JPH0720573U - Voltage monitoring circuit - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 省電力化を計るとともに、スナップ特性、ヒ
ステリシス特性を有する電圧監視回路を提供する。
【構成】 定電圧を発生するトランジスタQ20〜Q22と
複数の抵抗R18〜R24との直列回路の両端に被監視電圧
が印加され、一つの抵抗R22の両端電圧を互いに電流密
度の異なる第1及び第2のトランジスタQ25,Q26から
なる差動増幅器からなるコンパレータの入力に与え、前
記二つのトランジスタのベース間に電流密度の相違によ
る差電圧のオフセット入力電圧が発生し、被監視電圧の
変化に応じてコンパレータ出力が反転するようにしてい
る。被監視電圧がSiエネルギーバンドギャップに相当
する電圧のn倍のとき、コンパレーターの出力が反転す
るようにされる。
(57) [Summary] [Purpose] To provide a voltage monitoring circuit having snap characteristics and hysteresis characteristics while saving power. [Configuration] The monitored voltage across the series circuit of the transistors Q 20 to Q 22 and a plurality of resistors R 18 to R 24 for generating a constant voltage is applied, each other the current density voltage across the one resistor R 22 It is applied to the input of a comparator consisting of a differential amplifier composed of different first and second transistors Q 25 and Q 26, and an offset input voltage of a differential voltage is generated between the bases of the two transistors, which causes The comparator output is inverted according to the change of the monitoring voltage. When the monitored voltage is n times the voltage corresponding to the Si energy band gap, the output of the comparator is inverted.
Description
【0001】[0001]
本考案は、電圧監視回路に係り、CPUシステム及びロジックシステム等にお いて電源の投入時の初期リセットや電源の瞬断時の電源電圧の異常を検出し、確 実にシステムのリセットをかける為の電圧監視回路に関する。 The present invention relates to a voltage monitoring circuit, which detects an initial reset when power is turned on in a CPU system, a logic system, or the like and an abnormal power supply voltage at a momentary power interruption, and resets the system accurately. The present invention relates to a voltage monitoring circuit.
【0002】[0002]
図10は、従来の電圧監視回路を示す。VCCは被測定電源で、この電源は例え ばCPU等の電源に使用されている。ツェナーダイオードD1 ,抵抗R1 〜R4 及びトランジスタQ1 〜Q4 により検出回路が構成されている。この検出回路は 、VCCの電圧が低下して、後述するトランジスタQ1 ,Q2 からリセット信号を 出力する為の電源VCCに対するリセット電圧を設定してそれを検出する回路であ る。FIG. 10 shows a conventional voltage monitoring circuit. V CC is a power supply to be measured, and this power supply is used as a power supply for a CPU, for example. A detection circuit is composed of the Zener diode D 1 , the resistors R 1 to R 4 and the transistors Q 1 to Q 4 . This detection circuit is a circuit for setting a reset voltage for the power supply V CC for outputting a reset signal from the transistors Q 1 and Q 2 which will be described later and detecting it when the voltage V CC drops.
【0003】 トランジスタQ5 及び抵抗R5 は駆動回路で検出回路の出力により、オン・オ フ動作をする。The transistor Q 5 and the resistor R 5 are turned on / off by the output of the detection circuit in the drive circuit.
【0004】 抵抗R6 ,R7 及びトランジスタQ6 ,Q7 は出力回路を構成し、駆動回路の Q5 の出力により制御される。The resistors R 6 and R 7 and the transistors Q 6 and Q 7 form an output circuit and are controlled by the output of Q 5 of the drive circuit.
【0005】 図11にトランジスタQ5 の動作タイミングを示す。被測定電源VCCの電圧が 、リセット電圧VL (出力回路Q6 ,Q7 がリセット出力を出力するときの被測 定電源VCCの電圧)以下でトランジスタQ5 はオフとなり、又それ以上でオンと なる。FIG. 11 shows the operation timing of the transistor Q 5 . Voltage of the measured power supply V CC is, the transistor Q 5 is turned off in the following (the measured voltage of the constant power supply V CC when the output circuit Q 6, Q 7 outputs a reset output) reset voltage V L, also more It turns on.
【0006】 図12は、電圧監視回路の消費電流I,被測定電源VCCの電圧及び駆動トラン ジスタQ5 の動作の関係を示した図で、リセット電圧VL 以上でQ5 がオンとな り、それ以下でオフとなっている。又、この動作に応じて、VL 以上で消費電流 (点線)が大でそれ以下で小となっているのが分る。FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the current consumption I of the voltage monitoring circuit, the voltage of the power supply to be measured V CC , and the operation of the drive transistor Q 5 , in which Q 5 is turned on when the reset voltage is V L or more. And below that it is off. Further, according to this operation, it can be seen that the consumed current (dotted line) is large above VL and small below that.
【0007】[0007]
最近はCPUシステムの電源にバッテリが多く使われる様になっている。この 様な関係からシステムの各装置は省電力化が望まれている。そこで、図10によ る従来例では、被測定電源VCCの電圧がリセットをかけるリセット電圧VL 以上 ではトランジスタQ5 がオンとなっている。これにより、電源VCCが正常で、シ ステムを動作させている間中、電圧監視回路のQ5 に電流が流れており、この分 バッテリの消耗が大きくなるという問題点がある。Recently, batteries have been used more and more as power sources for CPU systems. From such a relationship, it is desired that each device of the system saves power. Therefore, in the conventional example shown in FIG. 10, the transistor Q 5 is turned on when the voltage of the power supply to be measured V CC is equal to or higher than the reset voltage V L for resetting. As a result, the power source V CC is normal and current flows through Q 5 of the voltage monitoring circuit during the operation of the system, which causes a problem that battery consumption is increased accordingly.
【0008】 次に、電源VCCが正常値から低下してリセット電圧がVL 以下になると、検出 回路がそれを検知してQ5 をオフにし、出力トランジスタQ6 ,Q7 がオン動作 してリセット信号が出力される。このリセット信号が出力される際のリセット動 作が緩慢(スナップ特性を有していない)な為、被測定電源がリセット電圧VL に達した後、リセット出力が出力されるまで時間遅れがあるという問題点があっ た。Next, when the power supply V CC drops from the normal value and the reset voltage becomes V L or less, the detection circuit detects it and turns off Q 5 , and the output transistors Q 6 and Q 7 turn on. Reset signal is output. Since the reset operation when this reset signal is output is slow (does not have a snap characteristic), there is a time delay until the reset output is output after the measured power supply reaches the reset voltage V L. There was a problem.
【0009】 また、この電圧監視回路には、ヒステリシス特性を有していない為、被測定電 源VCCがリセット電圧VL を中心にして短周期で変動する様な場合、リセット出 力がチャタリングを起こすという問題があった。Further, since this voltage monitoring circuit does not have a hysteresis characteristic, the reset output chatters when the measured power source V CC fluctuates in a short cycle around the reset voltage V L. There was a problem of causing.
【0010】 また、回路中に使用されるトランジスタやダイオードは温度変化の影響を受け やすく、電圧監視回路の検出出力が温度に対して不安定になるという問題もある 。There is also a problem that the transistors and diodes used in the circuit are easily affected by temperature changes, and the detection output of the voltage monitoring circuit becomes unstable with respect to temperature.
【0011】 本考案は、上記種々の問題点を解決するものであり、電圧監視回路と被測定電 源VCCとの間に電圧降下素子を接続し、被測定電源VCCがリセット電圧VL 以上 或いは以下で駆動回路をオフ或いはオンにする事により、省電力化を計り、スナ ップ特性、ヒステリシス特性を有し、また、温度変化に対して安定な電圧監視回 路を提供する事を目的とする。[0011] The present invention is intended to solve the above various problems, connect the voltage drop element between the voltage monitoring circuit and the measured power V CC, measured power V CC is reset voltage V L By turning the drive circuit off or on in the above or below, it is possible to save power, have a snap characteristic, a hysteresis characteristic, and provide a stable voltage monitoring circuit against temperature changes. To aim.
【0012】[0012]
本考案の電圧監視回路は、被測定電源に接続された電源ラインを電源とし、該 電源の電圧レベルによってオン或いはオフの切換出力を出力する電圧監視回路に おいて、 複数の抵抗とシリコンダイオードの順方向電圧降下のn倍の定電圧を発生する 定電圧素子との直列回路の両端に該電圧を印加し、該複数の抵抗のいずれか一つ の抵抗の両端電圧をエミッタの電流密度の互いに異なる第1及び第2のトランジ スタからなる差動増幅器の入力に与え、 該差動増幅器の入力となる該第1及び第2のトランジスタのベース間に該電流 密度の相違により差電圧ΔVBEのオフセット電圧が発生し、該電圧の変化に応じ て差動増幅器の出力が反転するようになし、 該定電圧素子と複数の抵抗との直列回路の両端電圧が、絶対零度におけるSi エネルギーバンドギャップに相当する電圧Vgoのn倍となる電圧VLOのとき、該 複数の抵抗のいずれか一つの抵抗の両端電圧と該差動増幅器の該オフセット電圧 が一致したとき差動増幅器の出力が反転するようにしたことを特徴とする。The voltage monitoring circuit of the present invention uses a power supply line connected to the power supply to be measured as a power supply, and outputs a switching output that is turned on or off depending on the voltage level of the power supply. The voltage is applied to both ends of a series circuit with a constant voltage element that generates a constant voltage that is n times the forward voltage drop, and the voltage between both ends of any one of the plurality of resistors is the same as the emitter current density. The difference voltage ΔV BE is applied to the inputs of the differential amplifier composed of different first and second transistors, and the difference of the current densities is caused between the bases of the first and second transistors which are the inputs of the differential amplifier. An offset voltage is generated so that the output of the differential amplifier is inverted according to the change of the voltage, and the voltage across the series circuit of the constant voltage element and a plurality of resistors is the Si energy at absolute zero. When the voltage V LO is n times the voltage V go corresponding to the band gap, when the voltage across one of the resistors and the offset voltage of the differential amplifier match, The feature is that the output is inverted.
【0013】[0013]
本考案によれば、差動増幅器の平衡するときの両入力端電位差と、抵抗とダイ オオード(トランジスタ)との直列回路の両端電圧が絶対零度でのSiのエネル ギーバンドギャップに相当する電圧VGOのn倍のときの差動増幅器の入力に電圧 を与える抵抗の両端電圧と等しくなるようにすることにより、差動増幅器反転す る監視電圧の温度係数を零にすることができる。According to the present invention, the potential difference between both input terminals when the differential amplifier is balanced and the voltage across the series circuit of the resistor and the diode (transistor) are equivalent to the voltage V corresponding to the energy band gap of Si at absolute zero. By making it equal to the voltage across the resistor that applies a voltage to the input of the differential amplifier when n times GO , the temperature coefficient of the monitoring voltage for inverting the differential amplifier can be made zero.
【0014】[0014]
図1は、本考案の第1の実施例になる電圧監視回路を示す。抵抗R8 〜R10, ツェナーダイオードD2 及びトランジスタQ8 〜Q11による作動増幅器からなる 検出回路が構成され、抵抗R11,R12,増幅素子であるトランジスタQ12により 駆動回路が構成され、トランジスタQ13により出力回路が構成されている。3は 出力端子、GNDはアース端子を示す。Rは電圧監視回路の電源ラインと被測定 電源VCCとの間に接続された抵抗である。FIG. 1 shows a voltage monitoring circuit according to a first embodiment of the present invention. A resistor R 8 to R 10 , a Zener diode D 2 and a transistor Q 8 to Q 11 constitute a detection circuit composed of an operational amplifier, and resistors R 11 and R 12 and a transistor Q 12 which is an amplification element constitute a drive circuit. An output circuit is composed of the transistor Q 13 . 3 is an output terminal, and GND is a ground terminal. R is a resistor connected between the power supply line of the voltage monitoring circuit and the power supply to be measured V CC .
【0015】 図2は、図1に示す回路のQ12の動作タイミングを示す。被測定電源VCCの電 圧が検出回路の抵抗R8 〜R10及びツェナーダイオードD2 により設定されたリ セット開始電圧VL 以下でQ12はオンとなり、それ以上の定常電圧ではオフとな る。VCCがVL 以下になると検出回路でそれを検出し、Q12及びQ13をオンにし て端子3よりリセット信号を出力する。これを更に詳細に図3の動作説明図と共 に説明する。電源VCC投入後、VCCは零から上昇してリセット電圧VL 迄はQ12 はオンであり、点線で示す消費電流Iは零から上昇してVL に達する点で最高と なり、VCCがVL 以上になると、検出回路によりQ12がオフとなり(実線)Iは 急減する。他方、VCCが定常状態からVL 以下に減少する場合について説明する 。VCCが減少していきVL に達してもQ12は反転(オンせず)、VL'点迄達した 時点でQ12は反転(オン)する。これに対応して消費電流IはVL'の時点でQ12 のオン動作に伴い急増する。その後VCCの更なる低下につれてIも減少する。こ の様にQ12の反転する電圧差(VL −VL')はヒステリシス特性が付与された事 になる。FIG. 2 shows the operation timing of Q 12 of the circuit shown in FIG. When the voltage of the power supply to be measured V CC is equal to or lower than the reset start voltage V L set by the resistors R 8 to R 10 and the Zener diode D 2 of the detection circuit, Q 12 is turned on, and at a steady voltage higher than that, it is turned off. It When V CC becomes V L or less, the detection circuit detects it, turns on Q 12 and Q 13 , and outputs a reset signal from the terminal 3. This will be described in more detail with reference to the operation explanatory diagram of FIG. After power V CC-on, V CC is Q 12 until the reset voltage V L rises from zero is on, the current consumption I indicated by the dotted line is highest at the point reaching the V L rises from zero, V When CC becomes VL or more, Q 12 is turned off by the detection circuit (solid line), and I suddenly decreases. On the other hand, the case where V CC decreases from the steady state to V L or less will be described. Even if V CC decreases and reaches V L , Q 12 inverts (does not turn on), and when it reaches the V L' point, Q 12 inverts (turns on). Correspondingly, the consumption current I rapidly increases with the ON operation of Q 12 at the time of VL ′ . Thereafter, I also decreases as V CC further decreases. Inverted voltage difference to the Q 12 as of this (V L -V L ') is to be hysteresis characteristics has been granted.
【0016】 検出回路の検知電圧をVL0とすると、 VL0=VZ2(1+R8 /R9 ) (1) 但し、VZ2はツェナーダイオードD2 の電圧、VCCが低い方からVL に達したと きの消費電流IL とすると、 VL =VL0+R・IL (2) VCCが高い方からVL'に達したときの消費電流をIL'とすると、 VL'=VL0+R・IL' (3) よって、ヒステリシス電圧ΔVSHは、 ΔVSH=VL −VL'=R(IL +IL') (4) となる。IL ≫IL'に設定すれば、ΔVSH≒R・IL となる。Assuming that the detection voltage of the detection circuit is V L0 , V L0 = V Z2 (1 + R 8 / R 9 ) (1) where V Z2 is the voltage of the Zener diode D 2 , and V L is changed from the lower V CC to the lower V L. when reaching the and Kino consumption current I L, the 'current consumption when it reaches I L' V L from the direction V L = V L0 + R · I L (2) V CC is high and, V L ' = V L0 + R · I L ′ (3) Therefore, the hysteresis voltage ΔV SH becomes ΔV SH = V L −V L ′ = R (I L + I L ′ ) (4). If I L >> I L ' , ΔV SH ≈R · I L.
【0017】 次に、抵抗R,検出回路及び駆動回路における正帰還作用につき述べる。被測 定電源VCCが定常状態から異常状態(VL'以下)に変動した場合、VCCがVL'以 下になると、Q10のベース電位が下がり、これによりQ11のコレクタ電位が低下 する事によりQ12がオンとなる。これによる動作電流I12が抵抗Rを流れる為、 消費電流Iも増大する事になる。すると、抵抗R8 ,R9 の両端電圧VL0は増々 下がり、これによりQ10のベース電位も更に下がり、Q12のI12は更に増える。 この繰り返しにより正帰還がかかる。以上の動作によりQ12のスイッチングにス ナップ特性が付与され、Q13のスイッチング速度が早まる。Next, the positive feedback action in the resistor R, the detection circuit and the drive circuit will be described. When the measured power supply V CC fluctuates from a steady state to an abnormal state (below V L ' ), when V CC falls below V L', the base potential of Q 10 drops, which causes the collector potential of Q 11 to drop. Q 12 turns on due to the decrease. Since the operating current I 12 resulting from this flows through the resistor R, the consumption current I also increases. Then, the voltage V L0 across the resistors R 8 and R 9 further decreases, which further lowers the base potential of Q 10 and further increases I 12 of Q 12 . Positive feedback is applied by this repetition. With the above operation, the snap characteristic is added to the switching of Q 12 , and the switching speed of Q 13 is accelerated.
【0018】 この図1に示す第1の実施例はリセット電圧以下でローレベルのリセット信号 が出力されるローリセット方式であったが、次の図4において、ハイレベルのリ セット信号を出力するハイリセット方式の電圧監視回路(本考案の第2の実施例 )を示す。抵抗R13〜R15,ツェナーダイオードD3 及びトランジスタQ14〜Q 17 で検出回路を構成し、トランジスタQ18,抵抗R16,R17により駆動回路を構 成し、トランジスタQ19で出力回路を構成している。4は出力端子を示す。基本 的回路動作は、図1と同じであり、リセット電圧以下におけるリセット出力にハ イレベルの信号が端子4から出力される点が異なる。The first embodiment shown in FIG. 1 is a low reset system in which a low level reset signal is output at a reset voltage or lower, but in the next FIG. 4, a high level reset signal is output. 2 shows a high-reset type voltage monitoring circuit (second embodiment of the present invention). Resistance R13~ R15, Zener diode D3And transistor Q14~ Q 17 The detection circuit is composed of a transistor Q18, Resistance R16, R17The drive circuit is composed of19The output circuit is composed of. Reference numeral 4 represents an output terminal. The basic circuit operation is the same as that of FIG. 1 except that a high-level signal is output from the terminal 4 to the reset output below the reset voltage.
【0019】 図5は本考案の第3の実施例を示す。抵抗R18〜R26及びトランジスタQ20〜 Q27により検出回路を構成し、抵抗Q27〜Q31及びトランジスタQ28〜Q31によ り駆動回路が構成され、トランジスタQ32により出力回路が形成されている。R は上記電圧監視回路と被測定電源VCC間に接続された抵抗、5は出力端子を示す 。FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention. The resistors R 18 to R 26 and the transistors Q 20 to Q 27 form a detection circuit, the resistors Q 27 to Q 31 and the transistors Q 28 to Q 31 form a drive circuit, and the transistor Q 32 forms an output circuit. Has been done. R is a resistor connected between the voltage monitoring circuit and the power supply to be measured V CC , and 5 is an output terminal.
【0020】 差動増幅器を構成するトランジスタQ25及びQ26の電流密度は例えば8:1に 設定されている。これにより差動増幅器の2入力はΔVBEのオフセット電圧を有 している。この電圧監視回路の検出回路の出力が反転するリセット検出電圧VL0 即ち、Q20〜Q22及び抵抗R21〜R24の両端の電圧は絶対零度におけるSiエネ ルギーバンドギャップに相当する電圧(Vgo)のn倍とされている。そして、そ のときの抵抗R22の両端に発生する電圧と差動増幅器(Q25,Q26)のオフセッ ト入力電圧と一致したとき差動増幅器の出力は反転する。The current density of the transistors Q 25 and Q 26 forming the differential amplifier is set to 8: 1, for example. As a result, the two inputs of the differential amplifier have an offset voltage of ΔV BE . The reset detection voltage V L0 at which the output of the detection circuit of the voltage monitoring circuit is inverted, that is, the voltage across the Q 20 to Q 22 and the resistors R 21 to R 24 corresponds to the Si energy band gap at absolute zero (V It is supposed to be n times that of go ). Then, when the voltage generated across the resistor R 22 at that time matches the offset input voltage of the differential amplifier (Q 25 , Q 26 ), the output of the differential amplifier is inverted.
【0021】 図6は本実施例による電圧監視回路の動作原理図を説明する為の原理回路図を 示す。FIG. 6 shows a principle circuit diagram for explaining an operation principle diagram of the voltage monitoring circuit according to the present embodiment.
【0022】 被監視電圧Vinが印加される入力端子10,20間に抵抗R3 ,R4 ,及びダ イオードDが直列に接続され、R4 の両端電圧がコンパレータ60の二つの入力 70,80に印加される。このコンパレータ60の電源は、被監視電圧Vinを電 源としてもよいが、これとは別の電源でもよい。Resistors R 3 , R 4 and a diode D are connected in series between the input terminals 10, 20 to which the monitored voltage V in is applied, and the voltage across R 4 is the two inputs 70, 70 of the comparator 60. 80 is applied. The power of the comparator 60 may be a power to be monitored voltage V in, but may be another power supply thereto.
【0023】 通常のコンパレータは入力オフセット電圧を零とすべく、バランスのとれた差 動入力を有するが、図6のコンパレータ60は、図7に示す構成を有する。90 は増幅器を示す。トランジスタQ1 の大きさに対しトランジスタQ2 のエミッタ 面積をn1 倍にし、Q1 ,Q2 の電流密度 J1 /J2 =n1 とし、 故意にΔVBEのオフセット電圧を有するコンパレータを形成している。While a normal comparator has a balanced differential input so that the input offset voltage is zero, the comparator 60 of FIG. 6 has the configuration shown in FIG. 90 indicates an amplifier. The emitter area of the transistor Q 2 to the size of the transistor Q 1 to 1 times n, and Q 1, the current density of the Q 2 J 1 / J 2 = n 1, form a comparator having an offset voltage of intentionally [Delta] V BE is doing.
【0024】 この場合、トランジスタQ1 ,Q2 の負荷側を変えてコレクタ電流でIC1,I C2 の比をn2 倍の関係にしても良い。又、このコレクタ電流比と前記トランジス タQ1 ,Q2 の面積比の両方をとりn1 ×n2 で総合的にn0 倍の電流密度を得 る事も可能である。In this case, the transistor Q1, Q2The collector side is changed by changing the load side ofC1, I C2 The ratio of n2You can double the relationship. The collector current ratio and the transistor Q1, Q2Both area ratios of1× n2And comprehensively n0It is also possible to obtain double the current density.
【0025】 差動トランジスタQ1 ,Q2 のベースエミッタ間電圧差ΔVBEは、 ΔVBE=ΔVBE1 −ΔVBE2 =kT/qIn(n1 ) (5) で表わされる。The base-emitter voltage difference ΔV BE of the differential transistors Q 1 and Q 2 is represented by ΔV BE = ΔV BE1 −ΔV BE2 = kT / qIn (n 1 ) (5).
【0026】 又一般的にダイオードの両端電圧源VBEは、 VBE=Vg0(1−T/T0 )+VBE0 (T/T0 )+n1 kT/q・In(T 0 /T)+kT/q・In(IC /IC ) (6) で表わされる。Generally, the voltage source V across the diode isBEIs VBE= Vg0(1-T / T0) + VBE0(T / T0) + N1kT / q · In (T 0 / T) + kT / q · In (IC/ IC) (6) is represented.
【0027】 ここでVg0は絶対零度でのSiエネルギーバンドギャップに相当する電圧、q は電子の電荷、kはボルツマン定数、Tは絶対温度、T0 は基準となる動作温度 、 IC =IC0(T=T0 時)VBE=VBE0 (T=T0 ,IC =IC0)である。 ところで、 n1 kT/q・In(T0 /T)+kT/q・In(IC /IC0) は理論的表現からのずれの程度は小さいので無視する事ができる。よって、 VBE≒Vg0(1−T/T0 )+VBE0 (T/T0 ) (7) 今、図6においてコンパレータが反転する被監視電圧Vinの電圧Vinoffset は 、抵抗R4 の両端の電圧がΔVBEと一致する時である。コンパレータ60の入力 電流を無視すると(実際にはこの電流は極小の為無視できる)、Vinoffset は、 Vinoffset =(1+R3 /R4 )ΔVBE+VBE (8) で表わされる。Here, V g0 is a voltage corresponding to the Si energy band gap at absolute zero, q is an electron charge, k is a Boltzmann constant, T is an absolute temperature, T 0 is a reference operating temperature, and I C = I C0 (at T = T 0) V bE = V BE0 is (T = T 0, I C = I C0). By the way, n 1 kT / q · In (T 0 / T) + kT / q · In (I C / I C0 ) has a small deviation from the theoretical expression and can be ignored. Therefore, V BE ≈V g0 (1-T / T 0 ) + V BE0 (T / T 0 ) (7) Now, the voltage Vinoffset of the monitored voltage V in which the comparator inverts in FIG. 6 is both ends of the resistor R 4 . Is when the voltage of is equal to ΔV BE . When the input current of the comparator 60 is neglected (actually, this current can be ignored because it is a minimum), Vinoffset is expressed by Vinoffset = (1 + R 3 / R 4 ) ΔV BE + V BE (8).
【0028】 (8)式、(5)式及び(7)式から、 Vinoffset ≒(1+R3 /R4 )・kT/q・In(n1 )+Vg0(1−T/ T0 )+VBE0 (T/T0 ) (9) が得られる。From equations (8), (5) and (7), Vinoffset≈ (1 + R 3 / R 4 ) · kT / q · In (n 1 ) + V g0 (1-T / T 0 ) + V BE0 (T / T 0 ) (9) is obtained.
【0029】 ここで(9)式をTで偏微分としたものを零にすることによりVinoffset の温 度係数が零になるための条件を求めることができる。Here, the condition for the temperature coefficient of Vinoffset to become zero can be obtained by making the partial differential of the equation (9) by T zero.
【0030】 Vinoffset の温度係数が零になるには(9)式をTで偏微分したものが零にな る事である。従って、 ∂Vinoffset /∂T=(1+R3 /R4 )・k/q・In(n1 )−VgO/ T0 +VBEO /T0 =0 (10) ∴Vg0=(1+R3 /R4 )・kT0 /q・In(n1 )+VBE0 (11) 一方、T=T0 におけるVinoffset の値は(9)式より Vinoffset =(1+R3 /R4 )・kT0 /q・In(n1 ) +VBE0 (12) (11)と(12)式より、 Vinoffset =Vg0 即ち、動作温度でのVinoffset =Vg0と等しく設定すれば、温度変化に対して 安定な電圧監視回路が実現できる。このときの抵抗R3 ,R4 及びVBEの関係は 、 ΔVBE=(Vg0−VBE)・R4 /(R3 +R4 ) (13) となる。In order that the temperature coefficient of Vinoffset becomes zero, the value obtained by partially differentiating the equation (9) by T becomes zero. Therefore, ∂Vinoffset / ∂T = (1 + R 3 / R 4) · k / q · In (n 1) -V gO / T 0 + V BEO / T 0 = 0 (10) ∴V g0 = (1 + R 3 / R 4 ) · kT 0 / q · In (n 1 ) + V BE0 (11) On the other hand, the value of Vinoffset at T = T 0 is Vinoffset = (1 + R 3 / R 4 ) · kT 0 / q · In from the equation (9). (n 1) + V BE0 and (12) (11) from (12), Vinoffset = V g0 i.e., if equal to the Vinoffset = V g0 at the operating temperature, a stable voltage monitoring circuit with respect to temperature changes realizable. At this time, the relationship between the resistances R 3 , R 4 and V BE is ΔV BE = (V g0 −V BE ) · R 4 / (R 3 + R 4 ) (13).
【0031】 尚、図6の原理回路図ではダイオードDが1個であるので、Vinoffset が1.2 Vの電圧監視回路しか提供できないが広範囲のVinoffset を得るには図8に示す 様な変形例の原理回路図の構成とすれば容易に可能となる。以下この図8につい て説明する。尚、図6と同一構成部分には同一符号を付しその説明は省略する。 図6との相違点はダイオードDの複数nX とした点である。Since there is one diode D in the principle circuit diagram of FIG. 6, only a voltage monitoring circuit with a Vinoffset of 1.2 V can be provided, but in order to obtain a wide range of Vinoffset, the principle of a modified example as shown in FIG. This is easily possible with the circuit diagram configuration. Hereinafter, FIG. 8 will be described. The same components as those in FIG. 6 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. The difference from FIG. 6 is that a plurality of diodes D n x are provided.
【0032】 ΔVBE=(Vg0−VBE)R4 /(R3 +R4 )・nX /(R3 +R4 ) (14) の関係を成立させる事により、 Vinoffset =nX ・Vg0 (15) となる温度変化に対して安定な電圧監視回路を作る事ができる。尚、ΔVBEは kT/q・ In(n) で表わされ、通常nを8位に設定し、このときのΔVBEは56mV位となり、こ れで充分に安定な電圧比較回路を構成し得る。By establishing the relationship ΔV BE = (V g0 −V BE ) R 4 / (R 3 + R 4 ) · n X / (R 3 + R 4 ) (14), Vinoffset = n X · V g0 (15) A voltage monitoring circuit that is stable against temperature changes can be created. ΔV BE is expressed by kT / q · In (n), and normally n is set to 8th place, and ΔV BE at this time is 56mV, which constitutes a sufficiently stable voltage comparison circuit. obtain.
【0033】 この様に任意の数のダイオードDを使用する事により簡易な構成で所望のVino ffset 電圧を得る事ができる。As described above, by using an arbitrary number of diodes D, a desired Vino ffset voltage can be obtained with a simple configuration.
【0034】 図9は図6のダイオードDの部分に、抵抗R5 ,R6 の直列接続の中点にトラ ンジスタQ3 を接続した点である。この構成によるVinoffset は、 Vinoffset ≒(1+ R3 /R4 )ΔVBE+K・VBE (16) 但し、K=1+R5 /R6 である。 (16)式、(5)式及び(7)式より、 Vinoffset ≒(1+R3 /R4 )・kT/q・In(n1 )+KVg0(1−T /T0 )+K・VBE0 (T/T0 ) (17) となる。Vinoffset の温度係数が零になる為には(17)式をTで偏微分したも のが零となる事である。FIG. 9 is a point in which the transistor Q 3 is connected to the middle point of the series connection of the resistors R 5 and R 6 in the diode D portion of FIG. Vinoffset according to this configuration is Vinoffset≈ (1 + R 3 / R 4 ) ΔV BE + K · V BE (16) where K = 1 + R 5 / R 6 . From equations (16), (5), and (7), Vinoffset ≈ (1 + R 3 / R 4 ) · kT / q · In (n 1 ) + KV g0 (1-T / T 0 ) + K · V BE0 ( T / T 0 ) (17) In order for the temperature coefficient of Vinoffset to become zero, the partial differentiation of Eq. (17) with T becomes zero.
【0035】 従って、 ∂Vinoffset /∂T=(1+R3 /R4 )・k/q・In(n1 )− KVg0 /T0 +KVBE0 /T0 =0 (18) ∴KVg0=(1+R3 /R4 )kT0 /q・In(n1 )+KVBEO (19) 一方、T=T0 におけるVinoffset の値は(17)式より、 Vinoffset =(1+R3 /R4 )kT/q・In(n)+K・VBE0 (20) (19),(20)式より、 Vinoffset =K・Vg0 (21) となる。即ちこの(21)式より、Vinoffset はKを任意の値に選定する事によ り、任意のVinoffset を選定する事が可能になる。Therefore, ∂Vinoffset / ∂T = (1 + R 3 / R 4 ) · k / q · In (n 1 ) −KV g0 / T 0 + KV BE0 / T 0 = 0 (18) ∴KV g0 = (1 + R 3 / R 4 ) kT 0 / q · In (n 1 ) + KV BEO (19) On the other hand, the value of Vinoffset at T = T 0 is Vinoffset = (1 + R 3 / R 4 ) kT / q · In (n) + KV BE0 (20) From equations (19) and (20), Vinoffset = KV g0 (21). That is, from this equation (21), it is possible to select any Vinoffset by selecting K to any value as Vinoffset.
【0036】 上記から明らかな通り、差動増幅器(Q1 ,Q2 )の平衡するときの両入力端 電位差と、抵抗R3 ,R4 とダイオードとの直列回路両端電圧が絶対零度でのS iのエネルギーバンドギャップに相当するVg0のn倍のときの抵抗R4 の両端電 位差とが等しくなる様にすることにより、Vinoffset の温度係数が零のものが得 られる。そしてこの様な簡易な構成で従来の基準電圧源を省略できる。As is clear from the above, the potential difference between both input terminals when the differential amplifiers (Q 1 , Q 2 ) are balanced and the voltage across the series circuit of the resistors R 3 , R 4 and the diode is S at absolute zero. The temperature coefficient of Vinoffset is zero by making the potential difference between both ends of the resistor R 4 when n times V g0 corresponding to the energy bandgap of i is obtained. With such a simple configuration, the conventional reference voltage source can be omitted.
【0037】 次に図5の回路動作について説明する。尚、この動作は図3により説明できる 。被測定電源が正規の電圧から低下していき、リセット電圧VL'に達すると、抵 抗R18〜R24及びトランジスタQ20〜Q22が接続された両端の電圧はリセット検 出電圧VL0と一致し、同時にR22の両端電圧と差動増幅器の入力オフセット電圧 が一致し、差動増幅器の出力が反転して、駆動回路のトランジスタQ28〜Q31は オンとなり、出力回路のトランジスタQ32もオンとなり、ローレベルのリセット 信号を出力する。Next, the circuit operation of FIG. 5 will be described. This operation can be explained by referring to FIG. Will be measured power decreases from the voltage of the normal, reaches the reset voltage V L ', the voltage across the resistor R 18 to R 24 and transistor Q 20 to Q 22 is connected to a voltage V L0 exits the reset detection At the same time, the voltage across R 22 and the input offset voltage of the differential amplifier match, the output of the differential amplifier is inverted, and the transistors Q 28 to Q 31 of the drive circuit are turned on, and the transistor Q of the output circuit is turned on. 32 also turns on and outputs a low-level reset signal.
【0038】 正帰還作用は、第1及び第2実施例と同様に抵抗R,検出回路の差動増幅器及 び駆動回路のトランジスタからなる増幅素子により形成されており、この正帰還 回路の利得は1より充分大きく、スナップ特性及びヒステリシス特性も有してい る。Like the first and second embodiments, the positive feedback action is formed by the resistor R, the differential amplifier of the detection circuit and the amplification element including the transistor of the drive circuit, and the gain of this positive feedback circuit is It is sufficiently larger than 1 and has snap characteristics and hysteresis characteristics.
【0039】 尚、第1乃至第3実施例において、電圧監視回路と被測定電源VCCとの間に接 続した電圧降下用素子は抵抗について説明したがこれに限定されるものではなく 、電流が流れる事により電圧降下が発生する素子(例えばダイオード等)であれ ば何でもよい。In the first to third embodiments, the voltage drop element connected between the voltage monitoring circuit and the power supply to be measured V CC has been described as a resistor, but the present invention is not limited to this. Any element (for example, a diode or the like) that causes a voltage drop due to the current flowing may be used.
【0040】 上述した本考案になる電圧監視回路では、被測定電源と電圧監視回路との電源 となる電源ラインとの間に電圧降下素子を接続し、被測定電圧が正常状態のとき は駆動回路をオフとし、異常電圧に迄低下するとオンになる様に構成し、又、電 圧降下素子、検出回路及び駆動回路により正帰還がかかる様にされている為、消 費電流が極めて少なくなり、省電力化が達成されている。因みに消費電流(被測 定電源が正常の時)は従来70〜80μAであったものが本考案の実施例では1 0μA程度に減少されている。又、正帰還作用により駆動回路及び出力回路にス ナップ特性が付与されており、電源変動に対する応答性が改善されている。又、 同時にヒステリシス特性を有している為、短周期の電源電圧の変動に対してリセ ット出力のチャタリング現象をなくす事ができるものである。In the voltage monitoring circuit according to the present invention described above, the voltage drop element is connected between the power source to be measured and the power supply line serving as the power source of the voltage monitoring circuit, and when the voltage to be measured is in a normal state, the driving circuit is driven. Is turned off and turned on when the voltage drops to an abnormal voltage.Because positive feedback is applied by the voltage drop element, detection circuit and drive circuit, the consumption current is extremely small. Power saving has been achieved. Incidentally, the current consumption (when the power source to be measured is normal) is conventionally 70 to 80 μA, but is reduced to about 10 μA in the embodiment of the present invention. In addition, the snap-back characteristic is given to the drive circuit and the output circuit by the positive feedback action, and the responsiveness to the power supply fluctuation is improved. At the same time, since it has a hysteresis characteristic, it is possible to eliminate the chattering phenomenon of the reset output even when the power supply voltage fluctuates in a short period.
【0041】 電圧監視回路をモノリシックICで構成し、電源端子、リセット出力端子及び アース端子の三つの端子を外部端子とした3端子型の電圧監視回路とすれば電源 ラインに抵抗を1本接続するだけでヒステリシスを自由に可変できる電圧監視回 路を実現できる。If the voltage monitoring circuit is composed of a monolithic IC and a three-terminal type voltage monitoring circuit has three terminals of a power supply terminal, a reset output terminal and a ground terminal as external terminals, one resistor is connected to the power supply line. It is possible to realize a voltage monitoring circuit whose hysteresis can be freely changed.
【0042】[0042]
本考案の電圧監視回路によれば、差動増幅器の平衡するときの両入力端電位差 と、抵抗とトランジスタとの直列回路両端電圧が絶対零度でのSiのエネルギー バンドギャップに相当する電圧VgOのn倍のときの差動増幅器の入力に電圧を与 える抵抗の電位差とが等しくなるようにすることにより、差動増幅器の出力が反 転する被監視電圧の温度係数が零のものが得られる。そして、簡易な構成で、基 準電圧回路を有さない低消費電力の電圧監視回路を実現することができる。According to the voltage monitoring circuit of the present invention, the potential difference between both input terminals when the differential amplifier is balanced and the voltage V gO corresponding to the energy bandgap of Si at the absolute zero degree when the voltage across the series circuit of the resistor and the transistor is zero. By making the potential difference of the resistor that applies the voltage to the input of the differential amplifier at the time of n times equal, the output of the differential amplifier has a monitored temperature coefficient of zero. . Then, with a simple configuration, it is possible to realize a low power consumption voltage monitoring circuit that does not have a reference voltage circuit.
【図1】本考案の第1実施例である。FIG. 1 is a first embodiment of the present invention.
【図2】図1の回路動作を説明する為の図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the circuit operation of FIG.
【図3】図1の回路動作を説明する為の図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the circuit operation of FIG.
【図4】本考案の第2の実施例である。FIG. 4 is a second embodiment of the present invention.
【図5】本考案の第3の実施例になる夫々電圧監視回路
を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing respective voltage monitoring circuits according to a third embodiment of the present invention.
【図6】本考案の原理回路図である。FIG. 6 is a principle circuit diagram of the present invention.
【図7】本考案の差動増幅器の原理回路図である。FIG. 7 is a principle circuit diagram of a differential amplifier of the present invention.
【図8】本考案の原理を適用した他の基本回路図であ
る。FIG. 8 is another basic circuit diagram to which the principle of the present invention is applied.
【図9】本考案の原理を適用した他の基本回路図であ
る。FIG. 9 is another basic circuit diagram to which the principle of the present invention is applied.
【図10】従来の電圧監視回路図である。FIG. 10 is a conventional voltage monitoring circuit diagram.
【図11】図6の回路動作を説明する為の図である。FIG. 11 is a diagram for explaining the circuit operation of FIG. 6.
【図12】図6の回路動作を説明する為の図である。FIG. 12 is a diagram for explaining the circuit operation of FIG. 6;
R1 〜R31,R 抵抗 D1 〜D3 ツェナーダイオード Q1 〜Q32 トランジスタ VCC 被測定電源 1〜5 リセット出力端子 10、20 被監視電圧の入力端子 50 出力端子 60 差動増幅器(コンパレータ)R 1 to R 31 , R resistance D 1 to D 3 Zener diode Q 1 to Q 32 Transistor V CC Measured power supply 1 to 5 Reset output terminal 10, 20 Monitored voltage input terminal 50 Output terminal 60 Differential amplifier (comparator )
Claims (1)
源とし、該電源の電圧レベルによってオン或いはオフの
切換出力を出力する電圧監視回路において、 複数の抵抗とシリコンダイオードの順方向電圧降下のn
倍の定電圧を発生する定電圧素子との直列回路の両端に
該電圧を印加し、該複数の抵抗のいずれか一つの抵抗の
両端電圧をエミッタの電流密度の互いに異なる第1及び
第2のトランジスタからなる差動増幅器の入力に与え、 該差動増幅器の入力となる該第1及び第2のトランジス
タのベース間に該電流密度の相違により差電圧ΔVBEの
オフセット電圧が発生し、該電圧の変化に応じて差動増
幅器の出力が反転するようになし、 該定電圧素子と複数の抵抗との直列回路の両端電圧が、
絶対零度におけるSiエネルギーバンドギャップに相当
する電圧Vgoのn倍となる電圧VLOのとき、該複数の抵
抗のいずれか一つの抵抗の両端電圧と該差動増幅器の該
オフセット電圧が一致したとき該差動増幅器の出力が反
転するようにしたことを特徴とする電圧監視回路。1. A voltage monitoring circuit, which uses a power supply line connected to a power supply to be measured as a power supply and outputs an on / off switching output according to the voltage level of the power supply, wherein a plurality of resistors and a forward voltage drop of a silicon diode are detected. n
The voltage is applied to both ends of a series circuit with a constant voltage element that generates a double constant voltage, and the voltage across one of the plurality of resistors is set to the first and second different current densities of the emitters. An offset voltage of a difference voltage ΔV BE is generated between the bases of the first and second transistors, which are the inputs of the differential amplifier, and an offset voltage of a difference voltage ΔV BE is generated. The output of the differential amplifier is inverted according to the change of, and the voltage across the series circuit of the constant voltage element and a plurality of resistors is
When the voltage V LO , which is n times the voltage V go corresponding to the Si energy band gap at absolute zero, and the offset voltage of the differential amplifier coincides with the voltage across one of the resistors. A voltage monitoring circuit characterized in that the output of the differential amplifier is inverted.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP949194U JPH0720573U (en) | 1994-08-03 | 1994-08-03 | Voltage monitoring circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP949194U JPH0720573U (en) | 1994-08-03 | 1994-08-03 | Voltage monitoring circuit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0720573U true JPH0720573U (en) | 1995-04-11 |
Family
ID=11721710
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP949194U Pending JPH0720573U (en) | 1994-08-03 | 1994-08-03 | Voltage monitoring circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0720573U (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0516530U (en) * | 1991-08-12 | 1993-03-02 | 日通工株式会社 | Operation control device for POS interlocking car wash device |
-
1994
- 1994-08-03 JP JP949194U patent/JPH0720573U/en active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH0516530U (en) * | 1991-08-12 | 1993-03-02 | 日通工株式会社 | Operation control device for POS interlocking car wash device |
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