JP4920487B2 - Reference voltage generator - Google Patents

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Description

本発明は、基準電圧装置に関し、特に、半導体検査装置、計測電源に内臓するDC系の電圧電流印加測定器に適用して好適な基準電圧生成装置(基板モジュール)に関する。   The present invention relates to a reference voltage device, and more particularly to a reference voltage generation device (substrate module) suitable for application to a semiconductor inspection device and a DC-type voltage / current application measuring instrument built in a measurement power source.

半導体検査装置、計測電源等に内臓するDC系の電圧電流印加測定器の基準電圧発生回路において、相対的に安定性の高い複数の基準電圧を発生する基準電圧発生器を経済的に実現することが望まれている。はじめに、本明細書で使用するいくつかの用語のうち確度、精度、相対精度について概説しておく。   To economically realize a reference voltage generator that generates a plurality of reference voltages having relatively high stability in a reference voltage generation circuit of a DC system voltage / current application measuring instrument built in a semiconductor inspection device, a measurement power source, etc. Is desired. First, the accuracy, accuracy, and relative accuracy of some terms used in this specification will be outlined.

確度は、国内、国際標準に対しての正確さに対して用いる。   Accuracy is used for accuracy relative to national and international standards.

精度は、検査装置の校正機器に対する追随の程度、もしくは校正機器の値と相対的な正確さに対して用いる。   The accuracy is used for the degree of follow-up of the inspection apparatus with respect to the calibration device or the accuracy relative to the value of the calibration device.

相対精度は、同一DCモジュール内での値の比の正確さと、2つ以上のDCモジュール間の同一値の一致度に対して用いる。前者(同一DCモジュール内での値の比の正確さ)は、「直線性(リニアリティ)」とも呼ばれる。なお、相対精度は、例えば時間間隔をおいて、同一値を発生、測定したときの一致度(再現性)の意味で用いる場合もあるが、本明細書では、再現性は、確度・精度に含める。   Relative accuracy is used for the accuracy of the ratio of values within the same DC module and the degree of coincidence of the same value between two or more DC modules. The former (accuracy of the ratio of values in the same DC module) is also called “linearity”. The relative accuracy may be used to mean the degree of coincidence (reproducibility) when, for example, the same value is generated and measured at time intervals, but in this specification, reproducibility refers to accuracy and accuracy. include.

検査装置等に搭載される計測電源(計測用DCモジュール)は、電圧印加(voltage force)又は電流印加(current force)を行い、電流測定(current measure)、電圧測定(voltage measure)が可能な構成のDCモジュールである。   A measurement power source (DC module for measurement) mounted on an inspection apparatus or the like is configured to perform voltage measurement or voltage measurement by performing voltage application or current application. DC module.

以下、従来の計測電源の課題を説明する。なお、以下に説明する課題は、もっぱら本願発明者等の検討結果に基づくものである。   Hereinafter, the problem of the conventional measurement power supply will be described. The problems described below are based solely on the results of studies by the present inventors.

計測電源(計測用DCモジュール)は、出力値(印加電圧/電流値)及び測定値を保証するため、基準電圧回路を内臓している。基準電圧は、システムの確度、精度を、直接保証するものではなく、副次的な基準であり、例えば、校正を専門とするデジタルマルチメータ又は等価な計測器(以下「DMM」という)を、検査装置全体に1台装備し、基準電圧の測定値を随時校正して、間接的に保証している。システムの電源投入時、休止時や温度の大きな変化が生じた時に、DMMで校正が行われる。   A measurement power source (DC module for measurement) has a built-in reference voltage circuit to guarantee an output value (applied voltage / current value) and a measured value. The reference voltage does not directly guarantee the accuracy and accuracy of the system, but is a secondary reference. For example, a digital multimeter or an equivalent measuring instrument (hereinafter referred to as “DMM”) specialized in calibration, One inspection device is installed, and the measured value of the reference voltage is calibrated at any time to guarantee indirectly. Calibration is performed by the DMM when the system is turned on, at rest, or when a significant temperature change occurs.

卓上型(ベンチトップ)等の計測電源等において、精度・確度を確保するために、単品で校正用DMMを組み込む構成を採用すると、著しく高価となる。   In a measurement power source such as a desktop type (bench top), it is extremely expensive to adopt a configuration in which a calibration DMM is incorporated in order to ensure accuracy and accuracy.

すなわち、計測電源に、校正用DMMを組み込むという構成は、多ピン化、多電源化に際しても、数電源程度の小規模の用途には向かない(採算が合わない)。このため、確度・精度面で妥協せざるを得ない。   In other words, the configuration in which the calibration DMM is incorporated in the measurement power supply is not suitable for small-scale applications of several power supplies even when the number of pins and the number of power supplies are increased (not profitable). For this reason, the accuracy and accuracy must be compromised.

また、基準電圧が複数存在しても、測定レンジ毎の校正または基準となるもので、ADC(アナログデジタル変換回路)、DAC(デジタルアナログ変換回路)の精度、分解能を改善することはできない。例えば1Vレンジで16ビット分解能の場合、10Vレンジでも、16ビット分解能で変らない。   Even if there are a plurality of reference voltages, they are used for calibration or reference for each measurement range, and the accuracy and resolution of ADC (analog / digital conversion circuit) and DAC (digital / analog conversion circuit) cannot be improved. For example, in the case of 16-bit resolution in the 1 V range, the 16-bit resolution does not change even in the 10 V range.

一般に、計測系の確度、精度は、分布幅にして、標準偏差の4倍(生起確率0.006%)で定義されることが多い。長期変動に加え、動作、保存環境による、不可逆的変動(ヒステリシス)を考慮すると、日常的なバラツキは、保証値の数分の1程度に設定することが必要とされる。   In general, the accuracy and accuracy of a measurement system are often defined as four times the standard deviation (occurrence probability 0.006%) in terms of distribution width. In consideration of irreversible fluctuation (hysteresis) due to operation and storage environment in addition to long-term fluctuation, it is necessary to set the daily variation to about a fraction of the guaranteed value.

市場にある製品のレベルを、1桁の改善(例えば10Vレンジで1mv以下の確度・100uVの相対精度)を、工業的・経済的に達成する場合には、既存技術(state of the arts)では、本質的な壁を乗り越える必要がある。これは、この分野で長年の実績を持つ本願発明者達の知見である。   If you want to improve the level of products on the market by an order of magnitude (for example, accuracy of 1 mV or less in the 10 V range, relative accuracy of 100 uV) industrially and economically, the existing technology (state of the arts) Need to overcome the essential barriers. This is the knowledge of the present inventors who have a long track record in this field.

値の異なる複数の基準電圧を絶対値と相対値を安定に生成する問題を以下検証し問題点を明らかにする。   The problem of stably generating absolute values and relative values of a plurality of reference voltages having different values will be verified below to clarify the problems.

主要素子である半導体装置は、その動作理論(PN接合)において、電流Iと、電圧Vと絶対温度Tに、
I∝exp(qV/kT)
なる関係が存在する。ここで、q:電子の単位電荷、k:ボルツマン定数である。熱温度VT=kT/q(VTは300Kで26mV)を用いると、I∝exp(V/VT)
よく知られているように、シリコンダイオードの正方向電圧の温度依存性(温度係数)は、常温で大略−2mV/℃である。電子、正孔などの動きも、同様なファクタに支配されている。
The semiconductor device which is the main element has a current I, a voltage V and an absolute temperature T in its operation theory (PN junction).
I∝exp (qV / kT)
A relationship exists. Here, q is a unit charge of electrons, and k is a Boltzmann constant. When using a thermal temperature VT = kT / q (VT is 26 mV at 300K), I∝exp (V / VT)
As is well known, the temperature dependence (temperature coefficient) of the positive voltage of the silicon diode is approximately −2 mV / ° C. at room temperature. The movement of electrons, holes, etc. is governed by similar factors.

シリコン結晶においては、キャリアのモビリティに結晶軸の依存性があり、ストレス(応力)の関数でもある。ダイオード特性のみならず、抵抗値もピエゾ抵抗効果により、ストレスに影響される。封止構造やプリント配線基板の取り付けで、半導体素子にストレスがかかり、熱特性の違いから、ストレスにも温度依存性を生じ、外部から、機械的な力を加えなくても、複雑な温度特性になることは容易に推測される。   In silicon crystals, carrier mobility has crystal axis dependence and is also a function of stress. Not only the diode characteristics but also the resistance value is affected by stress due to the piezoresistance effect. The stress is applied to the semiconductor element due to the sealing structure and the mounting of the printed wiring board. Due to the difference in thermal characteristics, the stress also has temperature dependence, and complicated temperature characteristics can be obtained without applying mechanical force from the outside. It is easy to guess.

基準電圧回路としては、よく知られた、ツェナーダイオード、あるいはバンドギャップ電圧リファレンス回路等のように、多くの場合、正の温度係数と、負の温度係数の電圧加算する等、特性の相反する組み合わせで相殺したり、回路技術的に工夫して、電圧の安定な温度特性を得る工夫をしている。   In many cases, the reference voltage circuit, such as a well-known Zener diode or band gap voltage reference circuit, has a combination of conflicting characteristics such as adding positive and negative temperature coefficient voltages. In other words, the circuit technology is devised to obtain a stable temperature characteristic of the voltage.

しかしながら、これには限界があり、工業製品として、経済的に達成できる電圧基準素子は数ppm/℃の温度依存性を持つ。   However, there is a limit to this, and a voltage reference element that can be economically achieved as an industrial product has a temperature dependency of several ppm / ° C.

電圧基準素子の温度依存性を仮に10vで±5ppm/℃とすると、±10℃の環境下で使う場合には、10v±0.5mvの誤差が基準電圧で生ずる。   Assuming that the temperature dependence of the voltage reference element is ± 5 ppm / ° C. at 10 v, an error of 10 v ± 0.5 mv occurs in the reference voltage when used in an environment of ± 10 ° C.

工業用として、電源装置などに多用される16ビットのADC/DACでは、絶対値は、上述の電圧基準素子と同等であるから、確度は同等であり、分解能(LSB)は、±10Vでは、0.305mV、直線性は、2乃至4LSB(Least Significant Bit)であるから、±0.5〜1mvとなる。   In industrial use, in a 16-bit ADC / DAC frequently used for power supply devices and the like, the absolute value is equivalent to the voltage reference element described above, so the accuracy is equivalent, and the resolution (LSB) is ± 10 V. Since 0.305 mV, the linearity is 2 to 4 LSB (Least Significant Bit), it is ± 0.5 to 1 mv.

また、電圧分割抵抗も、数ppm/℃の温度特性を有する。   The voltage dividing resistor also has a temperature characteristic of several ppm / ° C.

集積化したネットワーク抵抗を用い改善する方法もあるが、コストの問題がある。   Although there is a method of improvement using an integrated network resistance, there is a problem of cost.

演算増幅器(Op−Amp)は、入力オフセット電圧の温度特性と、コモンモード(同相)電圧による変動が、数10uV〜数100uV生じ、温度により変動する。特に、コモンモードの変化は、複雑であり、1次式では補正しきれないケースがある。なお、チョッパータイプの演算増幅器もあるが、スイッチ雑音の問題があり用途が限定される。   In the operational amplifier (Op-Amp), fluctuations due to the temperature characteristics of the input offset voltage and the common mode (in-phase) voltage occur from several tens uV to several hundreds uV, and fluctuate depending on the temperature. In particular, the change in the common mode is complicated, and there are cases where it cannot be corrected by the linear expression. Although there is a chopper type operational amplifier, there is a problem of switch noise, and its application is limited.

温度ドリフト対策として、オーブンを用いるのが一つの手段であるが、機器全体、ボード全体を定温(恒温)にするような、大型の物は用途に合わない。   One measure is to use an oven as a countermeasure against temperature drift, but large objects that keep the entire equipment and the entire board at a constant temperature (constant temperature) are not suitable for the application.

また、電圧基準素子にヒータを内臓させる手法を用いた場合、周辺素子の温度変動には効果はなく、したがって、これだけでは、目的を達成し得ない。   In addition, when a method of incorporating a heater in the voltage reference element is used, there is no effect on temperature fluctuations of the peripheral elements, and therefore the purpose cannot be achieved by this alone.

したがって、本発明の目的は、校正用DMMを常設しなくても、確度を維持できる基準電圧を生成可能な基準電圧回路を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a reference voltage circuit capable of generating a reference voltage that can maintain accuracy without permanently installing a calibration DMM.

また、本発明の他の目的は、DAC、ADCを用いたシステムに実装した場合に、少なくともDACやADCよりも相対精度の安定な複数の基準電圧を供給しえる基準電圧回路を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a reference voltage circuit capable of supplying a plurality of reference voltages having a relative accuracy more stable than that of a DAC or ADC when mounted on a system using a DAC or ADC. is there.

本発明のさらに他の目的は、コストの上昇を抑え、安定、高精度の基準電圧回路を提供することにある。   Still another object of the present invention is to provide a stable and highly accurate reference voltage circuit that suppresses an increase in cost.

本願で開示される発明は、上記課題を解決するため、概略以下の構成とされる。   In order to solve the above problems, the invention disclosed in the present application is generally configured as follows.

本発明の1つのアスペクト(側面)に係る基準電圧生成装置(モジュール)は、第1の電圧基準素子と、前記第1の電圧基準素子の校正を行うための第2の電圧基準素子とを有する基準電圧発生部と、
前記第1の電圧基準素子の出力電圧を抵抗分割し互いに値が異なる複数の電圧を出力する電圧分割抵抗と、
前記電圧分割抵抗の複数の電圧をそれぞれ受けて出力する複数のバッファアンプと、
前記第1、第2の電圧基準素子に関連付けてそれぞれ配置される第1、第2の温度検出素子と、
前記第1、第2の電圧基準素子に関連付けてそれぞれ配置される第1、第2の発熱体と、
前記第1、第2の温度検出素子でのそれぞれの温度検出結果に基づき、前記第1、第2の発熱体の制御をそれぞれ行う第1、第2の温度制御回路と、
前記第1及び第2の電圧基準素子の電圧を比較して、前記第1の電圧基準素子の出力電圧調整用のトリム端子に供給される電圧を出力する電圧比較器と、
を含む基板を備え、
前記第1及び第2の電圧基準素子と、前記電圧分割抵抗と、前記バッファアンプと、前記第1及び第2の温度検出素子と、前記第1及び第2の発熱体とを覆う断熱覆いを備え、
前記第2の電圧基準素子と、前記第2の電圧基準素子に対応する前記第2の温度検出素子と前記第2の発熱体とは、前記基板の前記断熱覆いで覆われている領域内の一側端部に配置され、
前記第1の電圧基準素子と、前記第1の電圧基準素子に対応する前記第1の温度検出素子と前記第1の発熱体とは、前記基板の前記断熱覆いで覆われている領域内において、前記一側端部と相対する側に配置されている。前記基板上、前記第1の温度検出素子と前記第2の温度検出素子の間に配置される回路素子は、該回路素子が配置される位置に対応した一定温度で動作するように制御される。
A reference voltage generation device (module) according to one aspect (side surface) of the present invention includes a first voltage reference element and a second voltage reference element for calibrating the first voltage reference element. A reference voltage generator;
A voltage dividing resistor that divides the output voltage of the first voltage reference element by resistance and outputs a plurality of voltages having different values;
A plurality of buffer amplifiers each receiving and outputting a plurality of voltages of the voltage dividing resistor;
First and second temperature detection elements respectively disposed in association with the first and second voltage reference elements;
First and second heating elements respectively disposed in association with the first and second voltage reference elements;
First and second temperature control circuits for controlling the first and second heating elements based on the respective temperature detection results of the first and second temperature detection elements;
A voltage comparator that compares the voltages of the first and second voltage reference elements and outputs a voltage supplied to an output voltage adjustment trim terminal of the first voltage reference element;
Comprising a substrate including
A heat insulating cover covering the first and second voltage reference elements, the voltage dividing resistor, the buffer amplifier, the first and second temperature detection elements, and the first and second heating elements; Prepared,
The second voltage reference element, the second temperature detection element corresponding to the second voltage reference element, and the second heating element are in a region covered with the heat insulating cover of the substrate. Arranged at one end,
The first voltage reference element, the first temperature detection element corresponding to the first voltage reference element, and the first heating element are within a region covered with the heat insulating cover of the substrate. And disposed on the side opposite to the one side end. A circuit element disposed on the substrate and between the first temperature detection element and the second temperature detection element is controlled to operate at a constant temperature corresponding to a position where the circuit element is disposed. .

本発明において、前記第2の電圧基準素子がツェナーダイオードを含み、前記ツェナーダイオードは、前記基板上、前記断熱覆いで覆われている領域内の一側端部に配置され、前記第2の温度検出素子、前記第2の温度制御回路、前記第2の発熱体により、前記ツェナーダイオードの周囲温度が、前記ツェナーダイオードの温度特性が平坦になる温度に保持されるように制御されるようにしてもよい。   In the present invention, the second voltage reference element includes a Zener diode, and the Zener diode is disposed on one side end portion in the region covered with the heat insulating cover on the substrate, and the second temperature reference element. The detection element, the second temperature control circuit, and the second heating element are controlled so that the ambient temperature of the Zener diode is maintained at a temperature at which the temperature characteristic of the Zener diode becomes flat. Also good.

本発明において、前記断熱覆いで覆われている領域内において、前記第1及び第2の電圧基準素子を有する前記基準電圧発生部と、前記電圧分割抵抗と、前記複数のバッファアンプと、前記第1及び第2の温度検出素子とが、前記基板の主面に配設され、
前記基板の主面と反対側の面において、前記第1及び第2の電圧基準素子に対応する位置に、前記第1及び第2の発熱体が配置される構成としてもよい。
In the present invention, in the region covered with the heat insulating cover, the reference voltage generation unit having the first and second voltage reference elements, the voltage dividing resistor, the plurality of buffer amplifiers, and the first The first and second temperature detecting elements are disposed on the main surface of the substrate;
The first and second heating elements may be arranged at positions corresponding to the first and second voltage reference elements on the surface opposite to the main surface of the substrate.

本発明において、前記第1、第2の温度制御回路は、それぞれ、前記第1、第2の温度検出素子のそれぞれの検出結果に応じて、前記第1、第2の発熱体に流す電流をそれぞれ可変させる第1、第2のトランジスタを備えている。   In the present invention, the first and second temperature control circuits respectively supply currents to flow through the first and second heating elements according to the detection results of the first and second temperature detection elements, respectively. First and second transistors that are variable are provided.

本発明において、前記第2の電圧基準素子の一端には、前記第1の電圧基準素子の出力を受けるバッファの出力を介して基準電圧が供給され、前記第2の電圧基準素子の他端は、前記第1の電圧基準素子が接続されるグランド電位に共通に接続される。   In the present invention, one end of the second voltage reference element is supplied with a reference voltage via an output of a buffer that receives the output of the first voltage reference element, and the other end of the second voltage reference element is Are connected in common to a ground potential to which the first voltage reference element is connected.

本発明において、前記基準電圧発生部は、前記第1の電圧基準素子の出力を受ける前記バッファの出力とグランド電位間に直列に接続される第1抵抗と第2の抵抗を備え、前記第2の抵抗の抵抗値は調整自在とされる出力調整回路を備え、前記第1の電圧基準素子のトリム端子は、前記第2の抵抗の中点に接続されるとともに、前記基板に設けられた外部トリム端子にも接続される、構成としてもよい。   In the present invention, the reference voltage generator includes a first resistor and a second resistor connected in series between an output of the buffer that receives an output of the first voltage reference element and a ground potential, and the second resistor An output adjustment circuit that can adjust the resistance value of the first resistor, and a trim terminal of the first voltage reference element is connected to a midpoint of the second resistor and is externally provided on the substrate. It is good also as a structure connected also to a trim terminal.

本発明において、前記外部トリム端子には、前記電圧比較器からの出力電圧、又は、外部から供給されるトリム用の電圧が供給される構成としてもよい。   In the present invention, an output voltage from the voltage comparator or a trim voltage supplied from the outside may be supplied to the external trim terminal.

本発明において、前記第1の温度検出素子の出力端は、前記第1の電圧基準素子からの基準電圧出力を受けるバッファの出力に抵抗を介して接続され、
前記第2の温度検出素子の出力端は、前記第1の電圧基準素子からの基準電圧出力を受ける前記バッファの出力に抵抗を介して接続され、前記第1の温度制御回路は、前記第1の温度検出素子の出力電圧と、前記第1の電圧基準素子の出力を受ける前記バッファの出力電圧とに基づき、前記第1のトランジスタのバイアス電圧を可変させる第1の差動増幅回路を備え、前記第2の温度制御回路は、前記第2の温度検出素子の出力電圧と、前記第1の電圧基準素子の出力を受ける前記バッファの出力電圧とに基づき、前記第2のトランジスタのバイアス電圧を可変させる第2の差動増幅回路を備えた構成としてもよい。
In the present invention, an output terminal of the first temperature detection element is connected to an output of a buffer that receives a reference voltage output from the first voltage reference element via a resistor,
An output terminal of the second temperature detection element is connected to an output of the buffer that receives a reference voltage output from the first voltage reference element via a resistor, and the first temperature control circuit includes the first temperature control circuit. A first differential amplifier circuit that varies a bias voltage of the first transistor based on an output voltage of the temperature detection element and an output voltage of the buffer that receives an output of the first voltage reference element; The second temperature control circuit determines a bias voltage of the second transistor based on an output voltage of the second temperature detection element and an output voltage of the buffer that receives an output of the first voltage reference element. It is good also as a structure provided with the 2nd differential amplifier circuit made variable.

本発明の別の側面に係る装置は、第1の電圧基準素子を含む基準電圧発生部と、
前記第1の電圧基準素子の出力電圧を抵抗分割し互いに値が異なる複数の電圧を出力する電圧分割抵抗と、
前記電圧分割抵抗の複数の電圧をそれぞれ受けて出力する複数のバッファアンプと、
前記第1の電圧基準素子の付近に配置される第1の温度検出素子と、
前記第1の電圧基準素子の付近に配置される第1の発熱体と、
前記第1の温度検出素子での検出結果を受け、前記第1の発熱体の制御を行う温度制御回路と、
を基板上に備え、
前記基板の一側端部と、前記第1の電圧基準素子と、前記電圧分割抵抗と、前記バッファアンプと、前記第1の発熱体と、を覆う断熱覆いを備えている。
An apparatus according to another aspect of the present invention includes a reference voltage generation unit including a first voltage reference element;
A voltage dividing resistor that divides the output voltage of the first voltage reference element by resistance and outputs a plurality of voltages having different values;
A plurality of buffer amplifiers each receiving and outputting a plurality of voltages of the voltage dividing resistor;
A first temperature sensing element disposed in the vicinity of the first voltage reference element;
A first heating element disposed in the vicinity of the first voltage reference element;
A temperature control circuit for receiving the detection result of the first temperature detection element and controlling the first heating element;
On the substrate,
A heat insulating cover is provided to cover one end of the substrate, the first voltage reference element, the voltage dividing resistor, the buffer amplifier, and the first heating element.

本発明において、前記第1の電圧基準素子が、前記第1の電圧基準素子の出力電圧調整用のトリム端子を有し、トリム用の電圧を外部から受け、前記電圧基準素子のトリム端子に供給する調整回路を備えている。   In the present invention, the first voltage reference element has a trim terminal for adjusting an output voltage of the first voltage reference element, receives a trim voltage from the outside, and supplies the trim voltage to the trim terminal of the voltage reference element. An adjustment circuit is provided.

本発明において、前記断熱覆いで覆われている領域内において、前記第1の電圧基準素子を含む基準電圧発生部と、前記電圧分割抵抗と、前記複数のバッファアンプと、前記第1の温度検出素子とが、前記基板の主面に配設され、前記基板の前記主面と反対側の面において、前記第1の電圧基準素子に対応する位置に前記第1の発熱体が配置される。   In the present invention, a reference voltage generation unit including the first voltage reference element, the voltage dividing resistor, the plurality of buffer amplifiers, and the first temperature detection in a region covered with the heat insulating cover. An element is disposed on the main surface of the substrate, and the first heating element is disposed at a position corresponding to the first voltage reference element on a surface opposite to the main surface of the substrate.

本発明において、前記基板上、前記断熱覆いで覆われていない領域内において、第2の温度検出素子を備えている。   In this invention, the 2nd temperature detection element is provided in the area | region which is not covered with the said heat insulation cover on the said board | substrate.

本発明において、前記電圧分割抵抗の一のタップの出力電圧を入力し、反転した信号を出力する反転増幅器を備えている。前記電圧分割抵抗は、前記第1の電圧基準素子の出力と前記一のタップとの間に直列に接続された複数の抵抗と、前記反転増幅器の出力と前記一のタップ間の帰還路に直列に接続された複数の抵抗と、を備えている。本発明において、前記反転増幅器の入力オフセットの調整、及び、前記反転増幅器の出力電圧の調整を行う回路を備えた構成としてもよい。本発明において、前記反転増幅器は、好ましくは、前記断熱覆いで覆われている領域に配置される。   In the present invention, an inverting amplifier for inputting an output voltage of one tap of the voltage dividing resistor and outputting an inverted signal is provided. The voltage dividing resistor includes a plurality of resistors connected in series between the output of the first voltage reference element and the one tap, and a series of a feedback path between the output of the inverting amplifier and the one tap. A plurality of resistors connected to each other. In the present invention, a circuit may be provided that adjusts the input offset of the inverting amplifier and adjusts the output voltage of the inverting amplifier. In the present invention, the inverting amplifier is preferably arranged in a region covered with the heat insulating cover.

本発明において、前記基準電圧生成回路からの複数の基準電圧は、前記基板が接続されるバスラインを介して複数のシステムに供給される構成としてもよい。   In the present invention, a plurality of reference voltages from the reference voltage generation circuit may be supplied to a plurality of systems via a bus line to which the substrate is connected.

本発明の別の側面に係る装置は、計測電源を構成する電圧電流印加測定装置に用いられる基準電圧生成装置であって、第1の電圧基準素子と、前記第1の電圧基準素子の校正を行うための第2の電圧基準素子とを有する基準電圧発生部と、
前記第1の電圧基準素子の出力を受け電圧分割抵抗により、互いに値が異なる複数の基準電圧を生成し前記基準電圧を分配するバッファアンプを備え、
前記第1の電圧基準素子の近傍に配置された第1の温度検出素子と、第2の温度検出素子と、をプリント板上に備え、
さらに、前記プリント板を加熱する第1の発熱体と、
前記第1の温度検出素子での検出結果、又は、前記第1の温度検出素子と前記第2の温度検出素子での検出結果に基づき、前記第1の発熱体、又は、前記第1の発熱体と第2の発熱体とにより、前記基準電圧発生部が一定の温度になり、前記第1の温度検出素子と前記第2の温度検出素子の間に配置される回路素子は、該回路素子が配置される位置に対応した一定の温度になるように温度制御を行う手段と、
を備え、
前記基準電圧発生部、前記電圧分割抵抗、及び前記バッファアンプは、断熱覆いで覆われており、
前記基準電圧発生部の前記第2の電圧基準素子は、前記プリント板の端部に配置されており、温度制御を容易化し、機械的なストレスが伝達し難くされている。
An apparatus according to another aspect of the present invention is a reference voltage generation apparatus used in a voltage / current application measuring apparatus that constitutes a measurement power source, and includes a first voltage reference element and calibration of the first voltage reference element. A reference voltage generator having a second voltage reference element for performing,
A buffer amplifier that receives the output of the first voltage reference element, generates a plurality of reference voltages having different values by a voltage dividing resistor, and distributes the reference voltage;
A first temperature detection element disposed in the vicinity of the first voltage reference element; and a second temperature detection element on the printed board.
A first heating element for heating the printed board;
Based on the detection result of the first temperature detection element or the detection results of the first temperature detection element and the second temperature detection element, the first heating element or the first heat generation. The reference voltage generating unit has a constant temperature due to the body and the second heating element, and the circuit element disposed between the first temperature detection element and the second temperature detection element is the circuit element. Means for controlling the temperature so as to be a constant temperature corresponding to the position where
With
The reference voltage generator, the voltage dividing resistor, and the buffer amplifier are covered with a heat insulating cover,
The second voltage reference element of the reference voltage generation unit is disposed at the end of the printed board, facilitating temperature control and making it difficult for mechanical stress to be transmitted.

本発明において、前記断熱覆いは、前記プリント板の一部を覆い、動作保証範囲で温度制御を可能としている。   In the present invention, the heat insulating cover covers a part of the printed board and enables temperature control within an operation guarantee range.

本発明において、前記第1の温度検出部は前記プリント板の前記断熱覆いで覆われている基板部と、覆われていない基板部との境界近傍に配置され、前記断熱覆いで覆われている前記電圧基準素子、前記電圧分割抵抗、及び前記バッファアンプを搭載した基板部分の温度の勾配を一定にするための第2の温度制御回路を備えている。   In the present invention, the first temperature detection unit is disposed in the vicinity of the boundary between the substrate part of the printed board covered with the heat insulating cover and the substrate part not covered, and is covered with the heat insulating cover. A second temperature control circuit is provided for making the temperature gradient of the substrate portion on which the voltage reference element, the voltage dividing resistor, and the buffer amplifier are mounted constant.

本発明において、前記基準電圧発生部が、正極又は負極の単極出力であり、両極性の出力を得る場合、反転出力を得るため、分割抵抗を入力抵抗と帰還抵抗に用いた反転増幅器を備えた構成としてもよい。   In the present invention, when the reference voltage generating unit is a positive or negative unipolar output, and a bipolar output is obtained, an inverting amplifier using a dividing resistor as an input resistor and a feedback resistor is provided to obtain an inverted output. It is good also as a structure.

本発明において、前記反転増幅器の入力オフセット電圧をキャンセルするため、入力オフセット電圧の小さい演算増幅器により、オフセット電圧を検出し、直接又は間接的に帰還を掛け、前記電圧分割抵抗の0v点をグランド電位とし、前記反転増幅器の出力電圧を調整する回路を備えた構成としてもよい。   In the present invention, in order to cancel the input offset voltage of the inverting amplifier, the offset voltage is detected by an operational amplifier having a small input offset voltage, and feedback is applied directly or indirectly, and the 0v point of the voltage dividing resistor is set to the ground potential. The circuit may be provided with a circuit for adjusting the output voltage of the inverting amplifier.

本発明の他の側面に係る回路基板は、基板の少なくとも一側端部を含む領域を覆う断熱覆いと、前記基板の前記断熱覆いで覆われている領域内の前記一側端部と反対側に配設された、第1の温度検出素子及び第1の発熱体と、前記基板の前記断熱覆いで覆われている領域内の前記一側端部に配設された、第2の温度検出素子及び第2の発熱体と、前記第1、第2の温度検出素子での温度検出結果をそれぞれ受け、前記第1、第2の発熱体の制御をそれぞれ行う第1、第2の温度制御回路と、を備え、前記断熱覆いで覆われている領域内において、前記基板上、前記第1の温度検出素子と前記第2の温度検出素子の間に配置される所定の回路素子(例えば温度に敏感な回路素子)を、該回路素子が配置される位置に対応した一定温度で動作するようにしている。本発明に係る基準電圧生成装置は、この回路基板を備え、前記基板の主面と反対側の面の、前記断熱覆いで覆われている領域内に前記第1の発熱体と前記第2の発熱体を備え、前記基板の主面上、前記第1と第2の発熱体の少なくとも1方に対応させて少なくとも1つの電圧基準素子を備え、前記基板の主面上、前記第1、第2の発熱体の間に、電圧分割抵抗と、前記電圧分割抵抗の複数の電圧をそれぞれ受けて出力する複数のバッファアンプと、反転増幅器とを備え、前記電圧基準素子の出力電圧は、前記電圧分割抵抗の一端に一の基準電圧として供給され、前記反転増幅器は、前記電圧分割抵抗の他端に供給する他の基準電圧を生成し、前記電圧分割抵抗の複数のタップから複数の異なる電位の基準電圧が取り出される。   A circuit board according to another aspect of the present invention is a heat insulating cover that covers a region including at least one side end portion of the substrate, and a side opposite to the one side end portion in the region covered with the heat insulating cover of the substrate. A first temperature detection element and a first heating element, and a second temperature detection disposed at the one end in the region covered with the heat insulating cover of the substrate. First and second temperature controls that receive the temperature detection results of the element and the second heating element and the first and second temperature detection elements, respectively, and control the first and second heating elements, respectively. A predetermined circuit element (for example, a temperature) disposed between the first temperature detection element and the second temperature detection element on the substrate in a region covered with the heat insulating cover. Sensitive circuit element) at a constant temperature corresponding to the position where the circuit element is placed Unishi to have. A reference voltage generation device according to the present invention includes the circuit board, and the first heating element and the second heating element are disposed in a region of the surface opposite to the main surface of the substrate and covered with the heat insulating cover. A heating element, and at least one voltage reference element corresponding to at least one of the first and second heating elements on the main surface of the substrate, the first, first, A voltage dividing resistor, a plurality of buffer amplifiers each receiving and outputting a plurality of voltages of the voltage dividing resistor, and an inverting amplifier, the output voltage of the voltage reference element being the voltage The inverting amplifier generates another reference voltage to be supplied to the other end of the voltage dividing resistor, and generates a plurality of different potentials from a plurality of taps of the voltage dividing resistor. A reference voltage is taken.

本発明において、前記第1の電圧基準素子が、前記第1の電圧基準素子の出力電圧調整用のトリム端子を有し、前記第1及び第2の電圧基準素子の電圧を比較して前記第1の電圧基準素子の出力電圧調整用のトリム端子の電圧を制御する電圧比較器を備えている。   In the present invention, the first voltage reference element has a trim terminal for adjusting an output voltage of the first voltage reference element, and compares the voltages of the first and second voltage reference elements to compare the first voltage reference element and the first voltage reference element. A voltage comparator for controlling the voltage of the trim terminal for adjusting the output voltage of one voltage reference element is provided.

本発明によれば、校正用DMMを常設しなくても、確度を維持できる基準電圧を生成することができる。   According to the present invention, it is possible to generate a reference voltage that can maintain accuracy without permanently installing a calibration DMM.

また、本発明の基準電圧回路を、市販のDAC(デジタルアナログ変換器)やADC(アナログデジタル変換器)を搭載したシステムに実装した場合、市販のDACやADCよりも相対精度の安定な複数の基準電圧を供給することができる。   In addition, when the reference voltage circuit of the present invention is mounted on a system equipped with a commercially available DAC (digital-analog converter) or ADC (analog-digital converter), a plurality of stable relative accuracy than a commercially available DAC or ADC is provided. A reference voltage can be supplied.

本発明によれば、コストの上昇を抑止しながら、高安定、高精度の基準電圧を供給することができる。   According to the present invention, it is possible to supply a highly stable and highly accurate reference voltage while suppressing an increase in cost.

上記した本発明についてさらに詳細に説述すべく添付図面を参照して以下に説明する。なお、以下の説明では、自己校正・制御するための電圧基準素子を、第2の電圧基準素子(1.2)とし、出力部に供給する基準電圧Vref(G)の発生素子を第1の電圧基準素子(1.1)とする。本発明の基準電圧生成回路においては、DAC、ADCを用いたシステムに実装した場合に、少なくともDACやADCよりも相対精度の安定な複数の基準電圧を供給し、複数の基準電圧出力を、そのまま、高安定な前置DACとしても利用できるようにしている。   The above-described present invention will be described below with reference to the accompanying drawings in order to explain in more detail. In the following description, the voltage reference element for self-calibration / control is the second voltage reference element (1.2), and the generation element of the reference voltage Vref (G) supplied to the output unit is the first voltage reference element (1.2). The voltage reference element (1.1) is assumed. In the reference voltage generation circuit of the present invention, when mounted on a system using a DAC or ADC, at least a plurality of reference voltages having a relative accuracy higher than that of the DAC or ADC are supplied, and a plurality of reference voltage outputs are directly output. It can be used as a highly stable front DAC.

ADCでは、入力に応じて複数の基準電圧を切り替えて、比較方式で差分だけを変換する構成とすることで、相対精度を向上することができる。   In the ADC, the relative accuracy can be improved by switching a plurality of reference voltages according to the input and converting only the difference by the comparison method.

特に制限されないが、本発明の基準電圧生成回路においては、複数のシステムに対して基準電圧を分配するため、複数の基準電圧は、例えばリニアなステップ出力とする。これにより、スイッチによる組み合わせによる切替方式にみられる動的な不安定要因を排除し、全ての基準電圧が、常時、安定に得られる、バスライン方式の給電形態としている。本発明において、複数の基準電圧はリニアステップに限定されるものでなく、実用上の要請があれば、リニアステップ以外にも、校正に必要な電圧や、応用されるシステムの使用頻度の高い電圧などの供給を行ってもよいことは勿論である。   Although not particularly limited, in the reference voltage generation circuit of the present invention, since the reference voltage is distributed to a plurality of systems, the plurality of reference voltages are, for example, linear step outputs. This eliminates the dynamic instability factor found in the switching method by the combination of switches, and the bus line type power supply mode is obtained in which all the reference voltages can be obtained stably at all times. In the present invention, the plurality of reference voltages are not limited to linear steps. If there is a practical request, in addition to the linear steps, voltages necessary for calibration and voltages frequently used in applied systems are used. Of course, it is also possible to supply the above.

本発明の基準電圧生成回路において、基準電圧は、同種、同値の電圧分割抵抗(Rs1〜Rsm+、Rsm−〜Rsn)による等間隔な抵抗分割で電圧生成を行う。抵抗分割による分圧電圧を受けて電圧出力するバッファアンプ(BA1〜BAm+、BAm−〜BAn)は、基本的に、基準電圧の数だけ必要になる。バッファアンプのオフセット電圧等の温度特性は個別になるので、バッファアンプも温度制御の必要がある。   In the reference voltage generation circuit according to the present invention, the reference voltage is generated by voltage division resistors (Rs1 to Rsm +, Rsm− to Rsn) of the same type and the same value at equal intervals. The buffer amplifiers (BA1 to BAm +, BAm− to BAn) that receive the divided voltage by the resistance division and output the voltage are basically required by the number of reference voltages. Since the temperature characteristics such as the offset voltage of the buffer amplifier are individual, the buffer amplifier also needs to be temperature controlled.

本発明の基準電圧生成回路は、半導体部品、分割抵抗に、特別な部品材料を用いず、市販の製品で対応可能な設計方式とし、コストの上昇を抑え、経済的なものとしている。   The reference voltage generation circuit according to the present invention is a design method that does not use a special component material for the semiconductor component and the dividing resistor, and can be handled by a commercially available product, thereby suppressing an increase in cost and being economical.

本発明の基準電圧生成回路において、温度特性の改善に際し、基準電圧生成部、分圧抵抗、バッファアンプ等の温度制御は行うが、大型のオーブンなど用いず、小型・省電力型とし、機器本体への組み込みを容易化し(組み立て、製造工程、保守の容易化)、運転コストの低減を図っている。   In the reference voltage generation circuit of the present invention, the temperature control is performed to improve the temperature characteristics of the reference voltage generation unit, the voltage dividing resistor, the buffer amplifier, etc. The system is easy to assemble (assembly, manufacturing process, maintenance), and the operation cost is reduced.

本発明の基準電圧生成回路の具体的な構成は以下の通りである。すなわち、半導体検査装置など計測電源を構成する電圧電流印加測定装置に用いられる、基準電圧源であって、電圧基準素子は、抵抗ネットワーク(等間隔の抵抗分割)(2.1)により、複数の基準電圧を生成し、基準電圧(複数)を分配するバッファアンプ(2.2)を具備する。そして、これらの回路素子を、温度勾配が適切になるように、プリント基板(PCB)(10)に配列し、温度検出素子Rts1(3.2)を、電圧基準素子(1.2)の近傍に設置し、温度検出素子Rts2(8.2)を、周辺温度による温度勾配の検出に適切な部分に設ける。そして、温度検出素子(8.2)近傍を温度制御するための、別の温度制御部(「補助温度制御部」という)(8)と発熱体(「補助発熱体」という)(8.1)を備える。   The specific configuration of the reference voltage generation circuit of the present invention is as follows. That is, a reference voltage source used in a voltage / current application measuring device that constitutes a measurement power source such as a semiconductor inspection device, and the voltage reference element has a plurality of resistance networks (equally spaced resistance division) (2.1). A buffer amplifier (2.2) for generating a reference voltage and distributing the reference voltage (s) is provided. These circuit elements are arranged on a printed circuit board (PCB) (10) so that the temperature gradient is appropriate, and the temperature detection element Rts1 (3.2) is arranged in the vicinity of the voltage reference element (1.2). The temperature detection element Rts2 (8.2) is provided in a part suitable for detecting a temperature gradient due to the ambient temperature. Then, another temperature control unit (referred to as “auxiliary temperature control unit”) (8) and a heating element (referred to as “auxiliary heating element”) (8.1) for controlling the temperature in the vicinity of the temperature detection element (8.2). ).

温度を、多面的に、制御できるようにし、必要に応じて、温度制御部(3)と補助温度制御部(8)により、
・PCB(10)の温度検出素子3.2側を相対的に高温に保ち、
・温度検出素子8.2部分を相対的に低く、且つ室温より高く保ち、且つ、
・温度検出素子(3.2)、(8.2)での検出温度がそれぞれ一定温度となるように制御して、温度検出素子(3.2)、(8.2)によって区画されたPCB(10)の領域が、ほぼ一定の温度勾配になるようする。温度検出素子(3.2)、(8.2)によって区画されたPCB(10)上に実装された回路素子(温度制御が行われる回路素子)は、該回路素子の配置位置に応じた一定温度となるように制御される。
The temperature can be controlled in a multifaceted manner. If necessary, the temperature controller (3) and the auxiliary temperature controller (8)
-Keep the temperature detection element 3.2 side of the PCB (10) at a relatively high temperature,
The temperature detection element 8.2 part is kept relatively low and above room temperature, and
A PCB partitioned by the temperature detection elements (3.2) and (8.2) by controlling the detection temperatures at the temperature detection elements (3.2) and (8.2) to be constant temperatures. The region (10) is set to have a substantially constant temperature gradient. The circuit elements (circuit elements on which temperature control is performed) mounted on the PCB (10) partitioned by the temperature detection elements (3.2) and (8.2) are constant according to the arrangement positions of the circuit elements. Controlled to be at temperature.

さらに、本発明においては、短期温度変化の防止のために、基準電圧発生部(1)や電圧分割抵抗(2.1)、バッファアンプ(2.2)等を、断熱覆い(断熱部材による覆い)(7)で覆う。   Furthermore, in the present invention, in order to prevent short-term temperature changes, the reference voltage generator (1), the voltage dividing resistor (2.1), the buffer amplifier (2.2), etc. ) Cover with (7).

電圧基準素子、抵抗ネットワーク、バッファアンプ、反転増幅器など温度に敏感な部品を断熱覆い(7)の中に納め、温度検出素子(3.2)から温度検出素子(8.2)との間に配置する。温度制御を効率的、且つ、容易に行うため、電圧基準素子(1.2)をPCB(10)の端部に配置し、温度制御を容易にすると共に、機械的なストレスが伝達し難い構造とする。   A temperature sensitive component such as a voltage reference element, a resistor network, a buffer amplifier, and an inverting amplifier is placed in a heat insulating cover (7), and between the temperature detection element (3.2) and the temperature detection element (8.2). Deploy. In order to perform temperature control efficiently and easily, the voltage reference element (1.2) is arranged at the end of the PCB (10) to facilitate temperature control and to prevent mechanical stress from being transmitted. And

自己発熱による過度の温度上昇を避けるため、断熱覆い(7)は、PCB(10)の全体を覆う構成とはせずに、適度に熱が逃げ、動作保証範囲で温度制御が可能な構造とする。例えば、PCB(10)表面の電圧基準素子(1.1)と電圧分割抵抗(2.1)とバッファアンプ(電圧バッファ)(2.2)、及び、温度制御トランジスタ(3.4)、PCB(10)裏面の発熱体(3.1)と補助発熱体(8.1)を、断熱覆い(7)で覆う構成とされる。電圧基準素子(1.1)は、温度検出素子(3.2)と温度検出素子(8.2)の間に配置する。   In order to avoid an excessive temperature rise due to self-heating, the heat insulating cover (7) does not cover the entire PCB (10), and the structure is such that heat can be appropriately released and temperature control can be performed within the guaranteed operating range. To do. For example, the voltage reference element (1.1), voltage dividing resistor (2.1), buffer amplifier (voltage buffer) (2.2) on the surface of the PCB (10), temperature control transistor (3.4), PCB (10) The heating element (3.1) and the auxiliary heating element (8.1) on the back surface are covered with a heat insulating cover (7). The voltage reference element (1.1) is disposed between the temperature detection element (3.2) and the temperature detection element (8.2).

周囲温度の影響を完全に無くすことはできないので、PCB(10)の断熱材の境界部に温度検出素子(Rts2)(8.2)を設け、温度制御回路(8)により、温度制御する。プリント板10の端部の発熱体(3.1)の近傍と補助発熱体(8.1)の近傍の2つの場所の温度を監視し、断熱覆い(7)で覆われた部分(発熱体(3.1)と補助発熱体(8.1)の間の基板)の温度勾配を、周囲温度に影響されないように、ほぼ一定にできる構造とする。これら2つの箇所での温度監視と制御結果により、出力基準電圧を安定にしている。   Since the influence of the ambient temperature cannot be completely eliminated, a temperature detection element (Rts2) (8.2) is provided at the boundary of the heat insulating material of the PCB (10), and the temperature is controlled by the temperature control circuit (8). The temperature of two places near the heating element (3.1) at the end of the printed board 10 and the vicinity of the auxiliary heating element (8.1) is monitored, and the part covered with the heat insulating cover (7) (heating element) The temperature gradient of the substrate between (3.1) and the auxiliary heating element (8.1) is made substantially constant so as not to be affected by the ambient temperature. The output reference voltage is stabilized by temperature monitoring and control results at these two locations.

なお、本発明において、基準電圧源が正極又は負極の単極で、両極性の出力を得る場合、反転出力を得るため、分割抵抗を入力抵抗と帰還抵抗に用いた反転増幅器(A4)を備える。   In the present invention, in the case where the reference voltage source is a positive electrode or a negative electrode and a bipolar output is obtained, an inverting amplifier (A4) using a dividing resistor as an input resistor and a feedback resistor is provided in order to obtain an inverted output. .

反転増幅器(A4)の入力オフセット電圧をキャンセルするため、入力オフセット電圧の小さい演算増幅器(A5)により、オフセット電圧を検出し、直接又は間接的に帰還を掛け、反転入力端子(−)、即ち、電圧分割抵抗(2.1)の0v点をグランド電位にする。この回路構成により、チョッパー型のアンプをA5に採用でき0v点の温度と時間変動を小さくできる。   In order to cancel the input offset voltage of the inverting amplifier (A4), the operational amplifier (A5) having a small input offset voltage detects the offset voltage and applies feedback directly or indirectly, and the inverting input terminal (−), ie, The 0v point of the voltage dividing resistor (2.1) is set to the ground potential. With this circuit configuration, a chopper type amplifier can be employed for A5, and temperature and time fluctuations at the 0v point can be reduced.

また、反転増幅器(A4)のゲインを合わせるため、反転増幅器(5)はゲインの微調整端子Vref(n)_adjを設ける。前記オフセットキャンセルの効果により電圧比を安定に保ちながら負極側の電圧を調整可能とする。以下、実施例に即して詳説する。   Further, in order to match the gain of the inverting amplifier (A4), the inverting amplifier (5) is provided with a gain fine adjustment terminal Vref (n) _adj. The offset canceling effect makes it possible to adjust the voltage on the negative electrode side while keeping the voltage ratio stable. Hereinafter, it explains in full detail according to an Example.

図1は、本発明の一実施例の基準電圧Vref(G)の生成回路の構成例を示す図である。Vref(G)発生部1と、Ref−V生成部2と、温度制御回路3と、補助温度制御回路8と、Vref(G)調整回路4と、反転増幅器(Amp)5と、2つの基準電圧を比較する電圧比較器9と、電源供給回路6を備えている。   FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a circuit for generating a reference voltage Vref (G) according to an embodiment of the present invention. Vref (G) generation unit 1, Ref-V generation unit 2, temperature control circuit 3, auxiliary temperature control circuit 8, Vref (G) adjustment circuit 4, inverting amplifier (Amp) 5, and two references A voltage comparator 9 for comparing voltages and a power supply circuit 6 are provided.

Vref(G)発生部1は、電源(power supply)とアナログGND間に接続された、電圧基準素子1.1を含む。電圧基準素子1.1は、トリム(trim)端子を備え、出力電圧が調整され、refv端子から基準電圧Ref(G)を出力する。特に制限されないが、電圧基準素子1.1としてLT1236A(リニアテクノロジ社製)等の高精度リファレンス(超低ドリフト、超低ノイズ、長時間安定、高精度出力電圧)が用いられる。   The Vref (G) generator 1 includes a voltage reference element 1.1 connected between a power supply and an analog GND. The voltage reference element 1.1 includes a trim terminal, the output voltage is adjusted, and the reference voltage Ref (G) is output from the refv terminal. Although not particularly limited, a high-precision reference (ultra-low drift, ultra-low noise, long-term stability, high-precision output voltage) such as LT1236A (manufactured by Linear Technology) is used as the voltage reference element 1.1.

本実施例において、基準電圧Ref(G)を内部校正・制御するためVref(G)発生部1は、電圧基準素子1.2を含む。   In this embodiment, the Vref (G) generator 1 includes a voltage reference element 1.2 for internally calibrating and controlling the reference voltage Ref (G).

電圧基準素子1.2は、電圧基準素子1.1より電圧の再現性の高いものでなければならいが、電圧基準素子1.2は、比較的狭い温度範囲で所定の電圧再現性を得ればよく、また雑音特性も電圧基準素子1.1ほど厳しくなくてもよい。   The voltage reference element 1.2 must have a higher voltage reproducibility than the voltage reference element 1.1. However, the voltage reference element 1.2 can obtain a predetermined voltage reproducibility in a relatively narrow temperature range. The noise characteristics may not be as strict as the voltage reference element 1.1.

電圧基準素子1.2の一例としてツェナーダイオードDZが用いられる。電圧基準素子1.2において、ツェナーダイオードDZは、アノードがアナロググランドA−Gndに接続され、カソードは抵抗RZを介して、バッファBA0の出力端に接続される。バッファBA0の入力端子は、電圧基準素子1.1のrefv端子に接続されている。ツェナーダイオードDZと抵抗RZの接続点はバッファアンプAzを介して電圧比較器9の位置の入力端に接続される。バッファBA0の出力端とアナロググランド間には、抵抗R4、可変抵抗VR2が直列に接続された出力調整回路(Vref−adj)4を備え、可変抵抗VR2の両端間の中点には抵抗R5を介して電圧基準素子1.1のトリム端子に接続されている。   A zener diode DZ is used as an example of the voltage reference element 1.2. In the voltage reference element 1.2, the Zener diode DZ has an anode connected to the analog ground A-Gnd and a cathode connected to the output terminal of the buffer BA0 via the resistor RZ. The input terminal of the buffer BA0 is connected to the refv terminal of the voltage reference element 1.1. The connection point between the Zener diode DZ and the resistor RZ is connected to the input terminal at the position of the voltage comparator 9 via the buffer amplifier Az. An output adjustment circuit (Vref-adj) 4 in which a resistor R4 and a variable resistor VR2 are connected in series is provided between the output terminal of the buffer BA0 and the analog ground, and a resistor R5 is provided at a midpoint between both ends of the variable resistor VR2. To the trim terminal of the voltage reference element 1.1.

Ref−V生成部2は、電圧分割抵抗2.1(抵抗アレイRs1、Rs2、・・Rsm+、Rsm−、Rsn−1、Rsn)を備えている。Vref(G)は複数個の基準電圧である抵抗アレイRs1〜Rsnにより分圧される。抵抗アレイのタップにはバッファAmp2.2(BA1、BA2、BAm+、BAm−、BAn−1、BAn)が接続され、バッファAmp2.2(BA1、BA2、BAm+、BAm−、BAn−1、BAn)は、それぞれ基準電圧Vref(1)、Vref(2)、Vref(m+)、Vref(m−)、Vref(n−1)、Vref(n)を出力する。なおバッファAmp(BA0)は内部回路の電圧供給に用いる。   The Ref-V generation unit 2 includes voltage dividing resistors 2.1 (resistance arrays Rs1, Rs2,... Rsm +, Rsm−, Rsn−1, Rsn). Vref (G) is divided by a plurality of resistor arrays Rs1 to Rsn which are a plurality of reference voltages. Buffer Amp2.2 (BA1, BA2, BAm +, BAm-, BAn-1, BAn) is connected to the tap of the resistor array, and buffer Amp2.2 (BA1, BA2, BAm +, BAm-, BAn-1, BAn). Respectively output reference voltages Vref (1), Vref (2), Vref (m +), Vref (m−), Vref (n−1), and Vref (n). The buffer Amp (BA0) is used for voltage supply of the internal circuit.

電圧比較器9は、電圧基準素子1.1で生成した基準電圧Vref(G)と、電圧基準素子1.2の出力電圧(ツェナー電圧を入力に受けるアンプAZの出力電圧)とを比較し、電圧基準素子1.1のトリム端子に直接(又はコンピュータなどを介して)帰還を掛ける。なお、トリム端子を具備した電圧基準素子1.1の出力電圧調整は、電圧基準素子1.1をPCB(図2の10)に取り付け後、Vtrim端子から外部電圧を供給するようにしてもよい。コネクタ11において、電圧比較器9の出力端子VdiffoutとVtrim端子を同士を接続してもよいし、あるいはスイッチ(不図示)等を介して接続・非接続を制御するようにしてもよい。   The voltage comparator 9 compares the reference voltage Vref (G) generated by the voltage reference element 1.1 with the output voltage of the voltage reference element 1.2 (the output voltage of the amplifier AZ receiving the Zener voltage at the input), Feedback is applied directly (or via a computer or the like) to the trim terminal of the voltage reference element 1.1. The output voltage of the voltage reference element 1.1 having the trim terminal may be adjusted by supplying an external voltage from the Vtrim terminal after the voltage reference element 1.1 is attached to the PCB (10 in FIG. 2). . In the connector 11, the output terminal Vdiffout and the Vtrim terminal of the voltage comparator 9 may be connected to each other, or connection / non-connection may be controlled via a switch (not shown) or the like.

反転Amp5のオペアンプA4は、Vref(G)の正極(例えば+10v)から負極(例えば−10v)を生成する。   The operational amplifier A4 of the inverting Amp5 generates a negative electrode (for example, −10v) from the positive electrode (for example, + 10v) of Vref (G).

オペアンプA4の反転入力端子(−)には、電圧分割抵抗2.1の中点のタップ(0v点)が接続されている。電圧分割抵抗2.1は、電圧基準素子1.1の出力(Ref(G))と該中点タップとの間に直列に接続された抵抗Rs1、Rs2、・・・Rsm+と、オペアンプA4の出力端子と反転入力端子(=該中点タップ)間の帰還路に直列に接続された複数の抵抗Rsm−、・・・Rsn−1、Rsnとを備えている。直列に接続された抵抗Rs1、Rs2、・・・Rsm+は、オペアンプA4の入力抵抗Rsをなし、直列に接続された抵抗Rsm−、・・・Rsn−1、Rsnは、オペアンプA4の帰還抵抗Rfをなし、オペアンプA4は、増幅率=−Rf/Rsの反転増幅器として機能する。   The inverting input terminal (−) of the operational amplifier A4 is connected to the midpoint tap (0v point) of the voltage dividing resistor 2.1. The voltage dividing resistor 2.1 includes resistors Rs1, Rs2,... Rsm + connected in series between the output (Ref (G)) of the voltage reference element 1.1 and the midpoint tap, and the operational amplifier A4. A plurality of resistors Rsm−,... Rsn−1, Rsn connected in series in a feedback path between the output terminal and the inverting input terminal (= the midpoint tap). The resistors Rs1, Rs2,... Rsm + connected in series constitute the input resistor Rs of the operational amplifier A4, and the resistors Rsm−,... Rsn−1, Rsn connected in series are the feedback resistors Rf of the operational amplifier A4. The operational amplifier A4 functions as an inverting amplifier with amplification factor = −Rf / Rs.

反転Amp5のオペアンプA5の反転入力端子(−)は、抵抗Rsm+とRsm−の中点に抵抗R10を経由して接続され、非反転入力端子(+)はグランド電位A−GNDに接続され、オペアンプA5はオフセットVosを検出する。オペアンプA5はの出力は、Offset_det端子とVos調整端子同士が接続されている場合、Vos調整出力は、抵抗R9とR8で分割され、反転Amp4の非反転入力端子(+)に入力され、Amp4の反転入力端子(−)が、A−Gndと同電位になるよう帰還がかかり、Vos≒(A5の入力オフセット)となり、オペアンプA5の入力オフセットに準じて小さくなる。この調整は、Offset_detとVos調整端子間の点線を切断し、検出とオフセット調整を間接的に行っても良い。容量C1とR10は高周波領域のフィルタを形成し、オペアンプA5にチョッパAmpなど用いた場合のスイッチ雑音を抑制する。   The inverting input terminal (−) of the operational amplifier A5 of the inverting Amp5 is connected to the middle point of the resistors Rsm + and Rsm− via the resistor R10, and the non-inverting input terminal (+) is connected to the ground potential A-GND. A5 detects the offset Vos. When the Offset_det terminal and the Vos adjustment terminal are connected to each other, the output of the operational amplifier A5 is divided by the resistors R9 and R8 and input to the non-inverting input terminal (+) of the inverting Amp4. Feedback is applied so that the inverting input terminal (−) has the same potential as A-Gnd, and Vos≈ (input offset of A5), which becomes smaller according to the input offset of the operational amplifier A5. In this adjustment, the dotted line between the Offset_det and the Vos adjustment terminal may be cut, and detection and offset adjustment may be performed indirectly. Capacitors C1 and R10 form a filter in a high frequency region, and suppress switch noise when a chopper Amp or the like is used for the operational amplifier A5.

このオフセットキャンセラのもう一つの利点は、Vref(n)_adj端子から電圧を印加することにより、負極性側の電圧調整を、正極側とは独立に行うことができる。工業製品として電圧印加・測定する計測電源装置の確度を経済的に向上できる。例えば10v出力で1mv確度を達成でき、またその間の複数の基準電圧間に安定な比、即ち直線性を確保できる。   Another advantage of the offset canceller is that voltage adjustment on the negative polarity side can be performed independently of the positive polarity side by applying a voltage from the Vref (n) _adj terminal. The accuracy of the measurement power supply device that applies and measures voltage as an industrial product can be improved economically. For example, 1 mv accuracy can be achieved at 10 v output, and a stable ratio, that is, linearity can be secured between a plurality of reference voltages therebetween.

これにより、アナログ回路の最も基本特性の一つである電圧の大小関係を高精度・高分解能で判定できる。例えばADC、DACの非直線性の検査をより高ビット(高分解能)な製品に適用できる。   As a result, the magnitude relationship of the voltage, which is one of the most basic characteristics of the analog circuit, can be determined with high accuracy and high resolution. For example, non-linearity inspection of ADC and DAC can be applied to products with higher bits (high resolution).

電圧分割抵抗2.1の分圧電圧は、バッファアンプ2.2を経由して、基準電圧Vref(1)、Vref(2)、・・、Vref(n)として出力される。これらの絶対値と温度特性は、外部の校正用DMM(不図示)により測定され、常時読み出し可能なメモリ装置(図示せず)に記録される。   The divided voltage of the voltage dividing resistor 2.1 is output as the reference voltages Vref (1), Vref (2),..., Vref (n) via the buffer amplifier 2.2. These absolute values and temperature characteristics are measured by an external calibration DMM (not shown) and recorded in a memory device (not shown) that is always readable.

複数のDCモジュールに対して、バスラインを構成し、基準電圧が供給される。   A bus line is configured and a reference voltage is supplied to a plurality of DC modules.

温度制御回路3は、温度検出素子(Rts1)3.2を備え、温度検出素子3.2の出力端は、電圧基準素子1.1からの出力圧Ref(G)を受けるバッファアンプBA0の出力端に抵抗R2を介して接続されている。温度制御回路3は、温度検出素子3.2の出力電圧と、バッファBA0の出力電圧を抵抗R1と可変抵抗VR1で分圧電圧した電圧を差動入力し、バイポーラトランジスタQ1(図2の温度制御TRS3.4)のベース電圧を可変させる差動アンプA1を備えている。差動アンプA1は、バイポーラトランジスタQ1のエミッタ電流を制御し、発熱体3.1の発熱量を制御する。温度検出素子3.2は、それぞれ抵抗(感温抵抗体又は白金測温度抵抗体)Rts1の端子電圧を受け対応する電圧を出力する。   The temperature control circuit 3 includes a temperature detection element (Rts1) 3.2, and an output terminal of the temperature detection element 3.2 is an output of the buffer amplifier BA0 that receives the output pressure Ref (G) from the voltage reference element 1.1. It is connected to the end via a resistor R2. The temperature control circuit 3 differentially inputs the output voltage of the temperature detection element 3.2 and the voltage obtained by dividing the output voltage of the buffer BA0 by the resistor R1 and the variable resistor VR1, and the bipolar transistor Q1 (temperature control of FIG. 2). A differential amplifier A1 that varies the base voltage of TRS3.4) is provided. The differential amplifier A1 controls the emitter current of the bipolar transistor Q1, and controls the amount of heat generated by the heating element 3.1. Each temperature detection element 3.2 receives a terminal voltage of a resistor (temperature sensing resistor or platinum temperature measuring resistor) Rts1 and outputs a corresponding voltage.

温度検出素子8.2の検出結果に応じて第2の発熱体8の発熱量を制御する温度制御回路8も、温度制御回路3と同様の構成とされる。温度検出素子8.2の出力端は、電圧基準素子1.1からの基準電圧出力を受けるバッファアンプBA0の出力端に抵抗R3を介して接続されている。温度制御回路8は、温度制御回路3と同様に、温度検出素子8.2の出力電圧と、バッファBA0の出力電圧を抵抗(不図示)と可変抵抗(不図示)で分圧電圧した電圧を差動入力し、バイポーラトランジスタQ2(図2の温度制御TRS8.4)のベース電圧を可変させる差動アンプ(図1の温度制御回路3のA1に対応)を備えている。この差動アンプ(不図示)は、バイポーラトランジスタQ2のエミッタ電流を制御し、補助発熱体8.1の発熱量を制御する。温度検出素子8.2は、抵抗(感温抵抗体又は白金測温度抵抗体)Rts2の端子電圧を受け対応する電圧を出力する。   The temperature control circuit 8 that controls the amount of heat generated by the second heating element 8 according to the detection result of the temperature detection element 8.2 has the same configuration as the temperature control circuit 3. The output terminal of the temperature detection element 8.2 is connected to the output terminal of the buffer amplifier BA0 that receives the reference voltage output from the voltage reference element 1.1 via the resistor R3. Similar to the temperature control circuit 3, the temperature control circuit 8 generates a voltage obtained by dividing the output voltage of the temperature detection element 8.2 and the output voltage of the buffer BA 0 by a resistor (not shown) and a variable resistor (not shown). There is provided a differential amplifier (corresponding to A1 of the temperature control circuit 3 in FIG. 1) that differentially inputs and varies the base voltage of the bipolar transistor Q2 (temperature control TRS 8.4 in FIG. 2). This differential amplifier (not shown) controls the emitter current of the bipolar transistor Q2, and controls the amount of heat generated by the auxiliary heating element 8.1. The temperature detection element 8.2 receives a terminal voltage of a resistor (temperature sensing resistor or platinum temperature measuring resistor) Rts2 and outputs a corresponding voltage.

電源供給回路6は、GND、正極/負極の電源+Vspu/−Vspuを受け、各部に電源(power supply)を供給する。   The power supply circuit 6 receives GND, positive / negative power supply + Vspu / −Vspu, and supplies power supply to each part.

なお、請求の範囲の請求項1における第1の電圧基準素子、第1の温度検出素子、第1の温度制御回路、第1の発熱体は、図1の電圧基準素子1.1、温度検出素子(Rts2)8.2、温度制御回路8(差動アンプとトランジスタQ2等)、補助発熱体8.1にそれぞれ対応し、第2の電圧基準素子、第2の温度検出素子、第2の温度制御回路、第2の発熱体は、図1の電圧基準素子1.2、温度検出素子(Rts1)3.2、温度制御回路3(差動アンプA1とトランジスタQ1等)、発熱体3.1にそれぞれ対応している。   The first voltage reference element, the first temperature detection element, the first temperature control circuit, and the first heating element according to claim 1 are the same as the voltage reference element 1.1 of FIG. It corresponds to the element (Rts2) 8.2, the temperature control circuit 8 (differential amplifier and transistor Q2, etc.), the auxiliary heating element 8.1, respectively, the second voltage reference element, the second temperature detection element, the second The temperature control circuit and the second heating element are the voltage reference element 1.2, the temperature detection element (Rts1) 3.2, the temperature control circuit 3 (differential amplifier A1 and transistor Q1, etc.), the heating element 3. 1 corresponds to each.

図2は、本実施例の基準電圧回路を実装したPCBボードを示す図である。図2(A)は上面図、図2(B)は側面図である。図1の各回路素子を、図2のように配置し、断熱覆い7にて、基準電圧(Vref(G))発生部1、分割抵抗2.1、バッファアンプ2.2部分を覆う。断熱覆い7で覆われた基板裏面の一端には、発熱体3.1が設けられ、断熱覆い7で覆われた基板裏面の他側端部には、補助発熱体8.1が設けられている。発熱体3.1に対応する位置の基板表面(発熱体配置部分)には、電圧基準素子1.2、温度検出素子(Rts1)3.2、温度制御トランジスタ3.4(図1のQ1)が設けられ、補助発熱体8.1に対応する位置の基板表面には、電圧基準素子1.1、温度検出素子(Rts2)8.2、温度制御トランジスタ3.4(図1のQ2)が設けられている。   FIG. 2 is a diagram showing a PCB board on which the reference voltage circuit of this embodiment is mounted. 2A is a top view and FIG. 2B is a side view. Each circuit element of FIG. 1 is arranged as shown in FIG. 2, and a reference voltage (Vref (G)) generation unit 1, a division resistor 2.1, and a buffer amplifier 2.2 are covered with a heat insulating cover 7. A heating element 3.1 is provided at one end of the back surface of the substrate covered with the heat insulating cover 7, and an auxiliary heating element 8.1 is provided at the other end of the back surface of the substrate covered with the heat insulating cover 7. Yes. A voltage reference element 1.2, a temperature detection element (Rts1) 3.2, and a temperature control transistor 3.4 (Q1 in FIG. 1) are provided on a substrate surface (a heating element arrangement portion) at a position corresponding to the heating element 3.1. The voltage reference element 1.1, the temperature detection element (Rts2) 8.2, and the temperature control transistor 3.4 (Q2 in FIG. 1) are provided on the substrate surface at a position corresponding to the auxiliary heating element 8.1. Is provided.

トリム端子を具備した電圧基準素子1.1の出力電圧調整は、電圧基準素子1.1をPCB10に実装した後、Vref(G)調整回路4の可変抵抗素子VR2により調整する。   The output voltage of the voltage reference element 1.1 having the trim terminal is adjusted by the variable resistance element VR2 of the Vref (G) adjustment circuit 4 after the voltage reference element 1.1 is mounted on the PCB 10.

温度検出素子8.2は、断熱覆い7の境界に配置して断熱覆い7の境界温度を検出する。   The temperature detecting element 8.2 is disposed at the boundary of the heat insulating cover 7 and detects the boundary temperature of the heat insulating cover 7.

特に制限されないが、本実施例では、電圧基準素子1.1の基準電圧Ref(G)の公称値は、出力電圧10v、温度特性は±5ppm/℃とする。これを電圧分割抵抗2.1と、反転Amp5により、−10vに拡張し、その間を、2vステップでリニアに分割する。2v、−2vから分割し、1vと−1vも加え、内部増幅器の校正に用い、応用範囲を拡大した。   Although not particularly limited, in this embodiment, the nominal value of the reference voltage Ref (G) of the voltage reference element 1.1 is set to an output voltage of 10 v and the temperature characteristic is ± 5 ppm / ° C. This is expanded to −10v by the voltage dividing resistor 2.1 and the inversion Amp5, and the interval is linearly divided in 2v steps. Dividing from 2v and -2v, 1v and -1v were also added, and used for calibration of the internal amplifier to expand the application range.

本実施例では、抵抗については、温度係数の絶対値が小さく、均一で、且つ、極端なコストアップにならないように、製法・値・グレードを選択し、ストレスを避けるため、リードタイプを用いた。   In this example, for the resistance, the absolute value of the temperature coefficient was small, uniform, and the lead type was used to avoid stress by selecting a manufacturing method, value, and grade so as not to cause an extreme cost increase. .

抵抗により−10vから10vを2vステップで分割された出力10個と1v,と−1v、基準となるGnd電位のそれぞれを、バッファアンプ2.2によりバッファして、外部出力Vref(1)〜Vref(m+)、A−Gnd、Vref(m−)〜Vref(n)とした。バッファアンプ2.2は雑音が小さく、入力電流は、分割抵抗のIRドロップが悪影響を与えない程度に小さく、入力オフセット電圧の絶対値と温度ドリフトが小さいものを選択する。   Each of 10 outputs, 1v, and -1v divided by -10v to 10v by resistors, and the reference Gnd potential is buffered by the buffer amplifier 2.2, and external outputs Vref (1) to Vref (M +), A-Gnd, Vref (m−) to Vref (n). The buffer amplifier 2.2 is low in noise, and the input current is selected so that the IR drop of the dividing resistor does not adversely affect and the absolute value of the input offset voltage and the temperature drift are small.

反転Amp5のオペアンプA4も全く同様であるが、オフセットの影響が大きいので、図1のオペアンプA5はチョッパ型のオペアンプで抵抗ラダーの中点(抵抗Rsm−とRsm+接点)とGnd間の電位を検出し、帰還を掛け、接点電位が常に0vになるようにした。なお、特に制限されないが、本実施例では、雑音対策を、第一優先としたので、オフセットが問題となりそうなレベルの演算増幅器であったが、雑音の問題は解決できた。なお、分割抵抗2.1の任意の接続点(タップ)を、オペアンプA4の帰還端子(−入力端子)に接続することにより、プラス側とマイナス側の電圧比を変更することができる。   The operational amplifier A4 of the inverting Amp5 is exactly the same, but since the influence of the offset is large, the operational amplifier A5 of FIG. Then, feedback was applied so that the contact potential was always 0v. Although not particularly limited, in the present embodiment, since the noise countermeasure is given the first priority, the operational amplifier has a level at which the offset is likely to be a problem. However, the noise problem can be solved. The voltage ratio between the plus side and the minus side can be changed by connecting an arbitrary connection point (tap) of the dividing resistor 2.1 to the feedback terminal (−input terminal) of the operational amplifier A4.

温度制御回路3において、温度検出素子3.2(感温抵抗体又は白金測温度抵抗体)Rts1を、電圧基準素子1.2の直近に配置し、発熱体(抵抗)3.1を制御する。   In the temperature control circuit 3, the temperature detecting element 3.2 (temperature sensing resistor or platinum temperature measuring resistor) Rts1 is arranged in the immediate vicinity of the voltage reference element 1.2 to control the heating element (resistance) 3.1. .

温度制御回路8においても、同様に、発熱体8.1を制御する。   Similarly, the temperature control circuit 8 controls the heating element 8.1.

相対精度の検討においては、電圧基準素子1.1のみで行い、設定温度は、可変抵抗素子VR1で調節して45から50℃とし、周囲温度15℃〜35℃での動作を行った。その状態で、Vref(G)調整回路4の可変抵抗素子VR2により10vに設定した。   The relative accuracy was examined using only the voltage reference element 1.1. The set temperature was adjusted by the variable resistance element VR1 to 45 to 50 ° C., and the operation was performed at an ambient temperature of 15 to 35 ° C. In this state, the voltage is set to 10 v by the variable resistance element VR2 of the Vref (G) adjustment circuit 4.

断熱覆い7の境界の温度検出素子8.2の抵抗体Rts2により、断熱覆い7の境界温度の検出を行い、温度制御回路8で境界温度を直接制御すると共に端子Vtb2から外部に出力し、スイッチON直後の温度変化への対応を可能としている。すなわち、スイッチON後のスタート直後は、外気温からの温度の過渡状態であるから、目標温度に到達し安定するまで電圧基準素子1.2による校正を避けるなどの処置、対策が実施できる。   The boundary temperature of the heat insulation cover 7 is detected by the resistor Rts2 of the temperature detection element 8.2 at the boundary of the heat insulation cover 7, and the boundary temperature is directly controlled by the temperature control circuit 8 and output from the terminal Vtb2 to the outside. It is possible to respond to temperature changes immediately after turning on. That is, immediately after the start after the switch is turned on, since the temperature is in a transient state from the outside air temperature, measures and measures such as avoiding calibration by the voltage reference element 1.2 until the target temperature is reached and stabilized can be implemented.

次に、本実施例の効果について説明する。   Next, the effect of the present embodiment will be described.

図3は、上記実施例による温度特性を示す図であり、温度制御が無い場合である。横軸は出力基準電圧Vref、縦軸はVrefの出力の公称値(=X軸の数値)からの誤差である。周囲温度15℃(菱形)と25℃(三角)をパラメータとして示す。   FIG. 3 is a diagram showing temperature characteristics according to the above embodiment, and is a case where there is no temperature control. The horizontal axis represents the output reference voltage Vref, and the vertical axis represents the error from the nominal value of the Vref output (= the numerical value on the X axis). Ambient temperature 15 ° C. (diamond) and 25 ° C. (triangle) are shown as parameters.

これに対し、図4は、本実施例において、同じボードで温度制御が行なわれた場合である。   On the other hand, FIG. 4 shows a case where temperature control is performed on the same board in this embodiment.

図3において、温度15℃と25℃に対応する2本の折れ線の差から、200uv/10v/10℃=2ppm/℃であり、電圧基準素子1.1の仕様の範囲内にある。   In FIG. 3, from the difference between two broken lines corresponding to temperatures of 15 ° C. and 25 ° C., 200 uv / 10 v / 10 ° C. = 2 ppm / ° C., which is within the specification range of the voltage reference element 1.1.

図4では、同一スケールで見た場合、温度15℃と25℃に対応する2つの折れ線が重なり1桁以上の改善が行われている。   In FIG. 4, when viewed on the same scale, two broken lines corresponding to temperatures of 15 ° C. and 25 ° C. are overlapped and an improvement of one digit or more is performed.

消費された概略のヒーター電力は温度制御側60℃、補助温度制御側45℃に設定したとき 発熱部3.1は0.6w、発熱部8.1は周囲温度15℃で1.0w、25℃で0.6w、35℃で0wとなった。   When the approximate heater power consumed is set to 60 ° C. on the temperature control side and 45 ° C. on the auxiliary temperature control side, the heat generating part 3.1 is 0.6 w, the heat generating part 8.1 is 1.0 w at an ambient temperature of 15 ° C., 25 It became 0.6 w at 35 ° C. and 0 w at 35 ° C.

図1の発熱体(ヒーター)3.1と8.1を除いた消費電力が0.6w程度であることから、10段階以上の基準電圧を並列に同時出力できる電圧源として十分小さく効率的である。   Since the power consumption excluding the heating elements (heaters) 3.1 and 8.1 in FIG. 1 is about 0.6 w, it is sufficiently small and efficient as a voltage source that can simultaneously output 10 or more reference voltages in parallel. is there.

次に、温度制御に拠らず、温度変化を検出して、回路的に、基準電圧出力を調整する方法について検討する。   Next, a method for adjusting a reference voltage output in a circuit manner by detecting a temperature change regardless of temperature control will be discussed.

温度8℃と23℃、温度制御の有/無の2元の直交実験で、図1の端子Vtrimを調整し23℃で、
Vref 10v=10.00002v
にそれぞれ合わせ込み、相対精度を比較した。
In a two-way orthogonal experiment with temperatures 8 and 23 ° C., with / without temperature control, the terminal Vtrim in FIG.
Vref 10v = 10.00002v
The relative accuracy was compared.

温度制御が無い場合8℃の時は、全面的に調整回路4のVtrimを変えて、出力電圧Vref(=10v)を調整した。   When there was no temperature control When the temperature was 8 ° C., the output voltage Vref (= 10 v) was adjusted by changing the Vtrim of the adjustment circuit 4 entirely.

図5に、この結果の一例を示す。温度制御の有無をパラメータとしてVref(23℃)からVref(8℃)を引いて、各基準電圧を横軸に打点したものである。Vtrim(菱形)により、温度変化分は調整できるが、差のバラツキ(偏差)が大きい。   FIG. 5 shows an example of the result. Vref (8 ° C.) is subtracted from Vref (23 ° C.) using the presence or absence of temperature control as a parameter, and each reference voltage is plotted on the horizontal axis. Although the temperature change can be adjusted by Vtrim (diamonds), the variation (deviation) is large.

標準偏差は、
温度制御(四角のHeater):6uv/10℃
に対し、
Vtrim(菱形のVtrim):16uv/10℃
となった。
Standard deviation is
Temperature control (square heater): 6 uv / 10 ° C
Whereas
Vtrim (rhombus Vtrim): 16 uv / 10 ° C
It became.

Vref=10vを合わせているので(分割抵抗+バッファアンプ)の変化分の差となる。   Since Vref = 10v is set, a difference of (division resistance + buffer amplifier) changes.

これより、電圧基準素子1.1のみ調整したのでは、各基準電圧間の相対比の確保が不十分であり、温度制御の優位性を確認することができた。   Thus, when only the voltage reference element 1.1 was adjusted, the relative ratio between the respective reference voltages was insufficient, and the superiority of the temperature control could be confirmed.

相対精度の確保により、絶対値のトレーサビリティのある計測器で電圧基準素子をモニタし、補正すれば、各基準電圧ともに確度を向上させることができる。   By ensuring the relative accuracy and monitoring and correcting the voltage reference element with a measuring instrument having an absolute value traceability, the accuracy of each reference voltage can be improved.

前述の計測器を、電圧基準素子1.2で代替するすることにより、外部からモニタするのに準じた実用上の効果を出す方法について説明する。   A description will be given of a method of producing a practical effect in accordance with external monitoring by replacing the above-described measuring instrument with the voltage reference element 1.2.

電圧基準素子1.1で生成した基準電圧Vref(G)と、電圧基準素子1.2の出力を電圧比較器9により比較し、電圧基準素子1.1のトリム(trim)端子に直接またはコンピュータなどを介して帰還を掛ける。これにより保管、輸送時の温度変化に晒された時や、昼夜の温度変化、冷暖房ON−OFFなどにより生じるステップ状の電圧変化(ストレスによる一種のヒステリシス現象とされている)を緩和し、確度の劣化を防止する。   The reference voltage Vref (G) generated by the voltage reference element 1.1 and the output of the voltage reference element 1.2 are compared by the voltage comparator 9, and the voltage reference element 1.1 is directly connected to a trim terminal or a computer. And so on. This mitigates step-wise voltage changes (a kind of hysteresis phenomenon caused by stress) caused by exposure to temperature changes during storage and transportation, day and night temperature changes, air conditioning ON-OFF, etc., and accuracy To prevent deterioration.

なお、確度を緩和できるのであれば、電圧基準素子1.1、1.2のうち1つあればよいことは言うまでもない。   Needless to say, one of the voltage reference elements 1.1 and 1.2 is sufficient if the accuracy can be relaxed.

以下では、本実施例において、2つの基準電圧を採用した理由について説明する。内部校正用の第2の基準電圧(電圧基準素子1.2)は安定で再現性のある電圧を発生することが最小の要件である。   Hereinafter, the reason why the two reference voltages are employed in this embodiment will be described. The second reference voltage (voltage reference element 1.2) for internal calibration is required to generate a stable and reproducible voltage.

集積化された基準電圧ICの安定度のレベルは、大略、市販のADC、DACの内部基準電圧と同等な技術レベルであり、本発明のように、それ以上の確度、精度を得ようとすると、各種問題が顕在化する。例えば動作温度を一定にしても、プリント基板の材料、取り付け構造などから、保存温度の履歴により、ストレスの履歴が残り、その後、温度を一定にしても、電圧は元の値に回復せず、ヒステリシス現象を生じる。その変動電圧は、計測電源として保証すべき保存温度でも影響される程度に大きくなることがある。その1例として、図6に、放置(保管)温度による、電圧基準素子のドリフトを示す。   The stability level of the integrated reference voltage IC is roughly the same as the technical level of the internal reference voltage of a commercially available ADC or DAC, and when trying to obtain higher accuracy and accuracy as in the present invention. Various problems become apparent. For example, even when the operating temperature is constant, the history of stress remains due to the history of the storage temperature from the material of the printed circuit board, the mounting structure, etc., and then the voltage does not recover to the original value even if the temperature is constant, A hysteresis phenomenon occurs. The fluctuating voltage may become so large that it is affected even at the storage temperature to be guaranteed as the measurement power source. As an example, FIG. 6 shows the drift of the voltage reference element due to the standing (storage) temperature.

図6は、集積化された基準素子の変化(ΔVref)とツェナーダイオードの電圧変化(ΔVz)を、同一プリント板に取り付け、動作時は、±0.5℃に温度制御し、1日の昼間8時間ON、夜間を含み16時間OFFとし、そのOFFの間の放置条件を変えたデータである(本発明者等による実験データ)。   FIG. 6 shows that the integrated reference element change (ΔVref) and Zener diode voltage change (ΔVz) are mounted on the same printed circuit board, and the temperature is controlled to ± 0.5 ° C. during operation. This is data that is turned on for 8 hours and turned off for 16 hours including nighttime, and changes the leaving conditions during the off time (experimental data by the present inventors).

ΔVrefには−20℃保管により0.16mvのステップ変動が見られる。図示しないが、実験の繰り返しによれば、ΔVref変動は、温度履歴の影響を受けるが、定量的に再現ができず、0.1mv以下の制御は困難と判断せざるを得ない。   ΔVref shows a step variation of 0.16 mV when stored at −20 ° C. Although not shown, according to the repetition of the experiment, the ΔVref fluctuation is affected by the temperature history, but cannot be quantitatively reproduced, and control of 0.1 mV or less must be determined to be difficult.

比較した図6のΔVzは、同一PCBに搭載されているにもかかわらず、顕著な変動は認められず、更に、単品で複数個に温度サイクルをかけたが、大きな変動は見られなかった。ただし、ダイオードも、機械的ストレスには敏感であるから、仮説として、温度履歴をストレスの履歴にならぬ構造が要件とすれば、2ピンのダイオードの方が、多ピンのIC構造よりも容易であるということの証左になる。   Although ΔVz in FIG. 6 compared was mounted on the same PCB, no significant variation was observed, and a single product was subjected to a plurality of temperature cycles, but no significant variation was observed. However, since diodes are also sensitive to mechanical stress, as a hypothesis, if a temperature history is not a stress history, a 2-pin diode is easier than a multi-pin IC structure. It is a proof of that it is.

図7に、汎用市販品ツェナーダイオードの温度特性の測定結果の1例を示す。図7では、電圧出力の温度変化分を打点し(■参照)、2次式で近似した(実線参照)。   FIG. 7 shows an example of a measurement result of temperature characteristics of a general-purpose commercial product Zener diode. In FIG. 7, the temperature change of the voltage output is dotted (see ■) and approximated by a quadratic equation (see solid line).

図7では、61℃近辺に極大点、すなわちほぼ温度係数±0となる部分が存在するが、その領域を外れると、大きな温度依存性があり、50℃近辺では、概略50uv/℃と読み取れる。   In FIG. 7, there is a maximum point around 61 ° C., that is, a portion having a temperature coefficient of approximately ± 0.

汎用のツェナーダイオードでは、詳細な温度特性は製品仕様の範囲外であるので、市販品を常温と50℃で実測した所、1電圧区分(±50mv)の温度特性バラツキは標準偏差で70uv/℃であった。極大点を示す温度も広範に分布し、実用化に当たり、ある程度の選択と個別対応を考慮しなければならない。   For general-purpose Zener diodes, detailed temperature characteristics are outside the range of the product specifications, so when a commercially available product was measured at room temperature and 50 ° C, the temperature characteristic variation of one voltage category (± 50mv) is 70uv / ° C with standard deviation. Met. The temperature that shows the maximum point is also widely distributed, and some practical selection and individual correspondence must be taken into consideration for practical use.

ツェナーダイオードは、特定温度で温度係数±0となり、且つ、温度履歴によるストレスを緩和できる長所があるが、反面、ツェナー電圧のバラツキが大きく、基準電源として使うには、電圧微調整回路など高い安定性を持った付帯回路が必要である。   Zener diodes have the advantage of a temperature coefficient of ± 0 at a specific temperature and the ability to relieve stress due to temperature history, but on the other hand, the zener voltage varies greatly and is highly stable, such as a voltage fine adjustment circuit, for use as a reference power supply. There is a need for a supplementary circuit with the characteristics.

一方、電圧基準素子1.1として用いられる基準電圧ICは、実用時必要となる前述のような特性を備え、且つ出力電圧の微調整が可能となっている。   On the other hand, the reference voltage IC used as the voltage reference element 1.1 has the above-described characteristics necessary for practical use, and allows fine adjustment of the output voltage.

そこで、本実施例では、双方の長所を活かす組み合わせが工業的な解決策となり得る。基準電圧IC(図1の電圧基準素子1.1)でVref(G)を生成し、電圧基準素子1.2としてツェナーダイオードを用い、その温度係数±0となる温度に到達した後、電圧基準素子1.2を校正用に用いてVref(G)を制御するようにしている。すなわち、電圧比較器9の出力Vdiffoutをコネクタ11から折り返してトリム端子に折り返し入力し電圧基準素子1.1のトリム端子に供給している。   Therefore, in this embodiment, a combination that takes advantage of both advantages can be an industrial solution. Vref (G) is generated by the reference voltage IC (voltage reference element 1.1 in FIG. 1), a Zener diode is used as the voltage reference element 1.2, and after reaching a temperature having a temperature coefficient ± 0, the voltage reference The element 1.2 is used for calibration to control Vref (G). That is, the output Vdiffout of the voltage comparator 9 is turned back from the connector 11 and input to the trim terminal and supplied to the trim terminal of the voltage reference element 1.1.

図1、図2に示すように、基準電圧源を2つ具備する実施例では、電圧基準素子1.1の設定温度は相対的に低く、スイッチ投入後の安定化時間の短縮に寄与する。   As shown in FIGS. 1 and 2, in the embodiment having two reference voltage sources, the set temperature of the voltage reference element 1.1 is relatively low, which contributes to shortening the stabilization time after the switch is turned on.

図8は、本発明の第2の実施例の構成を示す図である。本実施例が、図1に示した実施例と相違して、基準電圧発生部1を、電圧基準素子1.1で構成し、電圧基準素子1.2を削除している。また、図1の電圧比較器9のかわりに、電圧基準素子1.1のトリム端子にトリム電圧を与える基準電圧調整部4を備えている。基準電圧調整部4は、トリム端子とグランド間に接続された抵抗R6、R6’と、抵抗R6、R6’の接続点に一端が接続され中点が抵抗R5を介して電圧基準素子1.1のトリム端子に接続された可変抵抗器VR2を備え、可変抵抗器VR2の他端は抵抗R4を介して基準電圧発生部1の出力Vref(G)に接続されている。なお、温度検出器3.3は、断熱覆い7で覆われた領域内の、断熱覆い7で覆われていない領域との近傍の配設してもよい。   FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the second exemplary embodiment of the present invention. In the present embodiment, unlike the embodiment shown in FIG. 1, the reference voltage generating unit 1 is configured by the voltage reference element 1.1 and the voltage reference element 1.2 is omitted. Further, instead of the voltage comparator 9 of FIG. 1, a reference voltage adjusting unit 4 is provided that applies a trim voltage to the trim terminal of the voltage reference element 1.1. The reference voltage adjusting unit 4 has resistors R6 and R6 ′ connected between the trim terminal and the ground, and one end connected to a connection point between the resistors R6 and R6 ′, and a middle point connected to the voltage reference element 1.1 via the resistor R5. The other end of the variable resistor VR2 is connected to the output Vref (G) of the reference voltage generator 1 via the resistor R4. The temperature detector 3.3 may be disposed in the vicinity of the region covered with the heat insulating cover 7 and the region not covered with the heat insulating cover 7.

以上、本発明を上記実施例に即して説明したが、本発明は上記実施例の構成にのみ制限されるものでなく、本発明の範囲内で当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。   Although the present invention has been described with reference to the above-described embodiments, the present invention is not limited to the configurations of the above-described embodiments, and various modifications that can be made by those skilled in the art within the scope of the present invention. Of course, including modifications.

本発明の一実施例の基準電圧生成回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the reference voltage generation circuit of one Example of this invention. (A)、(B)は、本発明の一実施例のボードの上面図と側面図である。(A), (B) is the top view and side view of the board of one Example of this invention. 本発明の一実施例における基準電圧の温度特性を示す図(温度制御無し)である。It is a figure (without temperature control) which shows the temperature characteristic of the reference voltage in one Example of this invention. 本発明の一実施例における基準電圧の温度特性を示す図(温度制御有り)である。It is a figure (with temperature control) which shows the temperature characteristic of the reference voltage in one Example of this invention. 本発明の一実施例における基準電圧の温度制御とVtrim調整の相対誤差を示す図である。It is a figure which shows the relative error of temperature control of the reference voltage and Vtrim adjustment in one Example of this invention. 電圧ドリフトの放置温度依存性の一例であり、集積化された電圧基準素子 (ΔVref)とツェナーダイオード(ΔVz)を比較した図である。It is an example of the dependence of the voltage drift on the standing temperature, and is a diagram comparing an integrated voltage reference element (ΔVref) and a Zener diode (ΔVz). 本発明の一実施例における内部校正用基準電圧の温度特性を示す図である。It is a figure which shows the temperature characteristic of the reference voltage for internal calibration in one Example of this invention. 本発明の別の実施例の基準電圧生成回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the reference voltage generation circuit of another Example of this invention. (A)、(B)は、本発明の別の実施例のボードの上面図と側面図である。(A), (B) is the top view and side view of the board of another Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 基準電圧(Vref(G))発生部
1.1 電圧基準素子
1.2 電圧基準素子
2 Ref-V生成部
2.1 電圧分割抵抗
2.2 バッファアンプ
3 温度制御回路
3.1 発熱体
3.2 温度検出素子
3.3 温度検出素子
3.4 温度制御トランジスタ(TRS)
4 Vref(G)調整回路
5 反転増幅器
6 電源供給回路
7 断熱覆い
8 第2の温度制御部(補助温度制御部)
8.1 第2の発熱体
8.2 第2の温度検出素子
8.4 温度制御トランジスタ(TRS)
9 電圧比較器
10 プリント板
11 コネクタ部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reference voltage (Vref (G)) generation part 1.1 Voltage reference element 1.2 Voltage reference element 2 Ref-V production | generation part 2.1 Voltage dividing resistance 2.2 Buffer amplifier 3 Temperature control circuit 3.1 Heating element 3 .2 Temperature detection element 3.3 Temperature detection element 3.4 Temperature control transistor (TRS)
4 Vref (G) adjustment circuit 5 Inverting amplifier 6 Power supply circuit 7 Thermal insulation cover 8 Second temperature control unit (auxiliary temperature control unit)
8.1 Second heating element 8.2 Second temperature detection element 8.4 Temperature control transistor (TRS)
9 Voltage comparator 10 Printed board 11 Connector

Claims (26)

第1の電圧基準素子と、前記第1の電圧基準素子の校正を行うための第2の電圧基準素子とを有する基準電圧発生部と、
前記第1の電圧基準素子の出力電圧を抵抗分割し互いに値が異なる複数の電圧を出力する電圧分割抵抗と、
前記電圧分割抵抗の複数の電圧をそれぞれ受けて出力する複数のバッファアンプと、
前記第1、第2の電圧基準素子に関連付けてそれぞれ配置される第1、第2の温度検出素子と、
前記第1、第2の電圧基準素子に関連付けてそれぞれ配置される第1、第2の発熱体と、
前記第1、第2の温度検出素子でのそれぞれの温度検出結果に基づき、前記第1、第2の発熱体の制御をそれぞれ行う第1、第2の温度制御回路と、
前記第1及び第2の電圧基準素子の電圧を比較して、前記第1の電圧基準素子の出力電圧調整用のトリム端子に供給される電圧を出力する電圧比較器と、
を含む基板を備え、
前記第1及び第2の電圧基準素子と、前記電圧分割抵抗と、前記バッファアンプと、前記第1及び第2の温度検出素子と、前記第1及び第2の発熱体とを覆う断熱覆いを備え、
前記第2の電圧基準素子と、前記第2の電圧基準素子に対応する前記第2の温度検出素子と前記第2の発熱体とは、前記基板の前記断熱覆いで覆われている領域内の一側端部に配置され、
前記第1の電圧基準素子と、前記第1の電圧基準素子に対応する前記第1の温度検出素子と前記第1の発熱体とは、前記基板の前記断熱覆いで覆われている領域内において、前記一側端部と相対する側に配置されてなる、ことを特徴とする基準電圧生成装置。
A reference voltage generator having a first voltage reference element and a second voltage reference element for calibrating the first voltage reference element;
A voltage dividing resistor that divides the output voltage of the first voltage reference element by resistance and outputs a plurality of voltages having different values;
A plurality of buffer amplifiers each receiving and outputting a plurality of voltages of the voltage dividing resistor;
First and second temperature detection elements respectively disposed in association with the first and second voltage reference elements;
First and second heating elements respectively disposed in association with the first and second voltage reference elements;
First and second temperature control circuits for controlling the first and second heating elements based on the respective temperature detection results of the first and second temperature detection elements;
A voltage comparator that compares the voltages of the first and second voltage reference elements and outputs a voltage supplied to an output voltage adjustment trim terminal of the first voltage reference element;
Comprising a substrate including
A heat insulating cover covering the first and second voltage reference elements, the voltage dividing resistor, the buffer amplifier, the first and second temperature detection elements, and the first and second heating elements; Prepared,
The second voltage reference element, the second temperature detection element corresponding to the second voltage reference element, and the second heating element are in a region covered with the heat insulating cover of the substrate. Arranged at one end,
The first voltage reference element, the first temperature detection element corresponding to the first voltage reference element, and the first heating element are within a region covered with the heat insulating cover of the substrate. The reference voltage generating device is arranged on a side opposite to the one end portion.
前記第2の電圧基準素子がツェナーダイオードを含み、
前記ツェナーダイオードは、前記基板上、前記断熱覆いで覆われている領域内の一側端部に配置され、
前記第2の温度検出素子、前記第2の温度制御回路、前記第2の発熱体により、前記ツェナーダイオードの周囲温度が、前記ツェナーダイオードの温度特性が平坦になる温度に保持されるように制御される、ことを特徴とする請求項1に記載の基準電圧生成装置。
The second voltage reference element includes a Zener diode;
The Zener diode is disposed on one side end portion in the region covered with the heat insulating cover on the substrate,
The ambient temperature of the Zener diode is controlled by the second temperature detection element, the second temperature control circuit, and the second heating element so as to be maintained at a temperature at which the temperature characteristic of the Zener diode becomes flat. The reference voltage generation device according to claim 1, wherein
前記断熱覆いで覆われている領域内において、前記第1及び第2の電圧基準素子を有する前記基準電圧発生部と、前記電圧分割抵抗と、前記複数のバッファアンプと、前記第1及び第2の温度検出素子とが、前記基板の主面に配設され、
前記基板の主面と反対側の面において、前記第1及び第2の電圧基準素子にそれぞれ対応する位置に、前記第1及び第2の発熱体が配置される、ことを特徴とする請求項1に記載の基準電圧生成装置。
In the region covered with the heat insulating cover, the reference voltage generation unit having the first and second voltage reference elements, the voltage dividing resistor, the plurality of buffer amplifiers, and the first and second And a temperature detection element is disposed on the main surface of the substrate,
The said 1st and 2nd heat generating body is arrange | positioned in the position respectively corresponding to a said 1st and 2nd voltage reference element in the surface on the opposite side to the main surface of the said board | substrate. The reference voltage generation device according to 1.
前記第1、第2の温度制御回路は、それぞれ、前記第1、第2の温度検出素子のそれぞれの検出結果に応じて、前記第1、第2の発熱体に流す電流をそれぞれ可変させる第1、第2のトランジスタを備えている、ことを特徴とする請求項1に記載の基準電圧生成装置。   The first and second temperature control circuits vary the currents flowing through the first and second heating elements according to the detection results of the first and second temperature detection elements, respectively. The reference voltage generation device according to claim 1, further comprising: a first transistor and a second transistor. 前記基準電圧発生部において、前記第2の電圧基準素子の一端には、前記第1の電圧基準素子の出力を受けるバッファの出力を介して基準電圧が供給され、
前記第2の電圧基準素子の他端は、前記第1の電圧基準素子が接続されるグランド電位に共通に接続される、ことを特徴とする請求項1に記載の基準電圧生成装置。
In the reference voltage generator, a reference voltage is supplied to one end of the second voltage reference element via an output of a buffer that receives an output of the first voltage reference element.
The reference voltage generation device according to claim 1, wherein the other end of the second voltage reference element is connected in common to a ground potential to which the first voltage reference element is connected.
前記基準電圧発生部は、前記第1の電圧基準素子の出力を受ける前記バッファの出力とグランド電位間に直列に接続される第1抵抗と第2の抵抗を備え、前記第2の抵抗の抵抗値は調整自在とされる出力調整回路を備え、
前記第1の電圧基準素子のトリム端子は、前記第2の抵抗の中点に接続されるとともに、前記基板に設けられた外部トリム端子にも接続される、ことを特徴とする請求項5に記載の基準電圧生成装置。
The reference voltage generator includes a first resistor and a second resistor connected in series between an output of the buffer that receives an output of the first voltage reference element and a ground potential, and a resistance of the second resistor The value has an output adjustment circuit that can be adjusted,
6. The trim terminal of the first voltage reference element is connected to a midpoint of the second resistor and is also connected to an external trim terminal provided on the substrate. The reference voltage generator described.
前記外部トリム端子には、前記電圧比較器からの出力電圧、又は、外部から供給されるトリム用の電圧が供給される、ことを特徴とする請求項6に記載の基準電圧生成装置。   The reference voltage generation device according to claim 6, wherein an output voltage from the voltage comparator or a trim voltage supplied from the outside is supplied to the external trim terminal. 前記第1の温度検出素子の出力端は、前記第1の電圧基準素子からの基準電圧出力を受けるバッファの出力に抵抗を介して接続され、
前記第2の温度検出素子の出力端は、前記第1の電圧基準素子からの基準電圧出力を受ける前記バッファの出力に抵抗を介して接続され、
前記第1の温度制御回路は、前記第1の温度検出素子の出力電圧と、前記第1の電圧基準素子の出力を受ける前記バッファの出力電圧とに基づき、前記第1のトランジスタのバイアス電圧を可変させる第1の差動増幅回路を備え、
前記第2の温度制御回路は、前記第2の温度検出素子の出力電圧と、前記第1の電圧基準素子の出力を受ける前記バッファの出力電圧とに基づき、前記第2のトランジスタのバイアス電圧を可変させる第2の差動増幅回路を備えている、ことを特徴とする請求項4に記載の基準電圧生成装置。
An output terminal of the first temperature detection element is connected to an output of a buffer that receives a reference voltage output from the first voltage reference element via a resistor,
An output terminal of the second temperature detection element is connected to an output of the buffer that receives a reference voltage output from the first voltage reference element via a resistor,
The first temperature control circuit determines a bias voltage of the first transistor based on an output voltage of the first temperature detection element and an output voltage of the buffer that receives an output of the first voltage reference element. A first differential amplifier circuit that is variable;
The second temperature control circuit determines a bias voltage of the second transistor based on an output voltage of the second temperature detection element and an output voltage of the buffer that receives an output of the first voltage reference element. The reference voltage generation device according to claim 4, further comprising a second differential amplifier circuit that is variable.
第1の電圧基準素子を含む基準電圧発生部と、
前記第1の電圧基準素子の出力電圧を抵抗分割し互いに値が異なる複数の電圧を出力する電圧分割抵抗と、
前記電圧分割抵抗の複数の電圧をそれぞれ受けて出力する複数のバッファアンプと、
前記第1の電圧基準素子に関連付けてそれぞれ配置される第1の温度検出素子と、
前記第1の電圧基準素子に関連付けてそれぞれ配置される第1の発熱体と、
前記第1の温度検出素子での検出結果を受け、前記第1の発熱体の制御を行う第1の温度制御回路と、
を基板上に備え、
前記基板の一側端部と、前記第1の電圧基準素子と、前記電圧分割抵抗と、前記バッファアンプと、前記第1の発熱体と、を覆う断熱覆いを備えている、ことを特徴とする基準電圧生成装置。
A reference voltage generator including a first voltage reference element;
A voltage dividing resistor that divides the output voltage of the first voltage reference element by resistance and outputs a plurality of voltages having different values;
A plurality of buffer amplifiers each receiving and outputting a plurality of voltages of the voltage dividing resistor;
First temperature detecting elements respectively disposed in association with the first voltage reference elements;
First heating elements respectively disposed in association with the first voltage reference elements;
A first temperature control circuit that receives the detection result of the first temperature detection element and controls the first heating element;
On the substrate,
A heat insulating cover is provided to cover one side end of the substrate, the first voltage reference element, the voltage dividing resistor, the buffer amplifier, and the first heating element. A reference voltage generator.
前記基板上、前記断熱覆いで覆われている領域内又は外に、第2の温度検出素子を備えている、ことを特徴とする請求項9に記載の基準電圧生成装置。   The reference voltage generation device according to claim 9, further comprising a second temperature detection element in or outside the region covered with the heat insulating cover on the substrate. 前記第1の電圧基準素子が、前記第1の電圧基準素子の出力電圧調整用のトリム端子を有し、
トリム用の電圧を外部から受け、前記電圧基準素子のトリム端子に供給する調整回路を備えている、ことを特徴とする請求項9に記載の基準電圧生成装置。
The first voltage reference element has a trim terminal for adjusting an output voltage of the first voltage reference element;
The reference voltage generation device according to claim 9, further comprising an adjustment circuit that receives a trimming voltage from the outside and supplies the trimming voltage to a trim terminal of the voltage reference element.
前記断熱覆いで覆われている領域内において、前記第1の電圧基準素子を含む基準電圧発生部と、前記電圧分割抵抗と、前記複数のバッファアンプと、前記第1の温度検出素子とが、前記基板の主面に配設され、
前記基板の前記主面と反対側の面において、前記第1の電圧基準素子に対応する位置に前記第1の発熱体が配置される、ことを特徴とする請求項9に記載の基準電圧生成装置。
In the region covered with the heat insulating cover, a reference voltage generation unit including the first voltage reference element, the voltage dividing resistor, the plurality of buffer amplifiers, and the first temperature detection element are: Disposed on the main surface of the substrate;
The reference voltage generation according to claim 9, wherein the first heating element is disposed at a position corresponding to the first voltage reference element on a surface opposite to the main surface of the substrate. apparatus.
前記電圧分割抵抗の一のタップの出力電圧を入力し、反転した信号を出力する反転増幅器を備え、
前記電圧分割抵抗は、
前記第1の電圧基準素子の出力と前記一のタップとの間に直列に接続された複数の抵抗と、
前記反転増幅器の出力と前記一のタップ間の帰還路に直列に接続された複数の抵抗と、
を備えている、ことを特徴とする請求項1乃至12のいずれか一に記載の基準電圧生成装置。
An inverting amplifier that inputs an output voltage of one tap of the voltage dividing resistor and outputs an inverted signal,
The voltage dividing resistor is:
A plurality of resistors connected in series between the output of the first voltage reference element and the one tap;
A plurality of resistors connected in series with a feedback path between the output of the inverting amplifier and the one tap;
The reference voltage generation device according to claim 1, wherein the reference voltage generation device is provided.
前記反転増幅器の入力オフセットの調整、及び、前記反転増幅器の出力電圧の調整を行う回路を備えている、ことを特徴とする請求項13記載の基準電圧生成装置。   14. The reference voltage generation device according to claim 13, further comprising a circuit that adjusts an input offset of the inverting amplifier and adjusts an output voltage of the inverting amplifier. 前記反転増幅器は前記断熱覆いで覆われている領域に配置される、ことを特徴とする請求項13記載の基準電圧生成装置。   14. The reference voltage generation device according to claim 13, wherein the inverting amplifier is disposed in a region covered with the heat insulating cover. 前記基準電圧生成回路からの複数の基準電圧は、前記基板が接続されるバスラインを介して複数のシステムに供給される、ことを特徴とする請求項1又は9記載の基準電圧生成装置。   The reference voltage generation device according to claim 1, wherein the plurality of reference voltages from the reference voltage generation circuit are supplied to a plurality of systems via a bus line to which the substrate is connected. 計測電源を構成する電圧電流印加測定装置に用いられる基準電圧生成回路であって、
第1の電圧基準素子と、前記第1の電圧基準素子の校正を行うための第2の電圧基準素子とを有する基準電圧発生部と、
前記第1の電圧基準素子の出力を受け電圧分割抵抗により、互いに値が異なる複数の基準電圧を生成し前記基準電圧を分配するバッファアンプを備え、
前記第1の電圧基準素子の近傍に配置された第1の温度検出素子と、第2の温度検出素子と、をプリント板上に備え、
さらに、前記プリント板を加熱する第1の発熱体と、
前記第1の温度検出素子での検出結果、又は、前記第1の温度検出素子と前記第2の温度検出素子での検出結果に基づき、前記第1の発熱体、又は、前記第1の発熱体と第2の発熱体とにより、前記基準電圧発生部が一定の温度になり、前記第1の温度検出素子と前記第2の温度検出素子の間に配置される回路素子は、該回路素子が配置される位置に対応した一定の温度になるように温度制御を行う手段と、
を備え、
前記基準電圧発生部、前記電圧分割抵抗、及び前記バッファアンプは、断熱覆いで覆われており、
前記基準電圧発生部の前記第2の電圧基準素子は、前記プリント板の端部に配置されており、温度制御を容易化し、機械的なストレスが伝達し難くされている、ことを特徴とする基準電圧生成装置。
A reference voltage generation circuit used in a voltage / current application measuring device constituting a measurement power source,
A reference voltage generator having a first voltage reference element and a second voltage reference element for calibrating the first voltage reference element;
A buffer amplifier that receives the output of the first voltage reference element, generates a plurality of reference voltages having different values by a voltage dividing resistor, and distributes the reference voltage;
A first temperature detection element disposed in the vicinity of the first voltage reference element; and a second temperature detection element on the printed board.
A first heating element for heating the printed board;
Based on the detection result of the first temperature detection element or the detection results of the first temperature detection element and the second temperature detection element, the first heating element or the first heat generation. The reference voltage generating unit has a constant temperature due to the body and the second heating element, and the circuit element disposed between the first temperature detection element and the second temperature detection element is the circuit element. Means for controlling the temperature so as to be a constant temperature corresponding to the position where
With
The reference voltage generator, the voltage dividing resistor, and the buffer amplifier are covered with a heat insulating cover,
The second voltage reference element of the reference voltage generation unit is disposed at an end of the printed board, facilitates temperature control, and makes it difficult for mechanical stress to be transmitted. Reference voltage generator.
前記断熱覆いは、前記プリント板の一部を覆い、動作保証範囲で温度制御を可能としてなる、ことを特徴とする請求項17に記載の基準電圧生成装置。   The reference voltage generation device according to claim 17, wherein the heat insulating cover covers a part of the printed board and enables temperature control within an operation guarantee range. 前記第1の温度検出部は、前記プリント板の前記断熱覆いで覆われている基板部と、覆われていない基板部との境界近傍に配置され、前記断熱覆いで覆われている前記電圧基準素子、前記電圧分割抵抗、及び前記バッファアンプを搭載した基板部分の温度勾配を一定にするための第2の温度制御回路を備えている、ことを特徴とする請求項17に記載の基準電圧生成装置。   The first temperature detection unit is arranged in the vicinity of a boundary between a substrate portion covered with the heat insulating cover and an uncovered substrate portion of the printed board, and the voltage reference is covered with the heat insulating cover. 18. The reference voltage generation according to claim 17, further comprising a second temperature control circuit for making a temperature gradient of a substrate portion on which the element, the voltage dividing resistor, and the buffer amplifier are mounted constant. apparatus. 前記基準電圧発生部が、正極又は負極の単極出力であり、両極性の出力を得る場合、反転出力を得るため、分割抵抗を入力抵抗と帰還抵抗に用いた反転増幅器を備えている、ことを特徴とする請求項17乃至19のいずれか一に記載の基準電圧生成装置。   When the reference voltage generator is a positive or negative unipolar output and obtains a bipolar output, the reference voltage generator includes an inverting amplifier using a dividing resistor as an input resistor and a feedback resistor to obtain an inverted output. The reference voltage generation device according to claim 17, wherein 前記反転増幅器の入力オフセット電圧をキャンセルするため、入力オフセット電圧の小さい演算増幅器により、オフセット電圧を検出し、直接又は間接的に帰還を掛け、前記電圧分割抵抗の0v点をグランド電位とし、前記反転増幅器の出力電圧を調整する回路を備えている、ことを特徴とする請求項20に記載の基準電圧生成装置。   In order to cancel the input offset voltage of the inverting amplifier, the offset voltage is detected by an operational amplifier having a small input offset voltage, and feedback is applied directly or indirectly, the 0v point of the voltage dividing resistor is set to the ground potential, and the inversion is performed. 21. The reference voltage generation device according to claim 20, further comprising a circuit for adjusting an output voltage of the amplifier. 基板の少なくとも一側端部を含む領域を覆う断熱覆いと、
前記基板の前記断熱覆いで覆われている領域内の前記一側端部と反対側に配設された、第1の温度検出素子及び第1の発熱体と、
前記基板の前記断熱覆いで覆われている領域内の前記一側端部に配設された、第2の温度検出素子及び第2の発熱体と、
前記第1、第2の温度検出素子での温度検出結果をそれぞれ受け、前記第1、第2の発熱体の制御をそれぞれ行う第1、第2の温度制御回路と、
を備え、
前記断熱覆いで覆われている領域内において、前記基板上、前記第1の温度検出素子と前記第2の温度検出素子の間に配置される所定の回路素子を、該回路素子が配置される位置に対応した一定温度で動作するようにしてなる、ことを特徴とする回路基板。
A heat insulating covering covering a region including at least one side edge of the substrate;
A first temperature detection element and a first heating element disposed on the opposite side of the one end in the region covered with the heat insulating cover of the substrate;
A second temperature detecting element and a second heating element disposed at the one end in the region covered with the heat insulating cover of the substrate;
First and second temperature control circuits that receive temperature detection results from the first and second temperature detection elements, respectively, and control the first and second heating elements;
With
In the region covered with the heat insulating cover, a predetermined circuit element disposed between the first temperature detecting element and the second temperature detecting element is disposed on the substrate. A circuit board characterized by operating at a constant temperature corresponding to a position.
請求項22記載の回路基板を備え、
前記基板の主面と反対側の面の、前記断熱覆いで覆われている領域内に前記第1の発熱体と前記第2の発熱体を備え、
前記基板の主面上、前記第1と第2の発熱体の少なくとも1方に対応させて少なくとも1つの電圧基準素子を備え、
前記基板の主面上、前記第1、第2の発熱体の間に、電圧分割抵抗と、前記電圧分割抵抗の複数の電圧をそれぞれ受けて出力する複数のバッファアンプと、反転増幅器とを備え、
前記電圧基準素子の出力電圧は、前記電圧分割抵抗の一端に一の基準電圧として供給され、
前記反転増幅器は、前記電圧分割抵抗の他端に供給する他の基準電圧を生成し、
前記電圧分割抵抗の複数のタップから複数の異なる電位の基準電圧が取り出される、ことを特徴とする基準電圧生成装置。
A circuit board according to claim 22,
The first heating element and the second heating element are provided in a region of the surface opposite to the main surface of the substrate and covered with the heat insulating cover,
At least one voltage reference element corresponding to at least one of the first and second heating elements on the main surface of the substrate;
On the main surface of the substrate, between the first and second heating elements, a voltage dividing resistor, a plurality of buffer amplifiers each receiving and outputting a plurality of voltages of the voltage dividing resistor, and an inverting amplifier are provided. ,
The output voltage of the voltage reference element is supplied as one reference voltage to one end of the voltage dividing resistor,
The inverting amplifier generates another reference voltage to be supplied to the other end of the voltage dividing resistor;
A reference voltage generating device, wherein a plurality of reference voltages having different potentials are taken out from a plurality of taps of the voltage dividing resistor.
前記基板の主面上、前記第1、第2の発熱体にそれぞれ対応させて第1、第2の電圧基準素子を備え、
前記第1の電圧基準素子の出力電圧は、前記電圧分割抵抗の一端に一の基準電圧として供給され、
前記第1の電圧基準素子が、前記第1の電圧基準素子の出力電圧調整用のトリム端子を有し、
前記第1及び第2の電圧基準素子の電圧を比較して前記第1の電圧基準素子の出力電圧調整用のトリム端子の電圧を制御する電圧比較器を備えている、ことを特徴とする請求項22記載の基準電圧生成装置。
A first voltage reference element and a second voltage reference element corresponding to the first and second heating elements, respectively, on the main surface of the substrate;
The output voltage of the first voltage reference element is supplied as one reference voltage to one end of the voltage dividing resistor,
The first voltage reference element has a trim terminal for adjusting an output voltage of the first voltage reference element;
The voltage comparator which controls the voltage of the trim terminal for the output voltage adjustment of the said 1st voltage reference element by comparing the voltage of the said 1st and 2nd voltage reference element, It is characterized by the above-mentioned. Item 23. The reference voltage generation device according to Item 22.
請求項1乃至21、23、24のいずれか一に記載の基準電圧生成装置を備えたモジュール。   A module comprising the reference voltage generation device according to any one of claims 1 to 21, 23, and 24. 請求項1乃至21、23、24のいずれか一に記載の基準電圧生成装置を備えた検査装置。   An inspection apparatus comprising the reference voltage generation device according to any one of claims 1 to 21, 23, and 24.
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