JPS6096006A

JPS6096006A - 基準電圧回路

Info

Publication number: JPS6096006A
Application number: JP58204078A
Authority: JP
Inventors: Shinji Tanaka; 慎二田中
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1983-10-31
Filing date: 1983-10-31
Publication date: 1985-05-29

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、基準゛電圧回路、特に温度による出力電圧の
変化を零、或いは任意の値に設定でき、同時に任意の出
力電圧値を設定することのできる基準電圧回路に関する
。

従来例の構成とその問題点基準電圧回路は、現在、ノくンドギャノプ方式として良
く知られた構成が主流である０半導体集積回路で任意の
出力電圧値を得るためには、通常、第１図の様に、゛コ
レクタおよびエミッタ電路に、第１．第２．第３の抵抗
ｉ（、、Ｒ２，ｉ（３を挿入し、異なる電流密度で動作
する電流ミラー結合の第１゜第２のトランジスタＱ１．
Ｑ２のベース・エミッタ間電圧の差を第３の抵抗Ｒ３で
取り出し、この正の温度係数を持つ電圧を第２の抵抗Ｈ
２の両端に発生させ、負の温度係数を持つ第３のトラン
ジスタＱ３のベース・エミッタ間′区圧との札により、
零、或いは任意の温度係数を持つ基準電圧を発生し、こ
れをトランジスタ０４〜Ｑ７による電＃ｒ０．Ｊ−ヒ１
：１の電流ミラー回路を介して、抵抗Ｍ４，１（６で分
割することにより、任意の出力電圧を得る方法に依って
いる。

ところが、この様に、第１図示の従来のバンドギャップ
方式基準電圧回路の場合、基準電圧値とその温度係数を
独立に調整できない為、余分な高い電圧が必要となる。

例えば、基準′電圧”ｒｅｆ　＝０．６ｖが必要な場合
でも、基準電圧として、最小限、バイポーラトランジス
タのベース・エミッタ間電圧■ＢＥの２倍の電圧、すな
わち、１．１〜１．３Ｖが必要であり、このため、電源
電圧としても、最小限、２〜３ｖも必要となる。また出
力ｖｒｅｆ−３Ｖが必ｇｌら、基準電圧として３．７〜
３．９Ｖ。

電源電圧きして４．５〜５．５Ｖが必要となる。近年の
低電源電圧化指向に於て、このような余分の高い電圧が
必要であることは、不適格要因となる。

また、低消費電流化についても、従来の方法では難しく
、例えば、第１図の回路では通常の半導体集積回路製造
今程に依った場合、占有面積の大きくなる高抵抗化に限
度があって、高抵抗回路６００μＡ以下は現実的には困
難でるる。

発明の目的本発明は、低電源電圧化、及び低消費電流化が各章で、
且つ、任易の温度係数と任意の出力電圧値を容易に設定
可能な基準電圧回路を提供するものである。

発明の構成本発明は、要約するに、第１および第２の電流源のそれ
ぞれに、異なる電流密度で動作する第１および第２のト
ランジスタをそれぞれコレクタ接続し、前記第１の電流
源にベース接続された第３のトランジスタのエミッタ電
路に第１．第２の抵抗を縦続し、前記第１のトランジス
タのベースに前記第１．第２の抵抗の接続中点′亀位を
印加し、前記第２のトランジスタのベースに前記第３の
トランジスタのエミッタ電位を印加すると共に、同第２
のトランジスタのエミッタ電路に第３の抵抗を接続し、
第３の電流源に接続した第４の抵抗をＪ！！１じて出力
を取シ出す構成をそなえた基準電圧回路であり、これに
より、第３の抵抗端子間に温度補償された低い基準電圧
を得て、これを電’ｔｉｌｔ　ミラー結合を介して、第
４の抵抗から低い基準電圧出力を得ることができる。

実施例の説明第２図は、本発明の実施例回路図であり、以下、本発明
をこの実／Ａｉ例により詳しく説明する。

第２図で、第１のトランジスタＱ２１および第２のトラ
ンジスタＱ２２は、第３のトランジスタＱ２３のエミッ
タ電路に接続された第１の抵抗Ｒ２１および第２の抵抗
Ｒ２２１／（よって、それぞれのベース電位が与えられ
ている。また、第１のトランジスタＱ２１および第２の
トランジスタＱ２２の各コレクタには、トランジスタＱ
２４および同Ｑ２５で構成される電流ミラー回路による
第１および第２の電流源がそれぞれ接続され、さらに、
第３のトランジスタＱ２３のベースも、第１の電流源ト
ランジスタＱ２４に接続され、一方、第２のトランジス
タＱ２２のエミッタ電路には第３の抵抗Ｒ２３が接続さ
れている。そして、基準電圧出力ｖｒｅｆは、もうひと
つの電流ミラー結合トランジスタＱ２６よシなる第３の
電流源に接続された第４の抵抗Ｒ２４から取り出される
。

この回路の動作を解析的にのべると、第２のトランジス
タ０２２のエミッタ電圧ｖｓけ、各トランジスタのベー
ス電流を無視すると、（１）式で表わされる。

・・・・・（１）トランジスタＱ２１と０２２のベースエミッタ間電圧差
△ｖＢＥが（１）式の右辺第一項にめたり、このベース
エミッタ間電圧差Δｖｋ３Ｅば、電流ミラー回路の各ト
ランジスタＱ２４　、Ｑ２５により、一定の比率で供給
される動作電流Ｉ、、Ｉ、と、トランジスタＱ２１．Ｑ
２゜のエミツタ面積比により決定される。

これを（２）式に表わす。

Ｊ　Ｊ　：）ランジスタＱ２１．Ｑ２２の動作型１１　
２流密度Ｓ・　、Ｓ・　：トランジスタＱ２１．Ｑ２２のエミＪ
！、Ｉ　Ｊ！、２ツタ面積比ｎ：電流ミラーの動作電流比Ｉ、／Ｉ。

ｋ：ボルツマン定数ｑ：電子定片Ｔ：絶対温度（０Ｋ）ここで、電圧ｖｓの温度係数　Ｖｓ／Ｔは、（功式を温
度゛ｒで微分することによって得られ、（３）式で示さ
れる。

（３）式の右辺の第１項は正の値、第２項は負の値とな
り、抵抗比Ｈ２２／Ｒ２１を調整することにより零温度
係数、或ｆ／’ｒは任意の温度係数に設定できることが
わかる。ここで、温度補償された電圧ｖｓは、トランジ
スタＱ２１．Ｑ２２の動作電流密度比により一定で、一
般的に０．５Ｖ以下の値であり、これを電流ミラー回路
のトランジスタＱ２５．Ｑ２’６により、抵抗Ｒ２４の
両端の電圧降下に変換して、基準電圧ｖｒｅｆ　として
取り出せばよい。最終的に基準電圧ｖｒｅｆの値とその
温度係数とは、谷−々（４ｖ式、（６）式で表わされる
。

（ｍ：電流ミラーＱ２６”２６の動作電流比Ｉ　、／Ｉ
　、　）零温度係数の設定については、Ｑ２１．Ｑ２２の動作電
流密度比と、抵抗比’２２／’２１のみ調整すれば良く
、更に抵抗比’　２４　／ｋＬ２３を調整することによ
り任意の基準電圧値を得ることができる。

本発明の実施例回路によれば、基準電圧出力ｖｒｅｆは
、電源電圧よりも、トランジスタＱ２６の飽和電圧差分
だけ低ければ良い。したがって、電源電圧は、最低２”
ＢＥ＋１ｖＣＥ（ＳＡＴ）の電圧、すなわち、実用上で
は約１．６ｖから動作するので例えば、基準電圧０．５
ｖで電源電圧１．ｒｓ　Ｖ　、基準電圧３ｖに対し電源
電圧３．２ｖあれば、安定に動作し、従来のバンドギャ
ップ基準電圧回路に較べ低電源電圧化が容易である。

丑だ、低／ｌ′ｉ費電流化についても容易で、各々の電
流ミラー回路の動作電流を２０μ八程度に設定できるの
で、最大電流を見積っても、１００μ八以下に消費電流
を抑えることが可能である。

同時に、（４）式、（６）式からも明らかな通り、△■
ｊ：ｌＥを決定しているのがトランジスタＱ２１゜Ｑ２
２のエミツタ面積比と、電流ミラー回路の電流比だけで
あり基準電圧設定は抵抗比だけなので、従来の回路より
も高精度であシ、半導体集積回路装置に最適である。

発明の効果本発明によれば、次の様な効果がある。

第一の効果は、低電源電圧化が容易である。

第二の効果は、低消費成流化が容易である。

第三の効果は、高精度にできる。

このような効果があると同時に、３個の抵抗比だけで、
任意の温度係数、及び任意の基準電圧値を容易に設定で
きるので半導体集積回路に最適である０

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来例バンドギャップ方式の基準電圧回路図
、第２図は、本発明実施例の基準電圧回路図である。Ｑ　−Ｑ　・・・・・・トランジスタ、Ｒ２１〜Ｒ２４
・・・・・２１　２６抵抗。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）第１および第２の電流源のそれぞれに、異なる電
流密度で動作する第１および第２のトランジスタをそれ
ぞれコレクタ接続し、前記第１の電流源にベース接続さ
れた第３のトランジスタのエミッタ電路に第１．第２の
抵抗を縦続し、前記第１のトランジスタのベースに前記
第１．第２の抵抗の接続中点電位を印加し、前記第２の
トランジスタのベースに前記第３のトランジスタのエミ
ッタ電位を印加すると共に、同第２のトランジスタのエ
ミッタ電路に第３の抵抗を接続し、第３の電流びに接続
した第４の抵抗を通じて出力を取り出す構成をそなえた
基準電圧回路。
（２）第１．第２および第３の谷電流源が互いに電流ミ
ラー回路結合された特許請求の範囲第１項に記載の基準
電圧回路。