专利名称：电压参考生成器及生成参考电压的方法
技术领域：
本发明涉及一种电压参考生成器以及生成参考电压的方法技术背景参考电压生成器用于各种应用。例如，液晶显示器(LCD)使用参考电压生成器生成由LCD的栅极驱动器和数据或源极驱动器所使用的驱动器电压。在许多这样的应用中，希望提供随温度变化的参考电压，以抗击温度可能对该应用产生的可能的不利影响。
图1说明了一种传统的参考电压生成器，其相对温度改变所生成的参考电压。如图中所示，该传统参考电压生成器包括电流反射镜51、与绝对温度成比例的(PTAT)电路52以及与绝对温度互补的(CTAT)电路53。
电流反射镜51包括串联在电源电压VDD和地VSS之间的第一PMOS晶体管TP1、第一NMOS晶体管TN1以及第一电阻器R1。电流反射镜51还包括串联在电源电压VDD和地VSS之间的第二PMOS晶体管TP2和第二NMOS晶体管TN2。第一PMOS晶体管TP1的栅极连接到第二PMOS晶体管TP2的栅极。相类似，第一NMOS晶体管TN1的栅极连接到第二NMOS晶体管TN2的栅极。第一PMOS晶体管TP1的漏极还连接到第一PMOS晶体管TP1的栅极，并且第二NMOS晶体管TN2的漏极连接到第二NMOS晶体管TN2的漏极。第一NMOS晶体管TN1的面积和第二NMOS晶体管TN2的面积之比称为电流密度比P。
电流反射镜51还包括与第一和第二PMOS晶体管TP1和TP2并联的第三PMOS晶体管TP3。第三PMOS晶体管TP3的栅极连接到第二PMOS晶体管TP2的栅极。
与绝对温度成比例的(PTAT)电路52和与绝对温度互补的(CTAT)电路53与在电源电压VDD和地VSS之间的第三PMOS晶体管TP3串联。PTAT电路52包括可变电阻R2。CTAT电路53包括双极结晶体管TB。晶体管TB的基极连接到其集电极。
在操作期间，电流反射镜电路51生成电流Ix，电流Ix被反射至PTAT电路52和CTAT电路53作为电流Iy。由流过PTAT和CTAT电路52和53的电流所生成的电压产生参考电压生成器的参考电压Vref。PTAT电路52生成等于IyR2的电压Vx，其中Iy＝mIx。此处，m为第三PMOS晶体管TP3与第二PMOS晶体管TP2的尺寸比。另外，Ix＝VT(ζ)(1/R1)lnP，其中ζ是具有值～1-2的过程常数，VT是等于kT/q的热电压。此处，T为温度，k是一个Boltzmann(波尔兹曼)常数，q为基本电荷。CTAT电路53生成等于VTln(Iy/Is)的电压VBE，其中Is为饱和电流，如人们所知，其取决于晶体管TB的尺寸。因此，参考电压Vref等于Vx+VBE。
图2针对具有不同温度系数的图1的参考电压生成电路的一些版本，描述了参考电压Vref相对温度的变化的曲线。如人们所知，温度系数为电压变化相对温度变化的速率。
发明内容
本发明涉及一种参考电压生成器。
本发明的实施例包括参考电压生成电路，其生成随温度变化的参考电压。例如，该参考电压生成电路可以生成随温度升高而降低的参考电压。该参考电压生成电路配置成选择地改变该参考电压的温度系数，以致于在选择的温度值下，该参考电压为与温度系数无关的相同电压值，。
在一个实施例中，该参考电压生成电路合并第一电压与第二电压，以产生参考电压。第一电压可以是依赖于温度的电压，而第二电压可以是不依赖于温度的电压。例如，该参考电压生成电路可以分别对第一和第二电压进行加权，并且从加权的第二电压减去加权的第一电压。该参考电压生成电路也可配置成有选择地改变相应的权重，并且改变相应的权重导致参考电压的温度系数变化。
在一个实施例中，该参考电压生成器包括生成第一电压的第一电压生成器，以及生成第二电压的第二电压生成器。第一电压生成器可以包括串联的第二和第三电阻器；以及与第三电阻器并联的电阻变化元件。该电阻变化元件可配置成可调整的，以致第一电压生成电路可在该选择的温度值下生成希望的电压值。例如，该希望的电压值可以为第二电压。第二电压生成器可以包括与绝对温度成比例的元件，该元件串联到与绝对温度互补的元件。
根据一个实施例，该参考电压生成器包括生成第一电压的第一电压生成器、生成第二电压的第二电压生成器。电压减法器分别对第一和第二电压进行加权，并且从加权的第二电压中减去加权的第一电压，以产生参考电压。
本发明还涉及一种生成参考电压的方法。
该方法的一个实施例包括生成参考电压，该参考电压随温度变化，并且在选择的温度值下是与该参考电压的温度系数无关的相同电压值。在一个实例中，该生成步骤可以生成随温度的升高而降低的参考电压。
在一个实施例中，该生成步骤包括对第一和第二电压进行加权，以及从所加权的第二电压减去加权的第一电压。第一电压可以是依赖于温度的电压，而第二电压可以是不依赖于温度的电压。
在一个实施例中，该生成步骤还包括有选择地改变相应的权重，以改变参考电压的温度系数。
在一个实施例中，该方法还包括基于电阻值生成第一电压，以及生成第二电压。该生成第一电压的步骤可以包括调整电阻值，以致于第一电压在一个所选择的温度值下是希望的电压值。例如，该希望的电压值可以为第二电压。
本发明还涉及使用参考电压生成器的应用，例如显示驱动器电路。
例如，显示驱动器电路的一个实施例可以包括电压生成器，用于生成栅极驱动器电压和源极驱动器电压。该电压生成器可以包括根据本发明的实施例生成参考电压的参考电压生成器，而且该电压生成器基于参考电压至少生成栅极驱动器电压。源极驱动器可以基于源极驱动器电压生成用于显示面板的驱动器信号，而栅极驱动器可以基于栅极驱动器电压生成用于显示面板的栅极驱动信号。在一个实施例中，参考电压生成器生成随温度的升高而降低的参考电压，以致栅极驱动信号随温度的升高而降低。
通过以下所给出的详细描述以及附图，将更充分地理解本发明，在附图中，由相同的参考编号表示相同的元件，这些参考编号仅为阐述而不是用于限制本发明，其中图1说明了一种传统的参考电压生成器；图2针对图1的具有不同温度系数的参考电压生成器，图解了参考电压相对温度的曲线；图3图解了根据本发明实施例的参考电压生成器；图4图解了图3中的第一和第二电压V1和V2相对温度的一个实例，其中第一电压V1具有温度系数+0.2％/℃；图5图解了图3的参考电压生成器的相对于温度变化的参考电压Vref，其中温度系数-0.5％/℃；图6根据本发明的第一实施例详细地图解了图3的电流反射镜、PTAT电路以及TIVG电路；图7图解了根据本发明的、具有不同温度系数的参考电压生成器的参考电压Vref与温度之间的关系；图8详细地图解了根据本发明的第二实施例的图3的电流反射镜、PTAT电路以及TIVG电路；图9图解了根据本发明的参考电压生成器的实例应用；以及；图10图解了当根据本发明实施例的参考电压生成器在用于图9的显示驱动器电路中时，栅极电压变化与温度变化之间的关系。
具体实施例方式
图3图解了根据本发明实施例的参考电压生成器。如图中所示，参考电压生成器包括电流反射镜86、与绝对温度成比例的(PTAT)电路84以及不依赖于温度的电压生成(TIVG)电路85。基于电流反射镜86所供给的电流，PTAT电路84和TIVG电路85分别生成第一和第二电压V1和V2。缓冲放大器82缓冲第一电压V1，电压合并器83合并所缓冲的第一电压V1和第二电压V2，以生成参考电压Vref。
PTAT电路84以所确立的温度系数(例如，+0.2％/℃)生成与温度变化成比例的第一电压V1。相比之下，TIVG电路85生成与温度变化无关的相同第二电压V2。以下，将随电流反射镜86详细描述PTAT电路84和TIVG电路85。
缓冲器电路82包括第一运算放大器A1，第一运算放大器A1的输出端连接到其负输入端，并且其正输入端接收第一电压V1。缓冲器电路82用于阻挡来自PTAT电路84的不必要的电流。电压合并器83包括第二运算放大器A2。第二运算放大器A2的正输入端接收第二电压V2。第二运算放大器A2的负输入端经由第一电阻器R10接收所缓冲的第一电压V1。第二运算放大器A2的负输入端还经由第二电阻器R20连接到第二运算放大器A2的输出端。因此，可以理解的是第二运算放大器A2起到差分放大器的作用。
在操作过程中，根据Kirchoff电流定律，流过第一电阻器R10的电流I1等于流过第二电阻器R20的电流I2，因此I1=I2V1-V2R10=V2-VrefR20---(1)]]>对参考电压Vref求解，得到Vref=(1+R20R10)V2-R20R10V1---(2)]]>于是，可将参考电压生成器所生成的参考电压Vref的温度系数(也将其称为参考电压生成器的温度系数)表示为 =-R20R10×V1(Tb)-V1(Ta)Tb-Ta×1V1(temp_room)×100]]> (3)其中，Ta和Tb为温度，其中Tb＞Ta。
如方程3所示，参考电压Vref的温度系数基于第一电压V1的温度系数以及第二电阻器R20的电阻与第一电阻器R10的电阻的比率(R20/R10)。如以上所描述的，以及将在以下更详细加以描述的，PTAT电路84的温度系数，因而，第一电压V1的温度系数，是已确立的值。例如，可以把第一电压V1的温度系数确立为+0.2％/℃。因此，参考电压Vref的温度系数可由比率R20/R10加以确定。例如，把比率R20/R10设置为2.5，可以产生Vref的-0.5％的温度系数。
图4说明了相对温度的第一和第二电压V1和V2的实例，其中第一电压V1具有温度系数+0.2％/℃。对于图4中所图解的曲线，图5图解了相对温度变化的参考电压Vref，其中温度系数是-0.5％/℃。
图6根据本发明的第一实施例详细地图解了电流反射镜86、PTAT电路84以及TIVG电路85。如图中所示，电流反射镜86包括串联在电源电压VDD和地之间的第一PMOS晶体管PM1、第一NMOS晶体管NM1以及第三电阻器R30。电流反射镜86还包括串联在电源电压VDD和地之间的第二PMOS晶体管PM2和第二NMOS晶体管NM2。第一PMOS晶体管PM1的栅极连接到第二PMOS晶体管PM2的栅极。相类似，第一NMOS晶体管NM1的栅极连接到第二NMOS晶体管NM2的栅极。第一PMOS晶体管PM1的漏极还连接到第一PMOS晶体管PM1的栅极，并且第二NMOS晶体管NM2的漏极连接到第二NMOS晶体管NM2的栅极。第一NMOS晶体管NM1的面积与第二NMOS晶体管NM2的面积之比为P比1，并且将其称为电流密度比率P。
电流反射镜86还包括与第一和第二PMOS晶体管PM1和PM2并联的第三PMOS晶体管PM3和第四PMOS晶体管PM4。第三和第四PMOS晶体管PM3和PM4的栅极连接到第二PMOS晶体管PM2的栅极。
PTAT电路84连接在第三PMOS晶体管PM3和地之间，并且TIVG电路85连接在第四PMOS晶体管PM4和地之间。PTAT电路84包括串联在第三PMOS晶体管PM3和地之间的第四和第五电阻器R40和R50。保险丝f1与第五电阻器R50并联。TIVG电路85包括串联在第四PMOS晶体管PM4和地之间的第六电阻器R60和第三NMOS晶体管NM3。另外，第三NMOS晶体管NM3的栅极还连接到其漏极。
电流反射镜电路86向PTAT电路84和TIVG电路85提供相同的反射镜电流ID。TIVG电路85根据下列表达式生成第二电压V2V2=Vn+IDR60]]>=ζkTqlnIDID0(W/L)+ζkTR60qR30lnP]]>=ζkTq(lnIDLID0W+R60R30lnP)]]>(4)其中，Vn为跨越第三NMOS晶体管NM3的电压，W为第三NMOS晶体管NM3的宽度，L为第三NMOS晶体管NM3的长度。从方程4可以明显看出，就温度而言，第三NMOS晶体管NM3对第二电压V2有负面贡献，而就温度而言，电阻器对第二电压V2有正面贡献。因此，TIVG电路85生成一个针对温度的恒定电压。
PTAT电路84按照下面的公式5生成第一电压V1＝ID(R40+R50//f)(5)如图中所示，第一电压V1部分地依赖于保险丝f1所提供的电阻。在一个实施例中，通过激光熔丝创建保险丝f1。熔丝的量控制着保险丝f1所能提供的电阻。在另一个实施例中，可以通过对非易失存储器元件的编程操作，实现保险丝f1。然而，保险丝仅仅是电阻可变元件的一个例子，可以使用任何电阻变化元件取代保险丝f1。例如，也可以使用通过逻辑元件控制的晶体管。
使用电阻变化元件，可以通过改变电阻变化元件的电阻改变第一电压V1。在本发明的一个实施例中，改变电阻变化元件，以致于在希望的温度下，第一电压V1等于第二电压V2。例如，该希望的温度可以为室温或25℃。
在希望的温度下把第一电压V1设置成第二电压V2，可在该希望的温度下产生与参考电压Vref的温度系数无关的相同参考电压Vref。图7中说明了这一点。
图8详细地图解了根据本发明的第二实例实施例的电流反射镜86、PTAT电路84以及TIVG电路85。在该实施例中，电流反射镜86、PTAT电路84以及TIVG电路85与图6的实施例中相同，除了已使用第一双极晶体管TB取代了TIVG电路85中的第三NMOS晶体管NM3。如图中所示，双极晶体管TB的基极连接到第一双极晶体管TB的集电极。
应该认识到，这一实施例的操作与以上针对图6的实施例所描述的相同，因此，为了简洁起见，将不对其进行详细描述。
图9说明了根据本发明的参考电压生成器的实例应用。图9的实例应用为一个液晶显示设备的实例应用。如图中所示，电压生成器10包括参考电压生成器12和驱动器电压生成器14。驱动器电压生成器14使用由参考电压生成器12所生成的参考电压来产生栅极驱动器电路16的栅极驱动器电压。电压生成器10还产生用于源极驱动器18的源极驱动器电压。栅极驱动器16和源极驱动器18还接收来自时序控制器20的时序信号，时序控制器20基于所接收到的视频数据生成时序信号。栅极驱动器16和源极驱动器18，基于时序信号和驱动器电压，分别产生栅极驱动信号和源极信号，以驱动液晶面板22和显示由视频数据所表示的图像。由于形成液晶显示设备的元件的操作和结构是众所周知的，所以为了简洁起见，将不详细描述这些元件和它们的操作。
应该认识到，与传统的参考电压生成器不同，根据本发明实施例的参考电压生成器可用作图9中的参考电压生成器12。当在液晶显示设备中使用根据本发明实施例的参考电压生成器时，栅极驱动信号的电压按图10中所示变化。即，如图中所示，栅极驱动信号的电压随温度的升高而降低。
显然，可以以多种方式对如此描述的本发明进行修改。这样的修改不应被视为脱离本发明，并旨在把所有这样的修改包括于本发明的范围中。
本申请根据35U.S.C.119要求于2005年3月3日提出的申请号为10-2005-0017820的韩国申请的优先权，在此通过参引方式将其全部内容并入。
权利要求
1.一种参考电压生成器，包括参考电压生成电路，生成随温度变化的参考电压，所述参考电压生成电路配置成选择性地改变所述参考电压的温度系数，以致在被选择的温度值下，所述参考电压为与温度系数无关的相同电压值。
2.根据权利要求1所述的参考电压生成器，其中，所述参考电压生成电路将第一电压与第二电压合并在一起，以产生所述参考电压。
3.根据权利要求2所述的参考电压生成器，其中，所述第一电压是依赖于温度的电压，而所述第二电压是不依赖于温度的电压。
4.根据权利要求3所述的参考电压生成器，其中，所述第一电压与温度成比例变化。
5.根据权利要求3所述的参考电压生成器，其中，所述参考电压生成电路分别对第一和第二电压进行加权，并且从加权的第二电压减去加权的第一电压。
6.根据权利要求5所述的参考电压生成器，其中，所述参考电压生成电路配置成有选择地改变相应的权重，并且改变相应的权重将导致所述参考电压的温度系数变化。
7.根据权利要求3所述的参考电压生成器，其中，所述参考电压生成电路包括第一电阻器，接收第一电压；运算放大器，具有正输入端和负输入端，所述正输入端接收第二电压，所述负输入端接收来自第一电阻器的输出，并且所述运算放大器的输出端提供所述参考电压；以及可变电阻器，连接在所述运算放大器的负输入端和输出端之间，以致于改变可变电阻器的电阻，可以改变所述参考电压的所述温度系数。
8.根据权利要求3所述的参考电压生成器，还包括第一电压生成器，生成第一电压；以及第二电压生成器，生成第二电压。
9.根据权利要求8所述的参考电压生成器，其中，第一电压生成器包括串联的第二和第三电阻器；以及与第三电阻器并联的电阻变化元件。
10.根据权利要求9所述的参考电压生成器，其中，所述电阻变化元件配置生成可调整，以致于第一电压生成电路可在所选择的温度值生成希望的电压值。
11.根据权利要求10所述的参考电压生成器，其中，所述希望的电压值为第二电压。
12.根据权利要求8所述的参考电压生成器，其中，所述第二电压生成器包括与绝对温度成比例的元件，该元件串联到与绝对温度互补的元件。
13.根据权利要求12所述的参考电压生成器，其中，所述与绝对温度成比例的元件为电阻器，而所述与绝对温度互补的元件为晶体管。
14.根据权利要求1所述的参考电压生成器，其中，所述参考电压生成电路生成所述参考电压，以致于所述参考电压随温度的升高而降低。
15.一种参考电压生成器，包括第一电压生成器，生成第一电压；第二电压生成器，生成第二电压；以及电压减法器，分别对第一和第二电压进行加权，并且从加权的第二电压中减去加权的第一电压，以产生参考电压。
16.根据权利要求15所述的参考电压生成器，其中，所述电压减法器配置成有选择地改变相应的权重，而且改变相应的权重导致所述参考电压的温度系数变化。
17.根据权利要求16所述的参考电压生成器，其中第二电压生成器生成不依赖于温度的电压；并且第一电压生成器生成依赖于温度的电压。
18.根据权利要求17所述的参考电压生成器，其中，第一电压生成器在希望的温度下生成具有与第二电压相同电压值的第一电压；以及所述电压减法器生成相同的参考电压值，该参考电压值在所述希望的温度下与所述参考电压的温度系数无关。
19.根据权利要求15所述的参考电压生成器，其中，所述电压减法器产生所述参考电压，以致于所述参考电压随温度的升高而降低。
20.一种生成参考电压的方法，包括生成参考电压，该参考电压随温度而变化并且在选择的温度值下是与所述参考电压的温度系数无关的相同电压值。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述生成步骤包括合并第一电压和第二电压，以产生所述参考电压。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述第一电压是依赖于温度的电压，而第二电压是不依赖于温度的电压。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，第一电压与温度成比例地变化。
24.根据权利要求22所述的方法，其中，所述生成步骤还包括对第一和第二电压进行加权，并且其中，所述合并步骤从所加权的第二电压减去加权的第一电压。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述生成步骤还包括有选择地改变相应的权重，以改变所述参考电压的温度系数。
26.根据权利要求25所述的方法，还包括基于电阻值生成第一电压；以及生成第二电压。
27.根据权利要求26所述的方法，其中，所述生成第一电压的步骤包括调整所述电阻值，以致在所选择的温度值下第一电压为希望的电压值。
28.根据权利要求27所述的方法，其中，所述希望的电压值为第二电压。
29.根据权利要求20所述的方法，还包括生成第二电压；以及生成第一电压，以致在希望的温度下第一电压具有与第二电压相同的电压值。
30.根据权利要求20所述的方法，其中，所述生成步骤生成参考电压，以致所述参考电压随温度的升高而降低。
31.一种显示驱动器电路，包括电压生成器，生成栅极驱动器电压和源极驱动器电压，所述电压生成器包括参考电压生成器，所述参考电压生成器生成参考电压，该参考电压随温度而变化并且在选择的温度值下是与参考电压的温度系数无关的相同电压值，并且所述电压生成器基于所述参考电压至少生成所述栅极驱动器电压；源极驱动器，基于所述源极驱动器电压生成显示面板的驱动器信号；以及栅极驱动器，基于所述栅极驱动器电压生成显示面板的栅极驱动信号。
32.根据权利要求31所述的显示驱动器电路，其中，所述参考电压生成器生成随温度的升高而降低的参考电压，以致所述栅极驱动信号随温度的升高而降低。
33.根据权利要求32所述的显示驱动器电路，其中，所述显示面板为液晶显示面板。
全文摘要
根据本发明的一个实施例，参考电压生成器生成随温度变化的参考电压。例如，参考电压生成器可以生成随温度升高而降低的参考电压。参考电压生成器配置成能够有选择地改变参考电压的温度系数，以致于在选择的温度值下，参考电压是与温度系数无关的相同电压值。
文档编号G05F3/00GK1828472SQ20061000925
公开日2006年9月6日 申请日期2006年2月15日 优先权日2005年3月3日
发明者金亨来, 崔伦竞, 赵民洙 申请人:三星电子株式会社