DE69600348T2 - Spannungs- und/oder Stromreferenzgenerator in integriertem Schaltkreis - Google Patents
Spannungs- und/oder Stromreferenzgenerator in integriertem SchaltkreisInfo
- Publication number
- DE69600348T2 DE69600348T2 DE69600348T DE69600348T DE69600348T2 DE 69600348 T2 DE69600348 T2 DE 69600348T2 DE 69600348 T DE69600348 T DE 69600348T DE 69600348 T DE69600348 T DE 69600348T DE 69600348 T2 DE69600348 T2 DE 69600348T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- transistor
- branch
- voltage
- transistors
- reference generator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
- G05F3/02—Regulating voltage or current
- G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is DC
- G05F3/10—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics
- G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
- G05F3/20—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
- G05F3/24—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the field-effect type only
- G05F3/242—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the field-effect type only with compensation for device parameters, e.g. channel width modulation, threshold voltage, processing, or external variations, e.g. temperature, loading, supply voltage
- G05F3/245—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the field-effect type only with compensation for device parameters, e.g. channel width modulation, threshold voltage, processing, or external variations, e.g. temperature, loading, supply voltage producing a voltage or current as a predetermined function of the temperature
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
- G05F3/02—Regulating voltage or current
- G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is DC
- G05F3/10—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics
- G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
- G05F3/20—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
- G05F3/24—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the field-effect type only
- G05F3/242—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the field-effect type only with compensation for device parameters, e.g. channel width modulation, threshold voltage, processing, or external variations, e.g. temperature, loading, supply voltage
- G05F3/247—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the field-effect type only with compensation for device parameters, e.g. channel width modulation, threshold voltage, processing, or external variations, e.g. temperature, loading, supply voltage producing a voltage or current as a predetermined function of the supply voltage
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S323/00—Electricity: power supply or regulation systems
- Y10S323/907—Temperature compensation of semiconductor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Referenzgenerator im integrierten Schaltkreis zur temperaturstabilen und von der Spannungsversorgung unabhängigen Erzeugung einer konstanten Referenzspannung und/oder eines konstanten Referenzstroms während des Herstellungsverfahrens.
- Die Referenzstrom- oder Referenzspannungsgeneratoren werden in integrierten Schaltkreisen insbesondere für das Lesen aus oder das Schreiben in Speicherzellen verwendet. Insbesondere verwendet man zwei MOS-Transistorpaare in einer Schaltung mit zwei Stromspiegeln, um einen Strom zu erzeugen, der von der Versorgungsspannung der Schaltung unabhängig ist. Jedoch ist der erzeugte Referenzstrom sehr stark von der Temperatur abhängig.
- Die Erfindung hat zum Ziel, einen Referenzgenerator zu schaffen, der trotz der Toleranzen des Verfahrens, der Temperaturschwankungen oder der Schwankungen der Versorgungsspannung besonders stabil ist.
- Wie gekennzeichnet, bezieht sich die Erfindung auf einen Referenzgenerator in einem integrierten Schaltkreis der MOS- Technologie, die eine Vorrichtung mit einem Stromspiegel enthält.
- Diese Vorrichtung umfaßt:
- einen ersten Stromquellenzweig mit einem ersten Transistor, der als Diode ist, in Reihe mit einem ursprünglichen zweiten Transistor, der einen Widerstand darstellt;
- einen zweiten Zweig mit einem dritten Transistor, in Reihe mit einem vierten als Diode geschalteten Transistor.
- Erfindungsgemäß umfaßt diese Vorrichtung noch einen dritten Zweig, der mit einem Mittelpunkt des zweiten Zweiges verbunden ist, mit einem fünften Transistor in Reihe mit einem sechsten Transistor, der als Diode geschaltet ist und mit dem Mittelpunkt verbunden ist;
- wobei der erste, drittte und fünfte Transistor von demselben Leitfähigkeitstyp sind und ihr Gate zusammengeschlossen ist,
- und der zweite, vierte und sechste Transistor von demselben Leitfähigkeitstyp sind und das Gate des zweiten und vierten Transistors zusammengeschlossen ist,
- wobei der vierte Transitor eine Leitfähigkeitsschwelle hat, die größer als die des zweiten und des sechsten Transistors ist,
- um eine stabile Spannung an dem Mittelpunkt des zweiten Zweiges zu erzeugen.
- In einer Ausführungsform ermöglicht der erfindungsgemäße Referenzgenerator außerdem die Erzeugung eines stabilen Stromes. Der Generator umfaßt dazu einen vierten Zweig, der einen siebten Transistor mit der gleichen Leitfähigkeit wie der zweite Transistor mit niedrigerem Widerstand enthält, in Reihe mit einem Widerstand geschaltet,
- wobei der siebte Transistor eine niedrigere Schwellenspannung als der vierte Transistor hat und eine stabile Spannung an seinem Gate erhält, um einen stabilen Strom in diesem vierten Zweig zu erzeugen.
- Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Beispielen, auf die die Erfindung nicht beschränkt ist, wobei Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen wird:
- Fig. 1 zeigt schematisch eine elektronische Darstellung eines erfindungsgemäßen Referenzgenerators,
- Fig. 2 zeigt schematisch eine elektronische Darstellung eines erfindungsgemäßen Referenzgenerators zum Erzeugen eines stabilen Stroms,
- Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform des Generators in Fig. 2 und
- Fig. 4 und 5 sind genauere schematische Darstellungen der Fig. 1 und 3 mit Generatorschaltkreisen.
- Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Spannungsgenerators in einem integrierten Schaltkreis gemäß der Erfindung. In dem dargestellten Beispiel sind alle Transistoren in MOS Technologie.
- Der Generator umfaßt eine Vorrichtung mit einem Stromspiegel mit drei Zweigen.
- Ein erster Zweig bildet eine Stromquelle. Sie umfaßt einen ersten Transistor T1 als Diode in Durchlaß geschaltet (das heißt mit seinem Gate und Drain verbunden) und in Reihe mit einem zweiten, einen Widerstand darstellenden Transistor T2 (W/L « 1).
- Ein zweiter Zweig umfaßt einen dritten Transistor T3 in Reihe mit einem vierten Transistor T4, der als Diode in Durchlaß geschaltet ist.
- Ein dritter Zweig umfaßt einen fünften Transistor T5 in Reihe mit einem sechsten Transistor T6, der als Diode in Durchlaß geschaltet ist und an einen Mittelpunkt B des zweiten Zweiges angeschlossen ist.
- Der dritte Transistor und der fünfte Transistor sind entsprechend als Stromspiegel in Bezug zum ersten Transistor geschaltet.
- Der zweite Transistor ist in Bezug zum vierten Transistor als Stromspiegel geschaltet.
- Der Transistor T4 hat eine höhere Schwellenspannung Vtn als die Transistoren T2 und T6. In dem Beispiel ist der Transistor T4 angereichert und die Transistoren T2 und T6 ursprünglich (das heißt mit einer positiven Schellenspannung Vtna nahe null Volt).
- Es sei daran erinnert, daß eine Schaltung eines Stromspiegels darin besteht, das Gate eines Transistors über einen Transistor des gleichen Leitfähigkeitstyps, der als Diode in Durchlaß (mit Drain verbundenes Gate) geschaltet ist, zu steuern. Auf diese Weise wird der Stromfluß in dem ersten Transistor gesteuert. Die Beziehung der Ströme in den beiden Transistoren hängt im wesentlichen von der Beziehung ihrer Geometrien W/L ab. Der erste, dritte und fünfte Transistor verfügen somit über den gleichen Leitfähigkeitstyp, wie auch der zweite, vierte und sechste Transistor den gleichen Leitfähigkeitstyp haben.
- In den Figuren ist der erfindungsgemäße Referenzgenerator in CMOS-Technologie dargestellt. Somit sind der erste, der dritte und der fünfte Transistor vom P-Leitfähigkeitstyp. Ihre Source ist mit der logischen Versorgungsspannung Vcc verbunden. Der zweite, vierte und sechste Transistor sind vom Leitfähigkeitstyp N. Die Source des zweiten und vierten Transistors ist mit der elektrischen Masse verbunden. Die Source des sechsten Transistors ist an den Knotenpunkt B des zweiten Zweiges angeschlossen, das heißt an die Drains des dritten und vierten Transistors.
- Die Funktionsweise des Referenzgenerators im allgemein üblichen Arbeitsbereich wird im folgenden beschrieben.
- Es wird angenommen, daß:
- Vtp = Vt&sub1; = Vt&sub3; = Vt&sub5; und
- Vtna = Vt&sub2; = Vt&sub6;
- und damit:
- Vtn = Vt&sub4;,
- wobei Vtp die Schwellenspannung des Transistors vom P-Typ ist und in der Größeordnung von 1 Volt liegt und Vtna die Schwellenspannung des ursprünglichen Transistors vom N-Typ in der Größenordnung von 0,2 Volt und Vtn die Schwellenspannung eines angereicherten Transistors vom N-Typ in der Größenordnung von 0,8 Volt ist. Die Werte sind als nicht einschränkendes Beispiel angegeben bei einer 1,2u- und 1,0u-Technologie und Zimmertemperatur (25º).
- Der Transistor T2 stellt einen Widerstand dar (W/L « 1), und zwar derart, daß die Drainspannung des Transistors T1 nahe bei Vcc - Vtp liegt. Das ist die Spannung VA an dem Knotenpunkt A. Der Transistor T3 stellt einen Widerstand dar, und zwar derart, daß an seinem Drain eine Spannung VB nahe der Schwellenspannung des Transistors T4 liegt.
- Außerdem wird die Spannung VA = Vcc-Vtp an das Gate des Transistors T3 angelegt, der wiederum an der Grenze der Leitfähigkeit vorgespannt ist (die Spannung Gate-Source hat die Größenordnung der Schwellenspannung). Das betont die Eigenschaft als Widerstand, so daß VB gleich Vtn = Vt&sub4; gehalten wird.
- Wenn der Transistor T2 als Stromspiegel in Bezug zu Transistor T4 geschaltet ist, liegt die Spannung VB an dem Gate des Transistors T2 an. Nun aber hat man gesehen, daß die Schwellenspannung des Transistors T2 unterhalb der Schwellenspannung des Transistors T4 liegt. Im Beispiel ist Vtn = 0,8V und Vtna = 0,2V.
- Der Transistor T2 ist daher eindeutig im Leitfähigkeitsbereich. Wenn er ausreichend hochohmig gewählt wird, so daß an dem Drain VA = Vcc - Vtp liegt, dann hat der Transistor T2 auch eine deutlich höhere Drain-Source-Spannung VDS = Vcc - Vtp als Gate-Source-Spannung VGS = Vt&sub4;. Der Transistor T2 ist also gesättigt, was einen relativ konstanten Strom in den Zweigen T1, T2 sicherstellt und daher auch in dem Zweig T3, T4, selbst wenn die Versorgungsspannung schwankt.
- Der Transistor T5 ist wie der Transistor T3 vorgespannt, das heißt an der Grenze der Leitfähigkeit.
- Der Transistor T6 ist als Diode in Durchlaß geschaltet. Wenn seine Schwellenspannung niedrig und nahe Null ist, dann tendiert der Zweig (T5,T6) parallel zu dem Transistor T3 dazu, den äquivalenten Widerstand (T3//T5+T6), der den Transistor T4 lädt, sinken zu lassen und daher die Spannung VB wieder leicht ansteigen zu lassen.
- Was passiert, wenn es Temperaturschwankungen, Toleranzen des Verfahrens oder Schwankungen der Versorgungsspannung gibt?
- Wenn die Temperatur steigt, weiß man, daß die Schwellenspannung sinkt, ungefähr um 2 Millivolt pro Grad Celsius. Die Spannung VA steigt daher, wodurch der Transistor T3 einen höheren Widerstand darstellen würde; das gilt auch für den Transistor T5; doch nehmen deren Schwellenspannungen auch ab. Wenn die Schwellenspannung des Transistors T4 abnimmt, nimmt die Spannung VB daher tendenziell ab. Doch die Schwellenspannung des Transistors T6 nimmt auch ab (der Transistor entspricht fast einem Kurzschluß): der Widerstand, der T3/T5+T6 entspricht, nimmt deshalb ab, was VB steigen läßt und stabilisiert.
- In der Praxis konnte bewiesen werden, daß die Schwankung mit der Temperatur von VB schlimmstenfalls der der Schwellenspannung des Transistors folgen würde. Man konnte somit die Schwankung zwischen 25ºC und 90ºC auf 13% beschränken, was äußerst zufriedenstellend ist.
- Beim Herstellungsprozeß haben die Transistoren ein Intervall von Schwellenspannungswerten, wobei zwei benachbarte Transistoren praktisch die gleiche Schwellenspannung haben.
- In einem Beispiel erhält man für Vtp das Intervall [0,9V - 1,3V] und für Vtn das Intervall [0,7V - 1,0V].
- Wenn man für alle Transistoren Schwellenspannungen erhält, die den Maximalwerten des Verfahrens entsprechen, dann nimmt die Spannung VA tendenziell ab, was den Strom im Transistor T3 zunehmen läßt. Doch zur gleichen Zeit steigt die Schwellenspannung des Transistors auch, was den Strom im Transistor T3 abnehmen läßt. Zur gleichen Zeit steigt die Schwellenspannung des Transistors T4, und tendenziell steigt die Spannung VB. Wenn die Schwellenspannung des Transistors T6 auch steigt, steigt der äquivalente Widerstand von T3/T5+T6, was dazu führt, daß sich die Spannung VB stabilisiert. In der Praxis konnte man bestätigen, daß die Spannung VB schlimmstenfalls der Schwankung der Schwellenspannung eines Transistors vom N-Typ (T4) folgte.
- Die umgekehrte Schlußfolgerung gilt für den Fall, wo die Schwellenspannungen minimal sind.
- Man kann auch gegenläufige Schwankungen haben, zum Beispiel maximale Vtn und minimale Vtp. In diesem Fall gibt es eine Autokompensation in dem Transistor T3, wie man vorher gesehen hat. VB nimmt daher tendenziell zu, wie die Schwellenspannung des Transistors T4. Aber wenn der Transistor T6 eine viel größere Schwellenspannung hat, nimmt der äquivalente Widerstand T3/T5+T6 ab, was verhindert, daß die Spannung VB zunimmt.
- Die umgekehrte Schlußfolgerung gilt für minimale Vtn und maximale Vtp.
- Diese Stabilität der Spannung VB während des Verfahrens ermöglicht die Schaffung eines Referenzgenerators, der perfekt von einem integrierten Schaltkreis auf den anderen reproduziert werden kann. Man muß keine Anpassung vornehmen. Es gibt weniger Ausschuß bei der Herstellung.
- Wenn die Versorgungsspannung schwankt, dann schwankt der Eingangswiderstand Ron der Transistoren. Insbesondere wenn Vcc zunimmt, nimmt der Eingangswiderstand der Spannung des Transistors T1 zu, und VA nimmt ab. Wird VA an das Gate des Transistors T3 angelegt, dann nimmt die Spannung VB tendenziell zu, aber wenn zur gleichen Zeit der Eingangswiderstand des Transistors T3 zunimmt, gleichen sich die Effekte aus.
- Die Struktur mit drei Zweigen entsprechend der Erfindung erlaubt in der Praxis die Erzeugung einer Spannung VB, die schlimmstenfalls in demselben Maße wie die Schwellenspannung eines Transistors schwankt.
- In einer Weiterentwicklung, die in Fig. 1 dargestellt ist, sieht man einen vierten Zweig vor, der mit dem Knotenpunkt B verbunden ist, um die Schwankung der Spannung VB mit der Schwellenspannung Vtn auszugleichen.
- Die Theorie und die Erfahrung zeigen tatsächlich, daß die verschiedenen Schwellenspannungen der beiden Transistoren vom gleichen Leitfähigkeitstyp, bei denen unterschiedliche Ionen implantiert wurden, mit der Temperatur und der Methode schwanken, daß aber ihre Differenz nicht verschieden ist, weder im Hinblick auf die Temperatur noch auf das Verfahren.
- Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, diese Eigenschaft auszunützen, um eine Referenzspannung VC zu erhalten, die sich nicht mit der Temperatur und dem Verfahren verändert.
- Der vierte Zweig umfaßt daher einen Transistor T7 vom N-Typ in Reihe mit einem Transistor T8 vom N-Typ und angereichert (normal dotiert). Und der Transistor T7 hat eine niedrigere Schwellenspannung als der Transistor T8. Im Beispiel ist der Transistor T7 ursprünglich.
- Am Gate des Transistors T7 liegt die Spannung VB an. Der Transistor T8 ist als Diode in Durchlaß geschaltet (sein Gate ist mit seinem Drain verbunden).
- Man erhält eine Referenzspannung VC am Punkt C zwischen den beiden Transistoren T7 und T8, gleich:
- VC = VB - Vtna = Vtna - Vtna.
- Diese Spannung ist niedriger als VB, aber kompensiert sich mit der Temperatur vollständig selbst. In der Praxis zeigt sich, daß sie sich auch während des Verfahrens kompensiert.
- Wenn man zusätzlich einen ausreichend hochohmigen Transistor T8 und einen Transistor T7 mit einem niedrigen Eingangswiderstand Ron (hohe Leitfähigkeit) wählt, erhält man auch eine gute Kompensation der Schwankungen der Versorgungsspannung.
- Die erhaltenen Referenzspannungen VB oder VC sind niedrig genug (zum Beispiel in der Größenordnung von 1 Volt für VB und 0,8 Volt für VC), aber sie sind ausreichend für die Vorspannung des Gate der Speicherzellen.
- Man kann etwas höhere Werte erhalten (1,2 bis 1,6 Volt), wenn man das Verhältnis W/L des einen oder anderen Transistors T3, T5 erhöht.
- Man verliert dann ein wenig Stabilität der Versorgungsspannung, doch ohne Stabilität im Verfahren oder der Temperatur zu verlieren, was ein interessanter Aspekt ist.
- In einer Variante ermöglicht der erfindungsgemäße Referenzgenerator auch die Erzeugung eines Referenzstroms.
- Das wird in Fig. 2 gezeigt. Man verwendet die gleichen Elemente wie in Fig. 1, außer daß man den Transistor T8 durch einen wirklichen Widerstand aus einem Widerstandsmaterial wählt, so daß bei der verwendeten Technologie eine große Temperaturstabilität zu haben, zum Beispiel eine N-Diffusion.
- Man erhält einen Strom, der sich nicht mit der Versorgungsspannung Vcc, der Temperatur und dem Herstellungsverfahren verändert. Der erzeugte Strom I ist proportional zu der Spannung VC = Vtn - Vtna am Knotenpunkt C am Widerstand R.
- Die einzige Stromschwankung ist auf den Widerstand R zurückzuführen.
- Um mehrere Referenzströme zu erhalten, die geeignet sind, mehrere Vorrichtungen zu versorgen, ist es von Vorteil, daß es genügt, aufeinanderfolgende Schaltungen eines Stromspiegels in Bezug zu diesem vierten Zweig zu verwenden.
- Das wird in Fig. 3 dargestellt.
- Dafür ordnet man einen Transistor T9 in Reihe zwischen die Versorgungsspannung Vcc und den Transistor T7 an. Dieser Transistor ist als Diode in Durchlaß geschaltet und ist in dem Beispiel vom P-Typ.
- Ein fünfter Zweig enthält einen Transistor T10 in Reihe mit einem Transistor T11. Der Transistor T10 ist vom gleichen Leitfähigkeitstyp wie der Transistor T9, und sein Gate ist an das Gate des Transistors T9 angeschlossen. Der Transistor T11 ist vom gleichen Leitfähigkeitstyp wie der Transistor T7, aber mit einer höheren Schwellenspannung (Vtn), und ist als Diode in Durchlaß geschaltet. Man kann dann hintereinander mehrere andere Zweige des gleichen Typs wie dieser fünfte Zweig setzen, um die gleichen Referenzströme zu erhalten.
- Fig. 4 und 5 zeigen detaillierte schematische Darstellungen der Fig. 1 und 3. Sie zeigen ein Beispiel eines Generatorschaltkreises des erfindungsgemäßen Referenzgenerators.
- So ist in Fig. 4 ein Paar 1 von Transistoren des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps parallel zwischen dem Gate und dem Drain (A) des Transistors T1 angeordnet. Wenn der Generator aktiviert ist (ON=1), zieht das Paar 1 die Spannung VA auf ein positives Potential. Dieses Phänomen wird durch einen Transistor 2 verstärkt, hier vom N-Typ, der gleichzeitig die Gatespannung des Transistors T1 gegenüber der Masse abschirmt.
- Ein weiterer Transistor 3, hier vom P-Typ, schirmt die Gatespannung der Transistoren T2 und T4 vor der Versorgungsspannung Vcc ab, um eine zu starke Erhöhung zu verhindern.
- Ein Transistor 4, hier vom P-Typ überträgt die Versorgungsspannung auf den Drain des Transistors T7. Dieser Transistor 4 verhindert den Stromverbrauch, wenn der Generator nicht aktiv ist (ON=0).
- Die Transistoren 5 und 6, hier vom N-Typ, jeder jeweils in Reihe mit den Transistoren T2 und T4, ziehen die Source der beiden Transistoren auf Masse.
- Schließlich zieht ein Transistor 7 parallel zum Transistor T8 den Knotenpunkt C auf Masse, wenn an dem Generator keine Spannung anliegt (ON=0).
- Im Beispiel wird durch das Einschaltsignal ON des Generators, das durch einen Befehlsschaltkreis, der nicht in dem integrierten Schaltkreis dargestellt ist, ausgegeben wird, das Gate der Transistoren 5 und 6 und des Transistors vom N-Typ des Paares 1 angesteuert. Ein Wandler 8 ermöglicht es, den umgekehrten Befehl /ON entsprechend für die Transistoren 2, 4, 7 und den Transistor vom P-Typ des Paares 1 auszugeben.
- Der Vorspannungsschaltkreis ermöglicht die Vorspannung der Transistoren T1 und T4 an der Grenze der Leitfähigkeit und unterbindet dabei den Stromverbrauch, wenn der Generator nicht aktiv ist.
- Die Fig. 5 stellt einen Vorspannungsschaltkreis für den Referenzgenerator dar, der verwendet wird, um einen gleichbleibenden Strom wie in Fig. 2 dargestellt zu erzeugen.
- Dieser Vorspannungsschaltkreis umfaßt die Elemente 1, 2, 5 und 6 des Vorspannungsschaltkreises der Fig. 4.
- Er umfaßt außerdem zwei Transistoren 8 und 9, hier vom N-Typ, in Reihe in jedem Zweig des Referenzstromgenerators, um sie auf Masse zu ziehen.
- Er umfaßt nicht die Elemente 4 und 7 des Vorspannungsschaltkreises in Fig. 4.
- Die verschiedenen Figuren stellen einen Referenzgenerator in CMOS-Technologie dar. Doch ist die Erfindung nicht auf diese besondere Technologie eingeschränkt. Die Erfindung kann allgemein in MOS-Technologie hergestellt werden. Die einzigen Einschränkungen sind, daß die als Stromspiegel geschalteten Transistoren vom gleichen Leitfähigkeitstyp sind und daß der fünfte Zweig zwei Transistoren (T7, T8) vom gleichen Typ verwendet, um die gewünschte Temperaturkompensation zu erhalten.
- Die einzige technologische Einschränkung bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Referenzgenerators betrifft die Versorgungsspannung Vcc.
- Tatsächlich muß bei Fig. 1 und 2 gelten:
- Vcc > VC
- oder Vcc > Vtn - Vtna
- und bei Fig. 3:
- Vcc > VC
- oder Vcc > Vtp + Vtn - Vtna.
Claims (7)
1. Referenzgenerator als integrierter Schaltkreis in MOS-
Technologie, der einen Stromspiegel umfaßt, und der
umfaßt:
einen ersten Stromquellenzweig mit einem ersten Transistor
(T1), der als Diode geschaltet ist, in Reihe mit einem
ursprünglichen zweiten Transistor (T2), der einen Widerstand
darstellt;
einen zweiten Zweig mit einem dritten Transistor (T3) in
Reihe mit einem vierten Transistor (T4), der als Diode
geschaltet ist;
dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen dritten
Zweig umfaßt, der mit einem Mittelpunkt (B) des zweiten
Zweigs verbunden ist, mit einem fünften Transistor (T5) in
Reihe mit einem sechsten Transistor (T6), der als Diode
geschaltet und mit dem Mittelpunkt verbunden ist;
wobei der erste, dritte und fünfte Transistor vom selben
Leitungstyp sind und ihr Gate zusammengeschlossen ist,
und der zweite, vierte und sechste Transistor vom selben
Leitungstyp sind und das Gate des zweiten und vierten
Transistors zusammengeschlossen sind,
wobei der vierte Transistor eine Leitfähigkeitsschwelle
(Vtn) hat, die größer als die des zweiten und des sechsten
Transistors ist (Vtna),
um eine stabile Spannung (VB) an dem Mittelpunkt des
zweiten Zweiges zu erzeugen.
2. Referenzgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß er eine Ausgangsstufe umfaßt, die in Reihe einen
siebten Transistor (T7) und einen achten Transistor (T8) vom
selben Leitfähigkeitstyp wie der zweite Transistor umfaßt,
wobei der siebte Transistor niederohmig ist und über sein
Gate die stabile Spannung (VB) empfängt, wobei der achte
Transistor (T8) als Diode geschaltet und sehr hochohmig
ist und eine Leitfähigkeitsschwelle (Vtn) hat, die größer
als die des siebten Transistors (Vtna) ist,
um eine Ausgangsspannung (VC) an dem Ausgangspunkt (C)
zwischen dem siebten und achten Transistor zu erzeugen.
3. Referenzgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der siebte Transistor einen kleinen Eingangswiderstand
hat.
4. Referenzgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß er einen vierten Zweig umfaßt, der einen siebten
Transistor (T7) vom selben Leitfähigkeitstyp wie der zweite
Transistor aufweist, der niederohmig in Reihe mit einem
Widerstand (R) geschaltet ist,
wobei dieser siebte Transistor eine Schwellenspannung
(Vtna) hat, die kleiner als die (Vtn) des vierten
Transistors ist, und die stabile Spannung (VB) an seinem Gate
empfängt,
um einen konstanten Strom (I) in diesem vierten Zweig zu
erhalten.
5. Stromgenerator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß er wenigstens einen fünften Zweig umfaßt, der als
Stromspiegel zu dem vierten Zweig geschaltet ist, wobei
der vierte Zweig außerdem einen neunten Transistor (T9)
umfaßt, der als Diode geschaltet ist und vom selben
Leitfähigkeitstyp wie der erste Transistor (T1) ist.
6. Referenzgenerator nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die geometrischen Verhältnisse
des dritten und fünften Transistors zum Modifizieren des
Pegels der Ausgangsspannung verwendet werden.
7. Referenzgenerator nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß er in CMOS-Technologie
hergestellt ist, wobei der erste Transistor eine Leitfähigkeit
vom P-Typ und der zweite Transistor eine Leitfähigkeit vom
N-Typ aufweist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR9509023A FR2737319B1 (fr) | 1995-07-25 | 1995-07-25 | Generateur de reference de tension et/ou de courant en circuit integre |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE69600348D1 DE69600348D1 (de) | 1998-07-16 |
DE69600348T2 true DE69600348T2 (de) | 1998-10-08 |
Family
ID=9481355
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE69600348T Expired - Fee Related DE69600348T2 (de) | 1995-07-25 | 1996-07-24 | Spannungs- und/oder Stromreferenzgenerator in integriertem Schaltkreis |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5841270A (de) |
EP (1) | EP0756223B1 (de) |
DE (1) | DE69600348T2 (de) |
FR (1) | FR2737319B1 (de) |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6292050B1 (en) | 1997-01-29 | 2001-09-18 | Cardiac Pacemakers, Inc. | Current and temperature compensated voltage reference having improved power supply rejection |
DE19818464A1 (de) * | 1998-04-24 | 1999-10-28 | Siemens Ag | Referenzspannung-Erzeugungsschaltung |
US6381491B1 (en) | 2000-08-18 | 2002-04-30 | Cardiac Pacemakers, Inc. | Digitally trimmable resistor for bandgap voltage reference |
KR100344222B1 (ko) * | 2000-09-30 | 2002-07-20 | 삼성전자 주식회사 | 능동저항소자를 사용한 기준전압 발생회로 |
JP3868756B2 (ja) * | 2001-04-10 | 2007-01-17 | シャープ株式会社 | 半導体装置の内部電源電圧発生回路 |
KR100554979B1 (ko) * | 2003-10-31 | 2006-03-03 | 주식회사 하이닉스반도체 | 기준전압 발생회로 |
US7180360B2 (en) * | 2004-11-12 | 2007-02-20 | Lsi Logic Corporation | Method and apparatus for summing DC voltages |
US7397226B1 (en) * | 2005-01-13 | 2008-07-08 | National Semiconductor Corporation | Low noise, low power, fast startup, and low drop-out voltage regulator |
JP5262718B2 (ja) * | 2006-09-29 | 2013-08-14 | 富士通株式会社 | バイアス回路 |
US7768248B1 (en) | 2006-10-31 | 2010-08-03 | Impinj, Inc. | Devices, systems and methods for generating reference current from voltage differential having low temperature coefficient |
US20110133710A1 (en) * | 2009-12-08 | 2011-06-09 | Deepak Pancholi | Partial Feedback Mechanism in Voltage Regulators to Reduce Output Noise Coupling and DC Voltage Shift at Output |
US8471538B2 (en) * | 2010-01-25 | 2013-06-25 | Sandisk Technologies Inc. | Controlled load regulation and improved response time of LDO with adaptive current distribution mechanism |
US8283198B2 (en) | 2010-05-10 | 2012-10-09 | Micron Technology, Inc. | Resistive memory and methods of processing resistive memory |
US20140159683A1 (en) | 2012-12-07 | 2014-06-12 | Sandisk Technologies Inc. | Settling Time and Effective Band Width for Op-Amps Using Miller Capacitance Compensation |
CN103631311A (zh) * | 2013-11-28 | 2014-03-12 | 苏州贝克微电子有限公司 | 一种稳压器 |
KR20160072703A (ko) * | 2014-12-15 | 2016-06-23 | 에스케이하이닉스 주식회사 | 기준전압 생성회로 |
TWI569578B (zh) * | 2015-08-10 | 2017-02-01 | 威盛電子股份有限公司 | 控制電路、連接線及其控制方法 |
TWI720305B (zh) * | 2018-04-10 | 2021-03-01 | 智原科技股份有限公司 | 電壓產生電路 |
Family Cites Families (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4723108A (en) * | 1986-07-16 | 1988-02-02 | Cypress Semiconductor Corporation | Reference circuit |
GB2210745A (en) * | 1987-10-08 | 1989-06-14 | Ibm | Voltage-controlled current-circuit |
US4994688A (en) * | 1988-05-25 | 1991-02-19 | Hitachi Ltd. | Semiconductor device having a reference voltage generating circuit |
US4918334A (en) * | 1988-08-15 | 1990-04-17 | International Business Machines Corporation | Bias voltage generator for static CMOS circuits |
EP0397408A1 (de) * | 1989-05-09 | 1990-11-14 | Advanced Micro Devices, Inc. | Referenzspannungsgenerator |
US4970415A (en) * | 1989-07-18 | 1990-11-13 | Gazelle Microcircuits, Inc. | Circuit for generating reference voltages and reference currents |
US4978905A (en) * | 1989-10-31 | 1990-12-18 | Cypress Semiconductor Corp. | Noise reduction output buffer |
US5029295A (en) * | 1990-07-02 | 1991-07-02 | Motorola, Inc. | Bandgap voltage reference using a power supply independent current source |
JPH04111008A (ja) * | 1990-08-30 | 1992-04-13 | Oki Electric Ind Co Ltd | 定電流源回路 |
US5124632A (en) * | 1991-07-01 | 1992-06-23 | Motorola, Inc. | Low-voltage precision current generator |
US5302888A (en) * | 1992-04-01 | 1994-04-12 | Texas Instruments Incorporated | CMOS integrated mid-supply voltage generator |
FR2703856B1 (fr) * | 1993-04-09 | 1995-06-30 | Sgs Thomson Microelectronics | Architecture d'amplificateur et application a un generateur de tension de bande interdite . |
DE4312117C1 (de) * | 1993-04-14 | 1994-04-14 | Texas Instruments Deutschland | Bandabstands-Referenzspannungsquelle |
US5451860A (en) * | 1993-05-21 | 1995-09-19 | Unitrode Corporation | Low current bandgap reference voltage circuit |
JPH07106869A (ja) * | 1993-09-30 | 1995-04-21 | Nec Corp | 定電流回路 |
KR960002457B1 (ko) * | 1994-02-07 | 1996-02-17 | 금성일렉트론주식회사 | 정전압회로 |
KR0143344B1 (ko) * | 1994-11-02 | 1998-08-17 | 김주용 | 온도의 변화에 대하여 보상 기능이 있는 기준전압 발생기 |
US5686824A (en) * | 1996-09-27 | 1997-11-11 | National Semiconductor Corporation | Voltage regulator with virtually zero power dissipation |
-
1995
- 1995-07-25 FR FR9509023A patent/FR2737319B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-07-23 US US08/685,434 patent/US5841270A/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-07-24 EP EP96401646A patent/EP0756223B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-07-24 DE DE69600348T patent/DE69600348T2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE69600348D1 (de) | 1998-07-16 |
EP0756223B1 (de) | 1998-06-10 |
FR2737319B1 (fr) | 1997-08-29 |
FR2737319A1 (fr) | 1997-01-31 |
EP0756223A1 (de) | 1997-01-29 |
US5841270A (en) | 1998-11-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69600348T2 (de) | Spannungs- und/oder Stromreferenzgenerator in integriertem Schaltkreis | |
DE4305850C2 (de) | Bezugsspannungsgeneratorschaltung mit Temperaturkompensation der Ausgangsspannung | |
DE69323818T2 (de) | Vorrichtung zur Erzeugung einer MOS temperaturkompensierten Referenzspannung für niedrige Spannungen und grosse Betriebsspannungsbereiche | |
DE3872762T2 (de) | Referenzspannungsgeneratorschaltung. | |
DE3523400C2 (de) | Schaltungsanordnung für eine Ausgangsstufe der Klasse AB mit großer Schwingungsweite | |
DE69328348T2 (de) | Stromerfassungsschaltung | |
DE69609104T2 (de) | Referenzstromgenerator in CMOS-Technologie | |
DE69710522T2 (de) | Verfahren zur Erzeugung einer variablen Frequenz und variabele Verzögerungszelle zur Durchführung des Verfahrens | |
DE69414930T2 (de) | Schaltkreis zur Erzeugung von Referenzspannungen unter Verwendung einer Schwellenwertdifferenz zwischen zwei MOS-Transistoren | |
EP0483537B1 (de) | Stromquellenschaltung | |
DE69000803T2 (de) | Stromquelle mit niedrigem temperaturkoeffizient. | |
DE3627681A1 (de) | Ausgangsschaltung | |
DE69700031T2 (de) | Vorrichtung zur Erzeugung von Referenzstrom in einer integrierten Schaltung | |
DE68910740T2 (de) | Pegelumsetzungsschaltung zur Erzeugung eines Signals mit gesteuertem logischen Pegel. | |
DE2411839B2 (de) | Integrierte Feldeffekttransistor-Schaltung | |
DE3108515A1 (de) | "stromquellenschaltung" | |
DE69023817T2 (de) | Verzögerungsschaltung mit stabiler Verzögerungszeit. | |
DE69125807T2 (de) | Verfahren und Vorrichtung für schnelle bi-CMOS-Differenzverstärker mit gesteuerter Ausgangsspannungshub | |
DE69500086T2 (de) | Schaltungsanordnung zur Spannungsbegrenzung mit Hysteresiskomparator | |
DE4133902A1 (de) | Cmos-leistungsverstaerker | |
DE69206335T2 (de) | Unter niedriger Spannung betriebener Stromspiegel. | |
EP0499673B1 (de) | Regelschaltung für einen Substratvorspannungsgenerator | |
DE3339498A1 (de) | Schnelle logische schaltung | |
DE69317521T2 (de) | Eingangsschaltung für eine integrierte Schaltung | |
DE69216824T2 (de) | Stromspiegel mit hoher Impedanz und Präzision |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |