KR100539184B1 - Bandgap Voltage Reference Circuit - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 밴드갭 기준 전압 발생 회로는, 전원전압의 공급을 받아 일정한 밴드갭 전압을 발생시키는 밴드갭 전압 발생부와, 상기한 밴드갭 전압 발생부의 밴드갭 전압의 온도에 따른 오차를 캐스케이드된 다수의 트랜지스터에 의해 보상하는 온도 오차 보상부를 포함하며, 넓은 온도 범위에서 안정된 밴드갭 전압을 얻을 수 있다.The bandgap reference voltage generation circuit according to the present invention includes a bandgap voltage generator that generates a constant bandgap voltage by receiving a power supply voltage, and cascades an error according to the temperature of the bandgap voltage of the bandgap voltage generator. It includes a temperature error compensation unit compensated by a plurality of transistors, it is possible to obtain a stable bandgap voltage over a wide temperature range.
Description
본 발명은 밴드갭 기준 전압 발생 회로에 관한 것으로서, 특히 온도가 변화하더라도 안정적인 밴드갭 전압을 공급하는 밴드갭 기준 전압 발생 회로에 관한 것입니다.The present invention relates to a bandgap reference voltage generator circuit, and more particularly, to a bandgap reference voltage generator circuit that supplies a stable bandgap voltage even when temperature changes.
밴드갭 기준 전압 발생 회로란 온도의 변화가 있더라도 일정한 범위의 전위를 발생하는 회로를 말하고, 밴드갭 기준 전압 회로는 다양한 방법으로 구현된다. 도1은 이러한 하나의 밴드갭 기준 전압 발생 회로를 나타낸 것이다. The bandgap reference voltage generator circuit refers to a circuit that generates a range of electric potentials even if there is a change in temperature, and the bandgap reference voltage circuit is implemented in various ways. Figure 1 shows one such bandgap reference voltage generator circuit.
밴드갭 기준 전압 발생 회로는 온도가 증가하거나 감소하는 경우 트랜지스터의 베이스와 이미터간 전압(Vbe)과 트랜지스터의 열전압(Vt)도 변화하므로, 밴드갭 전압이 온도가 변화하면 변화하게 된다. 이러한 온도 변화에 따른 밴드갭 전압의 변화는 시스템의 오동작을 불러일으키는 등의 문제가 발생한다.The bandgap reference voltage generator circuit changes the voltage between the base and emitter of the transistor (V be ) and the transistor's thermal voltage (V t ) when the temperature increases or decreases, so that the bandgap voltage changes when the temperature changes. The change in the bandgap voltage due to the temperature change causes a problem such as causing a malfunction of the system.
이러한 문제를 해결하기 위해 종래에는 저항값의 조절에 의해 밴드갭 전압의 오차를 보상하였다.In order to solve this problem, the error of the bandgap voltage is conventionally compensated by adjusting the resistance value.
도1은 종래의 온도 오차를 보상하는 밴드갭 기준 전압 발생 회로이다. 1 is a bandgap reference voltage generation circuit that compensates for a conventional temperature error.
도1의 종래의 온도 오차를 보상하는 밴드갭 기준 전압 발생 회로의 동작에 대해 설명한다.The operation of the bandgap reference voltage generation circuit that compensates for the conventional temperature error of FIG. 1 will be described.
먼저, 루프①에 대해 전압에 관한 식은 아래와 같다.First, the formula for the voltage for loop ① is as follows.
여기서, Vt는 트랜지스터의 열전압이고, Is는 트랜지스터의 포화(saturation)전류이고, A는 트랜지스터 Q3가 트랜지스터 Q4에 대한 면적비를 나타낸다.Where V t is the thermal voltage of the transistor, I s is the saturation current of the transistor, and A represents the area ratio of transistor Q3 to transistor Q4.
이때, I3와 I4가 같다면 위식은 아래와 같이 정리된다.At this time, if I 3 and I 4 are the same, the above equation is summarized as follows.
여기서, 밴드갭 전압(Vref)을 위식으로 정리하면, 아래의 식이 된다.Here, if the band gap voltage V ref is summed up above, the following equation is obtained.
여기서, 이다.here, to be.
위식을 온도에 대해 편미분하면,If you differentiate the equation from temperature,
이다.to be.
베이스-이미터간 전압(Vbe)의 온도 변화 특성은 약 -2㎷/℃이고, 트랜지스터의 열전압(Vt)은 약 +0.085㎷/℃이다.The temperature change characteristic of the base-emitter voltage V be is about −2 mA / ° C., and the thermal voltage V t of the transistor is about +0.085 mA / ° C.
종래의 밴드갭 기준 전압 발생 회로는 수학식4의 K를 조절하여 밴드갭 전압(Vref)의 온도특성을 개선했다.The conventional bandgap reference voltage generator circuit improves the temperature characteristic of the bandgap voltage (V ref ) by adjusting K in Equation (4).
이러한 원리에 의해 개선된 밴드갭 기준 전압 발생 회로의 온도변화에 따른 동작특성은 도2에 도시되어 있다.The operating characteristics of the bandgap reference voltage generator circuit improved by this principle according to the temperature change are shown in FIG. 2.
도2에서 가로축의 단위는 온도이고, 세로축의 단위는 전압이다.In FIG. 2, the unit of the horizontal axis is temperature, and the unit of the vertical axis is voltage.
그러나, 이러한 방법은 도2에 도시된 바와 같이 넓은 온도 범위에서는 온도에 따라 베이스-이미터간 전압(Vbe)과 트랜지스터의 열전압(Vt)의 변화율이 크게 나타나므로, 도2에 도시된 바와 같이 온도변화에 따른 기준전압의 변화가 큰 문제점이 있다.However, as shown in FIG. 2, this method shows a large change rate between the base-emitter voltage V be and the transistor's thermal voltage V t according to the temperature in a wide temperature range. Likewise, there is a big problem in the change of the reference voltage according to the temperature change.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 캐스캐이드된 트랜지스터를 이용하여 높은 온도에서의 밴드갭 전압의 온도 특성을 개선하기 위한 것이다.The present invention is to solve the above problems, and to improve the temperature characteristics of the bandgap voltage at a high temperature using a cascaded transistor.
본 발명에 따른 밴드갭 기준 전압 발생 회로는, 전원전압의 공급을 받아 일정한 밴드갭 전압을 발생시키는 밴드갭 전압 발생부와, 달링턴 페어 구조로 구성된 다수의 트랜지스터를 포함하며 상기한 밴드갭 전압 발생부의 밴드갭 전압의 온도에 따른 오차를 상기한 다수의 트랜지스터의 스위칭마다 각각 다른 온도에서 보상하는 온도 오차 보상부를 포함한다.The bandgap reference voltage generation circuit according to the present invention includes a bandgap voltage generator configured to generate a constant bandgap voltage by receiving a power supply voltage, and a plurality of transistors having a Darlington pair structure. And a temperature error compensator for compensating an error according to the temperature of the bandgap voltage at different temperatures for each switching of the plurality of transistors.
상기한 밴드갭 전압 발생부는, The band gap voltage generator,
전원전압에 연결된 제1전류원과, 상기한 제1전류원에 베이스가 연결되고 전원전압에 컬렉터가 연결되어 전원전압을 공급하는 제1트랜지스터와, 상기한 전류원과 제1트랜지스터의 공통단자에 컬렉터가 연결되고 이미터가 접지점에 연결된 제2트랜지스터와, 상기한 제1트랜지스터의 이미터에 연결된 제1저항과, 상기한 제1저항에 연결되어 밴드갭 전압을 설정하는 전류 미러 회로를 포함한다.A first current source connected to a power supply voltage, a first transistor having a base connected to the first current source and a collector connected to the power supply voltage to supply a power supply voltage, and a collector connected to the common terminal of the current source and the first transistor; And a second transistor having an emitter connected to a ground point, a first resistor connected to the emitter of the first transistor, and a current mirror circuit connected to the first resistor to set a bandgap voltage.
상기한 전류 미러 회로는,The current mirror circuit described above,
상기한 제1저항에 일단이 연결된 제2저항과, 상기한 제2저항의 타단에 컬렉터와 이미터가 공동으로 연결되고 이미터가 접지점에 연결된 제3트랜지스터와, 상기한 제1저항과 상기한 제2트랜지스터의 베이스 사이에 연결된 제3저항과, 상기한 제3저항과 상기한 제2트랜지스터의 베이스의 공통단자에 컬렉터가 연결되고 상기한 제3트랜지스터의 베이스와 컬렉터의 공통단자에 베이스가 연결된 제4트랜지스터를 포함한다.A second resistor having one end connected to the first resistor, a third transistor having a collector and an emitter jointly connected to the other end of the second resistor and an emitter connected to a ground point, and the first resistor and the A collector is connected to a third resistor connected between the base of the second transistor, a common terminal of the third resistor and the base of the second transistor, and a base is connected to the base of the third transistor and the common terminal of the collector. And a fourth transistor.
상기한 온도 오차 보상부는,The temperature error compensation unit,
상기한 제1,2,3저항의 공동 단자에 컬렉터가 연결되고 이미터가 접지점에 연결되어 제1온도에서 밴드갭 전압의 오차를 보상하는 제5트랜지스터와, 전원전압에 연결되어 일정한 전류를 공급하는 제2전류원과, 상기 전류원에 일단이 연결된 제5저항과, 상기한 제5저항과 상기한 제5트랜지스터의 공동 단자에 컬렉터가 연결되고 상기한 제5저항의 타단에 베이스가 연결되어 제2온도에서 밴드갭 전압의 오차를 보상하는 제6트랜지스터와, 상기한 제5저항과 상기한 제6트랜지스터의 베이스의 공동단자와 접지점 사이에 연결된 제6저항을 포함한다.A fifth transistor for compensating for an error in a bandgap voltage at a first temperature by connecting a collector to a common terminal of the first, second, and third resistors, and an emitter connected to a ground point, and supplying a constant current connected to a power supply voltage A collector connected to the second current source, a fifth resistor having one end connected to the current source, the fifth resistor and the common terminal of the fifth transistor, and a base connected to the other end of the fifth resistor. And a sixth transistor compensating for an error in the bandgap voltage at temperature, and a sixth resistor connected between the fifth resistor and the common terminal of the base of the sixth transistor and a ground point.
또 다른 실시예에서, 상기한 온도오차보상부는,In another embodiment, the temperature error compensation unit,
상기한 제1,2,3저항의 공동 단자에 컬렉터가 연결되어 제3온도에서 밴드갭전압 오차를 보상하는 제7트랜지스터와, 상기한 제7트랜지스터의 이미터와 접지점 사이에 연결된 제7저항과, 전원전압과 상기한 제7트랜지스터의 베이스 사이에 연결되어 전류를 공급하는 제3전류원과, 상기한 제7트랜지스터의 베이스에 컬렉터가 연결되어 제4온도에서 밴드갭전압 오차를 보상하는 제8트랜지스터와, 상기한 제8트랜지스터의 이미터와 접지점 사이에 연결된 제8저항과, 상기한 제7트랜지스터의 베이스와 상기한 제8트랜지스터의 컬렉터와 제3전류원의 공동단자와 상기한 제8트랜지스터의 베이스사이에 연결된 제9저항과, 상기한 제9저항과 상기한 제8트랜지스터의 베이스의 공동단자와 접지점 사이에 연결된 제10저항을 포함한다.A seventh transistor connected to a common terminal of the first, second, and third resistors to compensate for a bandgap voltage error at a third temperature, and a seventh resistor connected between the emitter and the ground point of the seventh transistor; A third current source connected between the power supply voltage and the base of the seventh transistor to supply a current; and an eighth transistor connected to a collector of the base of the seventh transistor to compensate for a bandgap voltage error at a fourth temperature; And an eighth resistor connected between the emitter and the ground point of the eighth transistor, the base of the seventh transistor, the collector of the eighth transistor, the common terminal of the third current source, and the base of the eighth transistor. And a tenth resistor connected between the ninth resistor and the common terminal of the base of the ninth resistor and the eighth transistor and a ground point.
이하에서 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
도3은 본 발명의 제1실시예에 따른 밴드갭 전압 발생 회로를 도시한 것이다.3 shows a bandgap voltage generating circuit according to a first embodiment of the present invention.
본 발명의 제1실시예에 따른 밴드갭 전압 발생회로는 밴드갭 전압 발생부(200)와 온도 오차 보상부(100)로 구성된다. The bandgap voltage generation circuit according to the first embodiment of the present invention includes a bandgap voltage generator 200 and a temperature error compensator 100.
밴드갭 전압 발생부(200)는 전류원 I3와, 다수의 트랜지스터(Q5-Q8)와, 다수의 저항(R5-R8)로 구성된다.The bandgap voltage generator 200 includes a current source I3, a plurality of transistors Q5-Q8, and a plurality of resistors R5-R8.
트랜지스터 Q5는 컬렉터가 전원전압(Vin)에 연결되고, 전류원 I3는 전원전압(Vin)과 상기한 트랜지스터 Q5의 베이스 사이에 연결되고, 트랜지스터 Q6는 컬렉터가 상기한 트랜지스터 Q5의 베이스와 전류원 I3의 공동단자에 연결되며, 저항 R5는 상기한 트랜지스터 Q5의 이미터에 연결되고, 저항R6는 상기한 저항 R5의 타단에 연결되고, 저항 R7는 상기한 저항 R5와 저항 R6의 공동 단자와 상기한 트랜지스터 Q6의 베이스 사이에 연결된다. 트랜지스터 Q8는 컬렉터와 베이스가 공동으로 저항 R6에 연결되고 이미터는 접지점에 연결된다. 트랜지스터 Q7은 상기한 저항 R7과 상기한 트랜지스터 Q6의 베이스의 공동단자에 컬렉터가 연결되고, 상기한 트랜지스터 Q8의 컬렉터와 베이스의 공동단자에 베이스가 연결되며, 저항 R8는 상기한 트랜지스터 Q7의 이미터와 접지점 사이에 연결된다.The transistor Q5 has a collector connected to the power supply voltage Vin, the current source I3 is connected between the power supply voltage Vin and the base of the transistor Q5 described above, and the transistor Q6 is connected to the base of the transistor Q5 and the collector of the current source I3 described above. Resistor R5 is connected to the emitter of transistor Q5 described above, resistor R6 is connected to the other end of resistor R5 described above, resistor R7 is the common terminal of resistor R5 and resistor R6 described above and transistor Q6 described above. Is connected between the base of the. Transistor Q8 has the collector and base jointly connected to resistor R6 and the emitter connected to ground. Transistor Q7 has a collector connected to the common terminal of the resistor R7 and the base of the transistor Q6, a base connected to the collector of the transistor Q8 and the common terminal of the base, and the resistor R8 is an emitter of the transistor Q7. Is connected between and ground.
온도 오차 보상부(100)는 전류원 I2와, 트랜지스터(Q9,Q10)와, 저항(R9,R10)으로 구성된다.The temperature error compensator 100 includes a current source I2, transistors Q9 and Q10, and resistors R9 and R10.
트랜지스터 Q9는 상기한 저항 R5,R6,R7의 공동 단자에 컬렉터가 연결되고 이미터는 접지점에 연결된다. 트랜지스터 Q10는 컬렉터가 상기한 트랜지스터 Q9의 베이스에 연결되고 이미터는 접지점에 연결된다. 전류원 I2는 전원전압(Vin)과 트랜지스터 Q9의 베이스와 트랜지스터 Q10의 컬렉터의 공동 단자 사이에 연결되고, 저항 R9는 상기한 트랜지스터 Q10의 컬렉터와 베이스 사이에 연결되고, 저항 R9는 상기한 저항 R9와 상기한 트랜지스터 Q10의 베이스의 공동단자와 접지점 사이에 연결된다. Transistor Q9 has a collector connected to the common terminals of resistors R5, R6, and R7 described above and an emitter connected to the ground point. Transistor Q10 has a collector connected to the base of transistor Q9 described above and an emitter connected to the ground point. The current source I2 is connected between the power supply voltage Vin and the common terminal of the collector of transistor Q10 and the base of transistor Q9, resistor R9 is connected between the collector and base of transistor Q10 described above, and resistor R9 is connected to resistor R9 described above. It is connected between the common terminal of the base of the transistor Q10 and the ground point.
이하에서 본 발명의 제1실시예의 동작을 설명한다. The operation of the first embodiment of the present invention will be described below.
도3에서 루프②에 대한 전압관계를 정리하면, 수학식 5와 같다.In FIG. 3, the voltage relationship with respect to loop ② is summarized as in Equation 5 below.
여기서, I7과 I8은 각각 트랜지스터 Q7과 Q8의 이미터 전류이며, Iref는 트랜지스터 Q8의 컬렉터 전류이고, I7과 I8을 같다고 가정하였다. 또한, A는 트랜지스터 Q7의 트랜지스터 Q8에 대한 면적비이다.Here, it is assumed that I7 and I8 are emitter currents of transistors Q7 and Q8, and I ref is a collector current of transistor Q8, and I7 and I8 are equal. A is the area ratio of the transistor Q7 to the transistor Q8.
도3에서, 수학식 5를 이용하여 밴드갭 기준 전압(Vr)을 수학식 6으로 나타낼 수 있다.In FIG. 3, the bandgap reference voltage V r may be represented by Equation 6 using Equation 5.
이다. 여기서, 앞의 2항은 종래의 밴드갭 기준 전압 발생 회로의 밴드갭 기준 전압과 동일한 항이고, 세 번째 항이 본 발명의 제1실시예에서 추가된 항이다. to be. Here, the second term is the same term as the bandgap reference voltage of the conventional bandgap reference voltage generation circuit, and the third term is a term added in the first embodiment of the present invention.
본 발명의 제1실시예는 고온에서 Ic1의 값을 증가시켜 밴드갭 전압의 강하를 보상하는 데 동작의 특징이 있다. 즉, 종래의 밴드갭 기준 전압 회로는 온도가 증가함에 따라 밴드갭 기준 전압(Vr)이 도2에 도시된 바와 같이 감소하는데 온도가 높을수록 밴드갭 전압의 하강폭은 크다. 본 발명의 제1실시예는 Ic1의 값을 증가시킴으로써 밴드갭 전압의 감소를 방지하고자 하는 것이다.The first embodiment of the present invention is characterized by the operation of compensating for the drop in the bandgap voltage by increasing the value of I c1 at high temperature. That is, in the conventional bandgap reference voltage circuit, as the temperature increases, the bandgap reference voltage V r decreases as shown in FIG. 2, but the higher the temperature, the larger the drop width of the bandgap voltage. The first embodiment of the present invention is to prevent a decrease in the bandgap voltage by increasing the value of I c1 .
이하에서 고온에서 Ic1의 값을 증가시키는 동작에 대해 설명한다.Hereinafter, an operation of increasing the value of I c1 at high temperature will be described.
도3의 온도 오차 보상부(100)에서, 저항R9와 저항 R10의 저항값의 조절에 의해 전압 Va와 Vb의 값을 조절할 수 있다. 이는 전류원 I2에서 일정한 전류를 저항R9와 저항 R10으로 공급하고 트랜지스터 Q9와 트랜지스터 Q10의 베이스에 흐르는 전류는 전류원의 전류에 비해 무시할 수 있을 정도로 적기 때문이다.In the temperature error compensator 100 of FIG. 3, the values of voltages Va and Vb may be adjusted by adjusting the resistance values of the resistors R9 and R10. This is because a constant current is supplied from the current source I2 to the resistors R9 and R10 and the current flowing through the bases of the transistors Q9 and Q10 is negligibly small compared to the current of the current source.
이때, 전압 Va와 Vb의 값을 트랜지스터 Q9와 트랜지스터 Q10의 문턱전압보다 낮게 되도록 저항 R9,R10의 값을 설정한다. 이때, Va의 값은 트랜지스터의 문턱전압보다 낮게 설정하고, Vb는 Va의 값보다 낮게 설정한다. At this time, the values of the resistors R9 and R10 are set so that the values of the voltages Va and Vb are lower than the threshold voltages of the transistors Q9 and Q10. At this time, the value of Va is set lower than the threshold voltage of the transistor, and Vb is set lower than the value of Va.
온도가 증가하면서 트랜지스터의 문턱전압이 약 -2㎷/℃로 감소한다. 온도가하여 트랜지스터 Q9의 문턱전압이 전압 Va이하로 감소하게 되어 트랜지스터 Q9는 턴온(turn-on)된다. 이때, 트랜지스터 Q9가 턴온되는 온도를 Ta라 한다. 트랜지스터 Q9가 턴온되면 트랜지스터 Q9의 이미터와 컬렉터에는, 도4에 도시된 바와 같이,전류 I9와 Ic1이 흐른다. 온도가 계속해서 증가하면, 트랜지스터 Q9의 베이스-이미터간 전압이 더욱 더 낮아지기 때문에 트랜지스터 Q9의 이미터와 컬렉터 전류는 도4에 도시된 바와 같이 증가하게 된다. 트랜지스터 Q9의 컬렉터전류 Ic1이 증가하면 수학식6의 세 번째 항이 증가하게 되고, 밴드갭 기준 전압은 높아지게 된다.As the temperature increases, the threshold voltage of the transistor decreases to about -2 mA / ℃. As the temperature increases, the threshold voltage of the transistor Q9 decreases below the voltage Va, so that the transistor Q9 is turned on. At this time, the temperature at which the transistor Q9 is turned on is referred to as Ta. When transistor Q9 is turned on, currents I9 and I c1 flow through the emitter and collector of transistor Q9, as shown in FIG. As the temperature continues to increase, the emitter and collector current of transistor Q9 increases as shown in FIG. 4 because the base-emitter voltage of transistor Q9 becomes even lower. As the collector current I c1 of the transistor Q9 increases, the third term of Equation 6 increases, and the bandgap reference voltage becomes high.
한편, 온도가 계속해서 증가하여 트랜지스터 Q10의 문턱전압이 전압 Vb보다 낮아지면 트랜지스터 Q10는 턴온된다. 이때, 트랜지스터 Q10가 턴온되는 온도를 Tb라 한다. 트랜지스터 Q10가 턴온되면, 도4에 도시된 바와 같이, 트랜지스터 Q10의 이미터 전류 I10가 흐르기 시작하기 때문에, 트랜지스터 Q9의 베이스 전압의 증가를 억제한다. 온도 Tb에서부터 트랜지스터 Q9의 베이스 전압의 증가가 억제되므로, 트랜지스터 Q9의 컬렉터전류Ic1가 도4에 도시된 바와 같이 온도 Tb부터 완만하게 증가한다. 이로 인해 밴드갭 전압(Vr)은 도5에 도시된 바와 같은 변화를 한다. 도5에서, Vref는 온도오차보상부가 없는 경우 밴드갭 기준전압의 온도변화에 따른 변화 특성을 도시한 것이고, Vr은 온도 오차 보상부(100)를 연결한 경우 밴드갭 기준전압의 온도변화에 따른 변화 특성을 도시한 것이다. 도5에서, 가로축의 단위는 온도(℃)이고, 세로축의 단위는 전압(V)이다. 온도 Ta는 도3의 트랜지스터 Q9가 턴온되는 온도이고, 온도 Tb는 도3의 트랜지스터 Q10이 턴온되는 온도이다.On the other hand, when the temperature continues to increase and the threshold voltage of the transistor Q10 becomes lower than the voltage Vb, the transistor Q10 is turned on. At this time, the temperature at which the transistor Q10 is turned on is called Tb. When transistor Q10 is turned on, as shown in Fig. 4, since emitter current I10 of transistor Q10 starts to flow, an increase in the base voltage of transistor Q9 is suppressed. Since the increase in the base voltage of the transistor Q9 is suppressed from the temperature Tb, the collector current I c1 of the transistor Q9 gradually increases from the temperature Tb as shown in FIG. As a result, the bandgap voltage V r changes as shown in FIG. 5. In FIG. 5, V ref is a change characteristic according to the temperature change of the bandgap reference voltage when there is no temperature error compensation part, and V r is a temperature change of the band gap reference voltage when the temperature error compensator 100 is connected. It shows the change characteristics according to. In Fig. 5, the unit of the horizontal axis is temperature (° C) and the unit of the vertical axis is voltage (V). The temperature Ta is the temperature at which transistor Q9 in FIG. 3 is turned on, and the temperature Tb is the temperature at which transistor Q10 in FIG. 3 is turned on.
이상과 같은 동작에 의해 도5와 같은 온도 변화에 따른 밴드갭 기준 전압 특성을 얻을 수 있다. 즉, 온도가 증가하더라도 밴드갭 기준 전압의 변화가 적은 밴드갭 전압회로를 구현할 수 있다. By the above operation, the bandgap reference voltage characteristic according to the temperature change as shown in FIG. 5 can be obtained. That is, a bandgap voltage circuit having a small change in the bandgap reference voltage may be implemented even if the temperature increases.
이하에서 본 발명의 제2실시예에 대해 설명한다. Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described.
본 발명의 제2실시예는 밴드갭 전압 발생부(200)와 온도 오차 보상부(300)로 구성되어 있고, 본 발명의 제2실시예의 밴드갭 전압 발생부(200)는 본 발명의 제1 실시예와 동일한 구성을 갖는다.The second embodiment of the present invention includes a bandgap voltage generator 200 and a temperature error compensator 300. The bandgap voltage generator 200 of the second embodiment of the present invention is the first embodiment of the present invention. It has the same structure as the embodiment.
밴드갭 전압 발생부(200)는, 전류원 I3와, 다수의 트랜지스터(Q5-Q8)와, 다수의 저항(R5-R8)로 구성된다.The bandgap voltage generator 200 includes a current source I3, a plurality of transistors Q5-Q8, and a plurality of resistors R5-R8.
밴드갭 전압 발생부(200)에서, 트랜지스터 Q5는 컬렉터가 전원전압(Vin)에 연결되고, 전류원 I3는 전원전압(Vin)과 상기한 트랜지스터 Q5의 베이스 사이에 연결되고, 트랜지스터 Q6는 컬렉터가 상기한 트랜지스터 Q5의 베이스와 전류원 I3와 의 공동단자에 연결되며, 저항 R5는 상기한 트랜지스터 Q5의 이미터에 연결되고, 저항 R6은 상기한 저항 R5의 타단에 연결되고, 저항 R7은 상기한 저항 R5와 저항 R6의 공동 단자와 상기한 트랜지스터 Q6의 베이스 사이에 연결된다. 트랜지스터 Q8는 컬렉터와 베이스가 공동으로 저항 R6에 연결되고, 이미터는 접지점에 연결된다. 트랜지스터 Q7는 상기한 저항 R7와 상기한 트랜지스터 Q6의 베이스의 동단자에 컬렉터가 연결되고, 상기한 트랜지스터 Q8의 컬렉터와 베이스의 공동단자에 베이스가 연결되며, 저항 R8은 상기한 트랜지스터 Q7의 이미터와 접지점 사이에 연결된다.In the bandgap voltage generator 200, the transistor Q5 has a collector connected to the power supply voltage Vin, the current source I3 is connected between the power supply voltage Vin and the base of the transistor Q5, and the transistor Q6 has the collector connected to the power supply voltage Vin. A resistor R5 is connected to the emitter of the transistor Q5, a resistor R6 is connected to the other end of the resistor R5, and a resistor R7 is connected to the resistor R5. And between the common terminal of resistor R6 and the base of transistor Q6. In transistor Q8, the collector and base are jointly connected to resistor R6, and the emitter is connected to the ground point. The transistor Q7 has a collector connected to the same terminal of the resistor R7 and the base of the transistor Q6, the base of which is connected to the collector of the transistor Q8 and the common terminal of the base, and the resistor R8 is an emitter of the transistor Q7. Is connected between and ground.
온도 오차 보상부(300)는 전류원 I4와 2개의 트랜지스터(Q11,Q12)와 다수의 저항(R11-R14)으로 구성되어 있다.The temperature error compensator 300 includes a current source I4, two transistors Q11 and Q12, and a plurality of resistors R11-R14.
온도 오차 보상부(300)에서, 트랜지스터 Q11은 상기한 저항 R5,R6,R7의 공동 단자에 컬렉터가 연결된다. 트랜지스터 Q12는 컬렉터가 상기한 트랜지스터 Q11의 베이스에 연결된다. 전류원 I4는 전원전압(Vin)과 트랜지스터 Q11의 베이스와 트랜지스터 Q12의 컬렉터의 공동 단자 사이에 연결되고, 저항 R11은 상기한 트랜지스터 Q12의 컬렉터와 베이스 사이에 연결되고, 저항 R12는 상기한 저항 R11과 상기한 트랜지스터 Q12의 베이스의 공동단자와 접지점 사이에 연결된다. 저항 R13은 트랜지스터 Q12의 이미터와 접지점 사이에 연결되고, 저항 R14는 트랜지스터 Q11의 이미터와 접지점 사이에 연결된다.In the temperature error compensator 300, the transistor Q11 is connected to a collector of the common terminals of the resistors R5, R6, and R7. Transistor Q12 has a collector connected to the base of transistor Q11 described above. The current source I4 is connected between the power supply voltage Vin and the common terminal of the transistor Q11 and the base of the transistor Q12, the resistor R11 is connected between the collector and base of the transistor Q12 described above, and the resistor R12 is connected to the resistor R11 described above. It is connected between the common terminal of the base of the transistor Q12 and the ground point. Resistor R13 is connected between the emitter and ground point of transistor Q12, and resistor R14 is connected between the emitter and ground point of transistor Q11.
이하에서 본 발명의 제2실시예의 동작에 대해 설명한다. The operation of the second embodiment of the present invention will be described below.
상기한 본 발명의 제1실시예와 같이 트랜지스터 Q9와 트랜지스터 Q10의 각각의 베이스 전압 Va,Vb의 조절에 의해 트랜지스터 Q9의 컬렉터 전류Ic1을 조절하면, 정밀한 제어가 힘들다. 즉, 베이스 전압(Va,Vb)의 변화에 따라 트랜지스터 Q9의 컬렉터 전류가 지수적으로 변화하기 때문에, 베이스 전압이 약간 변화하더라도 컬렉터 전류는 매우 큰 스케일로 변화하므로 온도 오차 보상용 트랜지스터(Q9,Q10)의 컬렉터의 전류의 제어가 용이하지 않을 수 있다.As in the first embodiment of the present invention, when the collector current I c1 of the transistor Q9 is adjusted by adjusting the base voltages Va and Vb of the transistors Q9 and Q10, precise control is difficult. That is, since the collector current of transistor Q9 changes exponentially with the change of base voltages Va and Vb, the collector current changes to a very large scale even if the base voltage changes slightly, so that the transistors for temperature error compensation Q9 and Q10 Control of the collector current may not be easy.
본 발명의 제2실시예는 이러한 문제점을 개선하기 위한 것이다.The second embodiment of the present invention is to remedy this problem.
본 발명의 제2실시예에서는 제1실시예에서의 수학식 6과 동일한 밴드갭 전압의 등식이 성립한다.In the second embodiment of the present invention, the same band gap voltage equation as in Equation 6 in the first embodiment is established.
본 발명의 제2실시예에서는, 온도 오차 보상용 트랜지스터의 이미터에 저항을 연결함으로써 컬렉터에 흐르는 전류가 베이스에 인가되는 전압의 변화함에 따라 급속히 변화하지 않도록 한다. 즉, 이미터에 연결된 저항에 의해 이미터에 흐르는 전류의 크기가 매우 작아지고, 이로 인해 컬렉터에 흐르는 전류의 제어가 용이하게 된다. 수학식 6의 밴드갭 기준 전압(Vr)을 나타내는 항 중 3번째항의 Ic1의 값을 제1실시예보다 보다 정밀하게 조절할 수 있게 된다. 따라서, 온도의 변화에 따른 밴드갭 기준 전압(Vr)의 오차를 줄일 수 있다. 그 온도 변화에 따른 밴드갭 기준전압의 변화 특성은 도5의 제1실시예의 밴드갭 기준 전압 변화 특성 곡선보다 최대값과 최소값간의 오차가 줄어들 것이다.In the second embodiment of the present invention, by connecting a resistor to the emitter of the temperature error compensation transistor, the current flowing through the collector does not change rapidly as the voltage applied to the base changes. That is, the magnitude of the current flowing through the emitter is very small by the resistance connected to the emitter, which facilitates the control of the current flowing through the collector. Among the terms representing the bandgap reference voltage Vr of Equation 6, the value of I c1 in the third term can be adjusted more precisely than in the first embodiment. Therefore, the error of the bandgap reference voltage Vr according to the change of temperature can be reduced. The change characteristic of the bandgap reference voltage according to the temperature change will be less error between the maximum value and the minimum value than the bandgap reference voltage change characteristic curve of the first embodiment of FIG.
따라서, 본 발명의 제1,2실시예에 따르면 넓은 온도 범위에서도 안정된 출력전압을 얻을 수 있으며, 전압 Va 와 Vb의 조절에 의해 다양한 적용이 가능하다.Therefore, according to the first and second embodiments of the present invention, a stable output voltage can be obtained even in a wide temperature range, and various applications are possible by controlling voltages Va and Vb.
본 발명의 밴드갭 기준 전압 발생 회로에 따르면 넓은 온도 범위에서 안정된 밴드갭 전압을 얻을 수 있다.According to the bandgap reference voltage generator circuit of the present invention, a stable bandgap voltage can be obtained in a wide temperature range.
도1은 종래의 밴드갭 기준 전압 발생 회로이고,1 is a conventional bandgap reference voltage generation circuit;
도2는 종래의 밴드갭 기준 전압 발생 회로의 밴드갭 전압의 온도 변화 특성을 도시한 것이고,Figure 2 shows the temperature change characteristics of the bandgap voltage of the conventional bandgap reference voltage generation circuit,
도3은 본 발명의 제1실시예를 도시한 것이고,Figure 3 shows a first embodiment of the present invention,
도4는 본 발명의 제1실시예의 온도 오차 보상용 트랜지스터의 온도에 따른 전류 변화를 도시한 것이고,4 is a diagram showing a current change according to a temperature of a temperature error compensating transistor according to a first embodiment of the present invention.
도5는 본 발명의 제1실시예의 밴드갭 전압의 온도 변화 특성을 도시한 것이고,Fig. 5 shows the temperature change characteristic of the bandgap voltage of the first embodiment of the present invention.
도6은 본 발명의 제2실시예를 도시한 것이다. 6 shows a second embodiment of the present invention.
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