JP2001195141A - Band gap reference circuit - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はバンドギャップリフ
ァレンス回路に係わり、特に半導体(シリコン)のバン
ドギャップ電圧を用いた基準電圧の温度変化に対する変
動を抑止した出力を得るバンドギャップリファレンス回
路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bandgap reference circuit, and more particularly to a bandgap reference circuit which obtains an output which suppresses fluctuation of a reference voltage using a semiconductor (silicon) bandgap voltage with respect to a temperature change.
【0002】[0002]
【従来の技術】バンドギャップリファレンス回路の出力
電位で多くの負荷を駆動する場合、負荷に応じた大きさ
の出力電流容量を確保する必要があり、そのために図3
に示す様に全帰還オペアンプを用いてインピーダンス変
換する方法が考えられる。この方法の具体的な回路例を
図4に示す。2. Description of the Related Art When many loads are driven by the output potential of a bandgap reference circuit, it is necessary to secure an output current capacity corresponding to the load.
As shown in (1), a method of impedance conversion using an all feedback operational amplifier can be considered. FIG. 4 shows a specific circuit example of this method.
【0003】オフセット電圧による出力VOを発生さ
せ、この出力の温度変化に対する変動を抑止させるバン
ドギャップ部は、高電源側のVCCラインに接続した定
電流源I21と低電源側のGND(接地)ラインとの間
に設けられている。[0005] A band gap section for generating an output VO due to an offset voltage and suppressing a fluctuation of the output with respect to a temperature change includes a constant current source I21 connected to a VCC line on a high power supply side and a GND (ground) line on a low power supply side. And is provided between them.
【0004】そして、このバンドギャップ部は、ベース
とコレクタを接続し、エミッタをGND(接地)ライン
に接続したNPNトランジスタQ21と、トランジスタ
Q21のコレクタと定電流I21を流す定電流源I21
間に接続した抵抗値R21の抵抗素子R21と、ベース
がトランジスタQ21のベースに接続し、エミッタが抵
抗値R23の抵抗素子R23を通してGNDラインに接
続し、コレクタが抵抗値R22の抵抗素子R22を介し
て定電流源I21に接続し、且つエミッタの面積Xnが
トランジスタQ21のエミッタの面積X1のn倍のNP
NトランジスタQ22と、ベースがトランジスタQ22
のコレクタと抵抗素子22との接続ノードに接続し、エ
ミッタがGNDラインに接続し、コレクタが抵抗値R2
4の抵抗素子R24を介して定電流源I21に接続した
NPNトランジスタQ23と、トランジスタQ22のコ
レクタと抵抗R22との接続ノードおよびトランジスタ
Q23のコレクタと抵抗R24との接続ノード間に接続
した位相補正容量素子C22と、ベースがトランジスタ
Q23のコレクタと抵抗素子R24との接続ノードに接
続し、エミッタが定電流源I21に接続し、コレクタが
GNDラインに接続したPNPトランジスタQ24とを
具備して構成されている。The bandgap portion has an NPN transistor Q21 having a base connected to a collector and an emitter connected to a GND (ground) line, and a constant current source I21 for flowing a constant current I21 to the collector of the transistor Q21.
A resistor R21 having a resistance R21 connected therebetween, a base connected to the base of the transistor Q21, an emitter connected to the GND line through a resistor R23 having a resistance R23, and a collector connected via a resistor R22 having a resistance R22. And the emitter area Xn is n times as large as the emitter area X1 of the transistor Q21.
N transistor Q22, base is transistor Q22
Is connected to the connection node between the collector of the resistor 22 and the resistor 22, the emitter is connected to the GND line, and the collector is connected to the resistor R2.
4, a NPN transistor Q23 connected to the constant current source I21 via the resistor R24, and a phase correction capacitor connected between a connection node between the collector of the transistor Q22 and the resistor R22 and a connection node between the collector of the transistor Q23 and the resistor R24. An element C22 and a PNP transistor Q24 having a base connected to a connection node between the collector of the transistor Q23 and the resistance element R24, an emitter connected to the constant current source I21, and a collector connected to the GND line. I have.
【0005】一方、オペアンプ部は、ベースがバンドギ
ャップ部により得られた電圧VOを入力する非反転入力
端となり、エミッタが定電流I22を流す定電流源I2
2を介してVCCラインに接続し、コレクタがGNDラ
インに接続したPNPトランジスタQ25と、ベースが
出力端OUTに接続した反転入力端となり、エミッタが
定電流I24を流す定電流源I24を介してVCCライ
ンに接続し、コレクタがGNDラインに接続したPNP
トランジスタQ28と、ベースがトランジスタQ25及
びQ27のエミッタとそれぞれ接続し、エミッタが共通
接続して定電流I23を流す定電流源I23を介してV
CCラインに接続したPNPトランジスタQ26及びQ
27と、エミッタがGNDラインに接続し、コレクタが
トランジスタQ26のコレクタと接続したNPNトラン
ジスタQ29と、エミッタがGNDラインに接続し、ベ
ースがコレクタおよびトランジスタQ29のベースに接
続してトランジスタQ27のコレクタに接続したNPN
トランジスタQ30と、ベースとコレクタが接続して定
電流I25を流す定電流源I25を介してVCCライン
に接続したNPNトランジスタQ31と、エミッタがN
PNトランジスタQ31のエミッタと接続し、ベースと
コレクタが接続したPNPトランジスタQ32と、ベー
スがトランジスタQ26及びQ29のコレクタどうしの
接続ノードに接続し、エミッタがGNDラインに接続
し、コレクタがトランジスタQ32のベースとコレクタ
の接続ノードに接続したNPNトランジスタQ33と、
トランジスタQ27及びQ30のコレクタどうしの接続
ノードとトランジスタQ32のベース・コレクタ及びト
ランジスタQ33のコレクタの接続ノードとの間に接続
した位相補正容量素子C21と、ベースがトランジスタ
Q31のベース・コレクタに接続し、コレクタがVCC
ラインに接続し、エミッタが出力端VOUT及び反転入
力となるトランジスタQ28のベースに接続したNPN
トランジスタQ34と、エミッタがトランジスタQ34
のエミッタに接続し、ベースがトランジスタQ32のベ
ース・コレクタ及びトランジスタQ33のコレクタの接
続ノードに接続したPNPトランジスタQ35とを具備
して構成されている。On the other hand, in the operational amplifier section, the base is a non-inverting input terminal for inputting the voltage VO obtained by the band gap section, and the emitter is a constant current source I2 through which a constant current I22 flows.
2, a PNP transistor Q25 whose collector is connected to the GND line, an inverting input terminal whose base is connected to the output terminal OUT, and an emitter which is connected to the VCC via a constant current source I24 through which a constant current I24 flows. PNP connected to line and collector connected to GND line
Transistor Q28 has a base connected to the emitters of transistors Q25 and Q27, respectively, and has an emitter connected in common to supply a constant current I23 through constant current source I23.
PNP transistors Q26 and Q connected to CC line
27, an NPN transistor Q29 having an emitter connected to the GND line, a collector connected to the collector of the transistor Q26, an emitter connected to the GND line, a base connected to the collector and the base of the transistor Q29, and a collector connected to the transistor Q27. Connected NPN
A transistor Q30, an NPN transistor Q31 connected to a VCC line via a constant current source I25 having a base and a collector connected to flow a constant current I25, and an emitter
A PNP transistor Q32 connected to the emitter of the PN transistor Q31, the base and the collector are connected, the base is connected to the connection node between the collectors of the transistors Q26 and Q29, the emitter is connected to the GND line, and the collector is the base of the transistor Q32. An NPN transistor Q33 connected to a connection node between
A phase correction capacitor C21 connected between a connection node between the collectors of the transistors Q27 and Q30 and a connection node between the base and collector of the transistor Q32 and the collector of the transistor Q33, and a base connected to the base and collector of the transistor Q31; Collector is VCC
NPN connected to the output terminal VOUT and the base of the transistor Q28 which becomes the inverting input.
Transistor Q34 and emitter Q34
And a PNP transistor Q35 whose base is connected to a connection node between the base and collector of the transistor Q32 and the collector of the transistor Q33.
【0006】このような構成により、バンドギャップ部
のトランジスタQ22のエミッタ面積とトランジスタQ
21のエミッタ面積との比nによるオフセット電圧を基
にして得られた電圧VOが、オペアンプ部の非反転入力
端に入力し、このVOが基準電圧として出力端OUTか
ら出力される。With such a structure, the emitter area of the transistor Q22 in the band gap portion and the transistor Q22
The voltage VO obtained based on the offset voltage based on the ratio n to the emitter area of 21 is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier unit, and this VO is output from the output terminal OUT as a reference voltage.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
従来技術では、バンドギャップ部と全帰還オペアンプ部
に各々帰還ループを持ち、2つの位相補正容量素子C2
2とC21を要するという不効率な回路構成なため、素
子数が多くなり、消費電力が大きくなるという問題点を
有する。However, in the above-mentioned prior art, a feedback loop is provided in each of the bandgap section and the full feedback operational amplifier section, and two phase correction capacitance elements C2 are provided.
Since this is an inefficient circuit configuration requiring 2 and C21, there is a problem that the number of elements increases and power consumption increases.
【0008】したがって本発明の目的は、素子数の削減
と消費電流の低減を果たした有効なバンドギャップリフ
ァレンス回路を提供することである。Accordingly, an object of the present invention is to provide an effective bandgap reference circuit which has reduced the number of elements and reduced current consumption.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、互いに
異なるエミッタ面積を有する一対のトランジスタを具備
して反転入力端にオフセット電圧を発生させる第1の手
段と、前記オフセット電圧を抵抗素子回路により増幅さ
せる第2の手段と、前記増幅した電圧にベース・エミッ
タ間電圧を加算する第3の手段とを有し、前記加算され
た電圧を出力端より出力するバンドギャップリファレン
ス回路にある。A feature of the present invention is a first means for generating an offset voltage at an inverting input terminal by including a pair of transistors having different emitter areas from each other; And a third means for adding a base-emitter voltage to the amplified voltage, wherein the bandgap reference circuit outputs the added voltage from an output terminal.
【0010】ここで、前記第2の手段は、一端を前記反
転入力端に接続し他端を低電位ラインに接続する第1の
抵抗素子と、一端を前記反転入力端に接続し他端を前記
第3の手段に接続する第2の抵抗素子とを有することが
できる。The second means includes a first resistance element having one end connected to the inverting input terminal and the other end connected to a low potential line, and one end connected to the inverting input terminal and the other end connected to the inverting input terminal. A second resistance element connected to the third means.
【0011】また、前記第3の手段は、コレクタを高電
位ラインに接続し、ベースを前記出力端に接続し、エミ
ッタを前記第2の抵抗素子の前記他端に接続したトラン
ジスタを有し、このトランジスタのベース・エミッタ間
電圧による加算を行うことができる。この際に、温度が
一定の場合にベース・エミッタ間電圧が一定となるよう
に、前記トランジスタに定電流源が接続されて定電流が
流れるようになっていることが好ましい。The third means includes a transistor having a collector connected to a high potential line, a base connected to the output terminal, and an emitter connected to the other end of the second resistance element. The addition by the base-emitter voltage of this transistor can be performed. At this time, it is preferable that a constant current source be connected to the transistor so that a constant current flows so that the base-emitter voltage becomes constant when the temperature is constant.
【0012】あるいは、前記第3の手段は、コレクタを
高電位ラインに接続し、ベースを前記出力端に接続した
第1のトランジスタと、コレクタとベースを接続して前
記第1のトランジスタのエミッタに接続し、エミッタを
前記第2の抵抗素子の前記他端に接続した第2のトラン
ジスタとを有し、前記第1及び第2のトランジスタのベ
ース・エミッタ間電圧による加算を行うことができる。
この際に、温度が一定の場合に2つのトランジスタのベ
ース・エミッタ間電圧が一定となるように、前記第1及
び第2のトランジスタの直列接続体に定電流源が接続さ
れて定電流が流れるようになっていることが好ましい。Alternatively, the third means includes a first transistor having a collector connected to a high potential line and a base connected to the output terminal, and a collector connected to the base and connected to an emitter of the first transistor. And a second transistor having an emitter connected to the other end of the second resistance element, and the addition can be performed by a base-emitter voltage of the first and second transistors.
At this time, a constant current source is connected to the series connection of the first and second transistors so that a constant current flows so that the base-emitter voltage of the two transistors is constant when the temperature is constant. It is preferred that
【0013】そして上記したバンドギャップリファレン
ス回路において、前記オフセット電圧を前記第2の手段
により増幅した電圧値の温度に対する変化と、前記第3
の手段における前記ベース・エミッタ間電圧の温度に対
する変化とが、互いに相殺するように設定されているこ
とが好ましい。In the above-mentioned band gap reference circuit, a change in a voltage value of the offset voltage amplified by the second means with respect to a temperature,
It is preferable that the change in the base-emitter voltage with respect to the temperature in the means is set so as to cancel each other.
【0014】 〔発明の詳細な説明〕[Detailed Description of the Invention]
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明を説明
する。図1は本発明の第1の実施の形態のバンドギャッ
プリファレンス回路を示す回路図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing a bandgap reference circuit according to a first embodiment of the present invention.
【0015】非反転入力端であるベースが低電源側のG
ND(接地)ラインに接続し、エミッタが定電流I1を
流す定電流源I1を介して高電源側のVCCラインに接
続し、コレクタがGNDラインに接続したトランジスタ
Q1と、ベースが反転入力端であり、エミッタが定電流
I1と同じ電流値の定電流I3と流す定電流源I3を介
して高電源側のVCCラインに接続し、コレクタがGN
Dラインに接続したトランジスタQ4とは同じ構成のP
NPトランジスタである。The base, which is a non-inverting input terminal, is connected to the low-power-side G
The transistor Q1 is connected to the ND (ground) line, the emitter is connected to the VCC line on the high power supply side via the constant current source I1 for flowing the constant current I1, the collector is connected to the GND line, and the base is the inverting input terminal. The emitter is connected to the VCC line on the high power supply side via a constant current source I3 flowing with a constant current I3 having the same current value as the constant current I1, and the collector is connected to the GN.
The transistor P4 having the same configuration as the transistor Q4 connected to the D line
It is an NP transistor.
【0016】トランジスタQ1のエミッタにベースを接
続したPNPトランジスタQ2はエミッタ面積がX1で
あり、トランジスタQ4のエミッタにベースを接続した
PNPトランジスタQ3はエミッタ面積がXnであり、
XnはX1のn倍である。トランジスタQ2のエミッタ
及びトランジスタQ3のエミッタは共通接続して、定電
流I2を流す定電流源I2を介して高電源側のVCCラ
インに接続している。トランジスタQ2とトランジスタ
Q3はエミッタ面積以外は同じ構成となっている。A PNP transistor Q2 having a base connected to the emitter of the transistor Q1 has an emitter area of X1, a PNP transistor Q3 having a base connected to the emitter of the transistor Q4 has an emitter area of Xn,
Xn is n times X1. The emitter of the transistor Q2 and the emitter of the transistor Q3 are commonly connected, and are connected to the VCC line on the high power supply side via the constant current source I2 for flowing the constant current I2. The transistors Q2 and Q3 have the same configuration except for the emitter area.
【0017】NPNトランジスタQ5及びNPNトラン
ジスタQ6のベースどうしが接続し、それぞれのエミッ
タがGNDラインに接続し、コレクタがそれぞれトラン
ジスタQ2及びトランジスタQ3のコレクタに接続し、
トランジスタQ6のコレクタがそのベースと接続してい
る。The bases of the NPN transistors Q5 and Q6 are connected to each other, the respective emitters are connected to the GND line, and the collectors are respectively connected to the collectors of the transistors Q2 and Q3.
The collector of transistor Q6 is connected to its base.
【0018】したがってカレントミラー回路となり、ト
ランジスタQ2とトランジスタQ3にはそれぞれI2の
半分づつの電流が流れる。Therefore, a current mirror circuit is formed, and half of the current I2 flows through the transistors Q2 and Q3.
【0019】コレクタとベースを接続してダイオード構
成となるNPNトランジスタQ7とコレクタとベースを
接続してダイオード構成となるPNPトランジスタQ8
の直列接続構造が定電流I4を流す定電流源I4を介し
て高電源側のVCCラインに接続し、コレクタがトラン
ジスタQ8のベース・コレクタに接続し、エミッタがG
NDラインに接続し、ベースがトランジスタQ2とトラ
ンジスタQ5のコレクタどうしの接続ノードに接続した
NPNトランジスタQ9を有し、また、位相補正容量素
子C1をトランジスタQ9のベースとコレクタの間に接
続している。An NPN transistor Q7 having a diode configuration by connecting a collector and a base and a PNP transistor Q8 having a diode configuration by connecting a collector and a base
Are connected to the VCC line on the high power supply side via a constant current source I4 for flowing a constant current I4, the collector is connected to the base and collector of the transistor Q8, and the emitter is G
It has an NPN transistor Q9 connected to the ND line, a base connected to a connection node between the collectors of the transistors Q2 and Q5, and a phase correction capacitor C1 connected between the base and the collector of the transistor Q9. .
【0020】また、コレクタがVCCラインに接続し、
ベースがトランジスタQ7のベース・コレクタ接続ノー
ドに接続したNPNトランジスタQ10と、コレクタが
GNDラインに接続し、ベースがトランジスタQ8のベ
ース・コレクタ接続ノードに接続し、エミッタがNPN
トランジスタQ10のエミッタと接続したNPNトラン
ジスタQ11を有する。Also, the collector is connected to the VCC line,
An NPN transistor Q10 having a base connected to the base-collector connection node of the transistor Q7, a collector connected to the GND line, a base connected to the base-collector connection node of the transistor Q8, and an emitter connected to the NPN
It has an NPN transistor Q11 connected to the emitter of the transistor Q10.
【0021】トランジスタQ10とトランジスタQ11
によりエミッタフォロア回路を構成して電流増幅を行
い、トランジスタQ7とトランジスタQ8によりトラン
ジスタQ10とトランジスタQ11のアイドリング電流
を定め、トランジスタQ9がエミッタ接地のアンプとし
て作用し、位相補正容量素子C1は位相を補正し発振防
止の作用を行う。Transistors Q10 and Q11
To form an emitter follower circuit to amplify the current, determine the idling current of the transistors Q10 and Q11 by the transistors Q7 and Q8, the transistor Q9 acts as an amplifier with a common emitter, and the phase correction capacitor C1 corrects the phase. And performs the function of preventing oscillation.
【0022】以上の構成により、オフセット電圧VOS
が反転端子であるトランジスタQ4のベースの電圧とな
るオペアンプが得られる。With the above configuration, the offset voltage VOS
Is obtained as the voltage of the base of the transistor Q4, which is the inverting terminal.
【0023】本発明の第1の実施の形態ではさらに、一
端を反転入力端であるトランジスタQ4のベースに接続
し、他端をGNDラインに接続した抵抗値R1の第1の
抵抗素子R1と、一端を第1の抵抗素子と共にトランジ
スタQ4のベースに接続した抵抗値R2の第2の抵抗素
子R2と、コレクタをVCCラインに接続し、ベースを
出力端OUTに接続し、エミッタを第2の抵抗素子の他
端に接続し、且つ定電流I5と流す定電流源I5を介し
て高電源側のVCCラインに接続したNPNトランジス
タQ12を有している。In the first embodiment of the present invention, a first resistance element R1 having a resistance value R1 having one end connected to the base of the transistor Q4, which is an inverting input terminal, and the other end connected to a GND line, A second resistor R2 having a resistance value R2 having one end connected to the base of the transistor Q4 together with the first resistor, a collector connected to the VCC line, a base connected to the output terminal OUT, and an emitter connected to the second resistor. It has an NPN transistor Q12 connected to the other end of the element and connected to the VCC line on the high power supply side via a constant current source I5 for flowing a constant current I5.
【0024】次に図1のバンドギャップリファレンス回
路における基準電圧出力V0について説明する。Next, the reference voltage output V0 in the band gap reference circuit of FIG. 1 will be described.
【0025】トランジスタのベース・エミッタ電圧VB
Eとコレクタ電流(エミッタ電流)Iとの関係は、V=
(kT/q)loge (I/Is)となる。尚、k:ボ
ルツマン定数、T:絶対温度、q:電子の電荷、Is:
飽和電流である。Transistor base-emitter voltage VB
The relationship between E and the collector current (emitter current) I is V =
(KT / q) log e (I / Is). K: Boltzmann's constant, T: absolute temperature, q: electron charge, Is:
It is the saturation current.
【0026】先に説明したように、トランジスタQ1の
ベースは接地(0V)され、トランジスタQ2とトラン
ジスタQ3のコレクタ電流(エミッタ電流)Iはたがい
に等しい値(I2の半分)であり、トランジスタQ2の
エミッタとトランジスタQ3のエミッタが接続されてい
る。As described above, the base of the transistor Q1 is grounded (0 V), and the collector currents (emitter currents) I of the transistors Q2 and Q3 are equal to each other (half of I2). The emitter and the emitter of the transistor Q3 are connected.
【0027】したがって、反転入力端となるトランジス
タQ4のベースの電位はトランジスタQ3の飽和電流と
トランジスタQ2の飽和電流の比で定められ、飽和電流
の比はエミッタの面積の比であるから、トランジスタQ
4のベース電圧、すなわちオフセット電圧VOS=(k
T/q)loge (n)となる。Therefore, the potential of the base of the transistor Q4, which is the inverting input terminal, is determined by the ratio of the saturation current of the transistor Q3 to the saturation current of the transistor Q2, and the ratio of the saturation current is the ratio of the area of the emitter.
4, the offset voltage VOS = (k
T / q) log e (n).
【0028】このように、入力差動アンプを構成するト
ランジスタペアQ2、Q3のエミッタ面積比をn倍に設
定することにより、平衡状態の各々のトランジスタのV
BE差(kT/q)loge (n)がオフセット電圧な
る。As described above, by setting the emitter area ratio of the transistor pair Q2 and Q3 constituting the input differential amplifier to n times, the V of each transistor in a balanced state is set.
The BE difference (kT / q) log e (n) is the offset voltage.
【0029】そして非反転利得設定抵抗の第1及び第2
の抵抗素子R1,R2により、NPNトランジスタQ1
2のエミッタの電位は、VOS・(R1+R2)/R1
となり、出力端OUTの基準出力VOは、エミッタホロ
アを構成するNPNトランジスタQ12のベース・エミ
ッタ間電圧をVBEとすると、VO=VBE+VOS・
(R1+R2)/R1、と表現できる。The first and second non-inverting gain setting resistors
NPN transistor Q1
2 has a potential of VOS · (R1 + R2) / R1
When the base-emitter voltage of the NPN transistor Q12 constituting the emitter follower is VBE, the reference output VO at the output terminal OUT is VO = VBE + VOS.
(R1 + R2) / R1.
【0030】このVOを絶対温度Tで偏微分すると、d
VO/dT=(R1+R2)/R1×(k/q)log
e (n)+dVBE/dT、となる。ここで、dは偏微
分記号である。When this VO is partially differentiated with respect to the absolute temperature T, d
VO / dT = (R1 + R2) / R1 × (k / q) log
e (n) + dVBE / dT. Here, d is a partial differential symbol.
【0031】dVO/dT、すなわち温度によるVOの
変化はなるべくゼロにする必要がある。例えば、VBE
の温度係数を−2mV/℃のすると、数値例としてn=
10、(R1+R2)/R1=10に設定することによ
り温度補償された出力電圧VOとして、VO=1.25
V程度が得られる。It is necessary to make dVO / dT, that is, the change of VO due to temperature, as small as possible. For example, VBE
Is −2 mV / ° C., as a numerical example, n =
10, the output voltage VO temperature-compensated by setting (R1 + R2) / R1 = 10 is VO = 1.25.
About V is obtained.
【0032】図2は本発明の第2の実施の形態のバンド
ギャップリファレンス回路を示す回路図である。尚、図
2において図1と同一もしくは類似の箇所は同じ符号を
付してあるから、重複する説明は省略する。FIG. 2 is a circuit diagram showing a bandgap reference circuit according to a second embodiment of the present invention. Note that, in FIG. 2, the same or similar portions as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.
【0033】図2では、NPNトランジスタQ13のコ
レクタとベースを接続してトランジスタQ12のエミッ
タに接続し、エミッタを第2の抵抗素子の他端に接続
し、且つ定電流I5と流す定電流源I5を介して高電源
側のVCCラインに接続している。In FIG. 2, the collector and the base of the NPN transistor Q13 are connected to the emitter of the transistor Q12, the emitter is connected to the other end of the second resistance element, and the constant current source I5 flows with the constant current I5. To the VCC line on the high power supply side.
【0034】このように図2では、負の温度係数をもつ
pn接合の順方向電圧を2段備えるため出力電圧VO
は、VO=2VBE+VOS・(R1+R2)/R1、
となり、NPNトランジスタQ13のVBE分持ち上が
り、より高い出力電圧を得ることができる。Thus, in FIG. 2, the output voltage VO is provided because two stages of pn junction forward voltages having a negative temperature coefficient are provided.
Is VO = 2VBE + VOS. (R1 + R2) / R1,
As a result, the voltage rises by VBE of the NPN transistor Q13, and a higher output voltage can be obtained.
【0035】図2におけるVOの温度係数は、dVO/
dT=(R1+R2)/R1×(k/q)loge
(n)+d2VBE/dT、となる。ここで、dは偏微
分記号である。The temperature coefficient of VO in FIG.
dT = (R1 + R2) / R1 × (k / q) log e
(N) + d2VBE / dT. Here, d is a partial differential symbol.
【0036】このdVO/dTがゼロになるようにR
1,R2を設定することにより、温度特性補償が行え
る。R is adjusted so that dVO / dT becomes zero.
By setting 1, R2, temperature characteristic compensation can be performed.
【0037】例えば、VBEの温度係数を−2mV/℃
のすると、数値例としてn=10、(R1+R2)/R
1=20に設定することにより温度補償された出力電圧
VOとして、VO=2.5V程度が得られる。For example, the temperature coefficient of VBE is -2 mV / ° C.
Then, as a numerical example, n = 10, (R1 + R2) / R
By setting 1 = 20, about VO = 2.5 V can be obtained as the temperature-compensated output voltage VO.
【0038】以上のように本発明は、オペアンプを用い
た帰還増幅器の出力電位として温度依存性の平坦な定電
圧を得ることができる。また、オペアンプ出力が定電圧
出力となるため大きな電流容量を確保できる。As described above, according to the present invention, a constant temperature-dependent flat voltage can be obtained as the output potential of the feedback amplifier using the operational amplifier. Further, since the output of the operational amplifier becomes a constant voltage output, a large current capacity can be secured.
【0039】そして本発明のオペアンプの出力VOは、
オペアンプの入力オフセット電圧を抵抗比で定めた利得
分増幅した電位と1段以上のPN接合の順方向電圧とを
加えた電位に定まるような構成となる。The output VO of the operational amplifier of the present invention is
The configuration is such that the potential is determined by adding the potential obtained by amplifying the input offset voltage of the operational amplifier by the gain determined by the resistance ratio and the forward voltage of one or more PN junctions.
【0040】また第1の実施の形態ではベース・エミッ
タ間電圧が一段の場合であり、第2の実施の形態ではベ
ース・エミッタ間電圧が二段の場合であった。しかしさ
らに高電位の出力VOを得るには、ベース・エミッタ間
電圧の段数がさらに増加させればよい。すなわち、VO
=A・VOS+B・VF、(ここで、VO:オペアンプ
の出力電位、VOS:オペアンプの入力オフセット電
圧、VF:PN接合の順方向電圧(ベース・エミッタ間
電圧)、A:抵抗比で定めた利得、B:PN接合の段
数)となる。In the first embodiment, the base-emitter voltage is one stage, and in the second embodiment, the base-emitter voltage is two stages. However, in order to obtain a higher potential output VO, the number of stages of the base-emitter voltage may be further increased. That is, VO
= A · VOS + B · VF, where VO: output potential of the operational amplifier, VOS: input offset voltage of the operational amplifier, VF: forward voltage (base-emitter voltage) of the PN junction, and A: gain determined by the resistance ratio , B: the number of stages of the PN junction).
【0041】[0041]
【発明の効果】以上説明した本発明の回路では、従来例
と比較して素子数を約70%に削減することができ、さ
らに消費電流は一般的なバンドギャップを駆動する分と
して約300μA削減することができる。According to the circuit of the present invention described above, the number of elements can be reduced to about 70% as compared with the conventional example, and the current consumption is reduced by about 300 μA for driving a general band gap. can do.
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す回路図であ
る。FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第2の実施の形態を示す回路図であ
る。FIG. 2 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention.
【図3】従来技術を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a conventional technique.
【図4】従来技術を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing a conventional technique.
Q1,Q2,Q3,Q4,Q8,Q11 PNPトラ
ンジスタ Q5,Q6,Q7,Q9,Q10,Q12,Q13
NPNトランジスタ I1,I2,I3,I4,I5 定電流(定電流源) R1,R2 抵抗値(抵抗素子) C1 容量素子 Q24,Q25,Q26,Q27,Q28,Q32,Q
35 PNPトランジスタ Q21,Q22,Q23,Q29,Q30,Q31,Q
33,Q34 NPNトランジスタ I21,I22,I23,I24,I25 定電流
(定電流源) R21,R22,R23,R24 抵抗値(抵抗素
子) C21,C22 容量素子Q1, Q2, Q3, Q4, Q8, Q11 PNP transistors Q5, Q6, Q7, Q9, Q10, Q12, Q13
NPN transistor I1, I2, I3, I4, I5 Constant current (constant current source) R1, R2 Resistance value (resistance element) C1 Capacitance element Q24, Q25, Q26, Q27, Q28, Q32, Q
35 PNP transistors Q21, Q22, Q23, Q29, Q30, Q31, Q
33, Q34 NPN transistor I21, I22, I23, I24, I25 Constant current (constant current source) R21, R22, R23, R24 Resistance value (resistance element) C21, C22 Capacitance element
Claims (7)
のトランジスタを具備して反転入力端にオフセット電圧
を発生させる第1の手段と、前記オフセット電圧を抵抗
素子回路により増幅させる第2の手段と、前記増幅した
電圧にベース・エミッタ間電圧を加算する第3の手段と
を有し、前記加算された電圧を出力端より出力すること
を特徴とするバンドギャップリファレンス回路。A first means for generating an offset voltage at an inverting input terminal comprising a pair of transistors having different emitter areas from each other; a second means for amplifying the offset voltage by a resistance element circuit; A third means for adding a base-emitter voltage to the amplified voltage, and outputting the added voltage from an output terminal.
端に接続し他端を低電位ラインに接続する第1の抵抗素
子と、一端を前記反転入力端に接続し他端を前記第3の
手段に接続する第2の抵抗素子とを有することを特徴と
する請求項1記載のバンドギャップリファレンス回路。2. The second means includes a first resistance element having one end connected to the inverting input terminal and the other end connected to a low potential line, and one end connected to the inverting input terminal and the other end connected to the inverting input terminal. 2. The band gap reference circuit according to claim 1, further comprising a second resistance element connected to the third means.
インに接続し、ベースを前記出力端に接続し、エミッタ
を前記第2の抵抗素子の前記他端に接続したトランジス
タを有し、このトランジスタのベース・エミッタ間電圧
による加算を行うことを特徴とする請求項2記載のバン
ドギャップリファレンス回路。3. The third means includes a transistor having a collector connected to a high potential line, a base connected to the output end, and an emitter connected to the other end of the second resistance element. 3. The band gap reference circuit according to claim 2, wherein the addition is performed based on a voltage between a base and an emitter of the transistor.
て定電流が流れるようになっていることを特徴とする請
求項3記載のバンドギャップリファレンス回路。4. The band gap reference circuit according to claim 3, wherein a constant current source is connected to said transistor so that a constant current flows.
インに接続し、ベースを前記出力端に接続した第1のト
ランジスタと、コレクタとベースを接続して前記第1の
トランジスタのエミッタに接続し、エミッタを前記第2
の抵抗素子の前記他端に接続した第2のトランジスタと
を有し、前記第1及び第2のトランジスタのベース・エ
ミッタ間電圧による加算を行うことを特徴とする請求項
2記載のバンドギャップリファレンス回路。5. The third means includes a first transistor having a collector connected to a high potential line and a base connected to the output terminal, and a collector connected to a base and connected to an emitter of the first transistor. Connect the emitter to the second
3. The band gap reference according to claim 2, further comprising a second transistor connected to the other end of the resistance element, wherein the addition is performed by a base-emitter voltage of the first and second transistors. circuit.
接続体に定電流源が接続されて定電流が流れるようにな
っていることを特徴とする請求項5記載のバンドギャッ
プリファレンス回路。6. The band gap reference circuit according to claim 5, wherein a constant current source is connected to a series connection of the first and second transistors so that a constant current flows.
より増幅した電圧値の温度に対する変化と、前記第3の
手段における前記ベース・エミッタ間電圧の温度に対す
る変化とが、互いに相殺するように設定されていること
を特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の
バンドギャップリファレンス回路。7. A change in a voltage value obtained by amplifying the offset voltage by the second means with respect to a temperature and a change in the base-emitter voltage with the temperature in the third means are set so as to cancel each other. The bandgap reference circuit according to claim 1, wherein:
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WO2016042593A1 (en) * | 2014-09-16 | 2016-03-24 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Sensor device |
CN113359929A (en) * | 2021-07-23 | 2021-09-07 | 成都华微电子科技有限公司 | Band-gap reference circuit and low-offset high-power-supply-rejection-ratio band-gap reference source |
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JPWO2016042593A1 (en) * | 2014-09-16 | 2017-04-27 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Sensor device |
US10444031B2 (en) | 2014-09-16 | 2019-10-15 | Hitachi Automotive Systems, Ltd. | Sensor device |
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