專利名稱：差動(dòng)參考電壓產(chǎn)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種差動(dòng)參考電壓產(chǎn)生器，且特別涉及一種可應(yīng)用于模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的差動(dòng)參考電壓產(chǎn)生器。
背景技術(shù)：
管線化模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(PipelinedAnalog-to-Digital Converter)為一多階段量化器(Muti-st印Quantizer)，由數(shù)個(gè)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器相互迭接(Cascade-coupled) 而成，且這些模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器具有相同或是近似的結(jié)構(gòu)。也就是說管線化模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器含有數(shù)級(jí)，每級(jí)各自含有采樣保持電路(Sample and Hold Circuit)、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器 (Digital-to-analog converter)，以及余數(shù)放大器(Residue Amplifier)。此外，傳統(tǒng)的管線化模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器會(huì)采用參考電壓驅(qū)動(dòng)電路，來提供下級(jí)電路差動(dòng)參考電壓。差動(dòng)參考電壓的穩(wěn)定性會(huì)直接影響管線化模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的效能，因此需要一個(gè)精確的差動(dòng)參考電壓來驅(qū)動(dòng)各個(gè)級(jí)的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，使管線化模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器能更精確的運(yùn)作。然而，差動(dòng)參考電壓的數(shù)值直接與電源供應(yīng)電壓相關(guān)，倘若制程使電源供應(yīng)電壓產(chǎn)生變化，差動(dòng)參考電壓將隨之改變而無法穩(wěn)定，使管線化模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的運(yùn)作受到影響。因此，需要一個(gè)新的差動(dòng)參考電壓產(chǎn)生器，能夠持續(xù)地產(chǎn)生穩(wěn)定的差動(dòng)參考電壓， 使管線化模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器正常運(yùn)作。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)方面是在提供一種差動(dòng)參考電壓產(chǎn)生器，能夠在電源供應(yīng)電壓發(fā)生變化時(shí)，仍然提供穩(wěn)定且有力的差動(dòng)參考電壓來驅(qū)動(dòng)下一級(jí)的電路，使下一級(jí)的電路能夠正常地運(yùn)作，維持正常的效能。依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，差動(dòng)參考電壓產(chǎn)生器系產(chǎn)生一第一差動(dòng)參考電壓以及一第二差動(dòng)參考電壓，此差動(dòng)參考電壓產(chǎn)生器包含一第一運(yùn)算放大器、一第一晶體管、一第一電阻以及一第二電阻。第一運(yùn)算放大器具有一負(fù)輸入端以接收一參考電壓。第一晶體管具有一源極端以及一柵極端，源極端接收一電源供應(yīng)電壓，柵極端電性連接第一運(yùn)算放大器的一輸出端。第一電阻具有一第一端以及一第二端，第一端電性連接至第一晶體管的一漏極端，以輸出第一差動(dòng)參考電壓，第二端電性連接至第一運(yùn)算放大器的一正輸入端。第二電阻具有一第一端以及一第二端，第一端電性連接至第一電阻的第二端，第二端則電性連接至一電流鏡，以輸出第二參考電壓。根據(jù)上述實(shí)施例，即使電源供應(yīng)電壓因?yàn)橹瞥痰纫蛩匕l(fā)生變化，差動(dòng)參考電壓產(chǎn)生器仍然能提供穩(wěn)定且有力的差動(dòng)參考電壓來驅(qū)動(dòng)下一級(jí)電路，確保下一級(jí)電路能夠正常地運(yùn)作。


為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征、優(yōu)點(diǎn)與實(shí)施例能更明顯易懂，附圖的說明如下圖1是繪示本發(fā)明一實(shí)施方式的差動(dòng)參考電壓產(chǎn)生器的電路圖。主要元件符號(hào)說明100 差動(dòng)參考電壓產(chǎn)生器103:緩沖器單元1032:第二緩沖器電路107:定電流源111 第二電流鏡晶體管115:第二電阻119:第二運(yùn)算放大器123:第三晶體管127:第三晶體管131 第一電流鏡晶體管135:電流鏡
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參照?qǐng)D1，其是繪示本發(fā)明一實(shí)施方式差動(dòng)參考電壓產(chǎn)生器的電路圖。差動(dòng)參考電壓產(chǎn)生器100產(chǎn)生模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Analog-to-DigitalConverter)所需要的第一差動(dòng)參考電壓以及第二差動(dòng)參考電壓，例如產(chǎn)生管線化模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Pipelined Analog-to-Digital Converter)所需要的差動(dòng)參考電壓。差動(dòng)參考電壓產(chǎn)生器100含有電壓產(chǎn)生電路101來產(chǎn)生差動(dòng)參考電壓；差動(dòng)參考電壓產(chǎn)生器100亦含有緩沖器單元103來增強(qiáng)差動(dòng)參考電壓的驅(qū)動(dòng)能力。電壓產(chǎn)生電路101含有第一運(yùn)算放大器105、第一晶體管109、第一電阻113、第二電阻115，以及電流鏡135。第一運(yùn)算放大器105具有負(fù)輸入端(-)以接收參考電壓，例如接收半電源供應(yīng)電壓1/2VDD，此半電源供應(yīng)電壓1/2VDD為輸入至數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的共同電壓(Common voltage)。第一晶體管109可為一 PMOS晶體管，此第一晶體管109具有源極端來接收電源供應(yīng)電壓VDD，并具有柵極端電性連接第一運(yùn)算放大器105的輸出端，來輸出第一差動(dòng)參考電壓Vrpx。第一電阻113具有第一端A以及第二端B，第一端A電性連接至第一晶體管109的漏極端，來輸出第一差動(dòng)參考電壓Vrpx，第二端B電性連接至第一運(yùn)算放大器105的正輸入端(+)與第二電阻115的第一端。第二電阻115另具有第二端C電性連接至電流鏡135， 來提供并輸出第二差動(dòng)參考電壓Vrnx，其中電流鏡135所提供的定電流會(huì)流經(jīng)此第二電阻 115的第二端C。第一電阻113的電阻值與電壓降可相同或相異于第二電阻115的電阻值與電壓降，但第一電阻113與第二電阻115個(gè)別的電壓降以及兩者的電壓降總和會(huì)保持為一常數(shù)。 如果需要產(chǎn)生對(duì)稱的差動(dòng)參考電壓，則第一電阻113與第二電阻115的電阻值要相同，使第一電阻113上的電壓降等于第二電阻115上的電壓降，因此第一差動(dòng)參考電壓Vrpx與第二差動(dòng)參考電壓Vrnx的平均值會(huì)剛好等于半電源供應(yīng)電壓，也就是1/2VDD。除了電阻值相同的狀況之外，第一電阻113的電阻值也可以與第二電阻115的電阻值相異。
101電壓產(chǎn)生電路1031第-一緩沖器電路105第—-運(yùn)算放大器109第—-晶體管113第--電阻117Α-Λ;— 弟一運(yùn)算放大器121Α-Λ;— 弟一晶體管125A-A;— 弟一晶體管129電阻串133串接電阻
在此一實(shí)施例的電壓產(chǎn)生電路101當(dāng)中，由于虛短路效應(yīng)antrinsicvirtual short)，第一運(yùn)算放大器105正輸入端(+)與負(fù)輸入端(_)上的電壓會(huì)相同，使得第二端點(diǎn) B上的電壓Vcmx(也就是共同電壓)會(huì)實(shí)質(zhì)上等于半電源供應(yīng)電壓V2VDD。在這樣的電路架構(gòu)之下，即使電源供應(yīng)電壓VDD的數(shù)值會(huì)時(shí)常改變，第二端點(diǎn)B上的電壓會(huì)仍然會(huì)維持為電源供應(yīng)電壓VDD的一半。電流鏡135會(huì)復(fù)制定電流源107所產(chǎn)生的電流來提供定電流予第二電阻115。如果第一電阻113與第二電阻115的電阻值不變，那么第一電阻113與第二電阻115上的電壓降就會(huì)保持為常數(shù)。電流鏡135內(nèi)含第一電流鏡晶體管131與第二電流鏡晶體管111。更詳細(xì)地說，第一電流鏡晶體管131具有源極端耦接至接地端VSS，以及相互耦接的漏極端與柵極端來接收定電流源107所產(chǎn)生的電流，第二電流鏡晶體管111的漏極則耦接至第二電阻115的第
二端Co緩沖器單元103負(fù)責(zé)增強(qiáng)第一差動(dòng)參考電壓Vrpx與第二差動(dòng)參考電壓Vrnx的驅(qū)動(dòng)能力，此緩沖器單元103含有第一緩沖器電路1031與第二緩沖器電路1032。在此一實(shí)施例當(dāng)中，第一緩沖器電路1031與第二緩沖器電路1032的具有相同的電路架構(gòu)，此兩緩沖器電路分別接收第一差動(dòng)參考電壓Vrpx與第二差動(dòng)參考電壓Vrnx，并輸出第一強(qiáng)化差動(dòng)參考電壓Vrp與第二強(qiáng)化差動(dòng)參考電壓Vrn。第一緩沖器電路1031或第二緩沖器電路1032含有第二運(yùn)算放大器117或是第二運(yùn)算放大器119、第二晶體管121或是第二晶體管125，以及第三晶體管123或是第三晶體管127。第二運(yùn)算放大器117/119具有負(fù)輸入端(-)來接收第一 /第二差動(dòng)參考電壓Vrpx/ Vrnx0第二晶體管121/125具有源極端來接收電源供應(yīng)電壓VDD，其柵極則電性連接第二運(yùn)算放大器117/119的輸出端，漏極電性連接第二運(yùn)算放大器117/119的正輸入端(+)，來輸出第一強(qiáng)化差動(dòng)參考電壓Vrp或第二強(qiáng)化差動(dòng)參考電壓Vrn。第三晶體管123/127的柵極端電性連接第一電阻113的第二端B，漏極端電性連接第二晶體管121/125的漏極，源極電性連接至接地端VSS。此外，電阻串1 的兩端分別接收第一強(qiáng)化差動(dòng)參考電壓Vrp與第二強(qiáng)化差動(dòng)參考電壓Vrn，然后產(chǎn)生包括共同電壓Vcm的數(shù)個(gè)電壓電平。電阻串1 電性連接第二運(yùn)算放大器117與第二運(yùn)算放大器119的正輸入端(+)，此電阻串1 含有許多串接電阻133。如圖1所繪示，串接電阻133的兩端可分別提供數(shù)個(gè)端電壓。在此一實(shí)施例當(dāng)中，第一晶體管109與第二晶體管121/125為P溝道晶體管，第三晶體管123/127則為N溝道晶體管。根據(jù)上述實(shí)施例，由差動(dòng)參考電壓產(chǎn)生器所提供的共同電壓可隨著電源供應(yīng)電壓改變而持續(xù)維持為電源供應(yīng)電壓的一半，同時(shí)避免制程改變而影響兩差動(dòng)參考電壓之間的電壓差距。此外，更可增強(qiáng)差動(dòng)參考電壓的驅(qū)動(dòng)能力，更有效率地驅(qū)動(dòng)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。雖然本發(fā)明已以實(shí)施方式公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種差動(dòng)參考電壓產(chǎn)生器，以產(chǎn)生一第一差動(dòng)參考電壓以及一第二差動(dòng)參考電壓， 該差動(dòng)參考電壓產(chǎn)生器包含一第一運(yùn)算放大器，具有一負(fù)輸入端以接收一參考電壓；一第一晶體管，具有一源極端，以接收一電源供應(yīng)電壓；以及一柵極端，電性連接該第一運(yùn)算放大器的一輸出端；一第一電阻，具有一第一端，電性連接至該第一晶體管的一漏極端，以輸出該第一差動(dòng)參考電壓；以及一第二端，電性連接至該第一運(yùn)算放大器的一正輸入端；以及一第二電阻，具有一第一端，電性連接至該第一電阻的該第二端；以及一第二端，電性連接至一電流鏡，以輸出該第二差動(dòng)參考電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的差動(dòng)參考電壓產(chǎn)生器，其中該電流鏡用以復(fù)制一定電流源所產(chǎn)生的電流，來提供一定電流予該第二電阻。
3.如權(quán)利要求2所述的差動(dòng)參考電壓產(chǎn)生器，其中該電流鏡包含 一第一電流鏡晶體管，具有一源極端，耦接至一接地端；以及一漏極端與一柵極端，該漏極端耦接至該柵極端并接收該定電流源所產(chǎn)生的電流；以及一第二電流鏡晶體管，具有 一源極端，耦接至該接地端；一柵極端，耦接至該第一電流鏡晶體管的該柵極端；以及一漏極端，耦接至該第二電阻的該第二端。
4.如權(quán)利要求1所述的差動(dòng)參考電壓產(chǎn)生器，還包含多個(gè)緩沖器電路，以分別加強(qiáng)該第一差動(dòng)參考電壓與該第二差動(dòng)參考電壓的驅(qū)動(dòng)能力。
5.如權(quán)利要求4所述的差動(dòng)參考電壓產(chǎn)生器，其中各個(gè)緩沖器電路包含一第二運(yùn)算放大器，具有一負(fù)輸入端，以接收該第一差動(dòng)參考電壓或該第二差動(dòng)參考電壓；一第二晶體管，具有一源極端以接收該電源供應(yīng)電壓；一柵極端，電性連接該第二運(yùn)算放大器的一輸出端；以及一漏極端，電性連接該第二運(yùn)算放大器的一正輸入端，以輸出一第一強(qiáng)化差動(dòng)參考電壓或一第二強(qiáng)化差動(dòng)參考電壓；以及一第三晶體管，具有一柵極端，電性連接該第一電阻的該第二端； 一漏極端，電性連接該第二晶體管的一漏極；以及一源極端，電性連接至一接地端。
6.如權(quán)利要求5所述的差動(dòng)參考電壓產(chǎn)生器，其中該第一晶體管以及該第二晶體管為 P溝道晶體管，該第三晶體管則為N溝道晶體管。
全文摘要
一種差動(dòng)參考電壓產(chǎn)生器，以產(chǎn)生第一差動(dòng)參考電壓以及第二差動(dòng)參考電壓，此差動(dòng)參考電壓產(chǎn)生器含有第一運(yùn)算放大器、第一晶體管、第一電阻以及第二電阻。第一運(yùn)算放大器具有負(fù)輸入端以接收參考電壓。第一晶體管的源極端接收電源供應(yīng)電壓，柵極端則電性連接第一運(yùn)算放大器的輸出端。第一電阻的第一端電性連接至第一晶體管的漏極端以輸出第一差動(dòng)參考電壓，第二端電性連接至第一運(yùn)算放大器的正輸入端。第二電阻的第一端電性連接至第一電阻的第二端，第二端則電性連接至電流鏡以輸出第二差動(dòng)參考電壓。
文檔編號(hào)G05F1/46GK102200790SQ20111004770
公開日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2011年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月23日
發(fā)明者林文勝 申請(qǐng)人:奇景光電股份有限公司