JP2000065872A - 電圧検出回路 - Google Patents

電圧検出回路

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JP2000065872A
JP2000065872A JP10233959A JP23395998A JP2000065872A JP 2000065872 A JP2000065872 A JP 2000065872A JP 10233959 A JP10233959 A JP 10233959A JP 23395998 A JP23395998 A JP 23395998A JP 2000065872 A JP2000065872 A JP 2000065872A
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JP
Japan
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voltage
circuit
voltage detection
detection circuit
transistor
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JP10233959A
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English (en)
Inventor
Kimiyoshi Mizoe
公義 三添
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】電圧検出回路の検出電圧の温度特性を改善す
る。 【解決手段】この電圧検出回路をバイポーラトランジス
タ11と補償抵抗12とバイアス電流源13とで構成
し、補償抵抗12の両端電圧がバイポーラトランジスタ
11のベース−エミッタ電圧(VBE)の温度変化に対し
て逆極性に変化するようにした、バイアス電流源13の
電流(IBIAS)をバイポーラトランジスタ11のコレク
タ電流とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、回路電源などの
電圧が所定のレベルに達しているか否かを検知する電圧
検出回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図6は、この種の電圧検出回路の従来例
を示す回路構成図であり、1はバイポーラトランジスタ
(以下、単にトランジスタ1と称する)、2はバイアス
電流源、3はこの電圧検出回路の回路電源を示してい
る。図6に示した電圧検出回路において、バイアス電流
源2の電流(IBIAS)をトランジスタ1のコレクタ電流
とした場合、周知の如く、トランジスタ1のベース端子
に架かる入力電圧(VI )が閾値電圧(VTH)、すなわ
ちトランジスタ1のベース−エミッタ電圧(VBE1 )よ
り低い場合にはトランジスタ1のコレクタ電圧である出
力電圧(VO )は回路電源3の電圧(VCC)にほぼ近い
値(High)となり、また、前記入力電圧(VI )が
前記閾値電圧(VTH)より高い場合には出力電圧
(VO )はほぼ0V(Low)となる。
【0003】このとき前記閾値電圧(VTH)は式(1)
の関係にある。
【0004】
【数1】 VTH=VBE1 =VT ・ln(IBIAS/IS ) …(1) ここで、VT は熱電圧を示し、IS はトランジスタ1の
暗電流を示し、この熱電圧(VT )は式(2)の関係に
ある。
【0005】
【数2】 VT =kT/q …(2) ここで、kはボルツマン係数、Tは温度〔°K〕、qは
電子の電荷量を示す。図7は、この種の電圧検出回路の
図6に示した回路例とは別の従来例を示す回路構成図で
あり、3はこの電圧検出回路の回路電源、4はコンパレ
ータ素子、5は基準電源を示している。
【0006】図7に示した電圧検出回路において、入力
電圧(VI )と基準電源5の電圧(VREF )とを図示の
極性でコンパレータ素子4に入力することにより、入力
電圧(VI )が前記電圧(VREF )より低い場合にはコ
ンパレータ素子4の出力電圧(VO )は回路電源3の電
圧(VCC)にほぼ近い値(High)となり、前記入力
電圧(VI )が前記電圧(VREF )より高い場合には前
記出力電圧(VO )はほぼ0V(Low)となる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】図6に示した電圧検出
回路においては、周知の如く、閾値電圧(VTH)、すな
わちトランジスタ1のベース−エミッタ電圧(VBE1
は−2mV/°Cの温度特性を持つことから、回路構成
は簡単であるが入力電圧(VI )の検出値が温度に依存
するという問題があった。
【0008】また、図7に示した電圧検出回路において
は、基準電源5の温度特性をほぼ0とすることにより、
入力電圧(VI )の検出値が温度に依存することが無く
なるが、基準電源5とコンパレータ素子4とを必要とす
るので回路構成が複雑で、回路電源3からの消費電流が
大きいという難点がある。この発明の目的は上記問題点
を解決する電圧検出回路を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】この第1の発明は、バイ
ポーラトランジスタのエミッタ端子と、回路電源の一端
との間に補償抵抗を接続し、前記補償抵抗の両端電圧が
前記バイポーラトランジスタの温度変化によるベース−
エミッタ電圧(VBE)の変化に対して逆極性に変化する
ようなバイアス電流を出力するバイアス電流源の電流
(IBIAS)を該トランジスタのコレクタ電流とし、前記
バイポーラトランジスタのベース端子に入力される電圧
値を、該トランジスタのコレクタ電圧により検知するよ
うにした電圧検出回路とする。 また第2の発明は前記
第1の発明の電圧検出回路において、前記バイアス電流
源はバンドギャップを利用した電流源回路と、カレント
ミラー回路とからなることを特徴とする。
【0010】さらに第3の発明は前記第1又は第2のい
ずれかに記載の電圧検出回路において、前記回路電源の
両端に、第1電圧検出抵抗と第2電圧検出抵抗との直列
回路を接続し、前記第1電圧検出抵抗と第2電圧検出抵
抗との接続点と、前記バイポーラトランジスタのベース
端子とを接続したことを特徴とする。この発明によれ
ば、前記補償抵抗の両端電圧が前記バイポーラトランジ
スタのベース−エミッタ電圧(VBE)の温度変化に対し
て逆極性に変化するようにした、バイアス電流源の電流
(IBIAS)を該トランジスタのコレクタ電流とすること
により、前記閾値電圧(VTH)は前記VBEと前記補償抵
抗×IBIASとの加算値となるが、前記VBEの温度特性が
相殺される。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は、この発明の電圧検出回路
の第1の実施例を示す回路構成図であり、11はバイポ
ーラトランジスタ(以下、単にトランジスタ11と称す
る)、12は補償抵抗(以下、単に抵抗12と称す
る)、13はバイアス電流源、14はこの電圧検出回路
の回路電源を示す。
【0012】図1に示した電圧検出回路において、バイ
アス電流源13の電流(IBIAS)をトランジスタ11の
コレクタ電流とした場合、トランジスタ11のベース端
子に架かる入力電圧(VI )の閾値電圧(VTH)は、式
(3)で表される。
【0013】
【数3】 VTH=VBE11+R12・IBIAS …(3) ここで、VBE11はトランジスタ11のベース−エミッタ
電圧、R12は抵抗12の抵抗値を示す。すなわち、前記
入力電圧(VI )が上記式(3)で示した閾値電圧(V
TH)より低い場合にはトランジスタ11のコレクタ電圧
である出力電圧(VO )は回路電源14の電圧(VCC
にほぼ近い値(High)となり、また、前記入力電圧
(VI )が前記閾値電圧(VTH)より高い場合には出力
電圧(VO )はほぼ0V(Low)となる。
【0014】ここで、前記式(3)で示した閾値電圧
(VTH)の温度特性を0にするには、前記式(3)から
導出される下記式(4)に示す偏微分方程式が成り立つ
ように、バイアス電流源13の電流(IBIAS)と抵抗1
2の抵抗値(R12)とを設定すればよい。
【0015】
【数4】 すなわち、トランジスタ11の前記∂VBE11/∂Tは−
2mV/°Cであることから、この電圧検出回路の簡便
な設計方法として、抵抗12の温度特性がほぼ0のもの
を選定することにより、前記R12・∂IBIAS/∂Tを+
2mV/°Cに設定すればよい。
【0016】図2は、この発明の電圧検出回路の第2の
実施例を示す回路構成図であり、図1に示した実施例回
路と同一機能を有するものには同一符号を付している。
すなわち図2に示した電圧検出回路においては、図1に
示したバイアス電流源13を、抵抗21とバイポーラト
ランジスタ22〜26(以下、単にトランジスタ22〜
26と称する)とにより構成している。ここで、抵抗2
1とトランジスタ22〜23とでバンドギャップを利用
した周知の電流源回路を形成し、トランジスタ24〜2
6は周知のカレントミラー回路を形成している。また、
トランジスタ23は図示の如くn(n=1、2、3・・
・)個のバイポーラトランジスタを並列接続したものか
らなっている。
【0017】この電圧検出回路において、図示の電流
(IBIAS)は式(5)で表される。
【0018】
【数5】 IBIAS=(VT /R21)ln(n) …(5) ここで、VT は熱電圧を示し、R21は抵抗21の抵抗
値、nはトランジスタ22とトランジスタ23の比、図
2の回路例ではトランジスタ23の並列接続数である。
【0019】上記式(5)を前記式(3)に代入して、
下記式(6)が得られる。
【0020】
【数6】 上記式(6)で示した閾値電圧(VTH)の温度特性は、
下記式(7)に示す偏微分方程式で表される。
【0021】
【数7】 ∂VTH/∂T=∂VBE11/∂T +(R12/R21)ln(n)・(∂VT /∂T) …(7) 上記式(7)で示した閾値電圧(VTH)の温度特性を0
にするには、抵抗12の抵抗値(R12)と抵抗21の抵
抗値(R21)とを、下記式(8)の関係に設定すればよ
い。
【0022】
【数8】 R12/R21=−(∂VBE11/∂T)/{ln(n)・(∂VT /∂T)} …(8) 図3は、この発明の電圧検出回路の第3の実施例を示す
回路構成図であり、図2に示した実施例回路と同一機能
を有するものには同一符号を付している。
【0023】すなわち図3に示した電圧検出回路におい
ては、図2に示したトランジスタ26に代わるバイポー
ラトランジスタ27(以下、単にトランジスタ27と称
する)として、図示の如くm(m=1、2、3・・・)
個のバイポーラトランジスタを並列接続したものからな
っている。この電圧検出回路において、トランジスタ1
1のベース端子に架かる入力電圧(VI )の閾値電圧
(VTH)は、式(9)で表される。
【0024】
【数9】 VTH=VBE11+m(VT ・R12/R21)ln(n) …(9) ここで、mはトランジスタ24,25とトランジスタ2
7の比、図3の回路例ではトランジスタ27の並列接続
数である。上記式(9)で示した閾値電圧(VTH)の温
度特性を0にするには、抵抗12の抵抗値(R12)と抵
抗21の抵抗値(R21)とを、下記式(10)の関係に
設定すればよい。
【0025】
【数10】 R12/R21=−(∂VBE11/∂T)/{m・ln(n)・(∂VT /∂T)} …(10) 図4は、この発明の電圧検出回路の第4の実施例を示す
回路構成図であり、図2に示した実施例回路と同一機能
を有するものには同一符号を付している。
【0026】すなわち図4に示した電圧検出回路は、図
2に示したカレントミラー回路のトランジスタ24〜2
6に代えて、PMOSトランジスタ31〜33を使用し
た回路構成を示し、その動作は図2に示した実施例回路
と同様である。図5は、この発明の電圧検出回路の第5
の実施例を示す回路構成図であり、図4に示した実施例
回路と同一機能を有するものには同一符号を付してい
る。
【0027】すなわち図5に示した電圧検出回路におい
ては、図4に示した実施例回路に対して、第1電圧検出
抵抗としての抵抗41と、第2電圧検出抵抗としての抵
抗42とが付加されている。この電圧検出回路では、回
路電源14の電圧(VCC)を抵抗41と抵抗42とで分
圧した値がトランジスタ11のベース端子に架かるよう
にしている。すなわち、回路電源14の電圧の該電圧検
出回路における検出値をVCC(min)とすると、下記
式(11)に示す関係がある。
【0028】
【数11】 VCC(min)=VTH・(R41+R42)/R42 …(11) ここで、VTHは前記式(6)の値、R41は抵抗41の抵
抗値、R42は抵抗42の抵抗値を示す。すなわち、回路
電源14の電圧(VCC)が前記VCC(min)より低い
場合にはトランジスタ11のコレクタ電圧である出力電
圧(VO )は回路電源14の電圧(VCC)にほぼ近い値
(High)となり、また、回路電源14の電圧
(VCC)が前記VCC(min)より高い場合には出力電
圧(VO )はほぼ0V(Low)となる。
【0029】
【発明の効果】この発明によれば、前記バイアス電流源
とバイポーラトランジスタと補償抵抗とからなる簡単な
回路構成で、該バイポーラトランジスタのベース−エミ
ッタ電圧(VBE)の温度特性を補正した電圧検出回路を
提供することができる。特に第2〜第4の実施例回路で
は、前記回路電源からの消費電流は3×IBIASとなり、
低消費電流の電圧検出回路を提供することができる。
【0030】さらにこの発明の電圧検出回路は半導体集
積回路で具現するのに好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の電圧検出回路の第1の実施例を示す
回路構成図
【図2】この発明の電圧検出回路の第2の実施例を示す
回路構成図
【図3】この発明の電圧検出回路の第3の実施例を示す
回路構成図
【図4】この発明の電圧検出回路の第4の実施例を示す
回路構成図
【図5】この発明の電圧検出回路の第5の実施例を示す
回路構成図
【図6】従来例を示す電圧検出回路の回路構成図
【図7】図6とは別の従来例を示す電圧検出回路の回路
構成図
【符号の説明】
1…バイポーラトランジスタ、2…バイアス電流源、3
…回路電源、4…コンパレータ素子、5…基準電源、1
1…バイポーラトランジスタ、12…補償抵抗、13…
バイアス電流源、14…回路電源、21…抵抗、22〜
27…バイポーラトランジスタ、31〜33…PMOS
トランジスタ、41,42…抵抗。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】バイポーラトランジスタのエミッタ端子
    と、回路電源の一端との間に補償抵抗を接続し、 前記補償抵抗の両端電圧が前記バイポーラトランジスタ
    の温度変化によるベース−エミッタ電圧(VBE)の変化
    に対して逆極性に変化するようなバイアス電流を出力す
    るバイアス電流源の電流(IBIAS)を該トランジスタの
    コレクタ電流とし、 前記バイポーラトランジスタのベース端子に入力される
    電圧値を、該トランジスタのコレクタ電圧により検知す
    ることを特徴とする電圧検出回路。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の電圧検出回路において、 前記バイアス電流源はバンドギャップを利用した電流源
    回路と、カレントミラー回路とからなることを特徴とす
    る電圧検出回路。
  3. 【請求項3】請求項1又は請求項2のいずれかに記載の
    電圧検出回路において、 前記回路電源の両端に、第1電圧検出抵抗と第2電圧検
    出抵抗との直列回路を接続し、 前記第1電圧検出抵抗と第2電圧検出抵抗との接続点
    と、前記バイポーラトランジスタのベース端子とを接続
    したことを特徴とする電圧検出回路。
JP10233959A 1998-08-20 1998-08-20 電圧検出回路 Pending JP2000065872A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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