專利名稱：可產(chǎn)生多個參考電壓的參考電壓發(fā)生電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種參考電壓發(fā)生電路。具體來說，本發(fā)明涉及一種可有效地產(chǎn)生多個參考電壓的參考電壓發(fā)生電路。
參考電壓發(fā)生器可穩(wěn)定地產(chǎn)生參考電壓，并可向半導體器件內需要參考電壓的電路提供參考電壓。甚至在操作環(huán)境(如電源電壓和溫度)發(fā)生變化時，參考電壓發(fā)生器也能夠產(chǎn)生總保持恒定的電壓。換句話說，參考電壓發(fā)生器一般不能產(chǎn)生大小任意的電壓。
由于參考電壓發(fā)生器只能產(chǎn)生恒定電壓，所以，在先前工作中利用差動放大器和電阻來從已產(chǎn)生的恒定電壓中獲得所需電壓。該工作已在日本專利申請預審出版物NO.JP-A-62-274909中得到說明(在日本專利局中有JP-A-62-274909的英文摘要，且JP-A-62-274909的英文摘要內容將整體作為本發(fā)明的參考資料)。


圖1顯示了JP-A-62-274909中所揭示電路的電路圖。在圖1所示的先前工作中所使用的參考電壓發(fā)生電路中，參考電壓發(fā)生器1可產(chǎn)生一個能在操作環(huán)境(如電源電壓和溫度)發(fā)生變化時保持恒定的參考電壓Vref。參考電壓Vref被加在差動放大器2的非反相輸入端，其輸出通過選擇電路3所選定的一個或多個串聯(lián)電阻R1-R64而被反饋回它的反相輸入端。選擇電路3含有多個選擇晶體管Q101-Q364，它們如圖連接于差動放大器2的反相輸入端與串聯(lián)連接電阻R1-R64的64個連接點N1-N64之間，其作用是將選定的串聯(lián)連接電阻R1-R64的連接點N1-N64之一與差動放大器2的反相輸入端連接起來?；谶@個目的，選擇電路3還包括一個解碼電路DEC和反相器IV3，IV4，它們可接收控制信號T1-T6以有選擇性的導通選擇晶體管Q101-Q364。因此，有可能通過控制信號T1-T6來任意選擇差動放大器2輸出電壓Vref2的電壓分配比，并進而任意設定輸出電壓Vref2。
參考圖2，它顯示了先前工作中除參考電壓發(fā)生器1以外的參考電壓發(fā)生器部分的簡化電路圖。在圖2所示的簡化電路60中，V0對應于圖1中的Vref，且VREF對應于圖1中的Vref2。差動放大器10則與圖1中的差動放大器2相對應。連接于差動放大器10的輸出端和地之間的串聯(lián)連接電阻R1和R2代表了圖1中的串聯(lián)連接電阻R1-R64。串聯(lián)連接電阻R1和R2之間的連接點與差動放大器10的反相輸入端相連。
現(xiàn)在，將參考圖1所示的簡化電路圖對其操作進行說明。參考電壓V0被加在差動放大器10的非反相輸入端20上，而差動放大器10的反相輸入端則被連接以接收電壓V1，電壓V1是通過由R1和R2構成的電壓分配器對差動放大器10輸出電壓VREF進行分配而獲得的。此時，有下列關系V1＝VREF·R2/(R1+R2)(1)由于差動放大器10的兩輸入端電壓相等，所以有下列基本關系V0＝V1 (2)因此，所需參考電壓VREF表示如下VREF＝V0·(R1+R2)/R2 (3)所以，通過調整電阻R1和R2的數(shù)值，就可獲得所需的電壓。
這里，在差動放大器10的輸出端50和地之間還接有一個電容值為C的電容40，它可作為補償電容以穩(wěn)定輸出電壓VREF。
在先前工作中，當需要多個不同的參考電壓時，有必要在半導體器件內提供多個與圖2所示電路60逐一對應的電路61-63，如圖3所示，并且還要使電路61-63之中R1和R2的電阻比各不相同以使電路61-63產(chǎn)生不同的電壓。因此，當需要多個不同的參考電壓時，必需提供與所需參考電壓的數(shù)目相同的參考電壓發(fā)生電路。這就意味著必須提供多個除電阻以外都相同的電路，其結果使得能夠影響成本價格的芯片尺寸變得很大。
差動放大器的尺寸不是很大，但電阻卻需要很大的空間，因為為了減小功率損耗，應使電阻值較大。例如，當R1+R2的阻值為1000kΩ時，流過電阻R1和R2的電流為1μA。對于低損耗電流來說，通常的經(jīng)驗是將R1+R2的阻值設在100kΩ到10MΩ之間。例如，如果阻值為1000kΩ的電阻是由硅化物構成，假設該硅化物的表面電阻約為10Ω/□，則其尺寸需要長度為200mm而寬度為2μm.。所以可以明白電阻是需要很大空間的。
這里，可以假設，如果能足以將圖2所示的電阻R1分為如圖4所示的多個電阻R11和R12，這樣就可以產(chǎn)生多個參考電壓VREF1和VREF2。但是，由于增加了補償電容C2以穩(wěn)定VREF2，使得反饋回差動放大器的電壓V1被延遲了時間常數(shù)R11·C12，因此差動放大器的控制將產(chǎn)生延遲，而且在特殊情況下還會出現(xiàn)諧振。在這種情況下，參考電壓將不能使用。所以，在先前工作中需要使用與所需參考電壓數(shù)目相等的多個參考電壓發(fā)生電路。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種能夠消除傳統(tǒng)電路中上述缺點的參考電壓發(fā)生電路。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種能夠利用簡單電路結構來穩(wěn)定產(chǎn)生多個不同參考電壓的參考電壓發(fā)生電路。
本發(fā)明的上述及其目的可通過一種符合本發(fā)明意圖的參考電壓發(fā)生電路而得以實現(xiàn)。該參考電壓發(fā)生電路包括含有一個差動放大器的第一參考電壓發(fā)生裝置，該差動放大器的第一輸入端用于接收一恒定電壓，其第二輸入端通過一電壓反饋裝置與此差動放大器的輸出端相連，用于接收一個由差動放大器產(chǎn)生的與第一參考電壓成正比的電壓；第二參考電壓發(fā)生裝置，它與差動放大器的輸出相連，而且它的電流路徑與電壓反饋裝置互相獨立，其作用是產(chǎn)生與第一參考電壓不同的至少一個第二參考電壓。
通過對以下優(yōu)選實例的詳細說明并參考附圖，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)點將變得更為清楚。
圖1是先前工作中參考電壓發(fā)生電路的電路圖；圖2是先前工作中參考電壓發(fā)生電路的簡化電路圖；圖3是先前工作中為產(chǎn)生多個不同參考電壓而提供的多參考電壓發(fā)生電路的簡化電路圖；圖4是一個假設可產(chǎn)生多個不同參考電壓分單參考電壓發(fā)生電路的電路圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明第一個優(yōu)選實例所述，能產(chǎn)生多個不同參考電壓的參考電壓發(fā)生電路的電路圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明第二個優(yōu)選實例所述，能產(chǎn)生多個不同參考電壓的參考電壓發(fā)生電路的電路圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明第一個優(yōu)選實例所述，能產(chǎn)生多個不同參考電壓的參考電壓發(fā)生電路的電路圖。在圖5中。與圖1至圖4所示單元相類似的單元，其參考序號相同。圖中的優(yōu)選實例可以產(chǎn)生三個不同的參考電壓。
本實例包括一個差動放大器，其非反相輸入端可接收恒定電壓V0，V0與圖1所示參考電壓發(fā)生器1中產(chǎn)生的參考電壓Vref相對應，并且可在操作環(huán)境發(fā)生變化時保持恒定。差動放大器10的輸出通過串聯(lián)連接電阻R1和R2接地，R1和R2之間的連接點與差動放大器10的反相輸入端相連，從而使分配電壓V1被反饋回差動放大器10的反相輸入端。因此，差動放大器10的輸出端可輸出一個第一參考電壓VREF1。差動放大器10的輸出端還通過串聯(lián)連接電阻R3，R4和R5接地。
通過這種結構，使串聯(lián)連接電阻R1和R2可產(chǎn)生一個第一參考電壓VREF1。而利用此第一參考電壓VREF1，使得串聯(lián)連接電阻R3，R4和R5可以在電阻R3與R4，R4與R5的連接點處分別產(chǎn)生第二參考電壓VREF2和第三參考電壓VREF3。換句話說，串聯(lián)連接電阻R3，R4和R5構成了一個電壓分配器。
為使輸出的參考電壓穩(wěn)定，在差動放大器10的輸出端上還接有電容C1，而電容C2和C3則分別接在R3與R4，R4與R5的連接點處。
通過比較圖5和圖2及圖3可以看出，本實例的特征在于，所需參考電壓是通過由串聯(lián)連接電阻R3，R4和R5構成的電壓分配器的操作而從由差動放大器10產(chǎn)生的第一參考電壓VREF1獲得的。所以，除了由差動放大器10和電阻R1和R2構成的第一參考電壓發(fā)生部分以外，含有串聯(lián)連接電阻R3，R4和R5構成的電壓分配器還構成了一個第二參考電壓發(fā)生部分。該第二參考電壓發(fā)生部分僅由無原電路構成，并且結構也十分簡單。
VREF1，VREF2和VREF3的關系可表示如下VREF1＞VREF2＞VREF3(4)因此，所需電壓應被重新安排以滿足上述關系，而且電阻R1和R2的阻值也應被調整或者將VREF1設定為所需參考電壓的最大電壓值。
與先前工作中的解釋相同，VRFF1的表示如下VREF1＝V0·(R1+R2)/R2 (5)另外，VREF2和VRFF3的表示如下VREF2＝VREF1·(R4+R5)/(R3+R4+R5) (6)VREF3＝VREF1·R5/(R3+R4+R5) (7)所以，R3，R4和R5的阻值應經(jīng)調整或設定，以使VREF2和VREF3能夠滿足其它剩余所需參考電壓。換句話說，通過改變R1，R2，R3，R4和R5的阻值，VREF1，VREF2和VREF3可以被設為任意值。
在上述實例中，由于在差動放大器的反饋環(huán)中僅有應該VREF1相連接的電容C1，也就是說，在從差動放大器輸出端VREF1通過電阻R1到差動放大器反相輸入端V1的路徑中，由于電容C1位于反饋環(huán)中電阻的上端，所以在差動放大器的反饋控制中不會出現(xiàn)延遲。另外，由于與VREF2和VREF3相連接的電容C2和C3不處于反饋環(huán)中，所以差動放大器的反饋控制不會受與VREF2連接的C2以及與VREF3連接的C3的影響。
圖6是根據(jù)本發(fā)明第二個優(yōu)選實例所述，能產(chǎn)生多個不同參考電壓的參考電壓發(fā)生電路的電路圖，在圖6中，與圖5相對應的單元，其序號也相同，而且為了簡化起見，此處略去說明。
如果是僅僅為了提供多個不同的恒定參考電壓，則采用實例一就足夠了。但是，它在以下情況中還不能令人滿意，即，為了執(zhí)行屏蔽以消除半導體器件的初始或早期缺陷，將執(zhí)行一種通常使用高電壓的加速測試。
例如，在半導體器件中，當VREF1用作周邊電路的電源參考電壓且VREF2存儲單元的電源參考電壓時，周邊電路和存儲單元部分的加速系數(shù)是不同的，這是因為存儲單元電容中的絕緣氧化薄膜通常薄于周邊電路中晶體管的柵極氧化薄膜。因此，VREF1和VREF2的比率必須與正常加速測試操作所使用的比率不同。但是，第一個實例不能滿足這個要求，因為很明顯VREF2是由公式(6)來確定的，所以它與VREF1的比率總為常數(shù)。
因此，第二個實例中含有一個作為開關裝置的P溝道晶體管P1，它位于電阻R3的VREF2側與電阻R4的VREF2側之間。該P溝道晶體管P1的柵極與測試信號TEST(它在加速測試中處于高電平)相連。所以，在加速測試中，測試信號TEST的高電平使得P溝道晶體管P1處于截止狀態(tài)，從而將VREF1與VREF2電性隔離開。此外，第二個實施例含有一測試電壓發(fā)生電路8，其輸出電壓端8A連接至電阻R4的VREF2端，它被測試信號TEST的高電平觸發(fā)產(chǎn)生一測試電壓代替VREF2。因此，VREF1和VREF2可以獲得與正常操作不同的比值。
在本實例中，VREF3的值可由以下公式表示VREF3＝VREF2·R5/(R4+R5) (8)這種連接中(盡管未被示出)，在加速測試時，有可能在V0處提供與V0不同的電壓，從而使該VREF1與正常操作中的VREF1不同。另外，通過在本實例中增加一個與VREF2有關電路相類似的電路，還有可能產(chǎn)生一個獨立于VREF2之外的VREF3。
當測試信號TEST處于低電平時，P溝道晶體管P1導通，而且測試電壓發(fā)生電路8處于無效狀態(tài)，這使得輸出電壓端8A進入高阻狀態(tài)。在這種情況下，第二個實例的操作與第一個實例完全相同。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明所述參考電壓發(fā)生電路的特征在于包括含有一個差動放大器的第一參考電壓發(fā)生裝置，該差動放大器的第一輸入端用于接收一恒定電壓，其第二輸入端通過一電壓反饋裝置與此差動放大器的輸出端相連，以用于接收一個與第一參考電壓(由差動放大器產(chǎn)生)成正比的電壓；第二參考電壓發(fā)生裝置，它與差動放大器的輸出相連，而且它的電流路徑與電壓反饋裝置相互獨立，其作用是產(chǎn)生與第一參考電壓不同的至少一個第二參考電壓。
因此，通過在先前工作所述的參考電壓發(fā)生電路中增加第二參考電壓發(fā)生裝置，就可以從具有簡單結構的單參考電壓發(fā)生電路中有效地產(chǎn)生多個不同的參考電壓。與先前工作中需要用多個參考電壓發(fā)生電路來獲得多個不同參考電壓相比，本發(fā)明的優(yōu)點十分明顯。
對本發(fā)明的圖示和說明是參考特殊實例而進行的。但是，本發(fā)明并不受上述各結構的限制，任何對本發(fā)明所作的修改和變換都包含在附加權利要求的范圍之內。
權利要求
1.一種參考電壓發(fā)生電路，其特征在于包括含有一個差動放大器的第一參考電壓發(fā)生裝置，該差動放大器的第一輸入端用于接收一恒定電壓，其第二輸入端通過一電壓反饋裝置與上述差動放大器的輸出端相連，以用于接收一個由上述差動放大器產(chǎn)生的與第一參考電壓成正比的電壓；第二參考電壓發(fā)生裝置，它與上述差動放大器的輸出相連，而且它的電流路徑與電壓反饋裝置相互獨立，用于產(chǎn)生與上述第一參考電壓不同的至少一個第二參考電壓。
2.如權利要求1所述的參考電壓發(fā)生電路，其特征在于上述第二參考電壓發(fā)生裝置由一個無源電路構成。
3.如權利要求1所述的參考電壓發(fā)生電路，其特征在于上述電壓反饋裝置由連接于上述差動放大器的上述輸出端和一固定電壓之間的第一串聯(lián)連接電阻構成，而且位于上述第一串聯(lián)連接電阻之間的連接點與上述差動放大器的上述第二輸入端相連；上述第二參考電壓發(fā)生裝置由連接于上述差動放大器的上述輸出端和上述固定電壓之間的第二串聯(lián)連接電阻構成，而且上述至少一個第二參考電壓是在位于上述第二串聯(lián)連接電阻之間的連接點上產(chǎn)生的。
4.如權利要求3所述的參考電壓發(fā)生電路，其特征在于在上述差動放大器的上述輸出端和上述固定電壓之間連接有一個第一穩(wěn)壓電容，而在上述固定電壓和上述位于上述第二串聯(lián)連接電阻之間的連接點之間連接有一個第二穩(wěn)壓電容。
5.一種參考電壓發(fā)生電路，其特征在于包括一差動放大器，其第一輸入端與一恒定電壓輸入端相連，其輸出端與第一參考電壓輸出端相連；一第一電阻，其一端與上述差動放大器的上述輸出端相連，其另一端與上述差動放大器的第二輸入端相連；一第二電阻，其一端與上述第一電阻的另一端相連，其另一端與電源端相連；一第三電阻，其一端與上述第一參考電壓的輸出端相連，其另一端與第二參考電壓的輸出端相連；一第四電阻，其一端與上述第二參考電壓的輸出端相連，其另一端與第三參考電壓輸出端相連；一第五電阻，其一端與上述第三參考電壓輸出端相連，而另一端則與上述電源端相連。
6.如權利要求5所述的參考電壓發(fā)生電路，其特征在于它還包括一第一穩(wěn)壓電容，它連接于上述第一參考電壓輸出端和上述電源端之間；一第二穩(wěn)壓電容，它連接于上述第二參考電壓輸出端和上述電源端之間；一第三穩(wěn)壓電容，它連接于上述第三參考電壓輸出端和上述電源端之間。
7.如權利要求5所述的參考電壓發(fā)生電路，其特征在于它還包括一連接于上述第二參考電壓輸出端和上述第三電阻另一端之間的開關裝置，該開關裝置可響應一測試信號而處于導通狀態(tài)；一測試電壓提供裝置，其電壓輸出端與上述第二參考電壓輸出端相連，它可響應上述測試信號而觸發(fā)，以向上述第二參考電壓輸出端提供一測試電壓。
8.如權利要求7所述的參考電壓發(fā)生電路，其特征在于它還包括一第一穩(wěn)壓電容，它連接于上述第一參考電壓輸出端和上述電源端之間；一第二穩(wěn)壓電容，它連接于上述第二參考電壓輸出端和上述電源端之間；一第三穩(wěn)壓電容，它連接于上述第三參考電壓輸出端和上述電源端之間。
全文摘要
一種參考電壓發(fā)生電路含有一個差動放大器,其第一輸入端可接收一恒定電壓,其第二輸入端則通過一電壓反饋路徑與該差動放大器的輸出端相連,以用于接收一個由該差動放大器輸出并與第一參考電壓成正比的電壓;在該差動放大器的輸出端上連接有一個由串聯(lián)連接電阻構成的電壓分配器,以形成一條獨立于電壓反饋路徑之外的電流路徑,從而使電壓分配器能夠產(chǎn)生一個與第一參考電壓不同的第二參考電壓。因此,利用單個參考電壓發(fā)生電路就可以產(chǎn)生多個參考電壓。
文檔編號H03F3/45GK1208991SQ98102560
公開日1999年2月24日 申請日期1998年6月29日 優(yōu)先權日1997年6月27日
發(fā)明者大野一樹 申請人:日本電氣株式會社