JPH02131002A - バイアス電源回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、所定のバイアス電圧を供給するバイアス電
源、特に所定の温度依存特性を有するものに関する。

［従来の技術］ ＩＣ内部などの集積回路において、所定のバイアス電圧
を必要とする場合が数多くある。このような場合に、最
も簡単な方法は、抵抗分割による方法である。すなわち
、電源とアースの間に２つの抵抗を直列し、この中間点
より所定の電圧の出力を得ることによって電源電圧を分
割してバイアス電圧として出力する方法である。この方
法によれば、２つの抵抗の抵抗値の比に応じて所望のバ
イアス電圧を得ることができる。

しかし、この抵抗分割による方法においては、電源電圧
が変動した場合には、バイアス電圧の追従変動してしま
う。バイアス電圧を要求する回路においては、バイアス
電圧の値がその特性に大きく影響する場合が多く、変動
をできるだけ小さくしたという要望がある。

そこで、各種の定電圧回路が利用されている。

この中でバンドギャップ定電圧回路は、一定電圧を供給
できるとともに、その温度依存特性を実質的に０にでき
るため、定電圧源として広く利用されている。

また、定電圧源として、所定の降伏電圧以上で導通ずる
ツェナーダイオードも利用されるが、このツェナーダイ
オードはその降伏電圧が通常５〜６ｖ程度と比較的高い
ため、電源電圧が比較的高い場合において利用されてい
る。なお、ツェナダイオードは温度依存特性を有するた
め、そのままでは、出力電圧は温度変化に依存すること
になる。そこで、ダイオードを直列接続し、温度依存特
性を打消す場合が多い。

なお、これらの定電圧回路の例を第３図（Ａ）、（Ｂ）
、（Ｃ）に示す。第３図（Ａ）は、抵抗分割を利用した
定電圧回路、第３図（Ｂ）はバンドギャップ定電圧回路
、第３図（Ｃ）はツェナーダイオードを利用した定電圧
回路の例である。

［発明が解決しようとする課題］ 以上のように、従来より各種の定電圧回路が提案され、
利用されている。そして、上述のように通常の場合には
、温度依存特性のないものが望ましい場合が多い。

ところが、バイアス電圧を要求する回路によっては、所
定の温度依存特性があった方が望ましい場合もある。特
に、ＩＣなどの集積回路においては、回路を半導体素子
で形成することが多いため、回路自体が温度によって変
動する電圧に従って動作する。そこで、ここに供給され
る電圧も同様の温度依存特性を有する方が良い。

例えば、第４図に示すような定電流回路においては、バ
イアス源の電圧ｖＲＥＦは所定の温度依存特性があった
方がよい。

すなわち、この回路は、トランジスタＱ１、Ｑ２からな
るカレントミラーによってトランジスタＱ１側に流れる
電流と同一の電流をトランジスタロ２側に流し、電気回
路Ｃｉより一定の電流を流出させるものである。

この回路における電流Ｉは、 Ｉ−（Ｖ　　−２−Ｖ）／（Ｒ１＋Ｒ２）テＲＥＦ　　
　　　Ｐ 表される。ここで、■　はトランジスタＱ１、Ｑ２のベ
ース、エミッタ間電圧である。

そして、トランジスタは通常−１、８ｍ　Ｖ　／　’Ｃ
程度の温度依存特性を持っている。トランジスタのベー
スエミッタ間電圧Ｖｐは、０．７〜０，８Ｖ程度あり、
５０℃の温度変化による電圧変化は、０．０９Ｖとなる
ので、この温度変化によφ電流■の変化はかなり大きな
ものとなってしまう。そして、トランジスタＱ１、Ｑ２
のそれぞれの温度依存特性に基づく電圧変化ΔｖＰの２
倍（２・Ｖｐ）に応じて電気回路Ｃｉから流出する電流
■が変動することになる。このような場合には、バイア
ス電圧■　　にトランジスタＱ１、Ｑ２の温ＥＦ 度依存特性を打消すような温度特性を付与するこまた、
第４図に示したのは、差動アンプの構成例である。この
例において、入力信号ＩＮはエミッタフォロアを形成す
るトランジスタＱ４、Ｑ５を介し、一対の差動増幅用ト
ランジスタＱ６、Ｑ７のベースに供給される訳であるが
、差動増幅用トランジスタＱ６、Ｑ７と定電流源ＩＯの
接続点の電位は差動増幅用トランジスタＱ４、Ｑ５、Ｑ
６、Ｑ７温度特性に依存することになる。

定電流源Ｉ。はその上流側の電位変化によらず一定の電
流を流すものではあるが、上流側の電位は変動しない方
が好ましい。特に、上流側の電位が所定の定電圧以下と
なると定電圧回路が十分機能しなくなる場合がある。そ
して、バイアス電圧ＶＲＦＰは電源電圧などとの関係で
かなり低く抑制しなければならない場合も多く、このよ
うな場合には、バイアス電圧にトランジスタＱ４、Ｑ５
、Ｑ６、Ｑ７の温度依存特性を打消すような温度依存特
性を付与することが望まれる。

とが望まれる。

蹟朋の目的 この発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであ
り、所定の温度依存特性を有するバイアス電圧を供給す
るバイアス電源回路を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するために、本発明に係るバイアス電源
回路は、集積回路の同一基板上に設けられた半導体素子
を有する電気回路に対し、所定のバイアス電圧を供給す
るバイアス電圧回路において、実質的に温度依存特性が
ない一定電圧を出力する定電圧回路と、この定電圧回路
の出力側に接続され、直列接続された２つの抵抗からな
る分圧抵抗と、この分圧抵抗の中間点にベースが接続さ
れ、コレクタがアースに接続され、エミッタが電源に接
続された温度特性付与用のＰＮＰ型トランジスタと、上
記ＰＮＰ型トランジスタのエミッタ側に接続され、バイ
アス電圧を出力する出力端と、を有し、同一基板上の電
気回路に所望の温度依存特性を有するバイアス電圧を供
給することを特徴とする。

［作用］ 実質的な温度依存特性のない一定電圧は、分圧抵抗によ
って所定の電圧に変換され、温度特性付与用のＰＮＰ型
トランジスタに供給される。そして、このＰＮＰ型トラ
ンジスタのエミッタ側よりバイアス電圧を出力する。こ
のため、出力されるバイアス電圧は、分圧抵抗によって
所定の電圧にされるとともに、ＰＮＰ型トランジスタに
応じた同一基板上の電気回路において要求される温度特
性が付与されたものとなる。また、ＰＮＰ型トランジス
タを採用したため、分圧抵抗に不必要な電流が流れ込む
ことがなく、所定のバイアス電圧を出力することができ
る。

なお、この回路にダイオードなどを更に付加すれば、温
度依存特性を変更することができる。

［実施例］ 以下、この発明のバイアス電源回路について、図面に基
づいて説明する。

第１図は、この発明の一実施例に係るバイアス電源回路
を示す回路図である。

実質的に温度依存特性のない定電圧源であるバンドギャ
ップ定電圧回路１０は一定の電圧Ｖ。０を出力する。こ
のバンドギャップ定電圧回路１０の出力側は、トランジ
スタ１２のベースに接続されている。このトランジスタ
１２のエミッタは対向するように配置されたトランジス
タ１４のエミッタとともに定電流源１６を介し、アース
に接続されている。そして、これらトランジスタ１２．
１４のコレクタはカレントミラーを構成するトランジス
タ１８．２０を介し電源Ｖ。０に接続されている。

トランジスタ１４のベースはコンデンサ２２を介しトラ
ンジスタ２４のベースに接続されており、このトランジ
スタ２４のコレクタは電源Ｖｃｃに、エミッタは２つの
直列接続された抵抗２６．２８を介しアースに接続され
ている。そして、トランジスタ２０．１４のコレクタ同
士の接続点とトランジスタ２４のベースとコンデンサ２
２の接続点が接続され、抵抗２６．２８の接続点とトラ
ンジスタ１４とコンデンサ２２の接続点か接続されてい
る。

トランジスタ２４と抵抗２６の接続点すは電圧Ｖｏを出
力するものであり、この接続点すにはダイード３０のア
ノードが接続され、このダイオード３０のカソードは分
圧抵抗３２．３４を介しアスされている。

この分圧抵抗３２．３４の接続点は、ＰＮＰ型トランジ
スタ３６のベースに接続されており、このＰＮＰ型トラ
ンジスタ３６のコレクタはアースされ、エミッタはダイ
オード３８、抵抗４０を介し電源Ｖ。０に接続されてい
る。そして、この抵抗４０とダイオード３８の中間より
バイアス電圧ＶＲＥＦが出力されるようになっている。

このような回路において、バンドギャップ定電圧回路１
０からは電源電圧■。０の変動および温度変化によって
変動しない所定の定電圧Ｖ。０が出力される。この定電
圧ｖｏｏは、バンドギャップ定電迂回路を構成するトラ
ンジスタ、抵抗などによって決定される訳であるが、温
度依存特性を除去するためには、これらの組合せを所定
のものとしなければならず、出力される電圧Ｖ。０は１
．２Ｖ程度に限定される。

この定電圧Ｖｏｏは所定の昇圧作用を受けた後、点すよ
り上昇された電圧Ｖ。とじて出力される。

トランジスタ１２は定電圧Ｖ。０を受は一定の電流をこ
こに流通し、これに応じてその」１流側に配置されてい
るカレントミラーを形成するトランジスタ１８．２０に
同一の電流が流れる。

そして、トランジスタ１４に流れる電流をトランジスタ
１２に流れる電流の和は、定電流源１６によって一定に
保持される。ここで、トランジスタ２０のコレクタ側は
トランジスタ２４のベースに接続されており、両者の電
位は等しい。また、トランジスタ１４のベース電位は、
抵抗２６，２８の中間点に接続され、ここの電位に保持
されている。

従って、抵抗２６．２８の大きさの比に応じて接続点す
における電圧Ｖ。を決定することができる。そして、こ
の電圧Ｖ。は電源電圧Ｖ。Ｃより低いが、所定の高電圧
とすることができる。

次に、接続点すには、ダイオード３０を介し分圧抵抗３
２．３４が接続されており、これらの値に応じて、ＰＮ
Ｐ型トランジスタのベースに所定の電圧■１を供給する
。すなわち、この電圧ｖ１はダイオード３０の電圧降下
Ｖ、と抵抗３２．３４の抵抗値Ｒ３２、Ｒ３４に応じて
、次のようになる。

Ｖ　　＝　（Ｖｏ−ＶＦ）・Ｒ３４ ／（Ｒ３２＋Ｒ３４） 例えば、ｖｏが４Ｖ、ＶＦが０．７５Ｖ、Ｒ３２とＲ３
４の抵抗値が同一であった場合には、Ｖｔは１．６２５
Ｖになる。

そして、ＰＮＰ型トランジスタ３６のベース電位がｖｌ
なので、これにＰＮＰ型トランジスタ３６のペースエミ
ッタ間電圧Ｖｐおよびダイオード３８の電圧降下Ｖｐが
加算された電圧がバイアス電圧■ＲＥＦとして出力され
る。

ここで、この実施例において特徴的なことは、出力され
るバイアス電圧ｖＲＥＦがＰＮＰ型トランジスタ３６お
よびダイオード３０．３８のＶｐに応じたものとなって
いることである。従って、バイアス電圧Ｖヤ、は、これ
らの半導体素子のＶｌ。

の温度依存特性に応じて変動することとなる。

すなわち、 Ｖ　ＲＥＰ　″Ｖ　ｔ　＋　２　Ｖ　ｐとなり、ｖｌに
は上述のようにＶｐが含まれているため、抵抗３２．３
４の抵抗値が１：１の場合には、バイアス電圧ＶＲＥＰ
には、１．５ＶＦに応じたものになる。従って、この１
．５ＶＦに応じた温度特性がバイアス電圧ｖＲＥＰに付
与されることになる。そして、このような温度特性は、
挿入配置するダイオード３０，３Ｂの数などに応じて、
任意に調整することができる。

また、抵抗３２．３４の値を調整することによってＶｌ
を任意に調整できるため、バイアス電圧ＶＲＥＦを所望
の値に設定することができる。なお、通常の場合は、ダ
イオード３ｏは省略しておけば、抵抗３２．３４によっ
て温度特性が変化することがないため、これを省略し、
ダイオード３８の数によって、温度特性を調整すると良
い。

ここで、上述の説明においては、ダイオード３０．３８
、トランジスタ３６のＶｐを同一の値として記載した。

これは、集積回路において、これらの半導体素子は同一
基板上に形成されるものであり、その仕様の大きく異な
らない限り、同一の値となるからである。

そして、同一の基板上に形成する他のバイアス電圧を要
求する回路も同様の半導体素子を有しており、要求され
る温度特性も同一のＶＦに応じたものとなる場合が多い
。従って、ダイオード３８の直列接続する数の増減によ
って、多くの場合の温度特性付与の要求に応じることが
できる。

なお、このような集積回路上におけるダイオードはベー
ス、コレクタ間を短絡接続したトランジスタを利用する
場合が多く、通常ペースエミッタ間電圧がその電圧降下
■、となる。

また、トランジスタ３６としてＰＮＰ型のものを採用し
たのは、ダイオード３８から流れて来る電流が抵抗３４
に流れ込むを防止するためである。

すなわち、ＰＮＰ型トランジスタを採用すれば、抵抗３
４に流れる電流はベース電流だけたり、所定の小さな電
流に抑制することができ、所望のバイアス電圧ＶＲＥＰ
を得ることがでる。

第２図に示したのは、バイアス電圧出力部の変形例であ
る。この例においては、ＰＮＰ型トランジスタ３６のエ
ミッタ側には、ダイオード３８に加えてダイオード５０
が配置されている。従って、このダイオード５０の上流
側の点Ｃにおける電圧はＰＮＰ型トランジスタ３６、ダ
イオード３８．５０の電圧降下３ＶＦに応じたものとな
っている。

従って、この点Ｃにおける電圧は３ＶＦに対応した温度
依存特性を有する。

しかし、この点Ｃはエミッタフォロアを形成するトラン
ジスタ５２のベースに接続されており、このトランジス
タ５２のコレクタは電源Ｖｃｃに接続され、エミッタは
定電流源５４を介しアースされ、この定電流源の上流側
からバイアス電源ＶＲＥＦが取出されるようになってい
る。このため、バイアス電圧ＶＲＥＰは、点Ｃにおける
電位からトランジスタ５２のＶｐを差し引いたものとな
る。

従って、この例のおけるバイアス電圧ＶＲＥＰは２■、
に応じた温度特性か付与されたものとなる。

なお、このようにエミッタフォロアを追加すると、バイ
アス電源ＶＲＥＰにおける電流供給能力を大きくできる
ため、電流供給を大きくしたい場合に特に適している。

さらに、このような回路は、第１図の点すに複数接続す
ることができる。そして、複数接続することによって複
数種類の温度特性を有するバイアス電源を得ることがで
き、複数の電気回路の所望の温度特性を持つ所望の電圧
のバイアス電圧を供給することができる。

また、この発明に係るバイアス回路は上述の例に限られ
ることなく、温度特性を有する定電圧源を要求する回路
にのすべてに好適に適用できる。

さらに、実質的に温度特性を有しない定電圧回路として
は、第３図（Ｃ）に示したツェナーダイ第ドを利用した
回路などを採用することもできる。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明に係るバイアス回路によ
れば、バイアス電源を所望の電圧にするとともに、これ
に所望の温度依存特性を付与することができる。従って
、同−集積回路上における電気回路において要求される
半導体素子の温度特性に応じた所望の温度特性をバイア
ス電圧に付与することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係るバイアス電源回路を
示す回路図、 第２図は他の実施例を示す回路図、 第３図は定電圧回路を示す回路図、 第４図および第５図は温度特性を要求する電気回路の例
を示す回路図である。 １０　・・・　バンドギャップ定電圧回路３２．３４　
　・・・　分圧抵抗 ３６　・・・　ＰＮＰ型トランジスタ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 集積回路の同一基板上に設けられた半導体素子を有する
   電気回路に対し、所定のバイアス電圧を供給するバイア
   ス電圧回路において、 実質的に温度依存特性がない一定電圧を出力する定電圧
   回路と、 この定電圧回路の出力側に接続され、直列接続された２
   つの抵抗からなる分圧抵抗と、 この分圧抵抗の中間点にベースが接続され、コレクタが
   アースに接続され、エミッタが電源に接続された温度特
   性付与用のＰＮＰ型トランジスタと、 上記ＰＮＰ型トランジスタのエミッタ側に接続され、バ
   イアス電圧を出力する出力端と、 を有し、 同一基板上の電気回路に所望の温度依存特性を有するバ
   イアス電圧を供給することを特徴とするバイアス電源回
   路。