JPH09330137A - 基準電圧発生回路及び基準電圧発生方法 - Google Patents
基準電圧発生回路及び基準電圧発生方法Info
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- JPH09330137A JPH09330137A JP9082732A JP8273297A JPH09330137A JP H09330137 A JPH09330137 A JP H09330137A JP 9082732 A JP9082732 A JP 9082732A JP 8273297 A JP8273297 A JP 8273297A JP H09330137 A JPH09330137 A JP H09330137A
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
- G05F3/02—Regulating voltage or current
- 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
- G05F3/30—Regulators using the difference between the base-emitter voltages of two bipolar transistors operating at different current densities
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- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Amplifiers (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、製造ばらつきに対しても、影響さ
れ難い安定した基準電圧を発生する基準電圧発生装置及
び基準電圧発生方法を提供する事である。 【解決手段】 本発明は、トランジスタのベース/エミ
ッタ間に発生する電圧VBE4と、抵抗R1に発生する
電圧との和によって基準電圧VBGを発生する際、抵抗
R1に流れる電流が、電流増幅率により変化するベース
/エミッタ間電圧VBEに影響されない様に、独立した
定電流手段I3を具備し、トランジスタのベース/エミ
ッタ間の電圧が該トランジスタの電流増幅率に依存する
動作に対し、電流増幅率依存の定電流手段I2で相殺し
た定電圧発生手段110とを有する事を特徴とする。
れ難い安定した基準電圧を発生する基準電圧発生装置及
び基準電圧発生方法を提供する事である。 【解決手段】 本発明は、トランジスタのベース/エミ
ッタ間に発生する電圧VBE4と、抵抗R1に発生する
電圧との和によって基準電圧VBGを発生する際、抵抗
R1に流れる電流が、電流増幅率により変化するベース
/エミッタ間電圧VBEに影響されない様に、独立した
定電流手段I3を具備し、トランジスタのベース/エミ
ッタ間の電圧が該トランジスタの電流増幅率に依存する
動作に対し、電流増幅率依存の定電流手段I2で相殺し
た定電圧発生手段110とを有する事を特徴とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路に
関し、特に基準電圧発生回路及び基準電圧発生方法に関
する。
関し、特に基準電圧発生回路及び基準電圧発生方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来技術を図を用いて詳細に説明する。
図5に従来方式の基準電圧発生回路を示した。図に示さ
れるように、従来の基準電圧発生回路は、トランジスタ
Q1、Q2及び抵抗R2より構成されたワイドラーカレ
ントミラー回路500と、接点N1、N3にそれぞれ接
続された抵抗R1、R3と、これらの抵抗R1、R 3に
電流を供給する為の電流源Iと、基準電圧を出力する為
の出力端子VBGと接点N1、N3に接続された演算増
幅器(OPアンプ)600とから構成され、更に、出力
端子VGBと接点N2が接続されている。
図5に従来方式の基準電圧発生回路を示した。図に示さ
れるように、従来の基準電圧発生回路は、トランジスタ
Q1、Q2及び抵抗R2より構成されたワイドラーカレ
ントミラー回路500と、接点N1、N3にそれぞれ接
続された抵抗R1、R3と、これらの抵抗R1、R 3に
電流を供給する為の電流源Iと、基準電圧を出力する為
の出力端子VBGと接点N1、N3に接続された演算増
幅器(OPアンプ)600とから構成され、更に、出力
端子VGBと接点N2が接続されている。
【0003】通常、トランジスタQ2のエミッタ面積は
トランジスタQ1のエミッタ面積より大きくする。例え
ば4倍の数値で設計する。これらはトランジスタQ2の
エミッタ面積をトランジスタQ1のエミッタ面積の4倍
にするか又は抵抗R1の抵抗値を抵抗R2の抵抗値の4
倍にする。この倍率は2倍、或いは8倍、16倍と仕様
により決める。ここではこの倍率は1より大きいN倍の
数字とする。
トランジスタQ1のエミッタ面積より大きくする。例え
ば4倍の数値で設計する。これらはトランジスタQ2の
エミッタ面積をトランジスタQ1のエミッタ面積の4倍
にするか又は抵抗R1の抵抗値を抵抗R2の抵抗値の4
倍にする。この倍率は2倍、或いは8倍、16倍と仕様
により決める。ここではこの倍率は1より大きいN倍の
数字とする。
【0004】次に、この回路の動作を説明する。定電流
源Iより供給される電流は電流I1、I3と残余がOP
アンプ600に吸収される電流に分流する。OPアンプ
600の動作で電流13がワイドラーカレントミラー回
路500に供給され、電流I3とワイドラーカレントミ
ラー回路500に制御された電流I1が抵抗R1に流れ
る。この為、抵抗R1にはR1×I1の電位差が発生す
る。
源Iより供給される電流は電流I1、I3と残余がOP
アンプ600に吸収される電流に分流する。OPアンプ
600の動作で電流13がワイドラーカレントミラー回
路500に供給され、電流I3とワイドラーカレントミ
ラー回路500に制御された電流I1が抵抗R1に流れ
る。この為、抵抗R1にはR1×I1の電位差が発生す
る。
【0005】また、接点N3の電位V3はトランジスタ
Q1のベース/エミッタ間に発生する電位VBE1にバ
イアスされ、OPアンプ600が電流源Iからの電流か
ら電流I1、I3を引いた残余の電流を吸収してV1と
V3とは同電位となるので、V1の電位もVBE1の値
になる。この為、基準電圧VBG及びベース/エミッタ
間電圧VBE1はそれぞれ(式1)及び(式2)で与え
られる。 VBG=I1×R1+VBE1(式1) VBE1=KT/q×In(I3/IS)(式2) ここで、Kはボルツマン定数、Tは絶対温度、qは電子
電荷を表している。ISはエミッタの飽和電流でエミッ
タ面積に比例し電流増幅率hFEに比例する。(式1)
の右辺第二項のベース/エミッタ間電圧VBE1の温度
係数は約−2mV/℃であるので、右辺第一項I1×R
1の温度係数が約+2mV/℃になるように抵抗R1、
R2、R3の抵抗値を設定する。この為、該基準電圧発
生回路は、周囲の温度変化に依存しない概略一定の基準
電圧を発生する事が出来る。この基準電圧は通常バンド
キャップ電圧VBGと呼ばれ約1.25V付近の値を持
つ。
Q1のベース/エミッタ間に発生する電位VBE1にバ
イアスされ、OPアンプ600が電流源Iからの電流か
ら電流I1、I3を引いた残余の電流を吸収してV1と
V3とは同電位となるので、V1の電位もVBE1の値
になる。この為、基準電圧VBG及びベース/エミッタ
間電圧VBE1はそれぞれ(式1)及び(式2)で与え
られる。 VBG=I1×R1+VBE1(式1) VBE1=KT/q×In(I3/IS)(式2) ここで、Kはボルツマン定数、Tは絶対温度、qは電子
電荷を表している。ISはエミッタの飽和電流でエミッ
タ面積に比例し電流増幅率hFEに比例する。(式1)
の右辺第二項のベース/エミッタ間電圧VBE1の温度
係数は約−2mV/℃であるので、右辺第一項I1×R
1の温度係数が約+2mV/℃になるように抵抗R1、
R2、R3の抵抗値を設定する。この為、該基準電圧発
生回路は、周囲の温度変化に依存しない概略一定の基準
電圧を発生する事が出来る。この基準電圧は通常バンド
キャップ電圧VBGと呼ばれ約1.25V付近の値を持
つ。
【0006】しかし、製造ロットばらつきにより、トラ
ンジスタの電流増幅率hFEの値がばらつく場合、(式
2)の右辺に含まれる飽和電流ISは電流増幅率hFE
に比例する為、電流増幅率hFEの製造ばらつきは、
(式1)の第二項に現われ、基準電圧VBGの値に直接
影響を及ぼしてしまう。
ンジスタの電流増幅率hFEの値がばらつく場合、(式
2)の右辺に含まれる飽和電流ISは電流増幅率hFE
に比例する為、電流増幅率hFEの製造ばらつきは、
(式1)の第二項に現われ、基準電圧VBGの値に直接
影響を及ぼしてしまう。
【0007】トランジスタQ1に流れる電流I3は(式
3)で与えられ、ワイドラーカレントミラー回路500
の入力電流I3がベース/エミッタ間電圧VBE1、即
ち、電流増幅率hFEの影響を受ける。その結果ワイド
ラーカレントミラー回路500の出力電流I1も電流増
幅率hFEの影響を受けることになる。 I3=(VBG−VBE1)/R3(式3) また、図6に基準電圧VBGの温度依存性を、電流増幅
率をパラメータにして示した。図6からわかるように、
基準電圧は温度に対して補正を行っているので温度依存
性は少ないが、電流増幅率依存性を有している事がわか
る。
3)で与えられ、ワイドラーカレントミラー回路500
の入力電流I3がベース/エミッタ間電圧VBE1、即
ち、電流増幅率hFEの影響を受ける。その結果ワイド
ラーカレントミラー回路500の出力電流I1も電流増
幅率hFEの影響を受けることになる。 I3=(VBG−VBE1)/R3(式3) また、図6に基準電圧VBGの温度依存性を、電流増幅
率をパラメータにして示した。図6からわかるように、
基準電圧は温度に対して補正を行っているので温度依存
性は少ないが、電流増幅率依存性を有している事がわか
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、基準電
圧発生回路を集積回路上で形成した場合、製造ロットば
らつきに起因した電流増幅率hFEのばらつきは基準電
圧VBGに影響を及ぼしてしまう。
圧発生回路を集積回路上で形成した場合、製造ロットば
らつきに起因した電流増幅率hFEのばらつきは基準電
圧VBGに影響を及ぼしてしまう。
【0009】本発明は、上記の様な問題に鑑みたもので
あり、製造ばらつきに対しても、影響され難い安定した
基準電圧を発生する基準電圧発生装置及び基準電圧発生
方法を提供する事を目的とする。
あり、製造ばらつきに対しても、影響され難い安定した
基準電圧を発生する基準電圧発生装置及び基準電圧発生
方法を提供する事を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の目的を
達成する為、第一及び第二の入力端子と基準電圧を出力
する出力端子とを有する演算増幅器と、少なくとも1つ
のトランジスタを有し、該トランジスタの電流増幅率に
依存しない電圧を前記第一のトランジスタを介して前記
第一の入力端子に供給する電圧供給手段と、前記第二の
入力端子と出力端子間に接続された抵抗と、前記基準電
圧には依存しない所定電流を前記抵抗を介して前記第二
の入力端子に供給する電流供給手段とを備えた基準電圧
発生装置を提供する。
達成する為、第一及び第二の入力端子と基準電圧を出力
する出力端子とを有する演算増幅器と、少なくとも1つ
のトランジスタを有し、該トランジスタの電流増幅率に
依存しない電圧を前記第一のトランジスタを介して前記
第一の入力端子に供給する電圧供給手段と、前記第二の
入力端子と出力端子間に接続された抵抗と、前記基準電
圧には依存しない所定電流を前記抵抗を介して前記第二
の入力端子に供給する電流供給手段とを備えた基準電圧
発生装置を提供する。
【0011】前記トランジスタはエミッタがグランドへ
接続され、ベース、コレクタが共に前記第一の入力端子
に接続されても良い。さらに、前記トランジスタの電流
増幅率に比例した電流を前記ベース及びコレクタに供給
しても良い。
接続され、ベース、コレクタが共に前記第一の入力端子
に接続されても良い。さらに、前記トランジスタの電流
増幅率に比例した電流を前記ベース及びコレクタに供給
しても良い。
【0012】本発明はさらに、第一及び第二の入力端子
と、基準電圧を有する基準信号を出力する出力端子とを
有する演算増幅器と、少なくとも一つのトランジスタを
有し、該トランジスタの電流増幅率に依存しない電圧を
前記トランジスタを介して前記第一の入力端子に供給す
る電圧供給手段と、前記第二の入力端子と出力端子間に
接続された抵抗と、前記基準電圧には依存しない所定電
流を前記抵抗を介して前記第二の入力端子に供給する電
流供給手段と、所定の電圧を有する入力信号と前記基準
信号を比較して比較結果に応じた出力信号を出力する比
較器とを備えた比較回路を提供する。
と、基準電圧を有する基準信号を出力する出力端子とを
有する演算増幅器と、少なくとも一つのトランジスタを
有し、該トランジスタの電流増幅率に依存しない電圧を
前記トランジスタを介して前記第一の入力端子に供給す
る電圧供給手段と、前記第二の入力端子と出力端子間に
接続された抵抗と、前記基準電圧には依存しない所定電
流を前記抵抗を介して前記第二の入力端子に供給する電
流供給手段と、所定の電圧を有する入力信号と前記基準
信号を比較して比較結果に応じた出力信号を出力する比
較器とを備えた比較回路を提供する。
【0013】本発明はさらに、演算増幅器と、該演算増
幅器の第一の入力端子にベース及びコレクタが接続され
エミッタがク゛ラウンドに接続されたトランジスタと、前
記増幅器の第二の入力端子と出力端子間に接続された抵
抗とを備え、基準電圧を発生する回路の基準電圧発生方
法であって、前記トランジスタの電流増幅率に依存しな
い電圧を前記トランジスタを介して前記演算増幅器の第
一の入力端子に供給し、前記基準電圧には依存しない所
定電流を前記抵抗を介して前記演算増幅器の第二の入力
端子に供給する基準電圧発生方法を提供する。本発明は
かかる構成を採用する事により、トランジスタの電流増
幅率に依存しない基準電圧を発生する基準電圧発生回路
及び発生方法を提供する事が出来る。
幅器の第一の入力端子にベース及びコレクタが接続され
エミッタがク゛ラウンドに接続されたトランジスタと、前
記増幅器の第二の入力端子と出力端子間に接続された抵
抗とを備え、基準電圧を発生する回路の基準電圧発生方
法であって、前記トランジスタの電流増幅率に依存しな
い電圧を前記トランジスタを介して前記演算増幅器の第
一の入力端子に供給し、前記基準電圧には依存しない所
定電流を前記抵抗を介して前記演算増幅器の第二の入力
端子に供給する基準電圧発生方法を提供する。本発明は
かかる構成を採用する事により、トランジスタの電流増
幅率に依存しない基準電圧を発生する基準電圧発生回路
及び発生方法を提供する事が出来る。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の第一の実施形態を図を用
いて詳細に説明する。図1の(1)に本発明に関する基
準電圧発生回路の概念図を示した。図1の(1)に示す
ように、本発明の基準電圧発生回路は、OPアンプ10
0と、前記OPアンプの出力端子と一方の入力端子の間
に接続された抵抗R10と、他方の入力端子に接続され
トランジスタを含み該トランジスタの電流増幅率に依存
しない電圧(VBE4)を発生する電圧発生手段110
と、前記抵抗R10が接続されたOPアンプ100の入
力端子に接続され、前記抵抗R10に流れる電流を制御
するための電流制御手段115と、抵抗R1とOPアン
プ100の出力端子が接続された接点に接続された定電
流源Iaとから構成される。
いて詳細に説明する。図1の(1)に本発明に関する基
準電圧発生回路の概念図を示した。図1の(1)に示す
ように、本発明の基準電圧発生回路は、OPアンプ10
0と、前記OPアンプの出力端子と一方の入力端子の間
に接続された抵抗R10と、他方の入力端子に接続され
トランジスタを含み該トランジスタの電流増幅率に依存
しない電圧(VBE4)を発生する電圧発生手段110
と、前記抵抗R10が接続されたOPアンプ100の入
力端子に接続され、前記抵抗R10に流れる電流を制御
するための電流制御手段115と、抵抗R1とOPアン
プ100の出力端子が接続された接点に接続された定電
流源Iaとから構成される。
【0015】次に、図1の(2)は、図1の(1)に記
載した基準電圧発生回路をより詳細に記載した回路図で
ある。前記電圧発生手段110は定電流源Ibと特性の
揃ったトランジスタQ30およびQ40により構成され
ている。また、前記電流制御手段115はトランジスタ
Q10及びQ20及び抵抗R20からなるワイドラーカ
レントミラー回路と、このワイドラーカレントミラー回
路に接続された電流源ICから構成されている。
載した基準電圧発生回路をより詳細に記載した回路図で
ある。前記電圧発生手段110は定電流源Ibと特性の
揃ったトランジスタQ30およびQ40により構成され
ている。また、前記電流制御手段115はトランジスタ
Q10及びQ20及び抵抗R20からなるワイドラーカ
レントミラー回路と、このワイドラーカレントミラー回
路に接続された電流源ICから構成されている。
【0016】次に、図1の(2)に記載された基準電圧
発生回路の動作を説明する。前記電圧発生手段110に
おいて、電流源Ibから供給される微少電流I2はトラ
ンジスタQ30の電流増幅率hFE3により増幅され、
トランジスタQ40に下式で示されるコレクタ電流IC
4を供給する。 IC4=hFE3×I2(式4) また、トランジスタQ40のベース/エミッタ間電圧V
BE40は上述の様に下式で与えられる。 VBE40=KT/q×In(IC4/IS40)(式5) また、前述したように飽和電流IS40はトランジスタ
Q40の電流増幅率hFE4に比例するが、集積回路で
は、トランジスタQ30とQ40のペア精度は良く、電
流増幅率hFEが互いにほぼ等しいため、式5のIC4
/IS40の項は電流増幅率hFEに依存しなくなる。
ここで本発明が図5に示す従来技術と大きく異なるのは
電流IC2(図5ではI1)の発生方法である。
発生回路の動作を説明する。前記電圧発生手段110に
おいて、電流源Ibから供給される微少電流I2はトラ
ンジスタQ30の電流増幅率hFE3により増幅され、
トランジスタQ40に下式で示されるコレクタ電流IC
4を供給する。 IC4=hFE3×I2(式4) また、トランジスタQ40のベース/エミッタ間電圧V
BE40は上述の様に下式で与えられる。 VBE40=KT/q×In(IC4/IS40)(式5) また、前述したように飽和電流IS40はトランジスタ
Q40の電流増幅率hFE4に比例するが、集積回路で
は、トランジスタQ30とQ40のペア精度は良く、電
流増幅率hFEが互いにほぼ等しいため、式5のIC4
/IS40の項は電流増幅率hFEに依存しなくなる。
ここで本発明が図5に示す従来技術と大きく異なるのは
電流IC2(図5ではI1)の発生方法である。
【0017】本発明では式5のIC4/IS40の項の
IS40が電流増幅率hFEに比例することから電流I
S4も電流増幅率hFEに比例させることにより電圧V
BE40の電流増幅率hFEからの安定化を図った。
IS40が電流増幅率hFEに比例することから電流I
S4も電流増幅率hFEに比例させることにより電圧V
BE40の電流増幅率hFEからの安定化を図った。
【0018】電流増幅率hFEは通常のIC製造プロセ
スではほぼ3倍幅(或いは2〜5倍幅)であり、抵抗の
製造ばらつきはほぼ±10〜20%である。従って電流
増幅率hFEのばらつき幅は抵抗に比べて大きい。従っ
て、ベース/エミッタ間電圧を決める電流は、抵抗で制
御する方がばらつきの少ない特性が得られる。
スではほぼ3倍幅(或いは2〜5倍幅)であり、抵抗の
製造ばらつきはほぼ±10〜20%である。従って電流
増幅率hFEのばらつき幅は抵抗に比べて大きい。従っ
て、ベース/エミッタ間電圧を決める電流は、抵抗で制
御する方がばらつきの少ない特性が得られる。
【0019】以上のようにして、電圧発生手段110は
トランジスタQ40の電流増幅率に依存しない電圧を発
生する事が出来る。次に電流制御手段115において、
トランジスタQ10、Q20及び抵抗R20により構成
されたワイドラーカレントミラー回路に電流源ICから
電流I4が入力された場合、出力電流IC2は下式で決
定される。 KT/q×ln(I4/IS4) =KT/q×ln(IC2/ISC2)+IC2×R2(式6) ここで、IS4、ISC2はそれぞれトランジスタQ1
0、Q20の飽和電流である。
トランジスタQ40の電流増幅率に依存しない電圧を発
生する事が出来る。次に電流制御手段115において、
トランジスタQ10、Q20及び抵抗R20により構成
されたワイドラーカレントミラー回路に電流源ICから
電流I4が入力された場合、出力電流IC2は下式で決
定される。 KT/q×ln(I4/IS4) =KT/q×ln(IC2/ISC2)+IC2×R2(式6) ここで、IS4、ISC2はそれぞれトランジスタQ1
0、Q20の飽和電流である。
【0020】ところで、図5の従来回路のトランジスタ
Q1の出力電流I3は式3で(VBG−VBE1)に従
うため、電流増幅率hFEに依存するエミッタ/ベース
間電圧VBE1の影響を受ける。さらにトランジスタQ
2の出力電流I1は式3と同様に I1=(VBG−VBE1)/R1(式7) となり、やはりベース/エミッタ間電圧VBE1の影響
を受ける。
Q1の出力電流I3は式3で(VBG−VBE1)に従
うため、電流増幅率hFEに依存するエミッタ/ベース
間電圧VBE1の影響を受ける。さらにトランジスタQ
2の出力電流I1は式3と同様に I1=(VBG−VBE1)/R1(式7) となり、やはりベース/エミッタ間電圧VBE1の影響
を受ける。
【0021】これに対し本発明では、従来回路の出力電
流I1に相当する出力電流IC2は IC2=(VBE10−VBE20)/R20(式8) で求められる。
流I1に相当する出力電流IC2は IC2=(VBE10−VBE20)/R20(式8) で求められる。
【0022】ここで式2より、VBE10=KT/q×
ln(I4/IS4) VBE20=KT/q×ln(IC2/ISC2) であり(IS4、ISC2は各々トランジスタQ10、
20エミッタ飽和電流)、その差は、 VBE10−VBE20= KT/q×ln[ (I4/IS4)/(IC2/ISC2)] (式9) であるので、対数項の電流比を定数Nで置き換えること
が出来れば絶対温度Tに比例する特性を表すことが出来
る。これに関し従来回路では、出力電流I1を求める式
7に温度に対して一定な電圧を目指す基準電圧VBGを
含むため、温度に対し、さらに電流増幅率hFEに依存
するベース/エミッタ間電圧VBEの変化に追従できな
い。
ln(I4/IS4) VBE20=KT/q×ln(IC2/ISC2) であり(IS4、ISC2は各々トランジスタQ10、
20エミッタ飽和電流)、その差は、 VBE10−VBE20= KT/q×ln[ (I4/IS4)/(IC2/ISC2)] (式9) であるので、対数項の電流比を定数Nで置き換えること
が出来れば絶対温度Tに比例する特性を表すことが出来
る。これに関し従来回路では、出力電流I1を求める式
7に温度に対して一定な電圧を目指す基準電圧VBGを
含むため、温度に対し、さらに電流増幅率hFEに依存
するベース/エミッタ間電圧VBEの変化に追従できな
い。
【0023】本発明では温度のみに関与する特性を出す
ために基準電圧VBGに関わらない電流源Icを図示し
ないワイドラーカレントミラー回路より構成する。 (I4/IS4)/(IC2/ISC2)=N となるように電流I4、IC2をベース/エミッタ間電
圧VBEの差で決まるようにする。電流IC2は式8で
表せるから、電流I4も、 I4=(VBEx−VBEy)/Rz(式10) となるように図示しないワイドラーカレントミラー回路
で発生させる。式8、式10を式9の対数項に代入する
と、(VBEx−VBEy)/Rz/IS4/(VBE
10−VBE20)/R20/ISC20/ISC2と
なり、変形すると [ (VBEx−VBEy)/(VBE10−VBE20)] ×(R20/Rz) ×(ISC2×IS4)(式11) となり、ベース/エミッタ間電圧の差の比と抵抗の比と
そしてトランジスタのエミッタ飽和電流の比の積とな
る。これらの比は集積回路においては同一シリコン上に
パターンニングした同種の素子特性の比として製造ロッ
ト間でもまた1ロット間でも精度高く再現できる。その
結果これらの比の積も定数N として安定し、式9の対数
項も製造ロット間で安定した定数として再現できる。
ために基準電圧VBGに関わらない電流源Icを図示し
ないワイドラーカレントミラー回路より構成する。 (I4/IS4)/(IC2/ISC2)=N となるように電流I4、IC2をベース/エミッタ間電
圧VBEの差で決まるようにする。電流IC2は式8で
表せるから、電流I4も、 I4=(VBEx−VBEy)/Rz(式10) となるように図示しないワイドラーカレントミラー回路
で発生させる。式8、式10を式9の対数項に代入する
と、(VBEx−VBEy)/Rz/IS4/(VBE
10−VBE20)/R20/ISC20/ISC2と
なり、変形すると [ (VBEx−VBEy)/(VBE10−VBE20)] ×(R20/Rz) ×(ISC2×IS4)(式11) となり、ベース/エミッタ間電圧の差の比と抵抗の比と
そしてトランジスタのエミッタ飽和電流の比の積とな
る。これらの比は集積回路においては同一シリコン上に
パターンニングした同種の素子特性の比として製造ロッ
ト間でもまた1ロット間でも精度高く再現できる。その
結果これらの比の積も定数N として安定し、式9の対数
項も製造ロット間で安定した定数として再現できる。
【0024】従来回路では式7で示すように製造ロット
間でも一定な基準電圧VBGを含むので、製造ロット間
のトランジスタの電流増幅率のバラツキがエミッタ飽和
電流としてベースエミッタ間電圧のバラツキに反映する
ため式11の電圧比に相当する値が製造ロット間バラツ
キの原因の一つになっていた。以上説明したようにし
て、式6の変形として IC2=kT/q×ln(N) が得られる。この電流IC2はトランジスタQ20のコ
レクタ電流として抵抗R10に流れ、 IC2×R10=R10/R20×KT/q×ln
(N) となり、温度項以外は定数Nと抵抗比の定数となり安定
した温度比例項を作る。
間でも一定な基準電圧VBGを含むので、製造ロット間
のトランジスタの電流増幅率のバラツキがエミッタ飽和
電流としてベースエミッタ間電圧のバラツキに反映する
ため式11の電圧比に相当する値が製造ロット間バラツ
キの原因の一つになっていた。以上説明したようにし
て、式6の変形として IC2=kT/q×ln(N) が得られる。この電流IC2はトランジスタQ20のコ
レクタ電流として抵抗R10に流れ、 IC2×R10=R10/R20×KT/q×ln
(N) となり、温度項以外は定数Nと抵抗比の定数となり安定
した温度比例項を作る。
【0025】尚、電流I4は、従来のようなベースエミ
ッタ間電圧VBE1の電流増幅率hFE依存性に依る変
化が電流I4の変化に影響しないように、即ち図5の抵
抗R1に依る電流設定では無く、負荷となるトランジス
タQ10のベースエミッタ間電圧に影響され難い、低電
流性の良い高出力インピーダンスを有する電流源回路に
する。
ッタ間電圧VBE1の電流増幅率hFE依存性に依る変
化が電流I4の変化に影響しないように、即ち図5の抵
抗R1に依る電流設定では無く、負荷となるトランジス
タQ10のベースエミッタ間電圧に影響され難い、低電
流性の良い高出力インピーダンスを有する電流源回路に
する。
【0026】結果、基準電圧VBGは以下の式で与えら
れる。 VBG=VBE40+R10×IC2(式12) 上述の様に、VBE40はトランジスタの電流増幅率h
FEに依存せず、電流IC4はベース/エミッタ間電圧
VBE1に影響されないので、電流IC2も電流増幅率
hFEの変化に対し依存しないものになる。
れる。 VBG=VBE40+R10×IC2(式12) 上述の様に、VBE40はトランジスタの電流増幅率h
FEに依存せず、電流IC4はベース/エミッタ間電圧
VBE1に影響されないので、電流IC2も電流増幅率
hFEの変化に対し依存しないものになる。
【0027】結果、(式12)の出力電圧VBGのトラ
ンジスタの電流増幅率依存性が低減される。また、図2
に、本実施形態の基準電圧発生回路を用いた場合の出力
電圧VBGの温度依存性及びトランジスタQ40の電流
増幅率をパラメータにして示した。
ンジスタの電流増幅率依存性が低減される。また、図2
に、本実施形態の基準電圧発生回路を用いた場合の出力
電圧VBGの温度依存性及びトランジスタQ40の電流
増幅率をパラメータにして示した。
【0028】ここで、R10=2KΩ、R20=30K
Ωとした。図2からわかるように出力電圧VBGは温度
及び電流増幅率に依存せずほぼ一定の電圧を発生してい
る事がわかる。また、図2の(2)の具体回路を図3に
示した。
Ωとした。図2からわかるように出力電圧VBGは温度
及び電流増幅率に依存せずほぼ一定の電圧を発生してい
る事がわかる。また、図2の(2)の具体回路を図3に
示した。
【0029】図3に図1の実施例の具体的回路例を示
す。なお本回路例は電源電圧5Vで動作し1.25Vの
基準電圧VBGを得るものである。図1の電流源Iaは
抵抗R16とトランジスタQ20a、Q21、Q22よ
り構成される。トランジスタQ13は基準電圧VBG発
生用のダイオード接続されたトランジスタでトランジス
タQ12からのエミッタ電流でバイアスされる。トラン
ジスタQ7、Q9、抵抗R7、R8、R9からなるブロ
ック121は(式6)において温度に比例する項の電圧
を発生するものである。
す。なお本回路例は電源電圧5Vで動作し1.25Vの
基準電圧VBGを得るものである。図1の電流源Iaは
抵抗R16とトランジスタQ20a、Q21、Q22よ
り構成される。トランジスタQ13は基準電圧VBG発
生用のダイオード接続されたトランジスタでトランジス
タQ12からのエミッタ電流でバイアスされる。トラン
ジスタQ7、Q9、抵抗R7、R8、R9からなるブロ
ック121は(式6)において温度に比例する項の電圧
を発生するものである。
【0030】図1の電流源Ib、Icとして抵抗R1
a、R3a、トランジスタQ1a、Q3よりなる第1の
ワイドラーカレントミラー回路、抵抗R2a、R4、ト
ランジスタQ2a、Q4a、Q6よりなる第2のワイド
ラーカレントミラー回路、さらに抵抗R6、R10、ト
ランジスタQ8、Q10、Q11よりなる第3のワイド
ラーカレントミラー回路を備える。図1の電流源Icか
らの電流I4は第2のワイドラカレントミラー回路より
トランジスタQ7に与えられる。電流源Ibからは電流
は第3のワイドラーカレントミラー回路よりトランジス
タQ12のベース電流として与えられる。
a、R3a、トランジスタQ1a、Q3よりなる第1の
ワイドラーカレントミラー回路、抵抗R2a、R4、ト
ランジスタQ2a、Q4a、Q6よりなる第2のワイド
ラーカレントミラー回路、さらに抵抗R6、R10、ト
ランジスタQ8、Q10、Q11よりなる第3のワイド
ラーカレントミラー回路を備える。図1の電流源Icか
らの電流I4は第2のワイドラカレントミラー回路より
トランジスタQ7に与えられる。電流源Ibからは電流
は第3のワイドラーカレントミラー回路よりトランジス
タQ12のベース電流として与えられる。
【0031】なお本回路例はワイドラーカレントミラー
回路2段従属カスケード形式であるので、トランジスタ
Q3の出力電流への、抵抗R1aに与えられる基準電圧
VBGの影響が小さい。
回路2段従属カスケード形式であるので、トランジスタ
Q3の出力電流への、抵抗R1aに与えられる基準電圧
VBGの影響が小さい。
【0032】上述のように、図1において基準電圧VB
GはトランジスタQ40のベース/エミッタ間電圧VB
E40と抵抗R10における電圧降下の和によって与え
られる。ここで、抵抗R10に流れる電流IC2を制御
する為の電流制御手段115は電流増幅率hFEバラツ
キに対し軽減される。また、VBE40はトランジスタ
Q40の電流増幅率に依存しない。この為、当該基準電
圧発生回路は、電流増幅率に依存しない安定した電圧を
発生することが出来る。
GはトランジスタQ40のベース/エミッタ間電圧VB
E40と抵抗R10における電圧降下の和によって与え
られる。ここで、抵抗R10に流れる電流IC2を制御
する為の電流制御手段115は電流増幅率hFEバラツ
キに対し軽減される。また、VBE40はトランジスタ
Q40の電流増幅率に依存しない。この為、当該基準電
圧発生回路は、電流増幅率に依存しない安定した電圧を
発生することが出来る。
【0033】また、図4に示したように、本発明にかか
る基準電圧発生回路は、比較器の入力端子に入力された
入力信号と、基準電圧発生回路から発生した基準電圧信
号とを比較し、それらの信号の大小に依存した出力信号
を発生する比較回路等に使用される。
る基準電圧発生回路は、比較器の入力端子に入力された
入力信号と、基準電圧発生回路から発生した基準電圧信
号とを比較し、それらの信号の大小に依存した出力信号
を発生する比較回路等に使用される。
【0034】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、基準電圧VBGはトランジスタの電流増幅率に依存
しない。
で、基準電圧VBGはトランジスタの電流増幅率に依存
しない。
【図1】第一の実施形態概念図及び回路図を示したもの
である。
である。
【図2】第一の実施形態図に示される回路の電流増幅率
をパラメータにした出力電圧対温度特性を示したもので
ある。
をパラメータにした出力電圧対温度特性を示したもので
ある。
【図3】第一の実施形態図に於ける回路の具体回路図を
示したものである。
示したものである。
【図4】本発明にかかる基準電圧発生回路の実施形態図
を示したものである。
を示したものである。
【図5】従来の基準電圧発生回路図を示したものであ
る。
る。
【図6】従来の基準電圧発生回路の電流増幅率をパラメ
ータにした出力電圧対温度特性を示したものである。
ータにした出力電圧対温度特性を示したものである。
100 OPアンプ 115 電流供給手段 110 電圧供給手段 R10 抵抗 Ia 定電流源
Claims (11)
- 【請求項1】第一及び第二の入力端子と基準電圧を出力
する出力端子とを有する演算増幅器と、 少なくとも一つの第一のトランジスタを有し、該トラン
ジスタの電流増幅率に依存しない電圧を前記第一のトラ
ンジスタを介して前記第一の入力端子に供給する電圧供
給手段と、 前記第二の入力端子と出力端子間に接続された抵抗と、 前記基準電圧には依存しない第一の所定電流を前記抵抗
を介して前記第二の入力端子に供給する第一の電流供給
手段とを備えたことを特徴とする基準電圧発生回路。 - 【請求項2】前記第一のトランジスタはエミッタがグラ
ンドへ接続され、ベース、コレクタが共に前記第一の入
力端子に接続されたことを特徴とする請求項1記載の基
準電圧発生回路。 - 【請求項3】前記電圧供給手段はさらに前記第一のトラ
ンジスタの電流増幅率に比例した電流を前記ベース及び
コレクタに供給する第二の電流供給手段を備えたことを
特徴とする請求項2記載の基準電圧発生回路。 - 【請求項4】前記第二の電流供給手段は、前記第一のト
ランジスタの電流増幅率と略等しい電流増幅率を有し、
エミッタが前記第一のトランジスタのコレクタに接続さ
れた第二のトランジスタを有し、該第二のトランジスタ
を介して前記第一のトランジスタの電流増幅率に比例し
た電流を前記第一のトランジスタのベース及びコレクタ
に供給することを特徴とする請求項3記載の基準電圧発
生回路。 - 【請求項5】前記第一の電流供給手段は、前記抵抗に接
続され、第二の所定電流が与えられて、前記抵抗を介し
て前記第二の入力端子に供給される電流が前記第一の所
定電流になるよう動作するカレントミラー回路を備えた
ことを特徴とする請求項1記載の基準電圧発生回路。 - 【請求項6】前記カレントミラー回路は、ベースとコレ
クタが接続された第二のトランジスタと、該第二トラン
ジスタのベースにベースが接続された第三のトランジス
タとを含み、前記第二、第三トランジスタの電流比(I
2/IS2)/(I3/IS3)、(I2、I3は各々
前記第二、第三トランジスタのコレクタ電流;IS2、
IS3は各々前記第二、第三トランジスタのエミッタ飽
和電流)が略一定値になるように前記第二の所定電流が
前記第二トランジスタのコレクタに供給される請求項5
記載の基準電圧発生回路。 - 【請求項7】第一及び第二の入力端子と、基準電圧を有
する基準信号を出力する出力端子とを有する演算増幅器
と、 少なくとも一つのトランジスタを有し、該トランジスタ
の電流増幅率に依存しない電圧を前記トランジスタを介
して前記第一の入力端子に供給する電圧供給手段と、 前記第二の入力端子と出力端子間に接続された抵抗と、 前記基準電圧には依存しない所定電流を前記抵抗を介し
て前記第二の入力端子に供給する電流供給手段と、 所定の電圧を有する入力信号と前記基準信号を比較して
比較結果に応じた出力信号を出力する比較器と、を備え
たことを特徴とする基準電圧発生回路。 - 【請求項8】演算増幅器と、該演算増幅器の第一の入力
端子にベース及びコレクタが接続されエミッタがグラウ
ンドに接続されたトランジスタと、前記演算増幅器の第
二の入力端子と出力端子間に接続された抵抗とを備え、
基準電圧を発生する回路の基準電圧発生方法であって、 前記トランジスタの電流増幅率に依存しない電圧を前記
トランジスタを介して前記演算増幅器の第一の入力端子
に供給し、 前記基準電圧には依存しない第一の所定電流を前記抵抗
を介して前記演算増幅器の第二の入力端子に供給するこ
とを特徴とする基準電圧発生方法。 - 【請求項9】前記電圧供給ステップはさらに、前記トラ
ンジスタの電流増幅率に比例した電流を前記トランジス
タのベース及びコレクタに供給することを特徴とする請
求項8記載の基準電圧発生方法。 - 【請求項10】前記電流供給ステップはさらに、前記第
二入力端子にカレントミラー回路を接続し、 第二の所定電流を前記カレントミラー回路に供給して、
前記抵抗を介して前記第二の入力端子に供給される電流
が前記第一の所定電流になるように前記カレントミラー
回路を動作させることを特徴とする請求項8記載の基準
電圧発生方法。 - 【請求項11】前記カレントミラー回路動作ステップは
さらに、前記カレントミラー回路に含まれる、ベースと
コレクタが接続された第一のトランジスタと、該第一ト
ランジスタのベースにベースが接続された第二のトラン
ジスタにおいて、前記第一、第二トランジスタの電流比
(I1/IS1)/(I2/IS2)、(I1、I2は
各々前記第一、第二トランジスタのコレクタ電流;IS
1、IS2は各々前記第一、第二のトランジスタのエミ
ッタ飽和電流)が略一定値になるように前記第二の所定
電流を前記第一トランジスタのコレクタに供給する請求
項10記載の基準電圧発生方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9082732A JPH09330137A (ja) | 1996-04-10 | 1997-04-01 | 基準電圧発生回路及び基準電圧発生方法 |
| US08/835,513 US5789906A (en) | 1996-04-10 | 1997-04-08 | Reference voltage generating circuit and method |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8697896 | 1996-04-10 | ||
| JP8-86978 | 1996-04-10 | ||
| JP9082732A JPH09330137A (ja) | 1996-04-10 | 1997-04-01 | 基準電圧発生回路及び基準電圧発生方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09330137A true JPH09330137A (ja) | 1997-12-22 |
Family
ID=26423743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9082732A Pending JPH09330137A (ja) | 1996-04-10 | 1997-04-01 | 基準電圧発生回路及び基準電圧発生方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5789906A (ja) |
| JP (1) | JPH09330137A (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0840193B1 (en) * | 1996-11-04 | 2002-05-02 | STMicroelectronics S.r.l. | Band-gap reference voltage generator |
| US6031365A (en) * | 1998-03-27 | 2000-02-29 | Vantis Corporation | Band gap reference using a low voltage power supply |
| US6124754A (en) * | 1999-04-30 | 2000-09-26 | Intel Corporation | Temperature compensated current and voltage reference circuit |
| DE69902891T2 (de) * | 1999-06-22 | 2003-01-23 | Alcatel, Paris | Referenzspannungsgenerator mit Überwachungs- und Anlaufschaltung |
| US6407622B1 (en) * | 2001-03-13 | 2002-06-18 | Ion E. Opris | Low-voltage bandgap reference circuit |
| TW533678B (en) * | 2002-03-19 | 2003-05-21 | Taiwan Semiconductor Mfg | Reference voltage circuit |
| US7012416B2 (en) * | 2003-12-09 | 2006-03-14 | Analog Devices, Inc. | Bandgap voltage reference |
| US7173407B2 (en) * | 2004-06-30 | 2007-02-06 | Analog Devices, Inc. | Proportional to absolute temperature voltage circuit |
| JP4499696B2 (ja) * | 2006-09-15 | 2010-07-07 | Okiセミコンダクタ株式会社 | 基準電流生成装置 |
| JP2018029300A (ja) * | 2016-08-19 | 2018-02-22 | 東芝メモリ株式会社 | 半導体装置 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4111103A1 (de) * | 1991-04-05 | 1992-10-08 | Siemens Ag | Cmos-bandabstands-referenzschaltung |
| JPH0561558A (ja) * | 1991-08-30 | 1993-03-12 | Sharp Corp | 基準電圧発生回路 |
| JPH06175742A (ja) * | 1992-12-09 | 1994-06-24 | Nec Corp | 基準電圧発生回路 |
| US5352973A (en) * | 1993-01-13 | 1994-10-04 | Analog Devices, Inc. | Temperature compensation bandgap voltage reference and method |
| JPH07306728A (ja) * | 1994-05-16 | 1995-11-21 | Toshiba Corp | 基準電圧発生回路 |
| GB9423033D0 (en) * | 1994-11-15 | 1995-01-04 | Sgs Thomson Microelectronics | A voltage reference circuit |
-
1997
- 1997-04-01 JP JP9082732A patent/JPH09330137A/ja active Pending
- 1997-04-08 US US08/835,513 patent/US5789906A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5789906A (en) | 1998-08-04 |
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