專利名稱：產(chǎn)生可調(diào)整直流斜度的電壓產(chǎn)生系統(tǒng)及其方法
技術領域：
本發(fā)明是關于一種電壓產(chǎn)生系統(tǒng)，尤指一種用來產(chǎn)生可調(diào)整直流斜度(DCslope) 的電壓產(chǎn)生系統(tǒng)及其方法。
背景技術：
參考電壓是依據(jù)一外部供應電壓所產(chǎn)生的電壓，而穩(wěn)定的參考電壓一般都是利用 電阻分壓電路(resistor divider circuit)來產(chǎn)生之，這種通過電阻分壓電路所產(chǎn)生的參 考電壓是屬于該外部供應電壓的一部分分壓，但是該參考電壓的大小卻總是跟外部供應電 壓密不可分。請參照圖1，圖1為先前技術中一電阻分壓電路100的示意圖。電阻分壓電路100 包含有一第一分壓電阻Rll以及一第二分壓電阻R12，兩者以串聯(lián)方式(in series)耦接 在一起，其中第一分壓電阻Rll接收一外部供應電壓Vext,而第二分壓電阻R12則是耦接 于一接地端。如圖1所示，輸出電壓Vout等效于跨在第二分壓電阻R12兩端的電壓差， 因此，可以通過改變第一分壓電阻Rll及/或第二分壓電阻R12的電阻值來調(diào)整輸出電 壓Vout的大小，舉例來說，如果第一分壓電阻Rll的電阻值等于第二分壓電阻R12的電阻 值(亦即，Rll =R12)，則輸出電壓Vout的大小會等于外部供應電壓Vext的一半(亦即，Vout 二全 χ Vext)。雖然電阻分壓電路100所產(chǎn)生的參考電壓(亦即，輸出電壓Vout)總是跟外部供 應電壓Vext密不可分(例如，Vout = mXVext)，但是這種密切的關系并不見得是必要的。 舉例來說，當一參考電壓是用來作為一超頻(over-clocking)電路的參考基準時，則所需 要的輸出電壓應為該外部供應電壓的一特定比率(例如，梯度m)，且該特定比率可視實際 需求來調(diào)整之。然而，電阻分壓電路100所能產(chǎn)生的輸出電壓Vout的梯度(gradient)卻 會受到限制，因此電阻分壓電路100所產(chǎn)生的輸出電壓Vout的梯度永遠都跟外部供應電壓 Vext的梯相同。舉例而言，上述所定義的梯度m是固定的，且Y軸截距(intercut)水遠是 零。因此，本發(fā)明的主要的目的之一即在于提供一種可以產(chǎn)生與外部供應電壓較少的 相關性(slight dependence)的參考電壓的電壓產(chǎn)生系統(tǒng)，且其直流斜度為可調(diào)整。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主要的目的之一在于提供一種產(chǎn)生可調(diào)整直流斜度(DCslope)的 電壓產(chǎn)生系統(tǒng)及其方法，以解決上述的問題。于本發(fā)明的一實施例中，是提供一種產(chǎn)生可調(diào)整直流斜度的電壓產(chǎn)生系統(tǒng)。該電 壓系統(tǒng)包含有一第一級電路、一第二級電路以及一第三級電路。該第一級電路用來接收一 個不會隨著制程、電壓、溫度的變化而改變的參考電壓，并產(chǎn)生一個與外部供應電壓無關的 電壓獨立電流。該第二級電路耦接于該第一級電路，用來產(chǎn)生一個與該外部供應電壓有關的電壓相關電流，并根據(jù)該電壓相關電流以及該電壓獨立電流的電流總和來產(chǎn)生一斜度電 壓。該第三級電路耦接于該第二級電路，用來調(diào)制該斜度電壓以產(chǎn)生一調(diào)制后斜度電壓，并 利用該調(diào)制后斜度電壓來產(chǎn)生該可調(diào)整直流斜度。于一實施例中，可將該調(diào)制后斜度電壓 指定在一特定點來產(chǎn)生該可調(diào)整直流斜度。于本發(fā)明的另一實施例中，還提供一種產(chǎn)生可調(diào)整直流斜度的方法。該方法包含 以下步驟接收一個不會隨著制程、電壓、溫度的變化而改變的參考電壓；產(chǎn)生一個與一外 部供應電壓無關的電壓獨立電流；產(chǎn)生一個與該外部供應電壓有關的電壓相關電流；根據(jù) 該電壓相關電流以及該電壓獨立電流的電流總和來產(chǎn)生一斜度電壓；調(diào)制該斜度電壓以產(chǎn) 生一調(diào)制后斜度電壓；以及利用該調(diào)制后斜度電壓來產(chǎn)生該可調(diào)整直流斜度。


圖1為先前技術中一電阻分壓電路的示意圖。圖2為本發(fā)明根據(jù)一外部供應電壓來產(chǎn)生可調(diào)整直流斜度的一電壓產(chǎn)生系統(tǒng)的 一實施例的示意圖。[主要元件標號說明]100 電阻分壓電路 Rll第一分壓電阻R12 第二分壓電阻 Vext外部供應電壓Yout輸出電壓200電壓產(chǎn)生系統(tǒng)210第一級電路220第二級電路230第三級電路240第一運算放大器250電流鏡260第二運算放大器P1、P2、P3場效晶體管Rl第一電阻R2第二電阻R3第三電阻R4第四電阻R5第五電阻241,261正輸入端242,262負輸入端243,263輸出端211,231控制端212,232笛一雜 弟 兄而213,233Λ-Λ- ~·上山 弟一兄而VFB反饋電壓Il第一電流12電壓獨立電流13電壓相關電流14電流總合Vl斜度電壓V2調(diào)制后斜度電壓
具體實施例方式本發(fā)明采用一個新的架構來產(chǎn)生一直流斜度(DC slope)，且該直流斜度可以具有 任何的Y軸截距(b)以及任何的正梯度(m)，意即Y = mX+b, m > 0。請參照圖2，圖2為本發(fā)明根據(jù)一外部供應電壓來產(chǎn)生可調(diào)整直流斜度的一電壓 產(chǎn)生系統(tǒng)200的一實施例的示意圖。如圖2所示，電壓產(chǎn)生系統(tǒng)200包含有三級電路，分別 為一第一級電路210、一第二級電路220以及一第三級電路230。請注意，為簡潔起見，后 續(xù)說明書中所提到的場效晶體管皆是以P型場效晶體管為例來進行說明，然而，此并非本發(fā)明的限制條件，本領域技術人員應可了解，只要能達到本發(fā)明的目地的任何型式的場效 晶體管皆落入本發(fā)明所涵蓋的精神。請繼續(xù)參考圖2，第一級電路210包含一封閉環(huán)路(closed loop)，且該封閉環(huán)路 用來產(chǎn)生一個與外部供應電壓Vext無關(voltage-incbpendent)的一電壓獨立電流12。 該封閉環(huán)路是由一第一運算放大器240耦接至一第一第一場效晶體管Pl以及一第一電阻 Rl所構成。此外，該封閉環(huán)路另耦接至一第二場效晶體管P2以及一第二電阻R2，且第二場 效晶體管P2以及一第二電阻R2是以串聯(lián)方式(in serise)耦接在一起來組成一電流鏡 (currentmirror)250。其中，第一運算放大器240具有一正輸入端Ml、一負輸入端M2以及一 輸出端M3，且負輸入端242用來接收一個不會隨著制程、電壓、溫度的變化而改變 (PVT-insensitive)的參考電壓Vref，而正輸入端241則是耦接于第一場效晶體管Pl以及 第一電阻R1。第一場效晶體管Pl具有一控制端211、一第一端212以及一第二端213，控制 端211耦接于第一運算放大器240的輸出端M3，第一端212耦接于外部供應電壓Vext,而 第二端213則是用來將一反饋電壓Vfb回饋至第一運算放大器MO的正輸入端Ml。換言 之，一個不會隨著制程、電壓、溫度的變化而改變(PVT-insensitive)的參考電壓Vref是先 輸入至第一運算放大器240并接著流過第一場效晶體管Pl，因此，流過第一電阻Rl的一第 一電流Il會等于將參考電壓Vref除以第一電阻Rl的電阻值所得到的數(shù)值(亦即，Il = Vref/Rl)。另外，第一場效晶體管Pl的第二端213所輸出的反饋電壓Vfb會回饋至第一運 算放大器MO的正輸入端Ml。而由第二場效晶體管P2以及第二電阻R2所組成的電流鏡 250則會鏡射流過第一電阻Rl的第一電流Il以產(chǎn)生與外部供應電壓Vext無關的電壓獨立 電流12，并將電壓獨立電流12輸出至第二級電路220。接著，第二級電路220耦接于第一級電路210，并用來產(chǎn)生一直流斜度(DC slope)，且此直流斜度是與外部供應電壓Vext相關(voltage-d印endent)。再者，由第 一級電路210所產(chǎn)生的電壓獨立電流12亦會由第二級電路220所接收。另外，第二級電 路220所產(chǎn)生的一斜度電壓Vl是與第三電阻R3有關且可由第三電阻R3的電阻值來決定 之，也就是說，流經(jīng)第三電阻R3所產(chǎn)生的電壓相關電流13是與外部供應電壓Vext相關 (voltage-dependent)。如此一來，第二級電路220所輸出的電流14即為電壓獨立電流12 以及電壓相關電流13的電流總合(亦即，14 = 12+13)。假設第三電阻R3的電阻值為無限 大，則流經(jīng)第三電阻R3所產(chǎn)生的電壓相關電流13幾乎為零，此時斜度電壓Vl等于參考電 壓Vref。因此，可通過第二級電路220來產(chǎn)生斜度相關性。換言之，可通過改變第三電阻 R3的電阻值來調(diào)整該直流斜度，來使得所產(chǎn)生的該直流斜度系與外部供應電壓Vext呈現(xiàn) 密切相關或者毫不相關。而上述的斜度電壓Vl是可由下列式子來表示之Γ 1M IxR3xR2- Vext χ R2.Vl =--⑴，R3-R2請繼續(xù)參考圖2，第三級電路230用來調(diào)制(例如，放大)該斜度電壓VI，且用來 產(chǎn)生Y軸截距(亦即該斜線與原點相距的截距)。如圖2所示，第三級電路230包含有一第 二運算放大器沈0、一第三場效晶體管P3、一第四電阻R4以及一第五電阻R5。其中，第二 運算放大器260具有一正輸入端沈1、一負輸入端沈2以及一輸出端沈3，第二運算放大器 260的負輸入端261用來接收斜度電壓VI，并調(diào)制(放大)斜度電壓Vl以于第二運算放大器260的輸出端263產(chǎn)生該調(diào)制后斜度電壓V2。另外，第三場效晶體管P3亦具有一控制端 231、一第一端232以及一第二端233，且第三場效晶體管P3的控制端231耦接于第二運算 放大器的該輸出端263，而第三場效晶體管P3的第一端232耦接于外部供應電壓Vext。再 者，第三級電路230另包含一第四電阻R4以及一第五電阻R5，第四電阻R4與第五電阻R5 是以串聯(lián)方式耦接在一起，其中第四電阻R4耦接于第三場效晶體管P3的第二端233以及 第二運放大器沈0的正輸入端261之間，而第五電阻R5則是耦接于第四電阻R4以及該接 地端之間。此外，可將位于第四電阻R4以及第五電阻R5之間的該特定點指定為輸出電壓 Vout,則該特定點是表示該斜度與該原點相交之處。請注意，上述的輸出電壓Vout可根據(jù) 下列式子來表示之
權利要求
1.一種產(chǎn)生可調(diào)整直流斜度的電壓產(chǎn)生系統(tǒng)，其特征在于包含有一第一級電路，用來接收一個不會隨著制程、電壓、溫度的變化而改變的參考電壓，并 產(chǎn)生一個與外部供應電壓無關的電壓獨立電流；一第二級電路，耦接于該第一級電路，用來產(chǎn)生一個與該外部供應電壓有關的電壓相 關電流，并根據(jù)該電壓相關電流以及該電壓獨立電流的電流總和來產(chǎn)生一斜度電壓；以及 一第三級電路，耦接于該第二級電路用來調(diào)制該斜度電壓以產(chǎn)生一調(diào)制后斜度電壓， 并利用該調(diào)制后斜度電壓來產(chǎn)生該可調(diào)整直流斜度。
2.根據(jù)權利要求1所述的電壓產(chǎn)生系統(tǒng)，其特征在于該第一級電路包含有一第一運算放大器，具有一正輸入端、一負輸入端以及一輸出端，該負輸入端用來接收 不會隨著制程、電壓、溫度的變化而改變的該參考電壓；一第一場效晶體管，具有一控制端、一第一端以及一第二端，該控制端耦接于該第一運 算放大器的該輸出端，該第一端耦接于該外部供應電壓，以及該第二端用來將一反饋電壓 回饋至該第一運算放大器的該正輸入端；一第一電阻，耦接于該第一場效晶體管的該第二端以及一接地端之間，用來根據(jù)該第 一場效晶體管的該反饋電壓來產(chǎn)生一第一電流；以及一電流鏡，用來鏡射流過該第一電阻的該第一電流以產(chǎn)生與該外部供應電壓無關的該 電壓獨立電流，并輸出該電壓獨立電流至該第二級電路。
3.根據(jù)權利要求2所述的電壓產(chǎn)生系統(tǒng)，其特征在于該電流鏡包含有一第二場效晶體管，具有一控制端、一第一端以及一第二端，該第二場效晶體管的該控 制端耦接于該第一場效晶體管的該控制端，以及該第二場效晶體管的該第一端耦接于該外 部供應電壓；以及一第二電阻，耦接于該第二場效晶體管的該第二端以及該接地端之間，用來輸出與該 外部供應電壓無關的該電壓獨立電流至該第二級電路。
4.根據(jù)權利要求1所述的電壓產(chǎn)生系統(tǒng)，其特征在于該第二級電路包含有一第三電阻，耦接于外部供應電壓以及該第一級電路的一輸出端之間，用來產(chǎn)生與該 外部供應電壓有關的該電壓相關電流，并根據(jù)該電壓相關電流以及該電壓獨立電流的總和 來產(chǎn)生該斜度電壓。
5.根據(jù)權利要求1或4所述的電壓產(chǎn)生系統(tǒng)，其特征在于該第三級電路包含有 一第二運算放大器，具有一正輸入端、一負輸入端以及一輸出端，該第二運算放大器的該正輸入端用來接收該斜度電壓，并調(diào)制該斜度電壓以于該第二運算放大器的該輸出端產(chǎn) 生該調(diào)制后斜度電壓；一第三場效晶體管，具有一控制端、一第一端以及一第二端，該控制端耦接于該第二運 算放大器的該輸出端，該第一端耦接于該外部供應電壓；一第四電阻，耦接于該第三場效晶體管的該第二端以及該第二運放大器的該正輸入端 之間；以及一第五電阻，該第四電阻與該第五電阻是以串聯(lián)方式耦接在一起，且該第五電阻耦接 于該第四電阻以及該接地端之間；其中，該可調(diào)整直流斜度是通過將該調(diào)制后斜度電壓指定為位于該第四電阻以及該第 五電阻之間的該特定點來產(chǎn)生之。
6.一種產(chǎn)生可調(diào)整直流斜度的方法，其特征在于包含有以下步驟 接收一個不會隨著制程、電壓、溫度的變化而改變的參考電壓； 產(chǎn)生一個與一外部供應電壓無關的電壓獨立電流；產(chǎn)生一個與該外部供應電壓有關的電壓相關電流； 根據(jù)該電壓相關電流以及該電壓獨立電流的電流總和來產(chǎn)生一斜度電壓； 調(diào)制該斜度電壓以產(chǎn)生一調(diào)制后斜度電壓；以及 利用該調(diào)制后斜度電壓來產(chǎn)生該可調(diào)整直流斜度。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于產(chǎn)生與該外部供應電壓無關的電壓獨立電 流的步驟包含有利用一第一場效晶體管來產(chǎn)生一反饋電壓，并將該反饋電壓回饋至一第一運算放大器 的一正輸入端；利用一第一電阻以根據(jù)該反饋電壓來產(chǎn)生一第一電流；以及 利用一電流鏡來鏡射該第一電流，以產(chǎn)生與該外部供應電壓無關的該電壓獨立電流。
8.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于利用該調(diào)制后斜度電壓來產(chǎn)生該可調(diào)整直 流斜度的步驟包含有利用一第二運算放大器來接收該斜度電壓，并調(diào)制該斜度電壓以于該第二運算放大器 的輸出端產(chǎn)生該調(diào)制后斜度電壓；將一第三場效晶體管耦接至該第二運算放大器的輸出端；將一第四電阻與一第五電阻是以串聯(lián)方式耦接在一起，且該第四電阻耦接于該第三場 效晶體管以及該第二運算放大器之間，以及該第五電阻耦接于該第四電阻以及該接地端之 間；以及將該調(diào)制后斜度電壓指定為位于該第四電阻以及該第五電阻之間的該特定點，以產(chǎn)生 該可調(diào)整直流斜度。
全文摘要
一種產(chǎn)生可調(diào)整直流斜度的電壓產(chǎn)生系統(tǒng)，包含第一級電路、第二級電路及第三級電路。第一級電路接收一個不會隨著制程、電壓、溫度的變化而改變的參考電壓，并產(chǎn)生一個與電壓無關的電壓獨立電流。第二級電路耦接于第一級電路，用來產(chǎn)生一個與電壓有關的電壓相關電流，并根據(jù)該電壓相關電流以及該電壓獨立電流的電流總和來產(chǎn)生斜度電壓。第三級電路耦接于該第二級電路，用來調(diào)制斜度電壓，并利用調(diào)制后斜度電壓來產(chǎn)生可調(diào)整直流斜度。
文檔編號G05F1/56GK102053644SQ20101018339
公開日2011年5月11日 申請日期2010年5月20日 優(yōu)先權日2009年11月2日
發(fā)明者里昂·A·結(jié)拉西克 申請人:南亞科技股份有限公司