用于基准电压发生电路的启动电路

摘要

本发明实施例涉及一种用于基准电压发生电路的启动电路。根据本发明实施例，启动电路可以包括：启动开启单元，该启动开启单元响应启动开启信号来允许电流流过基准电压发生电路，从而开始启动过程；基准电流发生单元，根据基准电压发生电路是否启动来减小可变电压并且产生与该可变电压相对应的启动基准电流；以及启动控制器，该启动控制器检测流过基准电压发生电路的电流，将检测结果与启动基准电流相比较，并且输出比较结果来作为启动开启信号。在启动之后，可以减小电流损耗。BGR电路可以稳定地启动。如果使用高电源电压，则可以减小电流损耗，而如果使用低电源电压，则BGR电路可以稳定地启动。

权利要求

1.一种用于基准电压发生电路的启动电路，包括：

启动开启单元，构造用于响应启动开启信号来允许电流流过基准电压发生电路以触发所述基准电压发生电路的启动过程；

基准电流发生单元，构造用于从完成所述启动开启单元的操作的时间点到到达工作点的时间点减小可变电压，并产生与所述可变电压相对应的启动基准电流；以及启动控制器，构造用来检测流过所述基准电压发生电路的电流，将所述检测的电流与所述启动基准电流比较，并输出比较的结果来作为所述启动开启信号，其中，所述启动开启单元包括第一晶体管，所述第一晶体管具有连接在控制电压和基准电压之间的漏极和源极，并且所述第一晶体管的栅极被连接用来接收所述启动开启信号，其中所述控制电压用来触发所述基准电压发生电路的所述启动过程，其中，所述基准电流发生单元包括：第二晶体管，具有连接在电源电压和负载电压之间的源极和漏极，以及具有连接至所述负载电压的栅极，所述启动基准电流流过所述第二晶体管；以及第三晶体管，具有连接在所述负载电压和所述启动开启信号之间的源极和漏极，并且所述第三晶体管的栅极连接至所述检测的电流，其中，所述可变电压包括所述第二晶体管的所述源极和所述漏极两端电压之间的差值。

2.根据权利要求1所述的器件，其中，所述启动控制器包括：

第四晶体管，具有连接在所述第一晶体管的所述栅极和所述基准电压之间的漏极和源极，并且所述第四晶体管的栅极连接至所述第三晶体管的所述栅极；

第五晶体管，具有连接在所述电源电压和所述第三晶体管的所述栅极之间的源极和漏极，以及具有连接至所述控制电压的栅极；以及第六晶体管，具有连接在所述第三晶体管的所述栅极和所述基准电压之间的漏极和源极，并且所述第六晶体管的栅极连接至所述第四晶体管的所述栅极。

3.根据权利要求2所述的器件，其中，当启动所述基准电压发生电路时，所述负载电压的电平增加了所述第三晶体管的阈值电压与所述第六晶体管的阈值电压两者的总和。

4.根据权利要求1所述的器件，其中，所述基准电流发生单元包括第七晶体管，所述第七晶体管具有连接在所述电源电压和所述第二晶体管之间的漏极和源极，以及具有连接至所述控制电压的栅极。

5.根据权利要求4所述的器件，其中，当启动所述基准电压发生电路时，施加至所述第二晶体管的所述源极的所述电压的电平下降了所述第七晶体管的阈值电压。

6.一种用于基准电压发生电路的启动电路，包括：

运算放大器；

第一晶体管，连接在所述运算放大器的输出端和基准电压之间；

第二晶体管，具有二极管结构且连接在电源电压和负载电压之间；

第三晶体管，连接在所述负载电压和所述第一晶体管的栅极之间；

第四晶体管，连接在所述第一晶体管的所述栅极和所述基准电压之间，其中，所述第四晶体管具有连接在所述第一晶体管的所述栅极与所述基准电压之间的源极和漏极，以及与所述第三晶体管的所述栅极连接的栅极；

第五晶体管，连接在所述电源电压和所述第三晶体管的栅极之间，并且具有连接至所述运算放大器输出端的栅极；以及第六晶体管，具有二极管结构且连接在所述第三和第四晶体管两者的栅极与所述基准电压之间。

7.根据权利要求6所述的器件，包括第七晶体管，所述第七晶体管连接在所述电源电压和所述第二晶体管之间，并且所述第七晶体管的栅极连接至所述运算放大器的所述输出端。

8.根据权利要求6所述的器件，其中，所述运算放大器被构造用于响应外部环境条件来减小两个通路之间的电压差，其中在所述两个通路中流过不同的电流。

9.一种用于产生基准电压的方法，包括：

通过使用启动开启单元，响应启动开启信号，允许电流流过基准电压发生电路，从而触发所述基准电压发生电路的启动过程；

从完成所述启动开启单元的操作的时间点到到达工作点的时间点减小可变电压，并且利用基准电流发生单元来产生与所述可变电压相对应的启动基准电流；以及利用启动控制器来检测流过所述基准电压发生电路的电流，并将所述检测的电流与所述启动基准电流相比较，然后输出比较的结果作为所述启动开启信号，其中，所述启动开启单元包括第一晶体管，所述第一晶体管具有连接在控制电压和基准电压之间的漏极和源极，并且所述第一晶体管的栅极被连接用来接收所述启动开始信号，其中，所述控制电压用来触发所述基准电压发生电路的所述启动过程，其中，所述基准电流发生单元包括：第二晶体管，具有连接在电源电压和负载电压之间的源极和漏极，以及具有连接至所述负载电压的栅极，所述启动基准电流流过所述第二晶体管；以及第三晶体管，具有连接在所述负载电压和所述启动开启信号之间的源极和漏极，以及所述第三晶体管的栅极连接至所述检测的电流，其中，所述可变电压包括所述第二晶体管的所述源极和所述漏极两端的电压之间的差值。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述启动控制器包括：

第四晶体管，具有连接在所述第一晶体管的所述栅极和所述基准电压之间的漏极和源极，并且所述第四晶体管的栅极连接至所述第三晶体管的所述栅极；

第五晶体管，具有连接在所述电源电压和所述第三晶体管的所述栅极之间的源极和漏极，以及具有连接至所述控制电压的栅极；以及第六晶体管，具有连接在所述第三晶体管的所述栅极和所述基准电压之间的漏极和源极，并且所述第六晶体管的栅极连接至所述第四晶体管的所述栅极。

11.根据权利要求10所述的方法，当启动所述基准电压发生电路时，所述负载电压的电平增加了所述第三晶体管的阈值电压与所述第六晶体管的阈值电压两者的总和。

12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述基准电流发生单元包括第七晶体管，所述第七晶体管具有连接在所述电源电压和所述第二晶体管之间的漏极和源极，以及具有连接至所述控制电压的栅极。

13.根据权利要求12所述的方法，包括当启动所述基准电压发生电路时，施加至所述第二晶体管的所述源极的所述电压的电平下降了所述第七晶体管的阈值电压。

说明书

用于基准电压发生电路的启动电路

[0001] 本申请基于35U.S.C 119要求第10-2007-0136467号(于2007年12月24日递交)韩国专利申请的优先权，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

[0002] 本发明涉及一种基准电压发生电路(reference voltagegeneration circuit)，该基准电压发生电路用于产生具有恒定电平的电压，诸如带隙电压，更具体地，涉及一种用于启动基准电压发生电路的启动电路(starting-up circuit)。

背景技术

[0003] 带隙基准(BGR)(band gap reference)电路(或基准电压发生电路)可以用于半导体电路的设计，更具体地，可以提供恒定电压(基准电压)。基准电压可以是大约1.1V，该基准电压接近单晶硅(single crystalline silicon)的带隙电压差。在半导体工艺中，芯片的工作温度和施加的电压可以改变。

[0004] BGR电路可以具有电流不能在内部电流通路中流动的工作点(operating point)以及电流可以流动的工作点。由于当电流不能流动时BGR电路不能执行预定的操作，所以可能需要启动电路，该启动电路最初可以使电流流动以便达到预定的工作点。由于在启动之后启动电路可以持续地工作并使得有恒定的电流流动，这有利于在启动之后最小化启动电路的电流损耗。

[0005] 启动电路的电流损耗可以随着外部电源的变化、器件制造工艺的变化以及温度变化而改变。根据工艺，可以调节外部电源和温度。当设计启动电路以便其电流损耗可以显著地减小时，上述调节可以减小电流损耗。因此，启动电流可能过度地减小。从而，BGR电路的启动时间可能增加，或者BGR电路不能启动。

[0006] 相反，当启动电路提供足够的电流以便BGR电路在具有低电流损耗的温度、电压和工艺条件下可以迅速启动时，可以调节外部电源和温度来增加电流损耗，则启动电路的电流损耗可能过度增加。因此，在启动时有大电流流动，这是有利的。这可以提供启动所需的电流。在BGR电路启动之后，操作启动电路所消耗的电流可以减小。这可以降低半导体器件的功耗。然而，即使在启动之后，相关技术(related art)的启动电路仍可以消耗与启动之前一样相对高的电流。

[0007] 在下文中，将参照附图来描述用于BGR电路的相关技术的启动电路的实例。图1是相关技术的启动电路的电路图。该电路图可以包括启动电路10和BGR电路12。启动电路10可以包括晶体管M1、M2、M4、M5和M6。根据本发明实施例，由于BGR电路12没有改变，所以随后将根据本发明实施例来描述BGR电路12的工作原理(operation)和结构。然而，BGR包括至少一个晶体管M0和运算放大器14。

[0008] 参照图1，由于晶体管M2可以具有二极管结构(diodestructure)，在该结构中晶体管M2的栅极可以连接至其漏极，所以与正向电压(forward voltage)成比例(成正比，proportional to)的电流可以流过。在非启动状态下，晶体管M0、M4、M5和M6可以工作在截止区。也就是，电流不能在BGR电路12中流过。因此，晶体管M1的栅极电压V(SRT)可以为由电源电压VDD减去晶体管M2两端的电压所得到的电压。如果电源电压VDD增加至大约1.5V或更高，则晶体管M1可以导通，且电压VCONT从电源电压VDD往下减小。如果电压VCONT减小至低于电源电压VDD的电压，则晶体管M0、M4、M5和M6可以导通，且与电流Ibgr成比例(成正比，proportional to)的电流可以在启动电路10中流过。

[0009] 可以将晶体管M0、M4、M5和M6构造为电流镜像结构(currentmirror structure)。此时，如果晶体管M4的驱动电流变得大于由晶体管M2提供的电流Irefstart，则电压V(SRT)可以下降且可以接近于基准电压，例如，接地电压(ground voltage)(GND)。晶体管M1可以再次进入截止区。如果晶体管M1截止，则电压VCONT可以仅由运算放大器14来控制。

[0010] 可以通过在预定的比率下对流过晶体管M2的电流Irefstart和流过晶体管M0的BGR电流Ibgr进行改变和对比来检查BGR电路12的工作点。此时，流过晶体管M2的电流可以随着诸如制造工艺、温度、电源电压VDD以及电压V(SRT)的各种条件而改变。由于晶体管M2可以具有二极管结构，且流过晶体管M2的电流可以与晶体管M2两端的电压的平方成比例地增加，所以如果所用的电源电压VDD范围很宽，则电流Irefstart的变化幅度(variationwidth)可以显著地增加。由于在启动之后电压V(SRT)可以变为零，所以与启动之前相比电流Irefstart可以进一步增加并因此可以持续流过。尽管可以使用电阻器来减小对电源电压VDD的依赖性，但由于与晶体管相比可能需要相对较大的空间，所以这种方法并不是所期望的。

发明内容

[0011] 本发明实施例涉及一种基准电压发生电路，该基准电压发生电路用于产生具有基本上恒定的电平的电压，诸如带隙电压(band gapvoltage)。本发明实施例涉及一种用于启动基准电压发生电路的启动电路。

[0012] 本发明实施例涉及一种用于基准电压发生电路的启动电路，该启动电路能够通过最初允许足够的启动电流流过来迅速启动BGR电路，并能够从一个时间点开始减小工作电流，其中该时间点指的是BGR电路的启动由它自身开启(start)的时侯。

[0013] 根据本发明实施例，基准电压发生电路用于产生具有恒定电平的基准电压，一种用于启动该基准电压发生电路的启动电路可以包括下列中至少一个。启动开启单元(start-up start unit)，该启动开启单元响应启动开启信号来在启动过程的初始阶段允许电流流过基准电压发生电路，从而开启启动过程。基准电流发生单元，根据基准电压发生电路是否启动来降低可变电压，并产生与可变电压相对应的启动基准电流。启动控制器，检测流过基准电压发生电路的电流，将检测结果与启动基准电流相比较，然后输出比较的结果作为启动开启信号。

[0014] 根据本发明实施例，基准电压发生电路可以具有运算放大器，该运算放大器用于响应外部环境来减小两个通路之间电压差，其中在这两个通路中流过不同的电流，一种用于启动上述基准电压发生电路的启动电路可以包括下列中的至少一个。第一晶体管，连接在运算放大器的输出端和基准电压之间。第二晶体管，具有二极管结构，并连接在电源电压和负载电压之间。第三晶体管，连接在负载电压和第一晶体管的栅极之间。第四晶体管，连接在第一晶体管的栅极和基准电压之间。第五晶体管，连接在电源电压和第三晶体管的栅极之间，并且具有连接至运算放大器输出端的栅极。第六晶体管，具有二极管结构，并且连接在第三晶体管和第四晶体管两者的栅极与基准电压之间。

[0015] 根据本发明实施例，在基准电压发生电路的启动电路中，由于可以将一种功能另外地添加到相关技术的启动电路中，所以与相关技术的电路相比，可以减小电流损耗，其中上述添加到相关技术的启动电路中的功能是指在启动之后减小启动电路的工作电流，而相关技术的驱动电路不具有在启动之后减小工作电流的功能。因此，根据本发明实施例，启动电路可以适用于要求低功耗的应用。

[0016] 即使设计出要求低功耗的产品以便可以减小启动电路的电流损耗，但在启动电路中可以使用足够的工作电流。因此，根据本发明实施例，可以稳定地启动BGR电路。即使电源电压的使用范围很宽，也就是，即使使用了很高的电源电压，也可以减小电流损耗。根据本发明实施例，即使电源电压的使用范围窄，也就是，即使可以使用很低的电源电压时，也可以稳定地启动BGR电路。

附图说明

[0017] 图1是相关技术(related art)的启动电路的电路图。

[0018] 实例图2和图3是根据本发明实施例的启动电路的电路图。

[0019] 实例图4是图1以及实例图2和实例图3中所示的启动电路单元的波形图。

具体实施方式

[0020] 实例图2和图3是根据本发明实施例的启动电路40和启动电路60的电路图。实例图2和图3示出了启动电路40和启动电路60以及基准电压发生电路12。

[0021] 基准电压发生电路12可以产生基准电压，该基准电压具有与外部影响无关的恒定电平。基准电压发生电路12可以为带隙基准(BGR)电路，该带隙基准电路可以产生大约为1.1伏的恒定电压，该恒定电压可以等于硅带隙电压(silicon band gap voltage)。基准电源发生电路12可以使用运算放大器来响应外部环境以减小两个通路之间的电压差，其中在这两个通路中流过不同的电流。

[0022] 根据本发明实施例，启动电路可以包括启动开启单元42、基准电流发生单元44或62以及启动控制器46。

[0023] 最初，启动开启单元42可以响应于启动开启信号V(SRT)来允许电流流入基准电压发生电路12。这可以触发基准电压发生电路12的启动。基准电流发生单元44可以根据基准电压发生电路12是否启动来降低可变电压，并可以产生与可变电压相对应的启动基准电流Irefstart。启动控制器46或62可以检测流过基准电压发生电路12的电流，并且可以将检测结果Irbgr与启动基准电流Irefstart进行比较，然后可以将比较结果输出到启动开启单元42以作为启动开启信号V(SRT)。

[0024] 根据本发明实施例，为便于说明，可以假设基准电压发生电路12是BGR电路，以便于对启动电路40的单元42、44和46的理解。根据本发明实施例，可以使用其它的电路，例如可以使用各种基准电压发生电路12。BGR电路12还可以用不同的方式来实现。将参照附图来描述BGR电路12的结构和工作原理。

[0025] 将简单地描述BGR电路12的工作原理。如果同样的电流流过具有不同尺寸(size)的二极管D1和D2，则二极管D1和D2两端的电压可以互不相同。不同电压之间的差值ΔV可以通过方程式1来表示。

[0026] 方程式1

[0027]

[0028] 其中，η表示二极管的理想因子(ideal factor)，k表示普朗克(Plank)常量，T表示开尔文温度，q表示单位电荷量，m2/m1表示二极管D2与D1的面积比。该面积比(m2/m1)大于1。

[0029] 从方程式1中可知，电压ΔV可以与温度T成正比。在实例图2和实例图3中，BGR电路12可以包括电阻器R1、R2和R3，二极管D1和D2，运算(OP)放大器14以及晶体管M0。可以将电阻器R1和R2的一端连接至同一个结点(节点，node)VREF。可以通过运算放大器14的操作来调节电流Ibgr，且该电流Ibgr可以消除电阻器R1和R2之间的电压差。如果电阻器R1和R2的值相等，则运算放大器14的正端电压和负端电压可以相等。因此，同样的电流可以流过电阻器R1和R2，且同样的电流可以流过二极管D1和D2。

[0030] 根据本发明实施例，可以将与二极管D1和D2的面积比成比例(成正比，proportional to)的电压差施加到电阻器R3的两端。因此，可以由电阻器R3和方程式1定义的ΔV来确定流过BGR电路12的二极管D1和D2的电流。如果假设电阻器R3的值不随温度和电压显著改变，则值ΔV/R3可以与ΔV成比例(成正比，proportional to)。也就是，如果ΔV是温度的函数，则BGR电流Ibgr也可以成为温度的函数。由于电流Ibgr可以流过电阻器R1和R2，所以电阻器R1和R2两端的电压可以与温度成比例(成正比，proportional to)。根据本发明实施例，如果将恒定电流施加至二极管并且改变温度，则二极管两端的电压可以按照方程式2来变化。

[0031] 方程式2

[0032]

[0033] IO可以是由二极管确定的常数。在方程式2中，V和T可以分别包含在指数项的分子和分母中，并因此可以相互成相反的比例。也就是，如果施加恒定电流并且提高温度，则二极管两端的电压可以减小。

[0034] 从BGR电路12输出的基准电压VREF可以是电阻器R1两端电压和二极管D1两端电压的总和。因此，如果选定电阻器R1以致可以消除两个电压值随温度的变化，则基准电压VREF可以具有与温度无关的恒定值。这可能是因为电阻器R1两端的电压可以与温度成正比，而二极管D1两端的电压可以与温度成反比。如果没有电流流过二极管D1和D2，则运算放大器14的正输入端和负输入端的电压可以变为零。根据本发明实施例，输入电压之差可以变为零。

[0035] 根据本发明实施例，BGR电路12可以处于一个工作点。也就是，当没有电流流过二极管D1和D2时，运算放大器14可以工作以便可以维持相同的状态。根据本发明实施例，为了使得电流流过BGR电路12的两个电流通路，启动电路40可能是必需的。在施加电源之后，BGR电路12立即可以处于一个工作点，在该工作点上没有电流流过。在这种状态下，电压VCONT可以等于电源电压VDD，而晶体管M0可以工作在截止区。这可以阻挡电流流过。启动电路40可以改变这种状态。

[0036] 接下来将描述根据本发明实施例的启动电路40的结构和工作原理。根据本发明实施例，启动电路40可以包括晶体管M1到晶体管M6。

[0037] 根据本发明实施例，启动开启单元42可以由第一晶体管M1来实现，该第一晶体管M1可以具有连接在控制电压和基准电压之间的漏极和源极，其中，控制电压用于触发基准电压发生电路12的启动。晶体管M1还可以具有连接至启动开启信号V(SRT)的栅极。控制电压可以是运算放大器14的输出电压，而基准电压可以是接地电压。

[0038] 根据本发明实施例，如实例图2所示，基准电流发生单元44可以由晶体管M2和M3来实现。根据本发明实施例，第二晶体管M2可以具有连接在电源电压VDD和负载电压V(LOAD)之间的源极和漏极，以及具有连接至负载电压V(LOAD)的栅极。根据本发明实施例，启动基准电流Irefstart可以流过第二晶体管M2。根据本发明实施例，第三晶体管M3可以具有连接在负载电压V(LOAD)和启动开启信号V(SRT)之间的源极和漏极，并且第三晶体管M3的栅极可以被连接用来接收检测BGR电路12的电流的结果。在实例图2中，可变电压可以与第二晶体管M2的源极和漏极之间的电压差相对应。

[0039] 根据本发明实施例，启动控制器46可以包括晶体管M4、M5和M6。根据本发明实施例，第四晶体管M4可以具有连接在第一晶体管M1的栅极与基准电压之间的漏极和源极，并且可以具有连接至第三晶体管M3栅极的栅极。根据本发明实施例，第五晶体管M5可以具有连接在电源电压VDD与第三晶体管M3的栅极之间的源极和漏极。第五晶体管M5可以具有连接至运算放大器14输出电压的栅极，该输出电压可以是控制电压。根据本发明实施例，第六晶体管M6可以具有连接在第三晶体管M3的栅极与基准电压之间的漏极和源极，并且可以具有连接至第四晶体管M4栅极的栅极。检测BGR电路12的电流的结果Irbgr可以表示从第五晶体管M5流向第六晶体管M6的电流。启动开启信号V(SRT)可以与第四晶体管M4的漏极电压相对应。

[0040] 根据本发明实施例，如实例图3所示，基准电流发生单元62可以由晶体管M2、M3和M7来实现。也就是，可以通过将晶体管M7添加到基准电流发生单元44来构成基准电流发生单元62。根据本发明实施例，第七晶体管M7可以具有连接在电源电压VDD和第二晶体管M2之间的漏极和源极，并且可以具有连接至运算放大器14输出电压的栅极，其中该输出电压可以是控制电压。

[0041] 现在，根据本发明实施例来描述具有上述结构的启动电路40的工作原理。

[0042] 根据本发明实施例，如果施加电源，则BGR电路12的工作点可以处于没有电流流过的状态。为了改变这个状态，可以将电压VCONT调节到低于电源电压VDD。如果开始有电流流过，则在二极管D1两端的电压和二极管D2两端的电压之间可以产生差值。根据本发明实施例，运算放大器14可以工作以便可以减小电压差，而BGR电路12可以稳定在有电流流过的不同工作点。根据本发明实施例，当BGR电路12可以处于没有电流流过的工作点时，启动电路40或60可以降低晶体管M0的栅极电压VCONT，而在BGR电路12进入到有电流流过的工作点之后，启动电路40或60不会影响晶体管M0的栅极电压。

[0043] 现在将描述启动之后启动电路的工作原理。随后将参照波形图来描述启动期间启动电路的工作原理。与图1中所示的相关技术的电路不同的是，根据本发明实施例的启动电路可以进一步包括晶体管M3。根据本发明实施例，如果在启动之后复制电流(duplicatedcurrent)Irbgr流过晶体管M5和M6，则电压V(BSEN)可以高于晶体管M6的阈值电压，其中，复制电流Irbgr可以与电流Ibgr成比例(成正比，proportional to)。根据本发明实施例，晶体管M3的源极电压V(LOAD)可以是电压V(BSEN)与晶体管M3的阈值电压的总和。

[0044] 在图1所示的启动电路10中，可以将电源电压VDD施加到晶体管M2的源极。然而，在实例图2所示的启动电路40中，在启动之后，可以将通过从电源电压VDD中减去晶体管M6的阈值电压和晶体管M3的阈值电压而得到的电压施加到晶体管M2的两端。与图1相比，根据本发明实施例，在一个时间点上负载电压V(LOAD)的电平可以增加第三晶体管M3的阈值电压与第六晶体管M6的阈值电压两者的总和，上述时间点指的是在基准电压发生电路12可以由其本身来启动的时侯。根据本发明实施例，与图1相比，流过晶体管M2的电流Irefstart可以减小。

[0045] 参照实例图3，可以进一步增加晶体管M7。可以以与关于实例图2所描述的相似方式来获得负载电压V(LOAD)，该负载电压V(LOAD)连接至晶体管M2的栅极和漏极。在实例图2中，不论BGR电路12是否启动，晶体管M2的源极结点(node)的电压V(LOADS)都可以维持在电源电压VDD。根据本发明实施例，在实例图3中，在启动之前，电压V(LOADS)可以是电压VDD-VTN，该电压VDD-VTN可以通过将电源电压VDD减去晶体管M7的阈值电压VTN来得到。根据本发明实施例，在启动之后，由于晶体管M7的栅极电压可以从电源电压VDD减小到低于晶体管M0的阈值电压，所以电压V(LOADS)可以随之改变。根据本发明实施例，如果基准电压发生电路12由其自身启动，则施加至第二晶体管M2的源极的电压的电平可以下降一定的值，该一定的值为第七晶体管M7的阈值电压。根据本发明实施例，与图1或实例图2相比，可变电压可以进一步减小。根据本发明实施例，与实例图2中所示的启动电路40相比，图3中所示的启动电路60在启动之后可以进一步减小电流Irefstart。

[0046] 在下文中，将参照端电压和端电流的波形图来描述图1中所示的相关技术的启动电路的工作原理和实例图2和实例图3中所示的启动电路40和60的工作原理。根据本发明实施例，可以描述直到BGR电路12启动的工作原理以及描述BGR电路12启动之后的工作原理。

[0047] 实例图4是图1至图3中所示的启动电路10、40和60单元的波形图。为了得到实例图4中所示的波形，可以进行仿真，在该仿真中电源电压VDD可以为3.3伏，电源电压VDD和电压VCONT之间的差值可以调节到在大约0.2V到1.4V的范围内。在启动之后，通过运算放大器14的操作，BGR电路12可以连续维持在一个工作点。根据本发明实施例，在这个仿真过程中，可以通过外部器件直接施加电压VCONT而不考虑运算放大器14的操作。这可以使得能够观察到由电压VCONT的变化而引起的启动电路的变化。

[0048] 根据本发明实施例，由运算放大器14的操作所维持的工作点可以是差值VDD-VCONT为0.92V的点，该工作点可以由实例图4中垂直画出的虚线表示。根据本发明实施例，在波形中，除非另有说明，点划线对应于相关技术(related art)，实线对应于图2中所示的本发明实施例，虚线对应于图3中所示的本发明实施例。可以通过将电压VCONT从电源电压VDD往下逐渐减小来测定波形。表示电流波形的纵轴可以由log标度(log scale)来显示，表示电压波形的纵轴可以由线性标度(linear scale)来显示。

[0049] 在实例图4中所示的第一波形中，由于相关技术中的BGR电流Ibgr和电流Irbgr可以与本发明实施例中的BGR电流Ibgr和电流Irbgr相等，所以仅示出了图1中所示的相关技术的电流Ibgr和Irbgr的波形，其中BGR电流Ibgr流过BGR电路12的晶体管M0，而电流Irbgr通过BGR电流Ibgr乘以恒定比来获得。

[0050] 可以通过将电流Ibgr乘以例如大约为1/5的恒定比来得到电流Irbgr。根据本发明实施例，当差值VDD-VCONT增加时，在0.5V附近，电流Ibgr和Irbgr可以按指数规律增加，其中，0.5V可以是晶体管M0和M5的阈值电压Vth。如果差值VDD-VCONT是0.8V或更高的电平，则晶体管M0和晶体管M5可以导通，并因此电流可以基本上可以线性增加。与2
(Vgs-Vth) 成比例(成正比，proportional to)的电流可以流过处于导通状态的MOS晶体管。根据本发明实施例，这可以是一种状态，在该状态下栅极和源极之间的电压Vgs可以高于阈值电压Vth。由于在这个波形中可以由log标度来表示纵轴，所以在直线区间中电流可以按指数规律增加，而在线可以缓慢增加而同时倾角可以减小的区间中电流可以基本上线性增加。

[0051] 在实例图4中所示的第二波形中，与电流Irbgr相比，当可以使用启动电路完成BGR电路12的最初启动时，可以使用电流Irefstart。在差值VDD-VCONT很小时，电流Irefstart可能受限于第四晶体管M4，并且电流Irefstart可以随电流Irbgr按指数规律增加，而当达到由BGR状态、电源电压和基准电流发生单元44或62确定的启动基准电流Irefstart时，电流Irefstart不再增加。

[0052] 根据相关技术，当电流Irefstart可以按指数规律增加时，电流可以小于启动基准电流Irefstart，而从电流Istartup可以迅速减小的时间点开始，电流可以不再增加并且可以与启动基准电流相等。如果将启动基准电流Irefstart设置的太低，则可能延迟或不能执行BGR电路12的启动。根据实施例，如果将启动基准电流Irefstart设置的太高，则BGR电路12不能正常工作。根据本发明实施例，在启动之后电流Irefstart可以减小。与相关技术不同，这可能是因为通过应用BGR状态，也就是，电压VCONT和电流Ibgr，可以减小启动基准电流。

[0053] 根据相关技术，电流Irefstart可以随着差值VDD-VCONT增加而按指数规律增加。然后，从不允许电流Istartup流过的电压开始，电流Irefstart可以维持在恒定值，也就是，启动基准电流。这可能是因为在相关技术中可能没有应用BGR状态。

[0054] 根据本发明实施例，电流Irefstart可以按指数规律增加，然后电流Irefstart从可以不允许电流Istartup流过的电压开始可以逐渐减小。根据本发明实施例，电流从可以不允许电流Istartup流过的电压开始可以更迅速地减小。

[0055] 电流Irefstart可以按指数规律增加，然后可以减小或保持不变。在用于迅速减小电流Istartup的电压VCONT以及该电压下的电流Irefstart的方面，相关技术和本发明实施例可以互不相同，但是可以通过设计来局部调整电压VCONT和电流Irefstart。因此，在电流Istartup可以迅速减小之后，相关技术和本发明实施例在电流Irefstart的变化量方面可以互不相同。

[0056] 尽管可以将相关技术和本发明实施例都设计成电流Istartup可以在相同的电压VCONT下迅速减小，但是在通过运算放大器14的操作来使电压VCONT进入工作点的过程中，可以在相关技术中维持相同的电流，而根据本发明实施例的电流Irefstart可以逐渐减小。通过这个操作，可以以根据本发明实施例的方法来减小启动电路40或60的电流。

[0057] 在实例图4的第三波形中，示出了晶体管M1的电流Istartup，该电流Istartup可以是用于启动BGR电路12的启动电流。根据相关技术和本发明实施例，如果差值VDD-VCONT很低，则在0.7V附近，大约为1mA的高电流Istartup可以迅速减小，且可以维持在为10pA的很小值或更小的值，其中，大约为1mA的高电流Istartup可以足够用于BGR的启动。如果电流Istartup足够小，则不会影响运算放大器14的工作。在启动时，如果运算放大器14没有通过它自身进入到工作点，则启动电路10、40或60可以引起运算放大器14的启动。然而，如果达到运算放大器14可以通过它自身开启启动过程的时间点，则启动电路10、40或60可以停止工作，运算放大器14可以通过它自身进入至工作点。

[0058] 启动过程开始时的时间点可以表示差值VDD-VCONT高于晶体管M0和M5的阈值电压时的时间点。根据本发明实施例，在启动过程中，可以在启动过程的初始阶段通过启动电路10、40或60来执行启动。可以在启动过程的后续阶段(latter stage)通过运算放大器14的操作来完成该启动。

[0059] 在启动过程的初始阶段中，启动电路可以允许电流从结点VCONT流到接地电压GND，以便电压VCONT可以减小至电压VDD-Vth。其后，可以通过启动电路10、40或60来将启动电流Istartup减小至可能接近零的值。从而可以完成启动电路10、40或60的操作。当在由于断电而使BGR电路12的工作停止之后需要启动过程时，启动电路10、40或60可以重复执行这样的操作。即使由于诸如电源噪声的所预料的因素使BGR电路12停止工作，启动电路10、40或60仍可以启动BGR电路12以便可以确保BGR电路12稳定工作。

[0060] 在实例图4的第四波形中，相关技术和本发明实施例的电压V(BSEN)可以具有基本上相同的波形。因为电流Irbgr可以流过晶体管M6，所以可以得到电压V(BSEN)的波形，其中晶体管M6可以具有二极管结构。

[0061] 在实例图4的第五波形中，如果电流Irbgr小于启动电流，则电压V(SRT)可以维持在1V或更高的电平，并且晶体管M1可以导通。然而，如果电流Irbgr变得大于启动基准电流，则电压V(SRT)可以迅速减小到零，而晶体管M1可以截止。

[0062] 在实例图4的第六波形中，根据本发明实施例，在电流Istartup可以迅速减小之后，电压V(LOAD)可以逐渐增加然后可以趋于稳定。根据本发明实施例，由于晶体管M2的源极可以连接至电源电压VDD，所以如果晶体管M2的漏极电压V(LOAD)增加，则电流Irefstart可以减小。根据本发明实施例，因为电流Irefstart可以更迅速地减小，所以电压V(LOAD)可以显著增加。

[0063] 在实例图4的第七波形中，在相关技术和图2中所示的本发明实施例中晶体管M2的源极电压V(LOADS)可以连接至电源电压VDD。然而，根据图3中所示的本发明实施例，晶体管M2的源极电压V(LOADS)可以连接至晶体管M7的源极，且可以受到晶体管M7的栅极电压VCONT的影响。如果晶体管M0和晶体管M5导通，则电压V(LOADS)可以下降一定的值，该一定的值为晶体管M0和晶体管M5的阈值电压。然而，在电流Istartup迅速减小之后，电压V(LOADS)可以维持或减小。如果电压VCONT减小，则电压V(LOADS)可以持续减小，但是电压V(LOADS)不会随着电流Irefstart的减小而显著地减小。相反，根据本发明实施例，晶体管M2的电流Irefstart的减小所带来的影响可能较大。

[0064] 由于启动电流Istartup可以从启动电路40或60操作完成的时间点到达到工作点的时间点减小，所以即使启动基准电流设置得很高，但是在启动过程之后实例图2和实例图3中所示的启动电路40或60可以消耗相对较小的电流。

[0065] 然而，在相关技术中，当进行设计以便可以确保足够的启动电流时，电流损耗可能增加。因此，在相关技术中，有必要对启动基准电流和稳定的启动操作进行协调。

[0066] 然而，根据本发明实施例，尽管保证了足够的启动基准电流，但仍可以减小功耗。

[0067] 在本发明所披露的实施例中可以作各种修改和变化，这对本领域技术人员来说是明显和显而易见的。因此，如果这些修改和变化落在所附权利要求和其等同替换的范围内，本发明所披露的实施例旨在覆盖这些明显和显而易见的修改和变化。