JPH0854941A - 基準電圧生成回路 - Google Patents

基準電圧生成回路

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JPH0854941A
JPH0854941A JP19256094A JP19256094A JPH0854941A JP H0854941 A JPH0854941 A JP H0854941A JP 19256094 A JP19256094 A JP 19256094A JP 19256094 A JP19256094 A JP 19256094A JP H0854941 A JPH0854941 A JP H0854941A
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JP
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transistor
output
reference voltage
amplifier
collector
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JP19256094A
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Kazuyoshi Arimura
一義 有村
Yoshiaki Sano
芳昭 佐野
Hisaichi Takimoto
久市 滝本
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Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
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Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は低電源電圧で動作可能であり、出力電
圧の設定が容易な基準電圧生成回路を提供することを目
的とする。 【構成】基準電圧源1から出力される入力電圧Vinがア
ンプ2の一方の入力端子に入力され、アンプ2の出力信
号Vref が第一の帰還抵抗R1を介して該アンプ2の他
方の入力端子に入力され、アンプ2の他方の入力端子は
第二の帰還抵抗R2を介して低電位側電源GNDに接続
されて、入力電圧Vinに基づく出力電圧Vref が出力さ
れる。アンプ2の出力トランジスタTr21 は、該トラン
ジスタTr21 のコレクタが出力端子To に接続されると
ともにエミッタが高電位側電源Vccに接続されるPNP
トランジスタで構成される。出力電圧Vref は、第二の
帰還抵抗R1を介して、アンプ2を構成するトランジス
タTr24 のベースに入力される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体集積回路に内
蔵されて、所定の基準電圧を生成する基準電圧生成回路
に関するものである。
【0002】近年、電子機器は小型軽量化とともに、電
源電圧の低電圧化が要請されている。このような電子機
器で使用される基準電圧生成回路は、低電源電圧で安定
して動作し、かつ電源電圧の範囲内で、広範囲な基準電
圧を出力可能とすることが必要となっている。
【0003】
【従来の技術】従来の基準電圧生成回路の基本的構成を
図4に示す。基準電圧源1は例えばトランジスタのバン
ドギャップに基づいて一定の電圧を出力するものであ
り、その出力信号が非反転アンプ2のプラス側入力端子
に入力信号Vinとして入力される。
【0004】前記非反転アンプ1の出力端子は、抵抗R
1を介して同アンプ1のマイナス側入力端子に接続さ
れ、同マイナス側入力端子は抵抗R2を介してグランド
GNDに接続される。
【0005】このような構成により、前記アンプ2の出
力端子から出力される基準電圧Vref は、入力信号Vin
と抵抗R1,R2の抵抗比に基づいて決定される。図4
に示す基準電圧生成回路の第一の具体例を図5に示す。
PNPトランジスタTr1,Tr2はカレントミラー回路を
構成し、両トランジスタTr1,Tr2に流れるコレクタ電
流は、電流源3により決定される。前記トランジスタT
r2のコレクタは差動増幅器を構成するPNPトランジス
タTr3,Tr4のエミッタに接続される。
【0006】前記トランジスタTr3,Tr4のコレクタ
は、カレントミラー回路を構成するNPNトランジスタ
Tr5,Tr6のコレクタに接続される。前記トランジスタ
Tr3のベースには前記基準電圧源1から出力される定電
圧が入力信号Vinとして入力される。
【0007】前記トランジスタTr1とともにカレントミ
ラー回路を構成するPNPトランジスタTr7のコレクタ
は、出力端子To に接続されるとともに、抵抗R1,R
2を介してグランドGNDに接続される。
【0008】また、前記トランジスタTr3のコレクタ
は、NPNトランジスタTr8のベースに接続され、同ト
ランジスタTr8のエミッタはNPNトランジスタTr9の
ベースに接続される。
【0009】前記トランジスタTr9のエミッタはグラン
ドGNDに接続され、前記トランジスタTr8,Tr9のコ
レクタは出力端子To に接続される。従って、両トラン
ジスタTr8,Tr9はダーリントン接続されている。前記
トランジスタTr4のベースは、抵抗R1,R2間に接続
される。
【0010】このような基準電圧生成回路では、電源V
ccを供給すれば、トランジスタTr4のベース電位がトラ
ンジスタTr3のベース電位、すなわち入力信号Vinの電
位と一致するように動作する。従って、抵抗R1,R2
の抵抗値を調整することにより、出力端子To から出力
される基準電圧Vref を調節可能である。
【0011】この基準電圧生成回路は、トランジスタT
r3のベース・エミッタ間電圧降下をVBE、トランジスタ
Tr2のコレクタ・エミッタ間電圧降下をVCEとすれば、
電源VccがVin+VBE+VCEより高い電位であれば、動
作する。従って、電源Vccの低電圧化に有利である。
【0012】また、出力端子To はPNPトランジスタ
Tr7を介して電源Vccに接続されるため、基準電圧Vre
f の最高電位は、電源VccからトランジスタTr7のコレ
クタ・エミッタ間電圧降下VCE分低下した電位まで調整
可能となる。コレクタ・エミッタ間電圧降下VCEは10
0mV程度の小さな値である。従って、電源Vccの低電
圧化を図りながら、基準電圧Vref の許容調整範囲を確
保することが容易となる。
【0013】しかし、出力端子To から負荷回路に供給
される駆動電流は、トランジスタTr7のコレクタ電流で
あり、そのコレクタ電流は、トランジスタTr1に流れる
コレクタ電流により規定される。
【0014】従って、十分な駆動電流を負荷回路に供給
することができない場合には、安定した基準電圧Vref
を供給することができなくなる。また、十分な駆動電流
を負荷回路に供給するために、トランジスタTr1のコレ
クタ電流を増大させると、この基準電圧生成回路の消費
電力が増大するという問題点がある。
【0015】図4に示す基準電圧生成回路の第二の具体
例を図6に示す。この例は、前記第一の具体例にNPN
トランジスタTr10 を加えたものである。すなわち、前
記トランジスタTr7〜Tr9のコレクタが前記トランジス
タTr10 のベースに接続され、同トランジスタTr10 の
コレクタは電源Vccに接続される。また、前記トランジ
スタTr10 のエミッタが出力端子To に接続されるとと
もに、前記抵抗R1,R2を介してグランドGNDに接
続される。
【0016】このように構成された基準電圧生成回路で
は、トランジスタTr10 の電流増幅率をhfeとすれば、
駆動電流を図5に示す回路のhfe倍として、充分な負荷
駆動能力を確保することが可能となる。
【0017】しかし、基準電圧Vref を電源Vccからト
ランジスタTr7のVCE分と、トランジスタTr10 のVBE
分低下した電位以上に引き上げることはできないため、
電源Vccの低電圧化を図りながら、基準電圧Vref の許
容調整範囲を確保することは困難である。
【0018】図4に示す基準電圧生成回路の第三の具体
例を図7に示す。PNPトランジスタTr11 ,Tr12 は
カレントミラー回路を構成し、両トランジスタTr11 ,
Tr12 を流れるコレクタ電流は、電流源3により決定さ
れる。
【0019】前記トランジスタTr12 のコレクタは、N
PNトランジスタTr13 のコレクタ及びベースに接続さ
れ、同トランジスタTr13 はNPNトランジスタTr14
とともに、カレントミラー回路を構成する。
【0020】前記トランジスタTr14 のコレクタは、P
NPトランジスタTr15 のコレクタ及びベースに接続さ
れ、同トランジスタTr15 はPNPトランジスタTr16
とともに、カレントミラー回路を構成する。
【0021】前記トランジスタTr15 のエミッタは前記
抵抗R1,R2間に接続され、前記トランジスタTr16
のエミッタには、基準電圧源1から入力信号Vinが抵抗
R3を介して入力される。
【0022】前記トランジスタTr16 のコレクタは、N
PNトランジスタTr17 のコレクタ及びベースに接続さ
れ、同トランジスタTr17 はNPNトランジスタTr18
とともにカレントミラー回路を構成する。
【0023】PNPトランジスタTr19 は前記トランジ
スタTr11 とともにカレントミラー回路を構成し、同ト
ランジスタTr19 のコレクタは前記トランジスタTr18
のコレクタに接続される。
【0024】前記トランジスタTr19 のコレクタは、P
NPトランジスタTr20 のベースに接続される。前記ト
ランジスタTr20 のエミッタはPNPトランジスタTr2
1 のベースに接続されて、両トランジスタTr20 ,Tr2
1 はダーリントン接続され、同トランジスタTr21 のエ
ミッタは電源Vccに接続される。
【0025】前記トランジスタTr21 のコレクタは出力
端子To に接続されるとともに、抵抗R1,R2を介し
てグランドGNDに接続される。また、前記トランジス
タTr20 のベースと前記トランジスタTr21 のコレクタ
とは、容量Cを介して接続され、同トランジスタTr20
のベースと、同トランジスタTr21 のコレクタとの位相
補償を行っている。
【0026】この基準電圧生成回路は、トランジスタT
r20 ,Tr21 により電圧利得が生ずるが、その値は小さ
い。従って、電圧利得が小さいことと、前記容量Cによ
る位相補償により、発振が起こりにくい回路とすること
ができる。
【0027】このように構成された基準電圧生成回路で
は、電源Vccの供給に基づいて、トランジスタTr11 ,
Tr12 ,Tr19 に同一のコレクタ電流が流れる。する
と、トランジスタTr13 ,Tr14 に同一のコレクタ電流
が流れ、トランジスタTr15 ,Tr16 に同一のコレクタ
電流が流れる。
【0028】また、トランジスタTr17 ,Tr18 に同一
のコレクタ電流が流れ、同トランジスタTr18 のコレク
タ電流に比例して、トランジスタTr20 にエミッタ電流
が流れる。そして、トランジスタTr20 のエミッタ電流
に比例して、トランジスタTr21 にコレクタ電流が流れ
る。
【0029】このような動作により、トランジスタTr1
5 ,Tr16 のエミッタ電位が等しくなるように動作し、
従って入力信号Vinと抵抗R1,R2とで決定される基
準電圧Vref が出力端子To から出力される。
【0030】出力端子To は、トランジスタTr21 を介
して電源Vccに接続される。従って、基準電圧Vref の
最高電位は、電源VccからトランジスタTr21 のコレク
タ・エミッタ間電圧降下VCE分わずかに低下した電位ま
で調整可能となるため、電源Vccの低電圧化を図りなが
ら、基準電圧Vref の許容調整範囲を確保することが容
易となる。
【0031】また、出力端子To から出力される駆動電
流は、トランジスタTr19 に流れるコレクタ電流が、ダ
ーリントン接続されたトランジスタTr20 ,Tr21 によ
り増幅されて出力されるので、充分な負荷駆動能力を確
保することが可能となる。
【0032】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図7に示す
基準電圧生成回路では、安定した温度特性を備えた基準
電圧Vref を得ることができない。すなわち、バイポー
ラトランジスタのベース・エミッタ間電圧降下VBEには
温度依存性があり、周囲温度が低下するとVBEが大きく
なる。
【0033】このため、図7に示す基準電圧生成回路に
おいて、周囲温度が低下すると、トランジスタTr15 ,
Tr16 のVBEが大きくなる。また、トランジスタTr15
,Tr16 のエミッタ電位は、入力信号Vinに基づいて
一定であるため、VBEの増大にともなって、トランジス
タTr15 ,Tr16 のコレクタ電位が低下する。
【0034】すると、トランジスタTr14 ,Tr17 のコ
レクタ電位が低下して、同トランジスタTr14 ,Tr17
のコレクタ・エミッタ間電圧降下VCEを確保でくなくな
り、同トランジスタTr14 ,Tr17 がオフされることが
ある。トランジスタTr14 ,Tr17 がオフされると、所
定の基準電圧Vref を出力することができない。
【0035】また、図7に示す基準電圧生成回路では、
トランジスタTr16 のエミッタ電流をI1、トランジス
タTr15 のエミッタ電流をI2、抵抗R2に流れる電流
をI3とすれば、基準電圧Vref は次式で表される。
【0036】
【数1】 Vref =Vin−I1・R3+(I2+I3)R1 前記エミッタ電流I2は、抵抗R2に流れる電流I3に
対し、無視できない値である。従って、基準電圧Vref
を設定する際には、前記エミッタ電流I2を考慮にいれ
て、抵抗R1,R2の抵抗値を決定する必要がある。
【0037】ところが、前記エミッタ電流I2を、基準
電圧Vref 設定時に事前に知る必要があり、この結果、
基準電圧Vref を所望の電位に正確に設定することは容
易ではないという問題点がある。
【0038】この発明の第一の目的は、低電源電圧で動
作可能であり、出力電圧の設定が容易な基準電圧生成回
路を提供することにある。また、第二の目的は、第一の
目的に加えて、温度特性に優れた基準電圧生成回路を提
供することにある。また、第三の目的は、第二の目的に
加えて、負荷駆動能力に優れ、かつ安定した基準電圧を
出力し得る基準電圧生成回路を提供することにある。
【0039】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理説明
図である。すなわち、基準電圧源1から出力される入力
電圧Vinがアンプ2の一方の入力端子に入力され、前記
アンプ2の出力信号Vref が第一の帰還抵抗R1を介し
て該アンプ2の他方の入力端子に入力され、前記アンプ
2の他方の入力端子は第二の帰還抵抗R2を介して低電
位側電源GNDに接続されて、前記入力電圧Vinに基づ
く出力電圧Vref が出力される。前記アンプ2の出力ト
ランジスタTr21 は、該トランジスタTr21 のコレクタ
が出力端子To に接続されるとともにエミッタが高電位
側電源Vccに接続されるPNPトランジスタで構成され
る。前記出力電圧Vref は、前記第二の帰還抵抗R1を
介して、前記アンプ2を構成するトランジスタTr24 の
ベースに入力される。
【0040】また、図3に示すように、前記アンプ2
は、複数段のカレントミラー回路を備え、前記カレント
ミラー回路には、該カレントミラー回路を構成するトラ
ンジスタのコレクタ・エミッタ間の電位差を一定値以上
に維持する電位差維持回路が備えられる。
【0041】また、図2及び図3に示すように、前記出
力トランジスタTr21 は、ダーリントン接続で構成さ
れ、前段のトランジスタのベースと前記出力端子To と
が容量Cを介して接続される。
【0042】また、図3に示すように、前記電位差維持
回路は、カレントミラー回路を構成する一対のトランジ
スタのコレクタ間にダイオードDを接続し、同ダイオー
ドDのアノードと、一方のトランジスタのコレクタ間に
抵抗R7を接続した。
【0043】
【作用】アンプ2の出力トランジスタTr21 は、エミッ
タが高電位側電源Vccに接続されるPNPトランジスタ
で構成されるので、出力信号Vref はほぼ高電位側電源
Vccレベルを上限として抵抗R1,R2により調整可能
となる。出力信号Vrefは、帰還抵抗R1を介してアン
プ2を構成するトランジスタTr24 のベースに入力され
るので、抵抗R1から同トランジスタTr24 に流れるベ
ース電流は無視できる程度のものとなる。
【0044】また、図3においては、カレントミラー回
路を構成するトランジスタのコレクタ・エミッタ間の電
位差が一定値以上に維持されるので、カレントミラー回
路が動作不能となることはない。
【0045】また、図2及び図3においては、充分な負
荷駆動電流を供給可能となり、容量Cにより発振動作が
防止される。また、カレントミラー回路を構成するトラ
ンジスタのコレクタ電位が低下すると、ダイオードDが
オンされて、同トランジスタのコレクタ電位の低下が防
止される。
【0046】
【実施例】図2は、この発明を具体化した第一の実施例
を示す。なお、前記従来例と同一構成部分は同一符号を
付して詳細な説明を省略する。
【0047】図2において、トランジスタTr11 ,Tr1
2 ,Tr19 で構成されるカレントミラー回路と、トラン
ジスタTr13 ,Tr14 で構成されるカレントミラー回路
と、トランジスタTr17 ,Tr18 で構成されるカレント
ミラー回路とは、前記従来例と同一構成である。
【0048】また、トランジスタTr20 ,Tr21 による
出力回路部分も前記従来例と同一構成である。前記基準
電圧源1から出力される入力信号Vinは、NPNトラン
ジスタTr22のベースに入力され、同トランジスタTr22
のコレクタは電源Vccに接続され、エミッタは抵抗R
4を介して前記トランジスタTr14 のコレクタに接続さ
れる。
【0049】前記入力信号Vinは、抵抗R5を介してP
NPトランジスタTr23 のエミッタに入力され、同トラ
ンジスタTr23 のコレクタは、前記トランジスタTr17
のコレクタ及びベースに接続され、ベースは前記トラン
ジスタTr14 のコレクタに接続される。
【0050】前記トランジスタTr14 のコレクタは、抵
抗R6を介してNPNトランジスタTr24 のエミッタに
接続され、同トランジスタTr24 のベースは、前記抵抗
R1,R2間に接続され、同トランジスタTr24 のコレ
クタは電源Vccに接続される。前記抵抗R4,R6は同
一抵抗値に設定され、抵抗R5は抵抗R4,R6の抵抗
値の1/2に設定される。
【0051】このように構成された基準電圧生成回路で
は、トランジスタTr19 に流れるコレクタ電流I4と、
トランジスタTr23 に流れるコレクタ電流I5とは、ほ
ぼ等しくなる。前記コレクタ電流I4と、前記トランジ
スタTr14 に流れるコレクタ電流I6とは、ほぼ等しく
なる。従って、コレクタ電流I5と、コレクタ電流I6
とは、ほぼ等しくなる。
【0052】また、抵抗R4及び抵抗R6の抵抗値は同
一であり、トランジスタTr22 ,Tr24 のエミッタ電流
は、ほぼ同一となり、その電流値はコレクタ電流I6の
1/2となる。
【0053】このような動作により、トランジスタTr2
2 ,Tr24 のベース電位が等しくなるように動作し、ト
ランジスタTr24 のベース電位VA は入力信号Vinに一
致するように動作する。
【0054】また、抵抗R1からトランジスタTr24 の
ベースに流れる電流は、抵抗R2に流れる電流に比して
無視できる程度のものである。この結果、出力端子To
から出力される基準電圧Vref は次式で表される。
【0055】
【数2】Vref =Vin(R1+R2)/R2 従って、基準電圧Vref は、入力信号Vinと、抵抗R
1,R2だけで決定されるので、その電圧値の設定は容
易である。
【0056】また、電源電圧の低電圧化に有利なこと、
負荷駆動能力に優れていること、安定した基準電圧Vre
f を出力可能であることは、前記従来例と同様である。
次に、この発明を具体化した第二の実施例を図3に従っ
て説明する。この実施例は、前記実施例のトランジスタ
Tr12 ,Tr13 のコレクタ間に抵抗R7を接続し、トラ
ンジスタTr12 ,Tr14 のコレクタ間にダイオードDを
接続し、前記トランジスタTr24 のエミッタを抵抗R8
を介して前記トランジスタTr23 のベース及び前記トラ
ンジスタTr14 のコレクタに接続した構成である。
【0057】このような構成により、前記第一の実施例
と同様に、トランジスタTr24 のベース電位VA は、入
力信号Vinと一致するように動作する。また、周囲温度
が低下すると、トランジスタTr23 のベース・エミッタ
間電圧降下VBEが増大する。すると、トランジスタTr1
4 のコレクタ電位が低下することにより、ダイオードD
のアノード・カソード間の電位差が、同ダイオードDの
順方向電圧降下以上となると、同ダイオードDがオンさ
れる。
【0058】すると、トランジスタTr14 のコレクタ電
位とグランドGNDとの電位差は、抵抗R7による電圧
降下分から、ダイオードDの順方向電圧降下分を差し引
いた電位差となる。従って、トランジスタTr14 のコレ
クタ・エミッタ間に、同トランジスタTr14 がオンする
ために充分な電位差が確保されるため、周囲温度が低下
しても、所定の基準電圧Vref を安定して出力すること
ができる。
【0059】また、電源電圧の低電圧化に有利なこと、
負荷駆動能力に優れていること、安定した基準電圧Vre
f を出力可能であることは、前記第一の実施例と同様で
ある。
【0060】
【発明の効果】以上詳述したように、第一の発明では、
低電源電圧で動作可能であり、出力電圧の設定が容易な
基準電圧生成回路を提供することができる。第二の発明
では、第一の発明の効果に加えて、温度特性に優れた基
準電圧生成回路を提供することができる。第三の発明で
は、第二の発明の効果に加えて、負荷駆動能力に優れ、
かつ安定した基準電圧を出力し得る基準電圧生成回路を
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理説明図である。
【図2】第一の実施例を示す回路図である。
【図3】第二の実施例を示す回路図である。
【図4】基準電圧生成回路の基本的構成を示す回路図で
ある。
【図5】第一の従来例を示す回路図である。
【図6】第二の従来例を示す回路図である。
【図7】第三の従来例を示す回路図である。
【符号の説明】
1 基準電圧源 2 アンプ R1 第一の帰還抵抗 R2 第二の帰還抵抗 Vin 入力信号 Vref 出力信号 Vcc 高電位側電源 GND 低電位側電源 To 出力端子 Tr21 出力トランジスタ Tr24 トランジスタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 滝本 久市 愛知県春日井市高蔵寺町二丁目1844番2 富士通ヴィエルエスアイ株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基準電圧源から出力される入力電圧をア
    ンプの一方の入力端子に入力し、前記アンプの出力信号
    を第一の帰還抵抗を介して該アンプの他方の入力端子に
    入力し、前記アンプの他方の入力端子は第二の帰還抵抗
    を介して低電位側電源に接続して、前記入力電圧に基づ
    く出力電圧を出力する基準電圧生成回路であって、 前記アンプの出力トランジスタは、該トランジスタのコ
    レクタを出力端子に接続するとともにエミッタを高電位
    側電源に接続したPNPトランジスタで構成し、前記出
    力電圧は、前記第二の帰還抵抗を介して、前記アンプを
    構成するトランジスタのベースに入力したことを特徴と
    する基準電圧生成回路。
  2. 【請求項2】 前記アンプは、複数段のカレントミラー
    回路を備え、前記カレントミラー回路には、該カレント
    ミラー回路を構成するトランジスタのコレクタ・エミッ
    タ間の電位差を一定値以上に維持する電位差維持回路を
    有することを特徴とする基準電圧生成回路。
  3. 【請求項3】 前記出力トランジスタは、ダーリントン
    接続で構成し、前段のトランジスタのベースと前記出力
    端子とを容量を介して接続したことを特徴とする請求項
    1乃至2のいずれかに記載の基準電圧生成回路。
  4. 【請求項4】 前記電位差維持回路は、カレントミラー
    回路を構成する一対のトランジスタのコレクタ間にダイ
    オードを接続し、同ダイオードのアノードと、一方のト
    ランジスタのコレクタ間に抵抗を接続したことを特徴と
    する請求項2記載の基準電圧生成回路。
JP19256094A 1994-08-16 1994-08-16 基準電圧生成回路 Withdrawn JPH0854941A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1069277C (zh) * 1995-07-28 2001-08-08 岛野株式会社 附有动力的自行车的驱动装置
JP2003084843A (ja) * 2000-09-01 2003-03-19 Marvel Internatl Ltd リニアレギュレータ

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CN1069277C (zh) * 1995-07-28 2001-08-08 岛野株式会社 附有动力的自行车的驱动装置
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