JPH0256010A - 低電圧基準電源回路 - Google Patents

低電圧基準電源回路

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JPH0256010A
JPH0256010A JP63207595A JP20759588A JPH0256010A JP H0256010 A JPH0256010 A JP H0256010A JP 63207595 A JP63207595 A JP 63207595A JP 20759588 A JP20759588 A JP 20759588A JP H0256010 A JPH0256010 A JP H0256010A
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Misao Furuya
操 古谷
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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 本発明は低電圧基準電源回路に係り、特に零、温度係数
を有し、温度変化に伴う出力電圧の変動を抑え得る低電
圧基準電源回路に関する。
従来の技術 本出願人は特公昭55−18928号公報において低電
圧基準電源回路を提案した(第5図にその原理回路図を
示す)。同図において1は互いに電流密度の異なるトラ
ンジスタよりなる差動増幅回路であり、その出力は増幅
器2によって増幅され出力端子T3に接続されている。
又抵抗RI2の両端における電圧は上記差動増幅回路1
の2つの入力に夫々供給されている。
第5図の回路では端子T2と13間の電圧vrefをダ
イオードDを構成するシリコンのエネルギーバンドギャ
ップに相当する電圧vgoと等しくすることによってv
refが零温度係数を有する温度特性とすることができ
、温度が変動した場合にもVrefを安定に保つことが
できる。
また、本出願人は特願昭63−20895号(発明の名
称「低電圧基準電源回路」)において、レベル変換手段
を設けることによって1.2■以下の低電圧・であって
も零温度係数を有する低電圧基準電源回路を提案した。
発明が解決しようとする課題 第5図に示す回路の出力電圧Vretは温度の変動に対
して安定であり員好な定電圧電源となるが、vrefは
シリコンのエネルギーバンドギャップに相当する約1.
2vに設定しなければならない。したがって近年増加し
つつある1、2v以下の低電圧で動作する種々の機器に
対しては第5図の回路はこのままでは対応できず、上記
特公昭55−18928号公報における実施例で示した
ようにvrefを抵抗を介してボルテージフォロワ型に
構成された演算増幅器の非反転入力端子に接続するなど
の措置が必要となる。
しかし、もともとの基準電圧Vrerがバンドギャップ
電圧でないと安定に動作しないため、Vrefそのもの
を1.2v以下の電圧にして使用することはできない。
また特願昭63−20895において提案した回路は1
.2V以下の低電圧を得るために出力段にレベル変換手
段を設けなければならないという問題があった。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、シリ
コンのエネルギーバンドギャップに相当する電圧(約1
.2V)以下の電圧であって、零温度係数を有する出力
電圧が得られる低電圧基準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 本発明になる低電圧基準電源回路は、差動増幅回路と、
この差動増幅u路をバイアスするとともに第1の抵抗の
両端間電圧を差動増幅回路の入力電圧とし第1の抵抗と
直列に接続された第2の抵抗を有し出力端子間に接続さ
れた第1の直列回路と、直列に接続された第3の抵抗及
びPN接合素子からなり第1の直列回路と並列に接続さ
れた第2の直列回路と、第1の直列回路中箱1及び第2
の抵抗の間の点と第2の直列回路中PN接合素子のP側
及び第3の抵抗の接続点との間を結ぶよう設けられた第
4の抵抗とからなり、差動増幅回路の出力によって出力
端子間に発生する出力電圧がPN接合素子を構成する半
導体のバンドギャップに相当する電圧以下の一定電圧と
なるよう制御する。
作用 PN接合素子の接合部の電圧は周知の公式によって表わ
され、温度T及びPN接合素子を構成する半導体(通常
はシリコン)のバンドギャップに相当する電圧V、。の
関数となっている。また差動増幅回路を構成する2つの
トランジスタのベース・エミッタ間電圧の電圧差も周知
の公式によって表わされ、温度Tの関数となっている。
上記低電圧基準電源回路の出力電圧は、PN接合素子の
接合部の電圧及び差動増幅回路を構成する2つのトラン
ジスタのベース・エミッタ間電圧の電圧差として表われ
る。従ってこのように表わされた出力電圧はT及び■g
oの関数となっており、この式を温度Tで偏微分した式
がゼロとなるように第1及び第2の直列回路を構成する
抵抗の値を選択することにより、出力電圧がvg。以下
であって零温度係数を有するように設定することができ
る。
実施例 第1図は本発明の原理回路図を示す。第1図においてA
l11)は第2図以降における差動増幅回路16であり
、具体的には第2図に示す構成とされている。以下この
第2図の第1実施例について説明する。第2図中抵抗R
4は特許請求の範囲に記載した第1の抵抗、抵抗Rsは
同様に第2の抵抗、抵抗R+は第3の抵抗、抵抗R2は
第4の抵抗に対応し、トランジスタQ1がPN接合素子
に対応する。またC9Cは定電流電源であり出力端子v
outのラインに一定電流を供給する。
抵抗R2を流れる電流を12、抵抗R3を流れる?IH
FEをI3とすると、トランジスタQIのベース・エミ
ッタ間電圧VBEIは、 VBEI−R2Iz+Rs(12+Ia)   (1)
と表わされ、トランジスタQ2 、Qlのベース・エミ
ッタ間電圧を夫々VBE2 、 VBE3とし、抵抗R
4の両端閤電圧をΔVBEとした場合にΔV BL−V
 BF2− V B[3(2)であり、電流■3は [1=AVBE/ R4(3) と表され、(1)(3)式より電流!2はVBEl −
−AVBE 12”                  (4)R
2+R5 と表わされる。
であり、 (3)(4)(6)式より Rs (VBEl ・ΔVBE) + (R3 +R4 +Rs +Rs となる。ここで■2 〉〉I3となるようにR3 + R4+Rs  >>R1 +82 とすれば、 出力端子V。、tから基準電源として取り出される電圧
をvr8rとすると、 ΔVBE + (R3]+R4 Vre(−Rs (I z ” I s )+ (Rs
 +R4+R6)  I3     (5)−Rslz
+ (Rs +R4+R5+Rs  )  13  (6)
と表わされる た)。
(ここで、 1−Rz +−Rs とおい またトランジスタQ1のベース・エミッタ間電圧をVB
EIとすると ■ VBEO()          (9)T。
と表わされることが知られている。ここでvgoはトラ
ンジスタQIを構成するシリコンのエネルギーバンドギ
ャップに相当する電圧(約1.2V )、王は温度、T
oは基準となる動作温度、V BEGはT=Toのとき
のトランジスタQIのベース・エミッタ問電圧である。
また差動増幅回路16の入力電圧となるΔVBEとなる
ことが知られている。ここで01はトランジスタQ3の
トランジスタQ2に対する電流密度化(又は接合部の面
積比)nzはトランジスタQ4のトランジスタQsに対
する電流密度化であり、kは、ボルツマン定数、qは電
子電荷である。
(9)(10)式を(8)式に代入するとT。
+ (1+ R30kr □)□乏n 4   Q となる。
ここで(11)式を温度下で偏微粉し、A VBE−V
BE2− VBE3 T ・雷       fln  n+ ・n2       (10) に2 +Ks R刀  k +  (1+     )−fl n  n 1  ・
n24   q となる。これをゼロとおいてv、oを求めるとであり、
これは抵抗R2、Rs 、 Rs 、 R3)を(13
)式を満たすよう設定すればvrefの温度係数はぜ口
となることを示している。
またT = T oにおけるVrefの値は(11)式
よりR刀 kT。
(1+ 之nnl  ・ n2 と表わされる。(15)式は温度TがT=Toのときに
出力端子10.11間に生じる電圧vrefがシリコン
のバンドギャッ゛プに相当する1、2■よりも低い低電
圧となることを示しており、しかもこれは零温度係数を
有するため温度変化に対して安定な出力となっている。
第3図及び第4図は、夫々本発明の第2実施例、第3実
施例の回路図を示しており、これらの回路中箱2図と同
一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
第2図の回路は本発明の主目的である温度変動に対して
安定な低電圧出力を与えることができるが、第3図、第
4図の回路はこの他に電w電圧変動及び負荷変動等によ
って生ずる出力電圧の変動を防止するために第2図の回
路の周辺に必要な回路を設けたものであり、両回路とも
低電圧基準電源回路16(第2図の回路に対応)の左側
が、第2図の定電流電源C9Cの役割を果す。
第3図では、Vioに電源が投入されると定電流回路1
5によって略一定の電流がトランジスタQ8に供給され
、トランジスタQ9がオンとなることによって低電圧基
準電源回路16が動作し、これに伴ってPNPトランジ
スタQ1・がオンとなる。この状態から、負荷変動等に
よって出力電圧voUtが例えば増大する方向に変化す
るとPNPトランジスタQ+oはより強くオンになりエ
ミッタ電流が増えるため、トランジスタQ8のベースに
供給される電流は減少する。これによってトランジスタ
Q9のコレクタから供給される出力電圧■oIItは下
げられる。一方、出力電圧V。utが減少する方向に変
化すると上記とは逆に■。utを上げるよう動作し、出
力電圧■。utを一定に保とうとする。
第4図の回路は、Vioに電源が投入されてトランジス
タQI2がオンとされるとカレントミラー回路17に電
流が流れ、トランジスタQI3.QI3がオンとされる
ことによりPNPトランジスタQ+sから低電圧基準電
源回路16に電流が供給され回路動作が開始される。低
電圧基準電源回路16が動作してトランジスタQI6が
オンとされるとトランジスタQnもオンとされ、これに
よってトランジスタQI2はオフとなる。このためカレ
ントミラー回路17を構成するトランジスタQI7のコ
レクタ電流は全てトランジスタ021のコレクタに供給
される。このトランジスタQ21はそのコレクタ電流を
一定とする働きがあることからカレントミラー回路17
を構成するトランジスタQ+gのコレクタ電流も一定と
なる。出力電圧V。、tが変動した場合はQ16のエミ
ッタ電圧の高低によりQ10の電流をコントロールして
出力電圧が一定となる様に動作する(出力が上がった場
合Q+sのエミッタの電圧が上昇してQ)4の電流を低
下させてQ+sのベース電流を少なくし、出力電圧を低
くして一定になる様に制御する)。
第4図の回路は第3図の回路に比し、021のコレフタ
ー電流の安定性が高いので第3図の回路の特性より安定
性が高い。
発明の効果 上述の如く、本発明によれば、比較的簡単な回路構成に
よりシリコンのエネルギーバンドギャップに相当する電
圧以下の零温度係数を有する安定な低電圧を取り出すこ
とができ、バッテリ駆動の電気製品の増加に伴って拡大
しつつある低電圧の基準電源に対する需要に応えること
でができ、更に容易に集積回路化が可能なことから信頼
性、緩流性の点で有利であるという特長を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理回路図、第2図は本発明の第1の
実施例の回路図、第3図は本発明の第2実施例の回路図
、第4図は本発明の第3実施例の回路図、第5図は従来
回路の原理回路図である。 15・・・定電流回路、16・・・定電圧基準電源回路
、17・・・カレントミラー回路、C0C・・・低電流
回路、R+ 〜Rs 、 Rn 、 R12=抵抗、Q
 I−Q s *Q8〜QI8.ON・・・トランジス
タ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 差動増幅回路と、 該差動増幅回路をバイアスするとともに第1の抵抗の両
    端間電圧を該差動増幅回路の入力電圧とし該第1の抵抗
    と直列に接続された第2の抵抗を有し、出力端子間に接
    続された第1の直列回路と、直列に接続された第3の抵
    抗及びPN接合素子からなり、該第1の直列回路と並列
    に接続された第2の直列回路と、 該第1の直列回路中該第1及び第2の抵抗の間の点と、
    該第2の直列回路中該PN接合素子のP側及び該第3の
    抵抗の接続点との間を結ぶよう設けられた第4の抵抗と
    からなり、該差動増幅回路の出力によって、該出力端子
    間に発生する出力電圧が該PN接合素子を構成する半導
    体のバンドギャップに相当する電圧以下の一定電圧とな
    るよう制御する低電圧基準電源回路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02285408A (ja) * 1989-03-30 1990-11-22 Texas Instr Inc <Ti> 基準電圧を発生する回路
WO2010058858A1 (ja) 2008-11-21 2010-05-27 ラクオリア創薬株式会社 5-ht2b受容体拮抗活性を有する新規ピラゾール-3-カルボキサミド誘導体

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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