JPH0523219U - 基準電圧回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電流バイアスされて所定の基準電圧を発生す
る基準電圧回路に関し、基準電圧の電源電圧依存性を低
下させると共に低消費電流化する。 【構成】 電流生成手段１は電源電圧Ｖ_CCより電流Ｉ_B
を生成する。基準電圧源２は電流Ｉ_B により電流バイア
スされて所望の基準電圧Ｖ_Z を生成する。電流Ｉ _B は、
基準電圧源２の出力電圧Ｖ_Z が所望の基準電圧値と略等
しいときは電源電圧Ｖ_CCに応じた電流と出力電圧Ｖ_Z に
応じた略一定電流との和とされ、電源電圧Ｖ_CCに対する
依存性を小さく設定することができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は基準電圧回路に係り、特に電流バイアスされて所定の基準電圧を発生 する基準電圧回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図７は、従来の基準電圧回路の一例の回路図である。

【０００３】 基準電圧回路３は、電流バイアス回路４（電流生成手段）とバンドギャップツ ェナー回路５（基準電圧源）よりなる。

【０００４】 電流バイアス回路４は、トランジスタＱ₁,Ｑ₂,Ｑ₃ と抵抗Ｒ₁,Ｒ₂ からなって いる。トランジスタＱ₁ とトランジスタＱ₂,Ｑ₃ とは夫々カレントミラー接続さ れている。トランジスタＱ₁ のべース・コレクタに一端を接続された抵抗Ｒ₁ の 他端とトランジスタＱ₁ のエミッタとの間に電源電圧Ｖ_CCが接続されている。

【０００５】 バンドギャップツェナー回路５は、ダイオード接続されたトランジスタＱ₄ と 、差動増幅器を構成するトランジスタＱ₅,Ｑ₆,Ｑ₇,Ｑ₈ と、出力トランジスタＱ ₉ と、抵抗Ｒ₃ …Ｒ₈ と、コンデンサＣ₁ とから構成されている。バンドギャッ プツェナー回路５は、電流バイアス回路４により電流バイアスされて基準電圧Ｖ _Z を出力端子６に出力する。

【０００６】 ここで、図８は従来の基準電圧回路の一例の回路電流特性を示す図である。図 ８において、横軸は電源電圧Ｖ_CCを示し、Ｖ_CC＝０ボルトからＶ_CC＝２ボルト迄 の立ち上がりを詳細に示した。

【０００７】 電源電圧Ｖ_CCが投入されて次第に上昇し、略トランジスタＱ₁ のべース・エミ ッタ間降下電圧Ｖ_BEQ1となると、トランジスタＱ₁ がオンして回路電流Ｉ_CCが流 れはじめる。この回路電流Ｉ_CCは、電源電圧Ｖ_CCに略比例してほぼ直線的に増加 する。図８中、Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶはトランジスタＱ₂ のエミッタ面積をト ランジスタＱ₁ のエミッタ面積に対して夫々２，３，４，５倍とした場合を示し ている。

【０００８】 電流バイアス回路４は、図８に示した回路電流Ｉ_CCに応じたバイアス電流をト ランジスタＱ_2,Ｑ₃ のコレクタに出力する。この結果、バンドギャップツェナー 回路５は、図９に示すような出力基準電圧Ｖ_Z を出力する。

【０００９】 図８および図９からわかるとおり、電源電圧Ｖ_CCが増加して回路電流Ｉ_CCが略 １_. ５〔μＡ〕以上となると、バンドギャップツェナー回路５は約０．８５〔Ｖ 〕の温度補償された基準電圧Ｖ_Z を出力する。

【００１０】 図１０は、従来の基準電圧回路の一例の出力電圧特性を示す図であり、図９に 示した幾つかの出力電圧特性のうち、トランジスタＱ₂ のエミッタ面積をトラン ジスタＱ₁ のエミッタ面積に対して５倍とした場合について、電源電圧Ｖ_CC＝０ 〔Ｖ〕からＶ_CC＝５〔Ｖ〕までを示した。

【００１１】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら従来の基準電圧回路では、上記の如く回路電流の電源電圧依存性 が大きいために低消費電流化が困難であり、また、回路電流に応じて電流バイア スされる基準電圧源の出力基準電圧が電源電圧に依存して変動する問題がある。

【００１２】 ここで、図１１は図１０において出力基準電圧Ｖ_Z ＝８４０〔ｍＶ〕からＶ_Z ＝９４０〔ｍＶ〕までを詳細に示した図である。図に示すとおり、出力基準電圧 Ｖ_Z は、電源電圧Ｖ_CCが１〔Ｖ〕のときは約８４６〔ｍＶ〕で、電源電圧Ｖ_CCの 増加と共に上昇して電源電圧Ｖ_CCが５〔Ｖ〕のときは約９１０〔ｍＶ〕となる。 この間のラインレギュレーションは、６４〔ｍＶ〕となる。

【００１３】 上記の点に鑑み本考案では、基準電圧の電源電圧依存性が少なく、低消費電流 化が可能な基準電圧回路を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】

上記の問題を解決するために本考案では、図１に示す原理図の如く構成した。

【００１５】 すなわち、電源電圧Ｖ_CCより電流Ｉ_B を生成する電流生成手段１と、電流生成 手段１よりの出力電流Ｉ_B により電流バイアスされて所定の基準電圧Ｖ_Z を生成 する基準電圧源２とを具備した基準電圧回路において、 電流生成手段１は、基準電圧源２の出力電圧Ｖ_Z が所望の基準電圧値と略等し いときは電源電圧Ｖ_CCに応じた電流と出力電圧Ｖ_Z に応じた略一定電流との和と される電流を生成するよう構成した。

【００１６】

【作用】

上記構成の本考案によれば、電源電圧Ｖ_CCが次第に上昇して基準電圧源２の出 力電圧Ｖ_Z が所望の基準電圧値と略等しくなると、電流生成手段１は、電源電圧 Ｖ_CCに応じた電流と出力電圧Ｖ_Z に応じた一定電流との和とされる電流Ｉ_B を生 成するよう作用し、電流Ｉ_B は、電源電圧Ｖ_CCに対する依存性を小さく設定する ことができる。

【００１７】

【実施例】

図２は本考案の一実施例の回路図である。同図中、図７と同一構成部分には同 一符号を付してある。

【００１８】 基準電圧回路７は、電流バイアス回路８（電流生成手段）とバンドギャップツ ェナー回路５（基準電圧源）よりなる。電流バイアス回路８は、電流バイアス回 路４の抵抗Ｒ₁ を２つの抵抗Ｒ₉,Ｒ₁₀に分割し、トランジスタＱ₁₀を追加して構 成されている。

【００１９】 すなわち、べース・コレクタを共通接続されて電源電圧Ｖ_CCにエミッタが接続 されたトランジスタＱ₁ （第１のトランジスタ）のべース・コレクタと、グラン ドに下端が接続された抵抗Ｒ₁₀（第２の抵抗）の上端との間に抵抗Ｒ₉ （第１の 抵抗）を接続して設けた。ただし、抵抗Ｒ₁₀の値を２００〔ＫΩ〕とし、抵抗Ｒ ₉ の値を１〔ＭΩ〕とした。夫々の抵抗値の和は１２００〔ＫΩ〕で、従来のト ランジスタＱ₁ のエミッタに接続された抵抗Ｒ₁ の値と同一としてある。

【００２０】 また、トランジスタＱ₁₀（第２のトランジスタ）のコレクタはトランジスタＱ ₁ のべース・コレクタに、エミッタは抵抗Ｒ₉,Ｒ₁₀の接続点に、べースはバンド ギャップツェナー回路５の出力端子６にトランジスタＱ₂ のコレクタと共に接続 されている。

【００２１】 一方、トランジスタＱ₂ とトランジスタＱ₃ は、トランジスタＱ₁ と夫々カレ ントミラーされており、バンドギャップツェナー回路５にバイアス電流を供給し ている。

【００２２】 バンドギャップツェナー回路５は従来と同様に構成され、所定のバイアス電流 により出力端子６に温度補償された出力電圧である基準電圧Ｖ_Z （＝０．８５〔 Ｖ〕）を出力する。

【００２３】 ここで、図３は本考案の一実施例の回路電流特性を示す図である。図３におい て、横軸は電源電圧Ｖ_CCを示し、Ｖ_CC＝０〔Ｖ〕からＶ_CC＝２〔Ｖ〕までの立ち 上がりを詳細に示した。 図３中、Ｖ，ＶＩ，ＶＩＩ，ＩＩＸはトランジスタＱ ₂ のエミッタ面積をトランジスタＱ₁ のエミッタ面積に対して夫々２，３，４， ５倍とした場合を示している。

【００２４】 電源電圧Ｖ_CCが投入されて次第に上昇し、略トランジスタＱ₁ のべース・エミ ッタ間降下電圧Ｖ_BEQ1となると、トランジスタＱ₁ がオンして回路電流Ｉ_CCが流 れはじめる。このとき、トランジスタＱ₁ の出力コレクタ電流は、およそ Ｉ_C1＝（Ｖ_CC−Ｖ_BEQ1）／（Ｒ₉ ＋Ｒ₁₀） （１） となる。

【００２５】 トランジスタＱ_2,Ｑ₃ はトランジスタＱ₁ とカレントミラー接続されているの で、トランジスタＱ_2,Ｑ₃ の出力電流Ｉ_C2, Ｉ_C3はＩ_C1に応じた電流となり、回 路電流Ｉ_CCは電源電圧Ｖ_CCに略比例してほぼ直線的に増加する。電流バイアス回 路８は、図３に示した回路電流Ｉ_CCに応じた出力バイアス電流Ｉ_C2, Ｉ_C3をトラ ンジスタＱ_2,Ｑ₃ のコレクタに夫々出力する。

【００２６】 この結果、バンドギャップツェナー回路５の出力基準電圧Ｖ_Z は、電源電圧Ｖ _CC の増加にともなって増加する。出力基準電圧Ｖ_Z が約０．８５〔Ｖ〕となると トランジスタＱ₁₀がオンし、このときトランジスタＱ₁ の出力コレクタ電流Ｉ_C1 は、およそ Ｉ_C1＝（Ｖ_Z −Ｖ_BEQ1）／Ｒ₁₀ ＋｛Ｖ_CC−Ｖ_BEQ2−（Ｖ_Z −Ｖ_BEQ1）｝／Ｒ₉ （２） となる。

【００２７】 （２）式において、第１項は基準電圧源５の出力基準電圧Ｖ_Z により決まり、 第２項は電源電圧Ｖ_CCに応じて変化する。よって、第２項の値を小さくするよう 抵抗Ｒ₉ の値を選ぶことにより、トランジスタＱ₁ の出力コレクタ電流Ｉ_C1の電 源電圧依存性を小さくすることができる。本実施例では、前述のとおりＲ₁₀＝１ 〔ＭΩ〕としている。

【００２８】 これにより、トランジスタＱ₁₀がオンすると回路電流Ｉ_CCは、図３に示すとお り、電源電圧Ｖ_CCが０．８５〔Ｖ〕から０．８８〔Ｖ〕となる間に（２）式の第 ２項に応じた分だけ急激に増加した後、電源電圧Ｖ_CCの増加に対して緩やかに増 加する。

【００２９】 電源電圧Ｖ_CCの１〔Ｖ〕の増加に対して、回路電流Ｉ_CCの増加はおよそ１．４ 〔μＡ／Ｖ〕に過ぎず、従来の４〔μＡ／Ｖ〕（図８参照）の半分以下の増加率 とされている。したがって、これ以降電源電圧Ｖ_CCを増加させても回路電流はあ まり増加しないので、低消費電流とすることができる。

【００３０】 図５は、本考案の一実施例の出力電圧特性を示す図であり、図４に示した幾つ かの出力電圧特性のうち、トランジスタＱ₂ のエミッタ面積をトランジスタＱ₁ のエミッタ面積に対して５倍とした場合について、電源電圧Ｖ_CC＝０〔Ｖ〕から Ｖ_CC＝５〔Ｖ〕までを示した。

【００３１】 また、図６は図５において出力基準電圧Ｖ_Z ＝８４０〔ｍＶ〕からＶ_Z ＝８６ ５〔ｍＶ〕までを詳細に示した出力電圧特性を示す図である。図６において、回 路電流Ｉ_CCを表す縦軸の目盛りが、図１１の縦軸の目盛りに比べて２倍細かいこ とに注意されたい。

【００３２】 図６に示すとおり、出力基準電圧Ｖ_Z は、電源電圧Ｖ_CCが１〔Ｖ〕のときは約 ８４１〔ｍＶ〕で、電源電圧Ｖ_CCの増加と共に上昇して電源電圧Ｖ_CCが５〔Ｖ〕 のときは約８６１〔ｍＶ〕となる。この間のラインレギュレーションは２０〔ｍ Ｖ〕であり、従来の６４〔ｍＶ〕の１／３以下に改善されている。

【００３３】 このように本実施例によれば、出力基準電圧Ｖ_Z の電源電圧依存性を低下させ て安定な基準電圧を生成することができ、また前述のとおり、回路電流を低消費 電流化することができる特長がある。

【００３４】

【考案の効果】

上述の如く本考案によれば、電流生成手段の出力電流は電源電圧に応じた電流 と基準電圧源の出力電圧に応じた略一定電流との和とされるので、電流生成手段 の出力電流の電源電圧依存性を小さく設定できて低消費電流化できると共に、電 流生成手段の出力電流によりバイアスされて出力される基準電圧源の出力基準電 圧の電源電圧依存性を小さくできる特長がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の原理図である。

【図２】本考案の一実施例の回路図である。

【図３】本考案の一実施例の回路電流特性を示す図であ
る。

【図４】本考案の一実施例の出力電圧特性を示す図であ
る。

【図５】本考案の一実施例の出力電圧特性を示す図であ
る。

【図６】本考案の一実施例の出力電圧特性を示す図であ
る。

【図７】従来の基準電圧回路の一例の回路図である。

【図８】従来の基準電圧回路の一例の回路電流特性を示
す図である。

【図９】従来の基準電圧回路の一例の出力電圧特性を示
す図である。

【図１０】従来の基準電圧回路の一例の出力電圧特性を
示す図である。

【図１１】従来の基準電圧回路の一例の出力電圧特性を
示す図である。

【符号の説明】

１ 電流生成手段 ４，８ 電流バイアス回路（電流生成手段） ２ 基準電圧源 ５ バンドギャップツェナー回路（基準電圧源） Ｒ₉ 第１の抵抗 Ｒ₁₀ 第２の抵抗 Ｑ₁ 第１のトランジスタ Ｑ₁₀ 第２のトランジスタ Ｖ_Z 出力電圧 Ｖ_CC 電源電圧 Ｉ_B 出力電流 Ｉ_C2，Ｉ_C3 バイアス電流（出力電流）

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 電源電圧より電流を生成する電流生成手
   段と、該電流生成手段よりの出力電流により電流バイア
   スされて所定の基準電圧を生成する基準電圧源とを具備
   した基準電圧回路において、 前記電流生成手段は、前記基準電圧源の出力電圧が所望
   の基準電圧値と略等しいときは前記電源電圧に応じた電
   流と前記出力電圧に応じた略一定電流との和とされる電
   流を生成してなる基準電圧回路。
2. 【請求項２】 前記電流生成手段は、 べース・コレクタを共通接続され、前記電源電圧の一端
   にエミッタが接続された第１のトランジスタと、 該第１のトランジスタのコレクタに一端を接続された第
   １の抵抗と、 該第１の抵抗の他端と前記電源の他端との間に接続され
   た第２の抵抗と、 前記第１の抵抗の一端にコレクタを接続され、前記第１
   の抵抗の他端にエミッタを接続され、前記基準電圧源の
   出力端子にべースを接続されて、前記基準電圧源の出力
   電圧が所定値以上のときにオンして前記第１のトランジ
   スタを駆動する第２のトランジスタとを具備してなる請
   求項１記載の基準電圧回路。