中參考電流Iref最糟糕的曲線即為具有理想電 阻的電路的情況下。因為移動率隨著溫度改變，然而電阻R在理想的情況下不會隨著溫度 改變，則所造成的參考電流Iref于溫度-4(rC時大約為40微安培，但隨著上升的溫度而持 續(xù)增加到65微安培。而圖6c中中間的曲線則表示通過本發(fā)明的壓控電阻而參考電流Iref 是具有溫度補償?shù)?，例如圖4和圖5中的實施例，參考電流Iref在溫度_401:時大約為50 微安培，并且在溫度升高到125t:時，也大約維持在相同的數(shù)值。因此，該比較圖可顯示出使 用本發(fā)明的實施例所得到的優(yōu)點。 圖7a、圖7b、圖7c分別為移動率、電阻、以及參考電流的微分后，在三個情況下 (不用任何方法、公知技術和本發(fā)明實施例)的溫度相依性的表示圖。該參考電流微分后可 表示為
<formula>formula see original document page 9</formula> 因此，只要對具有相對于溫度的固定參考電流Iref的電路正確操作，相對于溫度 的參考電流的變化(也為該微分的數(shù)值)應該趨近于0。 在上述公式中，因為移動率對時間微分后為負值(故具有負微分的特征)，電阻微分(即為電阻隨著溫度的變化)后的數(shù)值與移動率對時間微分后的數(shù)值^^正好相反
時，則對于壓控電阻Rcv來說是最好的設計。通過本發(fā)明的實施例中的上述反饋放大器AN 以及壓控電阻Rcv，即可達成產(chǎn)生溫度無關的固定參考電流Iref 。 圖7a_圖7c分別顯示圖6a_圖6c中所示的各項數(shù)值所形成的圖形的微分曲線， 其中橫軸皆為溫度。圖7a中的三條圖形顯示在理想、公知以及本發(fā)明情況下的^。曲線 圖，圖中的各曲線全部重疊并且具有相同的斜率。圖7b中的三條圖形顯示在理想、公知以 及本發(fā)明情況下的^fi曲線圖。在理想情況下，電阻大小與溫度無關并且對于溫度的改變
為o(為圖7b中最底部的曲線)。在公知方法下的曲線是具有些微正斜率并且?guī)缀鯙榫€性
的。而于本發(fā)明實施例中，壓控電阻的微分顯示于圖7b中的最上層的曲線，該曲線具有最
大的數(shù)值(大約為公知技術的兩倍)，并且在-401:與125t:之間所呈現(xiàn)的斜率是稍微負值 的，對于較冷溫度來說，關于溫度的改變是較高的，且而當溫度增加時，則曲線會些微地下 降。 而^fi改變的速率則顯示于圖7c中，在理想的電阻下，則移動率會支配曲線。
因此，圖7c中最上層的曲線即為理想狀況下的，其^&^)改變的速率為最大。而圖7c中
中間的曲線即為利用固定但具有溫度相依性的電阻的公知技術下所表示出的微分數(shù)值。而 圖7c中的最底部曲線則為本發(fā)明實施例的電路所產(chǎn)生的參考電路Iref的改變速率，其對 溫度變化來說大約為O，這是為最想要的結果。再者，通過正確地選擇和利用本實施例中可 變電壓相依電阻以及反饋放大器，則可在固定轉(zhuǎn)導偏壓電路中可達成一與溫度無關的固定 參考電流Iref。 圖8a、圖8b和圖8c分別描述圖5電路實施例中電壓VBN、電壓VMID和電阻Rcv與 溫度關系的三張曲線圖。在圖8a中，表示節(jié)點電壓VBN的曲線隨著溫度升高而下降。因此， 該電壓VBN提供了相對于溫度的移動率的直接對應，可有效地利用在本發(fā)明實施例中的上 述對應來補償電路。而圖8b描述反饋放大器AN的輸出電壓(也為電壓VMID)描述與溫度 的關系，并且反饋放大器AN的輸出電壓與溫度成反比，其中該電壓VMID具有與電壓VBN相 同但相反的傾斜度，且也相對于溫度的移動率的曲線是相反的。圖8c顯示壓控電阻Rcv的 電阻值，當電壓VMID上升，電阻值以相同的斜率上升。以這樣的方式來維持斜率(變化的 速率)，本發(fā)明的實施例中的壓控電阻Rcv將變成一具有正溫度相依性的溫度相依項，控制 正溫度相依性以消除移動率的負溫度相依性，并且因此該輸出的參考電流Iref即能夠維 持在不隨溫度改變的一固定的常數(shù)下。 圖9a描述比較于本發(fā)明實施例中的壓控電阻的數(shù)值和溫度的關系以及在現(xiàn)有技 術中的固定電阻與溫度的關系。在圖9b中描述現(xiàn)有技術的固定轉(zhuǎn)導偏壓電路所得到的參 考電流Iref與本實施例的固定轉(zhuǎn)導偏壓電路所得到的參考電流Iref的比較。
圖9a顯示了現(xiàn)有技術電阻與溫度的效能，該固定數(shù)值的電阻具有所希望的正溫 度系數(shù)，但該斜率(為該較不陡的曲線)并非為足夠彌補該移動率PpC。x(W/L)p的負溫度系
10數(shù)(如上所述)的數(shù)值。在圖9a中，較陡的曲線(顏色較深者)為描述本發(fā)明實施例的不受溫度影響的壓控電阻的數(shù)值，并且該較陡的曲線顯示了其具有更強的正溫度相依性。
每個例子下，相對的固定參考電流Iref與溫度的關系表示于圖9b中，變化最多的曲線(顏色較淡的)描述具有固定電阻的現(xiàn)有技術方法的效能，在-4(TC時，該參考電流Iref量測結果為44微安培，在最高溫度125°C時，該曲線顯示了參考電流Iref為55微安培。其相差為11微安培，或者為具有23. 73%的變化量。 在圖9b較為水平的曲線(顏色較深的)為顯示加入了本發(fā)明的技術特征的實施例的固定轉(zhuǎn)導偏壓電路的效能圖。該電路的參考電流Iref在-401:時大約為50微安培而在最大的數(shù)值發(fā)生在大約2(TC時的50. l微安培。這樣表示與溫度的關系僅有O. 72%的變化量。 圖10顯示本發(fā)明固定轉(zhuǎn)導偏壓電路的另一實施例，在圖10中，該輸入層包括了具
有反饋的電壓相依電阻以及一可操作的轉(zhuǎn)導偏壓放大器0TA1該元件可以改善固定轉(zhuǎn)導偏
壓電路的效能，并且更具有相容性，且當使用了結合轉(zhuǎn)導偏壓放大器0TA1的固定轉(zhuǎn)導偏壓
電路實施例、電壓相依電阻和本發(fā)明的反饋電路時，可具有更多其他的好處。 本發(fā)明實施例的固定轉(zhuǎn)導偏壓電路和方法具有使用優(yōu)點，在特定的溫度范圍內(nèi)，
該固定電流變化可減少到少于1%，但現(xiàn)有技術的固定轉(zhuǎn)導偏壓電路的電流變化為23%，
只要通過9個晶體管即可達到此改善效果。 即使在近期發(fā)展的高階半導體工藝中具有更多的優(yōu)點，本發(fā)明的實施例電可通過這些程序(例如使用OD電阻)來實現(xiàn)。當電路為簡單，并且可與任何的半導體工藝相容時，本發(fā)明實施例還可使用在邏輯或混合的信號程序中，且不論是在模擬電路或數(shù)字電路中執(zhí)行，本發(fā)明的實施例僅需要在電路面積上小小的額外增加即可。 所提出的變型與潤飾的實施例以及其他實施例將能夠使得本領域普通技術人員充分了解到本發(fā)明是具有以上說明和相關圖示所教示的特點與優(yōu)點。因此，可以了解的是
本發(fā)明并未只限縮為上述已公開的特定實施例中，任何其變型與潤飾的實施例也屬本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。此外，雖然上述詳細說明和相關以及所附的圖式是利用基本要素及/或功能方式闡述特定實施例的結合內(nèi)容以描述實施例，但可了解的是，任何基于其基本要素及/或功能方式闡述的各種不同的結合也可通過其他替代且未背離本發(fā)明保護范圍的實施例所提供。就其而論，例如，以基本要素及/或功能方式闡述的任何各種不同的結合(而非上述明確說明)也可被視為本發(fā)明權利要求中所提出的保護范圍內(nèi)。雖然在此使用一些特定術語來描述本發(fā)明，但以一般或描述性的方式來使用此特定術語，并非是用來限制本發(fā)明的。
權利要求
一種固定轉(zhuǎn)導偏壓電路裝置，包括一壓控電阻，耦接于一供應電壓上；一固定轉(zhuǎn)導偏壓電路，耦接于上述壓控電阻，并且具有提供一固定電流的一輸出；以及一反饋電路，耦接于上述固定轉(zhuǎn)導偏壓電路內(nèi)的一電壓節(jié)點，并且提供一反饋電壓以控制上述壓控電阻的數(shù)值大小；其中上述固定轉(zhuǎn)導偏壓電路具有負溫度相依性的特性以及上述壓控電阻具有正溫度相依性的特性。
2. 如權利要求1所述的固定轉(zhuǎn)導偏壓電路裝置，其中上述反饋電路包括具有一負增益 的一放大器。
3. 如權利要求1所述的固定轉(zhuǎn)導偏壓電路裝置，其中上述固定轉(zhuǎn)導偏壓電路還包括 一第一P型金屬氧化物半導體晶體管，具有耦接于上述壓控電阻和一第一節(jié)點之間的電流傳導路徑，并且上述第一 P型金屬氧化物半導體晶體管具有一柵極；一第一 N型金屬氧化物半導體晶體管，于上述第一節(jié)點和一參考接地點之間電性連 接成二極管，并且上述第一 N型金屬氧化物半導體晶體管具有耦接至上述電壓節(jié)點的一柵 極；一第二 N型金屬氧化物半導體晶體管，具有耦接于一第二電路節(jié)點和上述參考接地點 之間的電流傳導路徑，并且上述第二N型金屬氧化物半導體晶體管具有耦接至上述電壓節(jié) 點的一柵極；以及一第二P型金屬氧化物半導體晶體管，具有耦接于參考電流輸出點和上述第二電路節(jié) 點之間的電流傳導路徑，并且上述第二P型金屬氧化物半導體晶體管電性連接成二極管以 及上述第二 P型金屬氧化物半導體晶體管的柵極與上述第一 P型金屬氧化物半導體晶體管 的柵極耦接；其中在上述參考電流輸出點上所提供的電流與上述供應電壓為不相依的。
4. 如權利要求1所述的固定轉(zhuǎn)導偏壓電路裝置，其中上述壓控電阻還包括 一金屬氧化物半導體晶體管，耦接于上述供應電壓和一固定電阻之間，且根據(jù)輸入至上述金屬氧化物半導體晶體管的柵極端的上述反饋電壓提供至上述固定電阻中的電流；以 及一第二固定電阻，與串聯(lián)的上述金屬氧化物半導體晶體管和上述固定電阻以并聯(lián)的方 式耦接；其中上述金屬氧化物半導體晶體管為一 P型金屬氧化物半導體晶體管。
5. 如權利要求4所述的固定轉(zhuǎn)導偏壓電路裝置，其中當上述反饋電壓下降時，上述P型 金屬氧化物半導體晶體管增加至上述固定電阻中的電流，因此減少了上述壓控電阻的電阻 值大小。
6. 如權利要求5所述的固定轉(zhuǎn)導偏壓電路裝置，其中上述反饋電壓上升時，上述P型金 屬氧化物半導體晶體管減少至上述固定電阻中的電流，因此增加了上述壓控電阻的電阻值 大小。
7. 如權利要求1所述的固定轉(zhuǎn)導偏壓電路裝置，其中上述固定轉(zhuǎn)導偏壓電路的移動率 的溫度相依性的斜率趨近于0，并且與上述壓控電阻的溫度相依性的斜率為相反的。
8. —半導體裝置，包括一壓控電阻，通過一半導體基底的一有源區(qū)所形成，并且耦接于一供應電壓和一節(jié)點 之間；一第一復數(shù)晶體管，在上述半導體基底中形成，上述第一復數(shù)晶體管為第一和第二種 導電形式，并且上述第一復數(shù)晶體管耦接以形成一固定轉(zhuǎn)導偏壓電路，具有一如一輸入的 上述節(jié)點以及具有一固定電流輸出點；以及一第二復數(shù)晶體管，在上述半導體基底中形成，并且上述第二復數(shù)晶體管耦接以形成 負增益的一反饋放大器，耦接至上述固定轉(zhuǎn)導偏壓電路內(nèi)的一電壓節(jié)點，并且輸出一反相 的反饋電壓；其中上述反相的反饋電壓控制上述壓控電阻。
9. 如權利要求8所述的半導體裝置，其中上述第一復數(shù)晶體管還包括 一第一P型金屬氧化物半導體晶體管，具有耦接于上述節(jié)點和上述固定轉(zhuǎn)導偏壓電路的內(nèi)部節(jié)點之間的電流傳導路徑，并且具有一柵極；一第一 N型金屬氧化物半導體晶體管，電性連接成二極管并且具有耦接上述固定轉(zhuǎn)導 偏壓電路的上述內(nèi)部節(jié)點和一接地電壓之間的電流傳導路徑，并且在上述第一N型金屬氧 化物半導體晶體管的柵極端形成一電壓，其中上述第一N型金屬氧化物半導體晶體管的柵 極端還與上述固定轉(zhuǎn)導偏壓電路的上述內(nèi)部節(jié)點耦接；一第二 N型金屬氧化物半導體晶體管，具有耦接至上述固定轉(zhuǎn)導偏壓電路的上述內(nèi)部 節(jié)點的柵極，并且具有耦接于上述接地電壓和一第三節(jié)點之間的電流傳導路徑；以及一第二 P型金屬氧化物半導體晶體管，于上述第三節(jié)點和上述固定電流輸出點之間 電性連接成二極管，具有耦接至上述第一第一 P型金屬氧化物半導體晶體管的柵極的柵極 端，并且具有其電流傳導路徑以衰減上述固定電流輸出點的電流；其中上述固定電流輸出點的電流維持一既定大小并且與上述供應電壓的變化無關。
10. 如權利要求8所述的半導體裝置，其中上述壓控電阻還包括 一第一固定電阻，耦接于上述供應電壓以及上述節(jié)點之間；以及一第二電阻元件，其包括具有耦接于上述供應電壓和上述節(jié)點之間的電流傳導路徑的 一晶體管，并且形成至上述第一固定電阻的一并聯(lián)電流路徑。
11. 如權利要求io所述的半導體裝置，其中上述第二電阻元件還包括與上述晶體管串聯(lián)的一第二固定電阻。
12. —種提供固定轉(zhuǎn)導偏壓電路的方法，包括 提供一壓控電阻以提供來自一正供應電壓的一溫度相依電流；降低至一電流鏡的一固定電流，上述固定電流成正比于上述溫度相依電流，上述電流 鏡的增益大小與溫度有關；在上述電流鏡中接收隨著上述固定電流的變化而改變的一電壓節(jié)點；以及提供一負反饋電路，上述負反饋電路與上述電壓節(jié)點耦接，并且控制上述壓控電阻和 一負反饋電壓；其中提供與溫度的變化無關的上述固定電流。
13. 如權利要求12所述的提供固定轉(zhuǎn)導偏壓電路的方法，其中提供上述壓控電阻的步 驟還包括提供耦接于上述正供應電壓和一節(jié)點之間的一第一固定電阻；以及提供與上述第一固定電阻并聯(lián)的一壓控電阻元件，其中上述壓控電阻元件具有一電流 傳導路徑，并且具有根據(jù)上述負反饋電壓改變上述電流傳導路徑的上述壓控電阻的一輸出 電壓。
14. 如權利要求13所述的提供固定轉(zhuǎn)導偏壓電路的方法，其中提供上述壓控電阻元件 的步驟還包括提供具有耦接于上述正電源供應和一第二固定電阻之間的電流傳導路徑的一晶體管， 并且在為輸入端的上述晶體管的柵極上接收上述負反饋電壓。
15. 如權利要求12所述的提供固定轉(zhuǎn)導偏壓電路的方法，其中上述壓控電阻具有正溫 度相依的特性，以及于上述電壓節(jié)點上的電壓具有負溫度相依的特性。
全文摘要
提供一種與溫度無關的固定參考電流的電路架構和方法，本發(fā)明實施例所公開的一固定轉(zhuǎn)導偏壓電路包括一壓控電阻用以提供至一電流鏡中的電流，上述電流鏡降低其輸出端的參考電流，通過提供一控制上述壓控電阻的反饋電路，可獲得一溫度補償電路，上述壓控電阻的溫度相依性為正溫度相依的，并且上述反饋電路維持該壓控電阻在可補償上述電流鏡的負溫度相依性的一數(shù)值大小中，因此，所獲得的參考電流可位于與溫度無關的一既定電平上。本發(fā)明實施例涉及提供一參考電流的方法，提供一電壓相依電阻以供應電流至一電流鏡，該電壓相依電阻接收來自電流鏡的反饋電壓，并該反饋電壓控制該電壓相依電阻，因此可獲得與溫度無關的參考電流。
文檔編號H03F1/34GK101795112SQ20101000351
公開日2010年8月4日 申請日期2010年1月12日 優(yōu)先權日2009年1月12日
發(fā)明者苑敏學, 蔡宗憲, 陳建宏 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司