JPH0962391A - Reference voltage generation circuit - Google Patents

Reference voltage generation circuit

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JPH0962391A
JPH0962391A JP7222203A JP22220395A JPH0962391A JP H0962391 A JPH0962391 A JP H0962391A JP 7222203 A JP7222203 A JP 7222203A JP 22220395 A JP22220395 A JP 22220395A JP H0962391 A JPH0962391 A JP H0962391A
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resistor
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input terminal
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Takayuki Aono
孝之 青野
Hiroaki Dosono
博明 堂園
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 MOS型電界効果トランジスタを用いて構成
され、しかも基準電圧の温度係数を所定値に設定するこ
とが容易な基準電圧発生回路を提供する。 【解決手段】 出力端子と非反転及び反転入力端子との
間に抵抗12(抵抗値R1),14(抵抗値R2)が接
続された演算増幅器10と、非反転入力端子に接続され
たトランジスタTr1と、抵抗16(抵抗値R3)を介
して反転入力端子に接続されたトランジスタTr2とを
備える。各トランジスタTr1,Tr2のゲート幅Wと
ゲート長Lとが夫々等しく形成され、更に、R1=R
3、(W/L)×R3=0.7×106 Ω、R2/R3
=4.6となるように、抵抗値R1〜R3およびゲート
幅Wとゲート比L,即ちトランジスタ特性は、関連付け
られている。その結果、基準電圧発生回路2が出力する
基準電圧Voの温度係数は、当該回路にて実現可能な温
度係数の最小値に略等しくなる。
Provided is a reference voltage generation circuit which is configured by using a MOS field effect transistor and which can easily set a temperature coefficient of a reference voltage to a predetermined value. SOLUTION: An operational amplifier 10 in which resistors 12 (resistance value R1) and 14 (resistance value R2) are connected between an output terminal and non-inverting and inverting input terminals, and a transistor Tr1 connected to the non-inverting input terminal. And a transistor Tr2 connected to the inverting input terminal via a resistor 16 (resistance value R3). The gate width W and the gate length L of each of the transistors Tr1 and Tr2 are formed to be equal to each other, and further, R1 = R
3, (W / L) × R3 = 0.7 × 10 6 Ω, R2 / R3
= 4.6, the resistance values R1 to R3, the gate width W, and the gate ratio L, that is, the transistor characteristics are associated with each other. As a result, the temperature coefficient of the reference voltage Vo output by the reference voltage generation circuit 2 becomes substantially equal to the minimum value of the temperature coefficient that can be realized by the circuit.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、CMOS集積回路
等において温度特性の優れた基準電圧を発生させるため
の基準電圧発生回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reference voltage generating circuit for generating a reference voltage having excellent temperature characteristics in a CMOS integrated circuit or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、電子回路において回路動作の
基準とするための温度係数の小さな基準電圧を発生させ
る基準電圧発生回路として、例えば、IEEJournal of
Solidstate circuits.Volsc-8.PP222(1973)に開示され
ているように、半導体素子のPN接合に基づくバンドギ
ャップ電圧が、ばらつきの少ない安定した温度特性を有
することを利用し、このバンドギャップ電圧に基づき基
準電圧を生成するものが知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a reference voltage generating circuit for generating a reference voltage having a small temperature coefficient for use as a reference for circuit operation in an electronic circuit, for example, the IEEE Journal of
As disclosed in Solidstate circuits.Volsc-8.PP222 (1973), the bandgap voltage based on the PN junction of the semiconductor element has a stable temperature characteristic with little variation, and this bandgap voltage is It is known to generate a reference voltage based on this.

【0003】即ち、この基準電圧発生回路8は、図5
(a)に示すように、所定の基準電圧Voを出力する演
算増幅器10と、演算増幅器10の出力端子と非反転入
力端子との間に接続された抵抗12(抵抗値R1)と、
演算増幅器10の出力端子と反転入力端子との間に接続
された抵抗14(抵抗値R2)と、ベースとコレクタと
が互いに接続されると共に演算増幅器10の非反転入力
に接続され、且つエミッタが接地されたバイポーラトラ
ンジスタB1からなる第1の半導体回路と、一端が演算
増幅器の反転入力に接続された抵抗16(抵抗値R3)
と、ベースとコレクタとが互いに接続されると共に抵抗
16の他端に接続され、且つエミッタが接地されたバイ
ポーラトランジスタB2からなる第2の半導体回路とに
より構成されている。
That is, the reference voltage generating circuit 8 is shown in FIG.
As shown in (a), an operational amplifier 10 that outputs a predetermined reference voltage Vo, a resistor 12 (resistance value R1) connected between the output terminal of the operational amplifier 10 and the non-inverting input terminal,
The resistor 14 (resistance value R2) connected between the output terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier 10, the base and the collector are connected to each other and the non-inverting input of the operational amplifier 10, and the emitter is A first semiconductor circuit including a grounded bipolar transistor B1 and a resistor 16 (resistance value R3) having one end connected to the inverting input of an operational amplifier.
And a second semiconductor circuit including a bipolar transistor B2 having a base and a collector connected to each other and the other end of the resistor 16 and an emitter grounded.

【0004】なお、バイポーラトランジスタB1,B2
は、互いに電流駆動能力が異なるものが用いられてい
る。即ち、これは、出力端子から所定の基準電圧Voが
出力されるように演算増幅器10を動作させるために、
バイポーラトランジスタB1,B2が接続された各電流
経路に流れる電流に基づく各入力端子への印加電圧の特
性が、出力端子が基準電圧Voである時の一点にて交わ
るように、各電流経路の電流特性を互いに異なったもの
にするためである。
The bipolar transistors B1 and B2
Have different current driving capabilities. That is, in order to operate the operational amplifier 10 so that the predetermined reference voltage Vo is output from the output terminal,
The current of each current path is such that the characteristics of the voltage applied to each input terminal based on the current flowing in each current path to which the bipolar transistors B1 and B2 are connected intersect at one point when the output terminal is at the reference voltage Vo. This is to make the characteristics different from each other.

【0005】このように構成された基準電圧発生回路8
においては、演算増幅器10の入力端子のイマジナリシ
ョートにより、抵抗16の一端が接続された反転入力端
子の電位は、非反転入力に印加されるバイポーラトラン
ジスタB1のベース・エミッタ間電圧Vbe1 に等しく、
一方、抵抗16の他端には、バイポーラトランジスタB
2のベース・エミッタ間電圧Vbe2 が印加される。この
ため、抵抗16の両端には、バイポーラトランジスタB
1,B2のベース・エミッタ間電圧の差(Vbe1−Vbe
2)が印加され、この両端電圧と抵抗値R3とに応じた
一定電流I2が流れる。その結果、電流I2により抵抗
14に誘起される所定電圧I2・R2と、バイポーラト
ランジスタB1のベース・エミッタ間電圧Vbe1 との加
算値が基準電圧Voとして演算増幅器10から出力され
る。
The reference voltage generating circuit 8 configured as described above
, The potential of the inverting input terminal to which one end of the resistor 16 is connected is equal to the base-emitter voltage Vbe1 of the bipolar transistor B1 applied to the non-inverting input, due to the imaginary short circuit of the input terminal of the operational amplifier 10.
On the other hand, the other end of the resistor 16 has a bipolar transistor B
A base-emitter voltage Vbe2 of 2 is applied. Therefore, the bipolar transistor B is connected to both ends of the resistor 16.
1, B2 base-emitter voltage difference (Vbe1-Vbe
2) is applied, and a constant current I2 flows according to the voltage across this and the resistance value R3. As a result, the added value of the predetermined voltage I2 · R2 induced in the resistor 14 by the current I2 and the base-emitter voltage Vbe1 of the bipolar transistor B1 is output from the operational amplifier 10 as the reference voltage Vo.

【0006】そして、この基準電圧発生回路8が発生す
る基準電圧Voは、次の(1)式にて表される。
The reference voltage Vo generated by the reference voltage generating circuit 8 is expressed by the following equation (1).

【0007】[0007]

【数1】 [Equation 1]

【0008】kはボルツマン定数、tは絶対温度、qは
電気素量である。なお、図5(b)に示す基準電圧発生
回路9は、図5(a)の基準電圧発生回路8のダイオー
ド接続されたバイポーラトランジスタB1,B2の代わ
りに、ダイオードD1,D2を用いて構成し、ベース・
エミッタ間電圧Vbe1,Vbe2に代わり、順方向電圧Vr
1,Vr2に基づき基準電圧Voを発生させるものであ
り、この場合の基準電圧Voは、次の(2)式にて表さ
れる。
K is the Boltzmann constant, t is the absolute temperature, and q is the elementary charge. The reference voltage generation circuit 9 shown in FIG. 5B is configured by using diodes D1 and D2 instead of the diode-connected bipolar transistors B1 and B2 of the reference voltage generation circuit 8 of FIG. ,base·
A forward voltage Vr is used instead of the emitter-to-emitter voltages Vbe1 and Vbe2.
The reference voltage Vo is generated based on 1 and Vr2, and the reference voltage Vo in this case is expressed by the following equation (2).

【0009】[0009]

【数2】 [Equation 2]

【0010】そして、ベース・エミッタ間電圧Vbe1
(順方向電圧Vr1)は、負の温度係数(−2mV/℃程
度)を持つのであるが、(1),(2)式からわかるよ
うに、抵抗値R1〜R3、及びトランジスタの特性を適
宜設定して、(1),(2)式の第1項に、これと同じ
大きさで正の温度係数を持たせることにより、基準電圧
Voの温度係数を略ゼロにすることができる。
Then, the base-emitter voltage Vbe1
The (forward voltage Vr1) has a negative temperature coefficient (about −2 mV / ° C.), but as can be seen from the equations (1) and (2), the resistance values R1 to R3 and the characteristics of the transistor are appropriately set. By setting the first term of the equations (1) and (2) to have a positive temperature coefficient of the same magnitude as that of the first term, the temperature coefficient of the reference voltage Vo can be made substantially zero.

【0011】しかし、このような基準電圧発生回路8,
9をCMOS集積回路上に実現しようとした場合、まず
バイポーラトランジスタB1,B2を用いた基準電圧発
生回路8では、その製造においては、CMOS工程とバ
イポーラ工程とを組み合わせたBiCMOS工程が必要
となり、工程が複雑になってしまうという問題があっ
た。
However, such a reference voltage generating circuit 8,
9 is to be realized on a CMOS integrated circuit, the reference voltage generating circuit 8 using the bipolar transistors B1 and B2 requires a BiCMOS process in which a CMOS process and a bipolar process are combined in the manufacturing thereof. There was a problem that became complicated.

【0012】また、ダイオードD1,D2を用いた基準
電圧発生回路9の場合は、CMOS工程における様々な
PN接合を利用することが考えられるが、回路特性を悪
化させる寄生トランジスタが形成されないように設計す
ることが難しいという問題があった。
Further, in the case of the reference voltage generating circuit 9 using the diodes D1 and D2, it is possible to use various PN junctions in the CMOS process, but it is designed so that a parasitic transistor that deteriorates the circuit characteristics is not formed. There was a problem that it was difficult to do.

【0013】そこで、これらの問題を解決するために、
第1及び第2の半導体回路として、バイポーラトランジ
スタB1,B2(ダイオードD1,D2)の代わりに、
NチャネルのMOS型電界効果トランジスタを用いて構
成する試みが行われている。
Therefore, in order to solve these problems,
As the first and second semiconductor circuits, instead of the bipolar transistors B1 and B2 (diodes D1 and D2),
Attempts have been made to construct using N-channel MOS field effect transistors.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかし、MOS型電界
効果トランジスタを用いた場合、非反転入力に印加され
る電圧が、PN接合に基づくものとはならないため、基
準電圧を求める理論式が上記(1)(2)式に比べて極
めて複雑なものとなり、その結果、基準電圧の温度係数
が所定値になるように、抵抗値R1〜R3やトランジス
タの特性といったパラメータを設計しようとすると極め
て手間を要するという問題があった。
However, when the MOS field effect transistor is used, the voltage applied to the non-inverting input is not based on the PN junction, so that the theoretical formula for determining the reference voltage is as described above ( It becomes much more complicated than the equations (1) and (2). As a result, it is extremely troublesome to design parameters such as resistance values R1 to R3 and transistor characteristics so that the temperature coefficient of the reference voltage becomes a predetermined value. There was a problem of cost.

【0015】また、MOS型電界効果トランジスタを用
いた場合、パラメータの設計を簡単化するためには、理
論式を少しでも簡単にするために、MOS型電界効果ト
ランジスタのスレッショルド電圧を等しくする必要があ
るが、例えば、CMOS集積回路上に当該基準電圧発生
回路を形成する場合、従来装置のように、各トランジス
タの電流駆動能力を互いに異なるようにすると、各トラ
ンジスタで、製造上生じる特性のばらつき方が異なって
しまうため、各トランジスタのスレッショルド電圧を一
致させることが難しく、その結果、実際に製造したとき
に、設計値通りの温度係数を実現することができず、精
度を劣化させてしまうという問題があった。
Further, when the MOS field effect transistor is used, in order to simplify the parameter design, it is necessary to make the threshold voltage of the MOS field effect transistor equal in order to simplify the theoretical formula as much as possible. However, for example, when the reference voltage generating circuit is formed on a CMOS integrated circuit, if the current driving capacities of the respective transistors are made different from each other as in the conventional device, variations in characteristics caused by manufacturing in each transistor. Since it is different, it is difficult to match the threshold voltage of each transistor, and as a result, the temperature coefficient as designed can not be realized when actually manufactured, and the accuracy is degraded. was there.

【0016】本発明は、上記問題点を解決するために、
MOS型電界効果トランジスタを用いて構成され、しか
も、基準電圧の温度係数を所定値に設定することが容易
な基準電圧発生回路を提供することを目的とする。
In order to solve the above problems, the present invention provides
An object of the present invention is to provide a reference voltage generation circuit which is configured by using a MOS type field effect transistor and which can easily set the temperature coefficient of the reference voltage to a predetermined value.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされた請求項1に記載の発明は、外部装置に対して
所定の基準電圧を出力するための演算増幅器と、該演算
増幅器の出力端子と非反転入力端子との間に接続された
第1の抵抗と、上記演算増幅器の出力端子と反転入力端
子との間に接続された第2の抵抗と、一端が上記非反転
入力端子に接続されると共に他端が接地され、上記第1
の抵抗に上記出力端子側から上記非反転入力端子側に向
けて電流を流す第1の半導体回路と、一端が上記反転入
力端子に接続された第3の抵抗と、一端が該第3の抵抗
の上記反転入力端子とは反対側に接続されると共に他端
が接地され、上記第2の抵抗に上記出力端子側から上記
反転入力端子側に向けて電流を流す第2の半導体回路
と、を備え、上記演算増幅器が、上記第1及び第2の半
導体回路の両端電圧の差と上記第3の抵抗の抵抗値とに
基づいて上記第2及び第3の抵抗に流れる電流により誘
起される上記第2の抵抗の両端電圧と、上記第1の半導
体回路による非反転入力端子への印加電圧との加算値
を、出力端子から上記基準電圧として出力する基準電圧
発生回路において、上記第1の半導体回路を、ゲート及
びドレインが上記演算増幅器の非反転入力端子に接続さ
れ、ソースが接地された第1のNチャネルMOS型電界
効果トランジスタから構成すると共に、上記第2の半導
体回路を、ゲート及びドレインが上記第3の抵抗に接続
され、ソースが接地された第2のNチャネルMOS形電
界効果トランジスタから構成し、しかも、上記第1及び
第2のNチャネルMOS型電界効果トランジスタのゲー
ト幅及びゲート長を、それぞれ同一寸法に形成し、上記
基準電圧の温度係数が所定値となるように、上記第1な
いし第3の抵抗の抵抗値を設定してなることを特徴とす
る。
The invention according to claim 1 made in order to achieve the above object, is an operational amplifier for outputting a predetermined reference voltage to an external device, and an output of the operational amplifier. A first resistor connected between the terminal and the non-inverting input terminal, a second resistor connected between the output terminal of the operational amplifier and the inverting input terminal, and one end of which is connected to the non-inverting input terminal. The other end is connected and grounded.
A first semiconductor circuit that causes a current to flow from the output terminal side to the non-inverting input terminal side, a third resistor having one end connected to the inverting input terminal, and one end having the third resistor A second semiconductor circuit connected to the opposite side of the inverting input terminal and the other end of which is grounded, and a current flows through the second resistor from the output terminal side toward the inverting input terminal side. The operational amplifier is induced by a current flowing through the second and third resistors based on a difference between voltages across the first and second semiconductor circuits and a resistance value of the third resistor. In the reference voltage generating circuit, which outputs the added value of the voltage across the second resistor and the voltage applied to the non-inverting input terminal by the first semiconductor circuit as the reference voltage, the first semiconductor Circuit, gate and drain are the above calculation It is composed of a first N-channel MOS field effect transistor connected to the non-inverting input terminal of the width device and having a source grounded, and the second semiconductor circuit has a gate and a drain connected to the third resistor. And a second N-channel MOS type field effect transistor whose source is grounded. Further, the gate width and the gate length of the first and second N-channel MOS type field effect transistors are formed to have the same size. The resistance values of the first to third resistors are set so that the temperature coefficient of the reference voltage becomes a predetermined value.

【0018】このように構成された基準電圧発生回路に
おいては、演算増幅回路の入力端子のイマジナリショー
トにより、反転入力端子の電位は非反転入力端子の電位
に等しくなるため、一端が反転入力端子、他端が第2の
半導体回路に接続された第3の抵抗の両端には、第1及
び第2の半導体回路の両端電圧の差が印加される。その
結果、この第3の抵抗の両端への印加電圧と、第3の抵
抗の抵抗値とに応じた所定電流が、第2及び第3の抵抗
に流れ、この所定電流により第2の抵抗に誘起される両
端電圧と、第1の半導体回路による非反転入力端子への
印加電圧との加算値が、基準電圧として上記出力端子か
ら出力される。また、第1ないし第3の抵抗の抵抗値、
及び第1及び第2のNチャネルMOS型電界効果トラン
ジスタの特性を適宜設定することにより、基準電圧の温
度係数は任意に設定される。
In the reference voltage generating circuit thus constructed, the potential of the inverting input terminal becomes equal to the potential of the non-inverting input terminal due to the imaginary short circuit of the input terminal of the operational amplifier circuit, so that one end of the inverting input terminal, The difference between the voltages across the first and second semiconductor circuits is applied across the third resistor, the other end of which is connected to the second semiconductor circuit. As a result, a predetermined current corresponding to the voltage applied across the third resistor and the resistance value of the third resistor flows through the second and third resistors, and the predetermined current causes the second resistor to pass through the second resistor. The added value of the induced both-end voltage and the voltage applied to the non-inverting input terminal by the first semiconductor circuit is output from the output terminal as a reference voltage. Also, the resistance values of the first to third resistors,
By appropriately setting the characteristics of the first and second N-channel MOS field effect transistors, the temperature coefficient of the reference voltage can be set arbitrarily.

【0019】そして、本発明においては、第1及び第2
のNチャネルMOS型電界効果トランジスタのゲート幅
及びゲート長が、それぞれ同一寸法に形成され、各トラ
ンジスタは同じ電流特性を持つようにされている。従っ
て、本発明によれば、当該基準電圧発生回路をCMOS
集積回路上に形成する場合に、各トランジスタの形成時
の条件が全く同じになるため、各トランジスタのスレッ
ショルド電圧を正確に等しくすることができ、当該基準
電圧発生回路に設計値通りの精度のよい基準電圧を発生
させることができる。
In the present invention, the first and second
The gate width and the gate length of the N channel MOS type field effect transistor are formed to have the same size, and the transistors have the same current characteristics. Therefore, according to the present invention, the reference voltage generating circuit is provided in the CMOS.
When forming on an integrated circuit, since the conditions at the time of forming each transistor are exactly the same, the threshold voltage of each transistor can be made exactly the same, and the reference voltage generating circuit can be exactly as designed. A reference voltage can be generated.

【0020】また、各トランジスタの特性が等しくされ
ているため、この基準電圧を表す理論式,延いては、こ
の基準電圧の理論式を温度について微分することにより
求められる温度係数の理論式が簡略化され、温度係数を
所定値に設定する場合に、第1ないし第3の抵抗の抵抗
値等のパラメータの設計を容易にすることができる。
Further, since the characteristics of the respective transistors are made equal, the theoretical formula expressing this reference voltage, and by extension, the theoretical formula of the temperature coefficient obtained by differentiating the theoretical formula of this reference voltage with respect to temperature, are simplified. When the temperature coefficient is set to a predetermined value, the design of parameters such as the resistance values of the first to third resistors can be facilitated.

【0021】次に、請求項2に記載の発明は、請求項1
に記載の基準電圧発生回路において、上記第1及び第3
の抵抗の各抵抗値を、同一値に設定し、上記第1及び第
2の半導体回路を構成する各NチャネルMOS型電界効
果トランジスタのゲート幅Wとゲート長Lとの比W/L
と、上記第3の抵抗の抵抗値との乗算値を、0.7×1
6 Ω以上に設定してなることを特徴とする。
Next, the invention described in claim 2 is the same as claim 1.
In the reference voltage generating circuit described in the paragraph 1,
The respective resistance values of the resistors are set to the same value, and the ratio W / L of the gate width W and the gate length L of the N-channel MOS field effect transistors forming the first and second semiconductor circuits is set.
And the resistance value of the third resistor is 0.7 × 1
It is characterized by being set to 0 6 Ω or more.

【0022】このように構成された基準電圧発生回路に
よれば、第2の抵抗の抵抗値R2と第3の抵抗の抵抗値
R3の比R2/R3を適宜設定することにより、当該基
準電圧発生回路にて実現可能な温度係数の絶対値の最小
値を下限として、任意に温度係数を設定することができ
る。
According to the reference voltage generating circuit configured as described above, the reference voltage generating circuit can be generated by appropriately setting the ratio R2 / R3 of the resistance value R2 of the second resistor and the resistance value R3 of the third resistor. The temperature coefficient can be arbitrarily set with the minimum absolute value of the temperature coefficient that can be realized by the circuit as the lower limit.

【0023】即ち、温度係数の理論式に基づき、第2の
抵抗の抵抗値R2と第3の抵抗の抵抗値R3の比R2/
R3をパラメータとして変化させた時の、温度係数の絶
対値の特性を求めると、その特性は極小値を持つ。そし
て、トランジスタのゲート幅Wとゲート長Lとの比W/
Lと、上記第3の抵抗の抵抗値との乗算値を0.7×1
6 Ω以上に設定した場合には、その極小値は、当該基
準電圧発生回路にて実現可能な最小の温度係数に略等し
くなる。従って、第2及び第3の抵抗の抵抗値の比R2
/R3を任意に設定することにより、当該基準電圧発生
回路にて実現可能な温度係数の絶対値の最小値を下限と
して、任意に温度係数を設定することができるのであ
る。
That is, based on the theoretical expression of the temperature coefficient, the ratio R2 / of the resistance value R2 of the second resistor and the resistance value R3 of the third resistor is R2 /
When the characteristic of the absolute value of the temperature coefficient when R3 is changed as a parameter is obtained, the characteristic has a minimum value. The ratio of the gate width W and the gate length L of the transistor W /
The multiplication value of L and the resistance value of the third resistor is 0.7 × 1.
When set to 0 6 Ω or more, the minimum value becomes substantially equal to the minimum temperature coefficient that can be realized by the reference voltage generating circuit. Therefore, the ratio R2 of the resistance values of the second and third resistors is
By arbitrarily setting / R3, it is possible to arbitrarily set the temperature coefficient with the minimum absolute value of the temperature coefficient that can be realized by the reference voltage generation circuit as the lower limit.

【0024】また次に、請求項3に記載の発明は、請求
項2に記載の基準電圧発生回路において、更に、上記第
2の抵抗の抵抗値R2と上記第3の抵抗の抵抗値R3と
の比R2/R3を、略4.6に設定してなることを特徴
とする。
Next, the invention according to claim 3 is the reference voltage generating circuit according to claim 2, further comprising a resistance value R2 of the second resistor and a resistance value R3 of the third resistor. The ratio R2 / R3 is set to about 4.6.

【0025】このように構成された基準電圧発生回路に
おいては、基準電圧の温度係数の絶対値を、当該基準電
圧発生回路にて実現可能な最小値に略等しくすることが
できる。即ち、温度係数の理論式に基づいて、温度係数
の絶対値を求めると、トランジスタのゲート幅Wとゲー
ト長Lとの比W/Lと、上記第3の抵抗の抵抗値との乗
算値が0.7×106 Ω以上であれば、第2及び第3の
抵抗の抵抗値の比R2/R3が、略4.6の時に極小値
となる。従って、第1ないし第3の抵抗値、及び第1及
び第2のNチャネルMOS型トランジスタのゲート幅W
とゲート長Lとの比W/Lが、上述のように関係づけら
れた基準電圧発生回路の基準電圧の温度係数は、当該基
準電圧発生回路にて実現可能な温度係数の最小値に略等
しくなるのである。
In the reference voltage generating circuit thus constructed, the absolute value of the temperature coefficient of the reference voltage can be made substantially equal to the minimum value that can be realized by the reference voltage generating circuit. That is, when the absolute value of the temperature coefficient is calculated based on the theoretical expression of the temperature coefficient, the product of the ratio W / L of the gate width W and the gate length L of the transistor and the resistance value of the third resistor is obtained. When it is 0.7 × 10 6 Ω or more, the ratio R2 / R3 of the resistance values of the second and third resistors becomes the minimum value when the ratio R2 / R3 is about 4.6. Therefore, the first to third resistance values and the gate width W of the first and second N-channel MOS transistors
The temperature coefficient of the reference voltage of the reference voltage generating circuit, in which the ratio W / L of the gate length L is related as described above, is substantially equal to the minimum value of the temperature coefficient that can be realized by the reference voltage generating circuit. It will be.

【0026】また、本発明の基準電圧発生回路によれ
ば、第1の抵抗の抵抗値と、第2の抵抗の抵抗値と、第
1及び第2のNチャネルMOS型電界効果トランジスタ
のゲート幅Wとゲート長Lとの比W/Lとが、すべて第
3の抵抗の抵抗値と関連付られており、従って、第1な
いし第3の抵抗のいずれかの抵抗値を設定すると、これ
らの抵抗値と第1及び第2のNチャネルMOS型電界効
果トランジスタの特性とが全て確定できるため、極めて
簡単に設計を行うことができる。
Further, according to the reference voltage generating circuit of the present invention, the resistance value of the first resistor, the resistance value of the second resistor, and the gate widths of the first and second N-channel MOS type field effect transistors. The ratio W / L of W to the gate length L is all related to the resistance value of the third resistor, and therefore, setting the resistance value of any of the first to third resistors will set these values. Since the resistance value and the characteristics of the first and second N-channel MOS type field effect transistors can all be determined, the design can be performed very easily.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図面と共
に説明する。図1に、本実施例の基準電圧発生回路の全
体構成を表す回路図を示す。なお、図1に示すように、
本実施例の基準電圧発生回路2は、図5にて示した従来
装置の基準電圧発生回路8,9において、第1の半導体
回路が、バイポーラトランジスタB1(ダイオードD
1)の代わりに、ソースが接地されゲート及びドレイン
が演算増幅器10の非反転入力端子に接続されたNチャ
ネルのMOS型電界効果トランジスタからなる第1のト
ランジスタTr1にて構成され、第2の半導体回路が、
バイポーラトランジスタB2(ダイオードD2)の代わ
りに、ソースが接地され、ゲート及びドレインが抵抗1
6に接続されたNチャネルのMOS型電界効果トランジ
スタからなる第2のトランジスタTr2にて構成されて
いるだけで、それ以外の構成、即ち、演算増幅器10,
及び抵抗12,14,16は、抵抗値R1,R2,R3
が異なるだけで、従来装置と全く同じである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing the overall configuration of the reference voltage generating circuit of this embodiment. In addition, as shown in FIG.
In the reference voltage generating circuit 2 of this embodiment, in the reference voltage generating circuits 8 and 9 of the conventional device shown in FIG. 5, the first semiconductor circuit is the bipolar transistor B1 (diode D).
Instead of 1), the source is grounded and the gate and drain are composed of a first transistor Tr1 composed of an N-channel MOS type field effect transistor connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 10. The circuit
Instead of the bipolar transistor B2 (diode D2), the source is grounded and the gate and drain are resistors 1
The second transistor Tr2, which is an N-channel MOS field effect transistor connected to the transistor 6, is the same as that of the second transistor Tr2.
And the resistors 12, 14, 16 have resistance values R1, R2, R3.
Is the same as the conventional device except for the difference.

【0028】なお、第1及び第2のトランジスタTr
1,Tr2を構成するNチャネルMOS型電界効果トラ
ンジスタ(以下、NMOSトランジスタとよぶ)は、図
2に示すように、P型のシリコン基板20と、このシリ
コン基板20上に不純物拡散にて形成されたN型のドレ
イン領域22及びソース領域24と、これらドレイン領
域22及びソース領域24の間の基板表面に形成された
電気絶縁性の酸化膜26と、酸化膜26を挟んで基板2
0に対向するように形成された金属からなるゲート電極
28とにより構成されている。
The first and second transistors Tr
As shown in FIG. 2, an N-channel MOS type field effect transistor (hereinafter, referred to as an NMOS transistor) forming the transistors 1 and Tr2 is formed by a P type silicon substrate 20 and impurity diffusion on the silicon substrate 20. The N-type drain region 22 and the source region 24, the electrically insulating oxide film 26 formed on the substrate surface between the drain region 22 and the source region 24, and the substrate 2 with the oxide film 26 interposed therebetween.
The gate electrode 28 is made of metal and is formed so as to face 0.

【0029】そして、ゲート電極28に正の電圧を印加
すると、ゲート電極28直下の酸化膜26と基板20と
の界面に電子が誘起され、ドレイン領域22とソース領
域24との間に、N型の導電層(チャネル)30が形成
される。このチャネル30の大きさ、即ちゲート電極2
8の大きさにより、ドレイン電流の大きさが決まり、そ
の長さ(ゲート長)Lが短いほど、また、その幅(ゲー
ト幅)Wが広いほど、電流値は大きくなる。つまり、第
1及び第2のトランジスタTr1,Tr2の電流特性
は、これらゲート幅Wと、ゲート長Lとにより決定され
る。なお、図2において、ゲート幅Wは、図の奥行き方
向に広がっている。
Then, when a positive voltage is applied to the gate electrode 28, electrons are induced at the interface between the oxide film 26 and the substrate 20 directly under the gate electrode 28, and an N-type is formed between the drain region 22 and the source region 24. The conductive layer (channel) 30 is formed. The size of the channel 30, that is, the gate electrode 2
The magnitude of 8 determines the magnitude of the drain current, and the shorter the length (gate length) L and the wider the width (gate width) W, the larger the current value. That is, the current characteristics of the first and second transistors Tr1 and Tr2 are determined by the gate width W and the gate length L. Note that in FIG. 2, the gate width W extends in the depth direction of the drawing.

【0030】このように構成された基準電圧発生回路2
においては、第1のトランジスタTr1は、そのゲート
電圧・ドレイン電流特性に基づき、抵抗12の抵抗値R
1と、基準電圧Voとにより決まる所定電流I1を抵抗
12に流すと共に、演算増幅器10の非反転入力端子に
所定電圧を印加する。一方、第2のトランジスタTr2
は、そのゲート電圧・ドレイン電流特性に基づき、抵抗
16の抵抗値R3と演算増幅器10の反転入力端子の電
位とにより決まる所定電流I2を抵抗14,16に流
す。そして、演算増幅器10は、非反転入力端子の電位
と、電流I2による抵抗14の両端電圧との加算値を基
準電圧Voとして出力する。
The reference voltage generating circuit 2 thus constructed
, The first transistor Tr1 has a resistance value R of the resistor 12 based on its gate voltage / drain current characteristic.
A predetermined current I1 determined by 1 and the reference voltage Vo is passed through the resistor 12, and a predetermined voltage is applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 10. On the other hand, the second transistor Tr2
Supplies a predetermined current I2, which is determined by the resistance value R3 of the resistor 16 and the potential of the inverting input terminal of the operational amplifier 10, to the resistors 14 and 16 based on the gate voltage / drain current characteristics. Then, the operational amplifier 10 outputs the added value of the potential of the non-inverting input terminal and the voltage across the resistor 14 due to the current I2 as the reference voltage Vo.

【0031】そして、本実施例においては、抵抗値R1
〜R3、及び、第1及び第2のトランジスタTr1,T
r2のゲート電圧・ドレイン電流特性を定めるパラメー
タであるゲート幅W1,W2及びゲート長L1,L2
は、次の関係式(A)〜(C)を満たすように設定され
ている。
In this embodiment, the resistance value R1
~ R3 and the first and second transistors Tr1, T
Gate widths W1 and W2 and gate lengths L1 and L2, which are parameters that determine the gate voltage / drain current characteristics of r2
Are set to satisfy the following relational expressions (A) to (C).

【0032】(A) W1=W2=W,L1=L2=L (B) R1=R3 (C) K=(W/L)×R3=0.7×106 Ω 即ち、関係式(A)により、第1及び第2のトランジス
タTr1,Tr2は、同じゲート電圧・ゲート電流特性
を有するようにされており、関係式(B)により、抵抗
値R1,R3が互いに関連付けられており、また、関係
式(C)により、第1及び第2のトランジスタTr1,
Tr2の特性と抵抗値R1,R3とが関連づけられてい
る。なお、以後、ゲート幅Wとゲート長Lとの比W/L
と、抵抗値R3との乗算値をパラメータK(=(W/
L)×R3)とよぶ。
(A) W1 = W2 = W, L1 = L2 = L (B) R1 = R3 (C) K = (W / L) × R3 = 0.7 × 10 6 Ω That is, the relational expression (A) Thus, the first and second transistors Tr1 and Tr2 have the same gate voltage / gate current characteristics, the resistance values R1 and R3 are associated with each other by the relational expression (B), and According to the relational expression (C), the first and second transistors Tr1,
The characteristic of Tr2 and the resistance values R1 and R3 are associated with each other. In the following, the ratio of the gate width W to the gate length L W / L
And a resistance value R3 multiplied by a parameter K (= (W /
It is called L) x R3).

【0033】図3は、このように設定された回路におい
て、抵抗14の抵抗値R2と抵抗16の抵抗値R3との
比を、パラメータM(=R2/R3)として、温度係数
を求める理論式(後述の(10)式を参照)を用いて温
度係数の絶対値|Verr| を求めたグラフである。な
お、R1=R3=18kΩ,W/L=40とし、R2を
変化させることでパラメータMを変化させている。
FIG. 3 is a theoretical formula for obtaining the temperature coefficient, where the ratio of the resistance value R2 of the resistor 14 to the resistance value R3 of the resistor 16 is used as a parameter M (= R2 / R3) in the circuit thus set. 9 is a graph in which the absolute value | Verr | of the temperature coefficient is obtained using (see the equation (10) described later). The parameter M is changed by setting R1 = R3 = 18 kΩ and W / L = 40 and changing R2.

【0034】図3に示すように、温度係数の絶対値|V
err| は、パラメータMが4.6の時に、極小値を持
ち、その時の値は、0.039mV/℃となる。そし
て、この特性は、パラメータKの値を0.7×106 Ω
より大きくした場合には、図3に示した特性と略同様
に、M=4.6の付近にて極小値を持つ特性となり、そ
の極小値もこれと略同様なものとなる。また、逆に、パ
ラメータKの値を0.7×106 Ωより小さくした場合
には、パラメータKの値がより小さくなる程、図3に示
した特性より、図中左上方にシフトしたものとなる。
As shown in FIG. 3, the absolute value of the temperature coefficient | V
err | has a minimum value when the parameter M is 4.6, and the value at that time is 0.039 mV / ° C. The characteristic is that the value of the parameter K is 0.7 × 10 6 Ω.
When it is made larger, it becomes a characteristic having a minimum value in the vicinity of M = 4.6, and the minimum value becomes substantially the same as the characteristic shown in FIG. On the other hand, when the value of the parameter K is smaller than 0.7 × 10 6 Ω, the smaller the value of the parameter K is, the more the characteristic shown in FIG. 3 is shifted to the upper left in the figure. Becomes

【0035】つまり、この極小値は、基準電圧発生回路
2において実現可能な温度係数|Verr| の最小値とな
っている。従って、関係式(A)〜(C)を満たすよう
に設定された本実施例の基準電圧発生回路2において
は、パラメータMの値を適宜選択して設定することによ
り、基準電圧Voの温度係数Verr を、当該回路におい
て実現可能な温度係数|Verr| の最小値を下限とし
て、任意に設定することができる。
That is, this minimum value is the minimum value of the temperature coefficient | Verr | that can be realized in the reference voltage generating circuit 2. Therefore, in the reference voltage generating circuit 2 of the present embodiment set to satisfy the relational expressions (A) to (C), the temperature coefficient of the reference voltage Vo is set by appropriately selecting and setting the value of the parameter M. Verr can be arbitrarily set with the minimum value of the temperature coefficient | Verr | that can be realized in the circuit as the lower limit.

【0036】また、本実施例では、温度係数|Verr|
が所定値に設計された基準電圧発生回路2を、CMOS
集積回路上に実現する場合に、第1及び第2のトランジ
スタTr1,Tr2のゲート幅W1,W2及びゲート長
L1,L2が、夫々等しくされているため、各トランジ
スタTr1,Tr2を全く同じ条件にて製造でき、これ
らトランジスタTr1,Tr2のスレッショルド値Vth
を正確に等しくすることができる。このため、設計によ
り求めた温度係数|Verr| を精度よく実現することが
できる。
In this embodiment, the temperature coefficient | Verr |
The reference voltage generating circuit 2 designed to have a predetermined value
When implemented on an integrated circuit, the gate widths W1 and W2 and the gate lengths L1 and L2 of the first and second transistors Tr1 and Tr2 are made equal, so that the transistors Tr1 and Tr2 are set under exactly the same conditions. And the threshold value Vth of these transistors Tr1 and Tr2.
Can be exactly equal. Therefore, it is possible to accurately realize the temperature coefficient | Verr | obtained by the design.

【0037】なお、上述したように、パラメータKの値
を、0.7×106 Ωより大きくしても、略同様の極小
値を得ることができるので、関係式(C)を満たす場合
だけに限らず、下記の関係式(C′)を満たす範囲であ
れば、本実施例と同様の効果を得ることができる。
As described above, a substantially similar minimum value can be obtained even if the value of the parameter K is larger than 0.7 × 10 6 Ω, so only when the relational expression (C) is satisfied. Not limited to the above, as long as the following relational expression (C ′) is satisfied, the same effect as this embodiment can be obtained.

【0038】 (C′) K=(W/L)×R3≧0.7×106 Ω 次に、第2実施例について説明する。本実施例では、関
係式(A)〜(C)を満たすように設定された第1実施
例の基準電圧発生回路2において、更に、次の関係式
(D)を満たすように設定されている。
(C ′) K = (W / L) × R3 ≧ 0.7 × 10 6 Ω Next, a second embodiment will be described. In the present embodiment, the reference voltage generating circuit 2 of the first embodiment set to satisfy the relational expressions (A) to (C) is further set to satisfy the following relational expression (D). .

【0039】(D) M=R2/R3=4.6 具体的には、R1=R3=18kΩ,R2=82.8k
Ω,W/L=40に設定されている。即ち、関係式
(A)〜(D)を満たすように設定された本実施例の基
準電圧発生回路2においては、その基準電圧Voの温度
係数の絶対値|Verr| が、必ず、当該基準電圧発生回
路2において実現可能な最小値に略等しくなり、温度特
性の優れた基準電圧Voを発生させることができる。
(D) M = R2 / R3 = 4.6 Specifically, R1 = R3 = 18 kΩ, R2 = 82.8 k
Ω, W / L = 40 is set. That is, in the reference voltage generating circuit 2 of the present embodiment set to satisfy the relational expressions (A) to (D), the absolute value | Verr | of the temperature coefficient of the reference voltage Vo is always the reference voltage. It becomes possible to generate the reference voltage Vo having an excellent temperature characteristic, which is substantially equal to the minimum value that can be realized in the generation circuit 2.

【0040】また、本実施例においては、関係式(A)
〜(D)により、抵抗値R1と、抵抗値R2と、第1及
び第2のトランジスタTr1,Tr2のゲート幅Wとゲ
ート長Lとの比W/Lとが、すべて抵抗値R3に関係付
けられているため、抵抗値R1〜R3のいずれかを決定
すれば、抵抗値R1〜R3及びトランジスタTr1,T
r2の特性を全て確定でき、極めて簡単に設計すること
ができる。
In this embodiment, the relational expression (A)
From (D), the resistance value R1, the resistance value R2, and the ratio W / L of the gate width W and the gate length L of the first and second transistors Tr1 and Tr2 are all related to the resistance value R3. Therefore, if any of the resistance values R1 to R3 is determined, the resistance values R1 to R3 and the transistors Tr1 and T3 are set.
All the characteristics of r2 can be determined, and it is possible to design extremely easily.

【0041】ここで、図4は、温度係数Verr を求める
理論式(後述の(10)式参照)に基づき、パラメータ
Kを変化させて、温度係数の絶対値|Verr| を求めた
グラフである。なお、抵抗値R1〜R3は、R1=R3
=18kΩ,R2=82.8kΩに固定し、ゲート幅W
とゲート長Lとの比W/Lを変化させることでパラメー
タKを変化させている。
Here, FIG. 4 is a graph in which the absolute value | Verr | of the temperature coefficient is obtained by changing the parameter K based on the theoretical expression for obtaining the temperature coefficient Verr (see the equation (10) described later). . The resistance values R1 to R3 are R1 = R3
= 18 kΩ, R2 = 82.8 kΩ, gate width W
The parameter K is changed by changing the ratio W / L of the gate length L to the gate length L.

【0042】図4に示すように、パラメータKが大きく
なるに従って、温度係数の絶対値|Verr| は急激に減
少し、K=0.7×106 Ωにて最小値0.039mV
/℃となり、パラメータK>0.7×106 Ωでは、温
度係数の絶対値|Verr| は、略一定値となる。
As shown in FIG. 4, as the parameter K becomes larger, the absolute value of the temperature coefficient │Verr│ sharply decreases, and the minimum value 0.039 mV at K = 0.7 × 10 6 Ω.
/ ° C., and with the parameter K> 0.7 × 10 6 Ω, the absolute value of the temperature coefficient | Verr | becomes a substantially constant value.

【0043】そして、この特性は、パラメータMの値を
4.6より大きくすると、図中右上方向にシフトし、逆
に、パラメータMの値を4.6より小さくすると、図中
左上方向にシフトする。つまり、パラメータKの値が
0.7×106 Ωの時に限らず、これ以上の値であれ
ば、温度係数の絶対値|Verr| は、略最小値に等しく
なるので、本実施例においても、上記第1実施例と同様
に、関係式(C)の場合に限らず、関係式(C′)の範
囲であれば、本実施例と同様の効果を得ることができ
る。
This characteristic shifts to the upper right in the figure when the value of the parameter M is larger than 4.6, and conversely shifts to the upper left when the value of the parameter M is smaller than 4.6. To do. That is, not only when the value of the parameter K is 0.7 × 10 6 Ω, but when the value is more than this value, the absolute value | Verr | of the temperature coefficient becomes substantially equal to the minimum value. Therefore, also in this embodiment. Similar to the first embodiment, the same effect as in the present embodiment can be obtained not only in the case of the relational expression (C) but also in the range of the relational expression (C ′).

【0044】次に、基準電圧Voの温度係数Verr を求
めるために使用した理論式について説明する。まず、基
準電圧発生回路2の基準電圧Voを表す理論式は、次式
にて表される。
Next, the theoretical formula used for obtaining the temperature coefficient Verr of the reference voltage Vo will be described. First, the theoretical formula representing the reference voltage Vo of the reference voltage generating circuit 2 is represented by the following formula.

【0045】[0045]

【数3】 (Equation 3)

【0046】k:ボルツマン定数、q:電子の電荷量、
t:絶対温度、e:自然対数の底 I1(t),I2(t):各トランジスタTr1,Tr
2のドレイン電流 Vth(t):トランジスタTr1,Tr2のスレッショ
ルド電圧 G(t):基板20の物性に基づく関数 なお、(3)式は、トランジスタTr1,Tr2のスレ
ッショルド電圧が等しいと仮定した場合のものである。
K: Boltzmann constant, q: electron charge amount,
t: absolute temperature, e: base of natural logarithm I1 (t), I2 (t): respective transistors Tr1, Tr
2 drain current Vth (t): threshold voltage of transistors Tr1 and Tr2 G (t): a function based on the physical properties of the substrate 20. Note that equation (3) is based on the assumption that the threshold voltages of the transistors Tr1 and Tr2 are equal. It is a thing.

【0047】この(3)式においては、第1,2項が、
演算増幅器10の非反転入力端子(反転入力端子も同
じ)の電位を、第3項が抵抗14の両端電圧を表してい
る。そして、ドレイン電流Ii(t),{i=1,
2}、スレッショルド電圧Vth(t)、関数G(t)
は、次の(4)〜(6)式にて表される。
In the equation (3), the first and second terms are
The potential of the non-inverting input terminal (the same applies to the inverting input terminal) of the operational amplifier 10 and the third term represent the voltage across the resistor 14. Then, the drain currents Ii (t), {i = 1,
2}, threshold voltage Vth (t), function G (t)
Is expressed by the following equations (4) to (6).

【0048】[0048]

【数4】 (Equation 4)

【0049】[0049]

【数5】 (Equation 5)

【0050】[0050]

【数6】 (Equation 6)

【0051】但し、However,

【0052】[0052]

【数7】 (Equation 7)

【0053】[0053]

【数8】 (Equation 8)

【0054】εsi:基板20を構成するシリコンの誘電
率 Cox:酸化膜26の容量 μ :基板20の表面におけるキャリアの移動度 Ns:基板20の不純物濃度 Ni:基板20の
真性キャリア濃度 Vds:ドレイン・ソース間電圧 Vsb:ソース・基
板間電圧 Vde:ドレイン・ソース間電圧及びドレイン飽和電圧の
うち小さい方の電圧 fb,fs:不純物拡散により基板上に形成されたドレ
イン領域22及びソース領域24が、ゲート電極28直
下にまで拡散されチャネル30の長さが短縮されること
による誤差の影響を補正するための補正値 なお、(4)式は、各トランジスタTr1,Tr2を、
サブスレッショルド領域、即ち、ゲート・ソース間にス
レッショルド電圧Vth付近の電圧を印加し、ドレイン・
ソース間に完全にチャネルができきらないようにして動
作させた時のものである。
Εsi: Dielectric constant of silicon forming the substrate 20 Cox: Capacity of the oxide film 26 μ: Mobility of carriers on the surface of the substrate 20 Ns: Impurity concentration of the substrate 20 Ni: Intrinsic carrier concentration of the substrate 20 Vds: Drain -Source voltage Vsb: source-substrate voltage Vde: drain-source voltage or drain saturation voltage, whichever is smaller fb, fs: drain region 22 and source region 24 formed on the substrate by impurity diffusion, A correction value for correcting the influence of an error due to the diffusion to just below the gate electrode 28 and the shortening of the length of the channel 30. In the equation (4), the transistors Tr1 and Tr2 are
Sub-threshold region, that is, a voltage near the threshold voltage Vth is applied between the gate and the source,
It is the one when it is operated so that the channel is not completely formed between the sources.

【0055】また、(3)〜(8)式において、ボルツ
マン定数k,電子の電荷量q,自然対数の底eは定数で
あり、また、シリコンの誘電率εsi,キャリアの移動度
μ,酸化膜容量Cox,不純物濃度Ns,真性キャリア濃
度Ni,補正値fb,fsは、製造工程の条件により所
定値に決定され、ドレイン・ソース間電圧Vds,ソース
・基板間電圧Vsb,電圧Vdeは、作製されたトランジス
タの特性に基づき、回路動作に従って従属的に決まる値
である。
In the equations (3) to (8), the Boltzmann constant k, the electron charge q, and the base e of the natural logarithm are constants, and the dielectric constant εsi of silicon, the mobility μ of carriers, and the oxidation. The film capacitance Cox, the impurity concentration Ns, the intrinsic carrier concentration Ni, and the correction values fb and fs are determined to be predetermined values according to the manufacturing process conditions, and the drain-source voltage Vds, the source-substrate voltage Vsb, and the voltage Vde are produced. It is a value that is dependently determined according to the circuit operation based on the characteristics of the formed transistor.

【0056】つまり、基準電圧Vo,延いては基準電圧
Voの理論式を微分した式により求められる温度係数V
errは、抵抗値R1〜R3、及び電流値I1(t),I
2(t)を適宜設定することにより調整され、このう
ち、電流値I1(t),I2(t)は、(4)式からわ
かるように、第1及び第2のトランジスタTr1,Tr
2のゲート幅Wi及びゲート長Liにより調整されるの
である。
That is, the temperature coefficient V obtained by the differential equation of the reference voltage Vo and the theoretical equation of the reference voltage Vo.
err is a resistance value R1 to R3 and a current value I1 (t), I
It is adjusted by setting 2 (t) appropriately. Among them, the current values I1 (t) and I2 (t) are the first and second transistors Tr1 and Tr, as can be seen from the equation (4).
It is adjusted by the gate width Wi of 2 and the gate length Li.

【0057】ここで、関係式(A)〜(D)に基づき、
(3)式に示した基準電圧Voの理論式を整理すると、
次式のようになる。なお、関係式(C),(D)につい
ては、数値を定めず、パラメータM,Kを使用する。
Here, based on the relational expressions (A) to (D),
When the theoretical formula of the reference voltage Vo shown in the formula (3) is arranged,
It becomes like the following formula. For the relational expressions (C) and (D), the numerical values are not determined and the parameters M and K are used.

【0058】[0058]

【数9】 [Equation 9]

【0059】特に、関係式(A)、即ち、第1及び第2
のトランジスタTr1,Tr2のゲート幅W1,W2、
ゲート長L1,L2を夫々等しくしたことにより、I1
(t)=I2(t)となり、(3)式において、互いに
打ち消し合って、温度に依存する項が減少するため、基
準電圧Voの理論式は簡易化される。
In particular, the relational expression (A), that is, the first and second
Gate widths W1 and W2 of the transistors Tr1 and Tr2 of
By making the gate lengths L1 and L2 equal to each other, I1
(T) = I2 (t), and in the formula (3), the terms that cancel each other out and depend on the temperature are reduced, so that the theoretical formula of the reference voltage Vo is simplified.

【0060】そして、この(9)式を絶対温度tについ
て微分することにより求められる基準電圧Voの温度係
数Verr は、次式のように表される。
The temperature coefficient Verr of the reference voltage Vo obtained by differentiating the equation (9) with respect to the absolute temperature t is represented by the following equation.

【0061】[0061]

【数10】 (Equation 10)

【0062】この式において、各値を適宜設定し、パラ
メータMを変化させると、図3に示すように、温度係数
の絶対値|Verr| が極小値を持つ特性が得られ、ま
た、第2のパラメータKを変化させると、図4に示すよ
うに、所定値以上にて、略一定の値となる特性が得られ
るのである。
In this equation, when each value is appropriately set and the parameter M is changed, as shown in FIG. 3, the characteristic that the absolute value | Verr | of the temperature coefficient has a minimum value, and the second value is obtained. When the parameter K is changed, as shown in FIG. 4, it is possible to obtain the characteristic that the value becomes substantially constant above a predetermined value.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 実施例の基準電圧発生回路の構成を表す電気
回路図である。
FIG. 1 is an electric circuit diagram showing a configuration of a reference voltage generation circuit according to an embodiment.

【図2】 NチャネルMOS型電界効果トランジスタの
構造を表す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a structure of an N-channel MOS type field effect transistor.

【図3】 M=R2/R3をパラメータとして基準電圧
Voの温度係数の特性を求めたシミュレーション結果を
表すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a simulation result in which the characteristic of the temperature coefficient of the reference voltage Vo is obtained using M = R2 / R3 as a parameter.

【図4】 K=(W/L)×R3をパラメータとして基
準電圧Voの温度係数の特性を求めたシミュレーション
結果を表すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a simulation result in which the characteristic of the temperature coefficient of the reference voltage Vo is obtained using K = (W / L) × R3 as a parameter.

【図5】 従来の基準電圧発生回路の構成を表す電気回
路図である。
FIG. 5 is an electric circuit diagram showing a configuration of a conventional reference voltage generating circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2…基準電圧発生回路 10…演算増幅器 12,
14,16…抵抗 20…シリコン基板 22…ドレイン領域 24…
ソース領域 26…酸化膜 28…ゲート電極 30…チャネル Tr1…第1のトランジスタ Tr2…第2のトラン
ジスタ
2 ... Reference voltage generating circuit 10 ... Operational amplifier 12,
14, 16 ... Resistor 20 ... Silicon substrate 22 ... Drain region 24 ...
Source region 26 ... Oxide film 28 ... Gate electrode 30 ... Channel Tr1 ... First transistor Tr2 ... Second transistor

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 外部装置に対して所定の基準電圧を出力
するための演算増幅器と、 該演算増幅器の出力端子と非反転入力端子との間に接続
された第1の抵抗と、 上記演算増幅器の出力端子と反転入力端子との間に接続
された第2の抵抗と、 一端が上記非反転入力端子に接続されると共に他端が接
地され、上記第1の抵抗に上記出力端子側から上記非反
転入力端子側に向けて電流を流す第1の半導体回路と、 一端が上記反転入力端子に接続された第3の抵抗と、 一端が該第3の抵抗の上記反転入力端子とは反対側に接
続されると共に他端が接地され、上記第2の抵抗に上記
出力端子側から上記反転入力端子側に向けて電流を流す
第2の半導体回路と、 を備え、上記演算増幅器が、上記第1及び第2の半導体
回路の両端電圧の差と上記第3の抵抗の抵抗値とに基づ
いて上記第2及び第3の抵抗に流れる電流により誘起さ
れる上記第2の抵抗の両端電圧と、上記第1の半導体回
路による非反転入力端子への印加電圧との加算値を、出
力端子から上記基準電圧として出力する基準電圧発生回
路において、 上記第1の半導体回路を、ゲート及びドレインが上記演
算増幅器の非反転入力端子に接続され、ソースが接地さ
れた第1のNチャネルMOS型電界効果トランジスタか
ら構成すると共に、上記第2の半導体回路を、ゲート及
びドレインが上記第3の抵抗に接続され、ソースが接地
された第2のNチャネルMOS形電界効果トランジスタ
から構成し、 しかも、上記第1及び第2のNチャネルMOS型電界効
果トランジスタのゲート幅及びゲート長を、それぞれ同
一寸法に形成し、 上記基準電圧の温度係数が所定値となるように、上記第
1ないし第3の抵抗の抵抗値を設定してなることを特徴
とする基準電圧発生回路。
1. An operational amplifier for outputting a predetermined reference voltage to an external device, a first resistor connected between an output terminal and a non-inverting input terminal of the operational amplifier, and the operational amplifier. A second resistor connected between the output terminal and the inverting input terminal, one end connected to the non-inverting input terminal and the other end grounded, and the first resistor from the output terminal side to the above A first semiconductor circuit that allows a current to flow toward the non-inverting input terminal side, a third resistor having one end connected to the inverting input terminal, and one end opposite to the inverting input terminal of the third resistor. A second semiconductor circuit that is connected to the second resistor and has the other end grounded, and supplies a current to the second resistor from the output terminal side toward the inverting input terminal side. The difference between the voltages across the first and second semiconductor circuits and the third resistance Of the voltage across the second resistor induced by the current flowing through the second and third resistors based on the resistance value of the resistance and the voltage applied to the non-inverting input terminal by the first semiconductor circuit. In the reference voltage generating circuit for outputting the added value from the output terminal as the reference voltage, the first semiconductor circuit is configured such that the gate and the drain are connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier and the source is grounded. And a second semiconductor circuit having a gate and a drain connected to the third resistor and a source grounded. In addition, the first and second N-channel MOS field effect transistors are formed to have the same gate width and gate length, respectively. So that the temperature coefficient of the voltage reaches a predetermined value, the reference voltage generating circuit, characterized by comprising setting the resistance value of the resistance of the first to third.
【請求項2】 請求項1に記載の基準電圧発生回路にお
いて、 上記第1及び第3の抵抗の各抵抗値を、同一値に設定
し、 上記第1及び第2の半導体回路を構成する各Nチャネル
MOS型電界効果トランジスタのゲート幅Wとゲート長
Lとの比W/Lと、上記第3の抵抗の抵抗値との乗算値
を、0.7×106 Ω以上に設定してなることを特徴と
する基準電圧発生回路。
2. The reference voltage generating circuit according to claim 1, wherein the resistance values of the first and third resistors are set to the same value, and each of the first and second semiconductor circuits is configured. The multiplication value of the ratio W / L of the gate width W and the gate length L of the N-channel MOS field effect transistor and the resistance value of the third resistor is set to 0.7 × 10 6 Ω or more. A reference voltage generation circuit characterized by the above.
【請求項3】 請求項2に記載の基準電圧発生回路にお
いて、 更に、上記第2の抵抗の抵抗値R2と上記第3の抵抗の
抵抗値R3との比R2/R3を、略4.6に設定してな
ることを特徴とする基準電圧発生回路。
3. The reference voltage generating circuit according to claim 2, wherein the ratio R2 / R3 of the resistance value R2 of the second resistor and the resistance value R3 of the third resistor is approximately 4.6. A reference voltage generating circuit characterized by being set to.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007249733A (en) * 2006-03-17 2007-09-27 Oki Electric Ind Co Ltd Reference potential generation circuit
JP2009116748A (en) * 2007-11-08 2009-05-28 Panasonic Corp Constant voltage circuit
CN117193460A (en) * 2023-10-19 2023-12-08 拓尔微电子股份有限公司 A bandgap reference circuit

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