JPH07235642A - 基準電位発生回路 - Google Patents

基準電位発生回路

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JPH07235642A
JPH07235642A JP6297646A JP29764694A JPH07235642A JP H07235642 A JPH07235642 A JP H07235642A JP 6297646 A JP6297646 A JP 6297646A JP 29764694 A JP29764694 A JP 29764694A JP H07235642 A JPH07235642 A JP H07235642A
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    • G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is DC
    • G05F3/10—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics
    • G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
    • G05F3/20—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
    • G05F3/24—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the field-effect type only
    • G05F3/242—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the field-effect type only with compensation for device parameters, e.g. channel width modulation, threshold voltage, processing, or external variations, e.g. temperature, loading, supply voltage
    • G05F3/245—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the field-effect type only with compensation for device parameters, e.g. channel width modulation, threshold voltage, processing, or external variations, e.g. temperature, loading, supply voltage producing a voltage or current as a predetermined function of the temperature

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 非常に単純な構成で,温度およびプロセス・
パラメータが変化しても正確で,かつ,安定した基準電
位を供給することができ,同時に電源供給に対しても安
定している回路構成を提供する。 【構成】 少なくとも1つの電界効果トランジスタ(M
1)103と,それに関連する供給電源Vccとアース
間において直列に接続された抵抗性バイアス・エレメン
ト(R)102とから構成され,さらに,基準電位が2
つのトランジスタの各々のスレッショルド電圧間の差と
して取り出させるようにトランジスタ103に第2の電
界効果トランジスタ(M2)104を接続している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,安定した基準電位を発
生するための基準電位発生回路に関し,より詳細には,
温度およびプロセス・パラメータに対して補償され,供
給電圧値に関連して非常に安定している基準電位を提供
することができる基準電位発生回路に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】公知のように,多くの種類の電子回路
は,長時間安定した基準電位Vrefを必要とする。例
えば,電子回路に対する供給電圧Vccからそのような
基準電位を引き出すために,いくつかの方式が提案され
ている。それを達成するための最も単純な方法は,例え
ば,供給電圧Vccを抵抗分割することである。換言す
ると,抵抗分割器を供給電極とアースとの間に接続し,
基準電位を抵抗器接続ノードから取り出すようにすれば
足りる。
【0003】しかしながら,こうした方式にあっては,
以下に示すような重大な問題が発生する。すなわち,第
1に,集積回路用抵抗器には幅のある製造許容誤差があ
り,その結果,その値を正確に知ることは不可能であ
る。その結果,目標電圧からずれてしまうような基準電
位が得られる場合がある。第2に,抵抗器の集積にあっ
ては,集積コストに不利に反映する回路面積の観点から
見て不利である。加えて,基準電位は,回路動作温度か
らの熱的ドリフトおよび/または供給電圧との干渉によ
って影響を受ける場合がある。図2に示すような,トラ
ンジスタ・タイプの分割器200を用いて,改良型の抵
抗分割器を構成することができる。例えば,図示のよう
に3つのMOSトランジスタ201a〜201cを直列
に配列して,温度に影響を受けない基準電位を得ること
ができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら,上記従
来の方式にあっては,供給電圧Vccに密接に依存する
基準電位しか供給できないという欠点を有している。ま
た,このタイプの方式の電圧は,MOSトランジスタの
スレッショルド電圧の3倍以下のレベルではあり得ない
ため,低い電位での回路の使用を不可能にするという問
題点があった。さらに,上記先行技術に係る方式は,回
路の複雑さの増大という代償を支払ってのみ,安定した
基準電位を得ることができ,加えて,基準電位を正確な
方法で設定することができないという問題点があった。
【0005】本発明は,上記に鑑みてなされたものであ
って,非常に単純な構成で,温度およびプロセス・パラ
メータが変化しても正確で,かつ,安定した基準電位を
供給することができ,同時に電源供給に対しても安定し
ている回路構成を提供する基準電位発生回路を得ること
を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに,請求項1に係る基準電位発生回路は,温度および
プロセス・パラメータが変化した場合にも安定した基準
電位を発生するための,少なくとも1つの電界効果トラ
ンジスタと,供給電源とアースとの間に直列に接続され
た関連抵抗性バイアス・エレメントとから構成される基
準電位発生回路において,前記電界効果トランジスタ
に,前記基準電位を該トランジスタのそれぞれのスレッ
ショルド電圧間における差として取り出すことができる
ように第2の電界効果トランジスタを接続したものであ
る。
【0007】また,請求項2に係る基準電位発生回路
は,前記電界効果トランジスタおよび第2の電界効果ト
ランジスタが,ナチュラルMOSタイプである。
【0008】また,請求項3に係る基準電位発生回路
は,前記電界効果トランジスタが,ナチュラルp−チャ
ンネルMOSである。
【0009】また,請求項4に係る基準電位発生回路
は,前記第2の電界効果トランジスタが,ナチュラルp
−チャンネルMOSである。
【0010】また,請求項5に係る基準電位発生回路
は,前記電界効果トランジスタおよび第2の電界効果ト
ランジスタの両方が,それぞれのゲート端子およびドレ
イン端子を共に接続したダイオード構成により回路内に
おいて接続されているものである。
【0011】また,請求項6に係る基準電位発生回路
は,前記第2の電界効果トランジスタが,少なくとも1
つの端子を前記電界効果トランジスタと共通に保有して
いるものである。
【0012】また,請求項7に係る基準電位発生回路
は,前記共通の端子が,前記電界効果トランジスタおよ
び第2の電界効果トランジスタのソース端子である。
【0013】また,請求項8に係る基準電位発生回路
は,前記第2の電界効果トランジスタが,前記関連抵抗
性バイアス・エレメントに接続されたドレイン端子と基
準電位を取り出すために用いられるソース端子を有して
いるものである。
【0014】
【作用】本発明によって開示された技術的思想は,第1
のナチュラルP−チャンネルMOSトランジスタを,こ
れもナチュラル第2のn−チャンネルMOSトランジス
タと共に使用するものであり,基準電位はこれら2つの
トランジスタのスレッショルド電圧間における差として
得られるものである。この技術的思想に基づいて上記の
技術的な課題は,上記特許請求の範囲に記載された特徴
部分により定義されているような回路によって解決され
る。
【0015】本発明による回路の特徴と利点は,例示の
ためであって,本発明を限定するものではない1つの実
施例に関する以下の説明と関連図面を参照することによ
って明白になる。
【0016】
【実施例】以下,この発明に係る基準電位発生回路の実
施例を図面に基づいて詳細に説明する。図1は,この発
明の実施例に係る基準電位発生回路の構成を示す回路図
であり,図において,100は比較器101に対する入
力として機能することができる,安定した基準電位を発
生するための電子回路(基準電位発生回路)である。電
子回路100において,Vrefで示す基準電位を供給
電源Vccから得ることができる。
【0017】この電子回路100は,より具体的には,
電圧源VccとアースGNDとの間に接続されており,
バイアス・レジスタ(R)102,第1のトランジスタ
(M1)103,および,第2のトランジスタ(M2)
104とから構成されている。
【0018】バイアス・レジスタ(R)102は,その
ゲート電極がアースされているP−チャンネル・タイプ
のバイアスMOSトランジスタと取り替えることがで
き,これは,集積回路を構成するには好ましい回路の実
施例である。
【0019】第1のトランジスタ(M1)103および
第2のトランジスタ(M2)104は,MOSタイプの
電界効果トランジスタであり,その各々は,ドレイン端
子D1(103a)/D2(104a),ソース端子S
1(103b)/S2(104b),そして,コントロ
ール・ゲート端子G1(103c)/G2(104c)
を有している。
【0020】第1のトランジスタ(M1)103は,ナ
チュラルp−チャンネルMOSであり,第2のトランジ
スタ(M2)104は,ナチュラルn−チャンネルMO
Sである。
【0021】いわゆる“ナチュラル”タイプのトランジ
スタは,そのスレッショルド電圧が温度および/または
パラメータに同様の方法で関連付けられている。したが
って,それらのスレッショルド電圧の差は,そうしたパ
ラメータが変化しても一定のレベルに保持される。
【0022】加えて,第1のトランジスタ(M1)10
3および第2のトランジスタ(M2)104は,両方と
も,電子回路100においてダイオード構成,すなわ
ち,各々コントロール・ゲート端子(G1/G2)10
3c,104cとドレイン端子(D1/D2)103
a,104aが接続されている。
【0023】特に,第1のトランジスタ(M1)103
のコントロール・ゲート端子(G1)103cはドレイ
ン端子(D1)103aに短絡されており,第2のトラ
ンジスタ(M2)104のコントロール・ゲート端子
(G2)104cはドレイン端子(D2)104aに短
絡されている。また,第1のトランジスタ(M1)10
3は,バイアス・レジスタ(R)102に接続されたソ
ース端子(S1)103bとアースで接地されたドレイ
ン端子(D1)103aとを有している。バイアス・レ
ジスタ(R)102の他端は電圧源Vccに接続されて
いる。
【0024】ソース端子(S1)103bは,第2のト
ランジスタ(M2)104のドレイン端子(D2)10
4aと共通である。第2のトランジスタ(M2)の他の
ソース端子(S2)104bは,所望の基準電位Vre
fが取り出される部分となる。
【0025】以上のような構成により,第2のトランジ
スタ(M2)104のソース端子(S2)における電圧
はトランジスタ(M1)103のスレッショルド電圧V
T(p−ch nat)とトランジスタ(M2)104
のスレッショルド電圧VT(n−ch nat)との差
に等しくなる。
【0026】例えば,ナシュラルp−チャンネル・トラ
ンジスタのスレッショルド電圧が1.7V程度(VT
(p−ch nat)=1.7V)であり,ナチュラル
n−チャンネル・トランジスタのスレッショルド電圧
0.6V程度(VT(n−chnat)であると仮定す
ると,基準電位Vrefの値(Vref=VT(p−c
h nat)−VT(n−ch nat))は1.1V
程度となる。
【0027】温度およびプロセス・パラメータの偏差
は,トランジスタのスレッショルド電圧を同じ方向(そ
れらを増大させるか,減少させるか)に変化させ,それ
らの差を取った場合,キャンセル・アウトする。その結
果として得られる基準電位は,したがって,温度および
プロセス・パラメータによって何ら影響されない。
【0028】幅広い温度範囲(−40℃から+150
℃)内におけるシミュレーションによって得られる基準
電位は,1.1Vという望ましい値を中心としたガウス
分布を有しており,その前後での分散度が非常に小さ
く,これが本発明の課題であり,従来における回路の問
題点を十分に緩和するものとなる。本発明による回路構
成は非常に単純なものであり,有効なものである。
【0029】当然のことであるが,上記特許請求の範囲
内において定義された本発明の範囲内において,実施例
の内容を変更および修正することができる。
【0030】
【発明の効果】以上説明した通り,本発明に係る基準電
位発生回路は,温度およびプロセス・パラメータが変化
した場合にも安定した基準電位を発生するための,少な
くとも1つの電界効果トランジスタと,供給電源とアー
スとの間に直列に接続された関連抵抗性バイアス・エレ
メントとから構成される基準電位発生回路において,上
記電界効果トランジスタに,上記基準電位を該トランジ
スタのそれぞれのスレッショルド電圧間における差とし
て取り出すことができるように第2の電界効果トランジ
スタを接続したものであるため,非常に単純な構成で,
温度およびプロセス・パラメータが変化しても正確で,
かつ,安定した基準電位を供給することができ,同時に
電源供給に対しても安定している回路構成を提供するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る基準電位発生回路の構成を示す回
路図である。
【図2】従来における基準電位発生回路の構成を示す回
路図である。
【符号の説明】
100 基準電位発生回路 101 比較器 102 バイアス・レジスタ 103 第1のトランジスタ 104 第2のトランジスタ
フロントページの続き (72)発明者 カルラ ゴッラ イタリア国,イ−20099 ミラノ,セスト サン ジョバンニ,ビア ベッカリア, 5

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 温度およびプロセス・パラメータが変化
    した場合にも安定した基準電位を発生するための,少な
    くとも1つの電界効果トランジスタと,供給電源とアー
    スとの間に直列に接続された関連抵抗性バイアス・エレ
    メントとから構成される基準電位発生回路において,前
    記電界効果トランジスタに,前記基準電位を該トランジ
    スタのそれぞれのスレッショルド電圧間における差とし
    て取り出すことができるように第2の電界効果トランジ
    スタを接続したことを特徴とする基準電位発生回路。
  2. 【請求項2】 前記電界効果トランジスタおよび第2の
    電界効果トランジスタが,ナチュラルMOSタイプであ
    ることを特徴とする請求項1記載の基準電位発生回路。
  3. 【請求項3】 前記電界効果トランジスタが,ナチュラ
    ルp−チャンネルMOSであることを特徴とする請求項
    1記載の基準電位発生回路。
  4. 【請求項4】 前記第2の電界効果トランジスタが,ナ
    チュラルn−チャンネルMOSであることを特徴とする
    請求項1記載の基準電位発生回路。
  5. 【請求項5】 前記電界効果トランジスタおよび第2の
    電界効果トランジスタの両方が,それぞれのゲート端子
    およびドレイン端子を共に接続したダイオード構成によ
    り回路内において接続されていることを特徴とする請求
    項1記載の基準電位発生回路。
  6. 【請求項6】 前記第2の電界効果トランジスタが,少
    なくとも1つの端子を前記電界効果トランジスタと共通
    に保有していることを特徴とする請求項1記載の基準電
    位発生回路。
  7. 【請求項7】 前記共通の端子が,前記電界効果トラン
    ジスタおよび第2の電界効果トランジスタのソース端子
    であることを特徴とする請求項6記載の基準電位発生回
    路。
  8. 【請求項8】 前記第2の電界効果トランジスタが,前
    記関連抵抗性バイアス・エレメントに接続されたドレイ
    ン端子と基準電位を取り出すために用いられるソース端
    子を有していることを特徴とする請求項6記載の基準電
    位発生回路。
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