JP2001506040A - 電圧調整回路及び半導体回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 簡単な回路構成の適切な電圧調整回路は、供給ラインとリターンライン（２）との間に結合されることによって、公称電圧レベル（Ｖ_in）で供給ライン（１）から給電される差動増幅器（Ｍ２，Ｍ３）を有する。基準装置（Ｍ１）は、差動増幅器（Ｍ２，Ｍ３）の出力部（６）に結合される出力ライン（３）上に所望の出力電圧（Ｖ_ca）を定める当該差動増幅器（Ｍ２，Ｍ３）の第１入力部（４）に結合される。本発明に従い、差動増幅器（Ｍ２，Ｍ３）は、可変バイアス電流を当該差動増幅器（Ｍ２，Ｍ３）に供給し、供給ライン（１）上の公称電圧レベル（Ｖ_in）における変化に従って、この供給ライン（１）から制御される可変電流源（Ｍ４）によってリターンライン（２）に結合される。差動増幅器（Ｍ２，Ｍ３）への可変バイアス電流は、供給ライン（１）上のこれら電圧変化に対し出力電圧（Ｖ_ca）の１次補償を供給する。２次補償は、出力ライン（３）から差動増幅器（Ｍ２，Ｍ３）の第２入力部（５）へ結合されるフィードバックによって供給される。

Description

【発明の詳細な説明】 電圧調整回路及び半導体回路装置 技術分野 本発明は電圧調整回路、専らではないが特に半導体回路装置における半導体回 路素子との集積に適する、これら回路素子に安定した調整電圧供給を提供可能に する電圧調整回路に関する。この半導体回路素子は、電力半導体装置（例えば電 力ＭＯＳＦＥＴ装置又は電力ＩＧＢＴ装置）の制御回路及び／又は保護回路の一 部若しくはモノリシックアナログ又はデジタル集積回路の一部でもよい。 背景技術 米国特許明細書第US-A-4,260,946号は、供給ラインから所望の出力電圧を公称 電圧レベルで得る電圧調整回路の様々な構成を開示し、これら回路の幾つかはオ ペアンプを必要とする。米国特許公報第US-A-4,260,946号の第５図の電圧調整回 路は、この供給ラインとリターンラインとの間に結合することで供給ラインから 公称電圧レベルで給電される差動増幅器を有する。（米国特許公報第US-A-4,260 ,946号における特定型式の）基準装置は、前記差動増幅器の出力部に結合される 出力ライン上に所望の出力電圧信号を定める差動増幅器の第１入力部に結合され る。この出力ラインから差動増幅器の第２入力部へのフィードバック結合が存在 する。米国特許公報第US-A-4,260,946号の第４図の調整回路において、差動増幅 器と基準装置との両方は、出力ラインとリターンラインとの間に結合することで 、所望の出力電圧レベルで出力ラインから供給される。米国特許公報第US-A-4,2 60,946号の回路全てにおいて、増幅器は接地電位のリターンラインによって接地 される。米国特許公報第US-A-4,260,946号の全体の内容は、参照文献としてここ に含まれる。 発明の開示 本発明の目的は、良好な安定性を持つが、例えば、モノリシック集積回路及び ／又は保護される電力半導体装置のような半導体回路装置の小さなレイアウト領 域に集積される小さい回路構成を持つ電圧調整回路を提供することである。 本発明に従い、供給ラインとリターンラインとの間に結合されることで、公称 電圧レベルでこの供給ラインから給電される差動増幅器と、この差動増幅器の出 力部に結合される出力ライン上に所望の出力電圧を定める差動増幅器の第１入力 部に結合される基準装置と、出力ラインから差動増幅器の第２入力部へのフィー ドバック結合とを有する電圧調整回路において、前記差動増幅器が可変バイアス 電流をこの差動増幅器に与える可変電流源によってリターンラインに結合され、 この可変電流源は、供給ライン上の公称電圧レベルにおける変化に従って、可変 バイアス電流の大きさを制御する供給ラインに結合される制御手段を有し、公称 電圧レベルにおけるこれら変化に対する出力電圧の１次補償、出力ラインから差 動増幅器の第２入力部へのフィードバック結合によって供給される２次補償を供 給することを特徴とする電圧調整回路を提供する。 良好な安定性を有する電圧調整回路が、公称供給電圧レベルにおける変化の１ 次補償を供給する差動増幅器に可変バイアス電流を与え、２次補償を供給する出 力ラインからフィードバック結合を用いるような方法で得られる。その上、この 良好な安定性は、高い利得を必要とせず、半導体回路装置の小さなレイアウト領 域に集積される簡単な回路構成で実現される。 調整回路がバイポーラトランジスタ技術を用いて形成されても、半導体回路集 積化に対し絶縁ゲート電界効果トランジスタ（いわゆるＭＯＳＴ）技術を用いる ことが今日では好まれている。本発明はＭＯＳＴ技術を用いることで容易に実現 可能である。 従って、可変電流源は、供給ラインとリターンラインとの間に結合される主電 流経路を持ち、この可変電流源の制御手段を形成するゲートを持つＭＯＳＴを有 する。このＭＯＳＴは、ダイオード接続ＭＯＳＴを持つカレントミラー構造に結 合される。このダイオード接続ＭＯＳＴは、供給ライン上の公称電圧レベルに関 する変化に従って可変基準電流を得る、供給ラインとリターンラインとの間のイ ンピーダンス経路に結合される主電流経路を持つ。従って、差動増幅器のバイア ス電流の大きさに関する変化は、前記インピーダンス経路内の基準電流の大きさ に関する変化によって決定される。 前記基準装置は、スクエア範囲の面積で動作するために（好ましくは出力ライ ンとリターンラインとの間の）抵抗と直列に結合する主電流経路を持つダイオー ド接続ＭＯＳＴを有する。この方法において、温度とは実質的に無関係であり、 かなり高い値であるとても安定した出力電圧を得ることができる。しかしながら 、温度安定基準電圧の他の既知の型式は、代わりに本発明に従って構成される調 整回路における温度独立の基準電圧を供給するのに用いられる。その上、調整さ れた出力電圧が、特定の温度範囲とは独立した付加的及び／又は異なる特徴を持 つように所望される場合、基準装置の特性はよって選択される。 出力ラインは、差動増幅器の出力部に結合されるゲートを持つソースフォロワ ＭＯＳＴを介して差動増幅器の出力部から得られる。このソースフォロワＭＯＳ Ｔは、供給ラインと出力ラインとの間に結合される主電流経路を持つ。 差動増幅器は、差動ペア(differential pair)のＭＯＳＴを有してもよい。差 動ペアの各ＭＯＳＴは、可変電流源を介して供給ラインとリターンラインとの間 に結合される主電流経路を持ち、各ＭＯＳＴは、差動増幅器の第１及び第２入力 部のそれぞれに結合されるゲートを持つ。この配置は、その集積化に対し小さな レイアウト領域のみを必要とするが、本発明のコンテキストにおいて十分な利得 を供給する簡単な差動増幅器の構成を提供する。しかしながら、高度な明細書が 所望される場合、より複雑な増幅器の設計が本発明に従って、回路に適用される 。従って、差動増幅器は、２つ以上の縦続増幅器段を有し、全てが可変電流源を 介して供給ラインとリターンラインとの間に結合されるわけではない。二段増幅 器において、第１段は、差動増幅器の第１及び第２入力部を有するのに対し、差 動増幅器の出力部は、この第２段の出力部から得られる。本実施例において、第 ２段のみが、可変電流源を介し供給ラインとリターンラインとの間に結合される ことによって、この供給ラインから給電されることである。前記第１段は、出力 ラインとリターンラインとの間に結合されることによって、この出力ラインから 給電される。しかしながら、第１及び第２段の両方とも前記供給ラインから給電 可能でもある。よって、各段は、供給ライン上の公称電圧レベルに関する変化に 従って、前記段に各々のバイアス電流の大きさを制御する供給ラインに結合され る制 御手段を持つ各々の可変電流源を介して供給ラインとリターンラインとに結合さ れる。 本発明に従うこれら及び他の特徴を添付する図面を参照し、実施例を用いてこ こで開示すべき本発明の実施例に特に説明する。 図面の簡単な説明 第１図は、本発明に係る電圧調整回路の第１実施例の回路図である。 第２図は、第１図の回路に関し、供給電圧Ｖ_in（Ｖ）を持つ基準電圧Ｖ_ref（ Ｖ）及び出力電圧Ｖ_ca（Ｖ）に関する変化を示す図である。 第３図は、第１図の回路温度を℃で、基準電圧Ｖ_ref及び出力電圧Ｖ_caに起こ る非常にわずかな変化を示す図である。 第４図は、半導体回路素子が第１図の電圧調整回路と集積化する方法を示す、 本発明に従う半導体回路の半導体基体の一部の概略的な断面図である。 第５図は、本発明に従う電圧調整回路の第２実施例の回路図である。 発明を実施するための最良の形態 第１図の電圧調整回路は、供給ライン１とリターンライン２との間に結合する ことによって、この供給ライン１から公称電圧レベルＶ_inで給電される差動増幅 器Ｍ２，Ｍ３を有する。基準装置Ｍ１は、差動増幅器Ｍ２，Ｍ３の第１入力部４ に結合される。この基準装置Ｍ１が前記差動増幅器の出力部６に結合される出力 ライン３に所望の出力電圧Ｖ_caを定める。差動増幅器Ｍ２，Ｍ３は、この差動増 幅器Ｍ２，Ｍ３に可変バイアス電流を与える可変電流源Ｍ４によって前記リター ンライン２と結合される。このバイアス電流がリターンライン２との結合部から 前記差動増幅器Ｍ２，Ｍ３に供給されるので、このバイアス電流は「テール」電 流とも呼ばれる。可変電流源Ｍ４は、この供給ライン上の公称電圧レベルＶ_inの 変化に従って、可変バイアス電流の大きさを制御する供給ライン１に結合される 制御手段ｇを有する。このやり方で、可変電流源Ｍ４は、供給電圧Ｖ_inにおける これら変化に対する出力電圧信号Ｖ_caの１次補償を提供する。２次補償は、出力 ライン３から前記差動増幅器Ｍ２，Ｍ３の第２入力部５へのフィードバック結合 によって提供される。 この電圧調整回路は、広範囲な種類の用途に用いられてもよい。興味深いある 特定用途は、保護回路又は他の型式の制御回路を給電する内部電圧供給を調整す るためであり、これは電力半導体装置(power semiconductor device)と統合され る。このような保護回路及び／又は制御回路の特定例は、米国特許明細書US-A-5 ,563,760、US-A-5,506,539、US-A-5,336,943及びUS-A-4,929,884（出願人整理番 号PHB33667、PHB33904、PHB33762及びPHB33363）に開示され、これら明細書の全 内容は、参照資料としてここに含まれる。前記電力半導体装置は、自動車の環境 におけるランプ又は他の負荷を切り替えるのに使用されるスイッチでもよい。自 動車応用における電圧供給は、車両バッテリーから得られ、かなりの（例えば５ ０％までの）フラクチュエーション(fluctuation)が公称供給電圧レベルＶ_inに 発生する。その上、回路温度においてかなりのフラクチュエーションが自動車応 用に（正常な動作と、例えば負荷が短絡する誤った状態との両方で）発生し、回 路温度とは回路応用の所定範囲にわたり実質的に無関係な電圧調整出力Ｖ_caをこ の環境に供給することが通例望ましい。（第２図及び３図に関連する）特定例に おいて、ライン３上の所望の調整出力電圧Ｖ_caは、２．７５Ｖであり、±０．１ ０Ｖより小さい典型的な変化（即ちＶ_caに関し７％以下の変化）を持つ。ライン １上の供給電圧Ｖ_inは、４Ｖから２０Ｖの範囲にあり、例えば約５Ｖであり、ラ イン２は接地されている（即ちＶ_a＝０Ｖ）。前記回路は、周囲温度から例えば １６０℃までの温度範囲にわたり動作する。第２図及び３図の特定例において、 且つｎチャンネルのＭＯＳＴプロセス技術を用いることで、基準装置Ｍ１は、差 動増幅器Ｍ２，Ｍ３の入力部４で約１．３Ｖの基準電圧Ｖ_refを供給する。 第１図の回路において、基準装置Ｍ１は、出力ライン３とリターンライン２と の間に抵抗Ｒ１と直列に結合される主電流経路を持つダイオード接続ＭＯＳＴで ある。Ｒ１の抵抗値は、Ｍ１を横断する電圧Ｖ_refの温度係数がほぼ零であるそ の二乗検波範囲において適切な電流密度でＭ１を動作するように選択される。零 温度係数を持つ電圧基準としてのダイオード接続ＭＯＳＴの動作は、温度感知回 路のコンテキストに関し米国特許公報第US-A-5,336,943号に既に開示されてあ る。米国特許公報第US-A-5,336,943号に開示されるように、温度係数は、高い電 流密度では正に、低い電流密度では負となる。第１図の回路において、Ｍ１は、 興味深い温度範囲（例えば２０℃から１６０℃）にわたり零温度係数を持つよう に動作し、よって調整出力Ｖ_caもこの温度範囲にわたる温度とは実質的に無関係 である。この温度独立の電圧基準装置Ｍ１は、その共通のゲートドレイン端子に よって差動増幅器Ｍ２，Ｍ３の第１入力部４に結合される。出力ライン３から差 動増幅器Ｍ２，Ｍ３の第２入力部５へのフィードバック結合は、出力ライン３と リターンライン２との間に結合される（直列抵抗Ｍ７及びＭ８の）電位分割器か ら得られる。 第１図の回路は、ＭＯＳＴ（即ち絶縁ゲート電界効果トランジスタ）技術を用 いて実現される。この回路は、ソースフォロアＭＯＳＴ(Ｍ５)によって直接後続 する簡単なＭＯＳＴの差動ペアＭ２及びＭ３に基づいている。従って、第１図の 差動増幅器は、ＭＯＳＴのロングテールのペアＭ２及びＭ３を有し、個々の抵抗 Ｒ３及びＲ４によってそのドレイン端子で供給ライン１に結合され、前記可変電 流源Ｍ４を介しそのソース端子でリターンライン２に結合される主電流経路を各 々有する。Ｍ２及びＭ３の各々は、差動増幅器Ｍ２，Ｍ３の第１入力部４及び第 ２入力部５の各々に供給される個々のゲートｇを持つ。Ｒ３及びＲ４の抵抗値は 、それらの副しきい値範囲内で既知のやり方によってＭ２及びＭ３を動作するよ うに選択される。差動増幅器Ｍ２，Ｍ３の出力部６は、第１図の実施例において Ｍ３及びＭ４の直列ノードである。出力ライン３は、差動増幅器Ｍ２，Ｍ３の出 力部６からソースフォロアＭＯＳＴ(Ｍ５)を介して得られる。Ｍ５はこの出力部 ６に結合されるゲートｇを持つ。Ｍ５の主電流経路は、供給ライン１と出力ライ ン３との間に結合される。 通常の動作下では、上記簡単な増幅器配置（ソースフォロアＭ５に直接後続す る簡単な差動ペアＭ２，Ｍ３）の利得は、例えば自動車の回路にしばしば起こる 公称供給電圧Ｖ_inに関する大きな変化を修正するのに不十分である。しかしなが ら、第１図の回路構成において、Ｍ２，Ｍ３及びＭ５の簡単な回路配置は、差動 ペアＭ２，Ｍ３への適切に変化するバイアス（テール）電流によってＶ_inにおけ る大きな電圧変化を修正可能にする。Ｍ３及びＲ４を通る電流が調整回路のヘッ ドルームにほぼ比例しているように、このバイアス電流は可変電流源によって制 御される。このヘッドルームは、入力電圧Ｖ_inの電圧レベルと出力電圧Ｖ_caの電 圧レベルとの間では異なる。 前記出力電圧Ｖ_caが調整条件にあるとき、Ｒ４を横断する電圧は、調整器のヘ ッドルームとＭ５のしきい値電圧との間の差に等しい。ＭＯＳＴ技術及び大きさ を適当に選択することで、Ｒ４を横断する電圧は、調整器のヘッドルームとほぼ 等しくなるようにする。Ｒ４の電流はこのＲ４を横断する電圧に比例するので、 このＲ４の電流は、前記ヘッドルームに比例する。２つの機構がＲ４の電流を変 化させるのに可能である。一方の機構は、（入力部５を介して）差動増幅器Ｍ２ ，Ｍ３からの誤り信号を電流平衡を差動ペアＭ２及びＭ３の一方のＭＯＳＴから 他のＭＯＳＴへスイッチするように用いる。もう一方の機構は、Ｍ２及びＭ３を 通る電流平衡を変化させないことで、Ｍ４を通りＭ２，Ｍ３にバイアス（テール ）電流の大きさを変化することである。この場合、Ｍ２及びＭ３の平衡が、本質 的に変化しないままである（即ち、Ｍ２及びＭ３を通る電流が同じ比率に維持さ れる）ので、ノード５の信号における誤りがＲ４を通る電流に関する変化を補助 する必要はない。従って、（Ｖ_inに関する変化に従うＭ４を介する）テール電流 に関する変化は、ノード５を介する如何なる制御ループ補正の前及びそれとは無 関係に、差動ペアＭ２，Ｍ３のテールノード７（故に更に出力部６）がほぼ一定 な電圧でいることを保証する。本発明は、Ｖ_inに関する変化に対する１次補償を 供給するようにテール電流に関する変化を用いる。 第１図の回路の可変電流源Ｍ４は、差動増幅器Ｍ２，Ｍ３のテールノード７と リターンライン２との間に結合される主電流経路を持つＭＯＳＴである。直列抵 抗Ｒ２は、Ｍ４をリターンライン２に結合させる。Ｍ４は、直列抵抗Ｒ５により 同じくリターンライン２に結合するダイオード接続ＭＯＳＴ（Ｍ６）を持つカレ ントミラー構成で結合される。このダイオード接続ＭＯＳＴ（Ｍ６）は、可変基 準電流を得るのに供給ライン１とリターンライン２との間に（抵抗Ｒ６を有し、 これらはＲ５及びＲ６と同じくダイオードＤ１，Ｄ２と直列である）インピーダ ンス経路に結合される主電流経路を持つ。インピーダンス経路Ｒ６（＋Ｄ１，Ｄ ２，Ｍ６，Ｒ５）の基準電流は、供給ライン１上の公称電圧レベルＶ_inに関する 変化に従って変化する。差動増幅器Ｍ２，Ｍ３に供給されるバイアス電流の大き さは、このインピーダンス経路におけるＲ６とＭ６とのノード８に結合されるＭ ４のゲートｇで制御される。従って、差動増幅器Ｍ２，Ｍ３のバイアス電流の大 きさに関する変化は、インピーダンス経路Ｒ６（＋Ｄ１，Ｄ２，Ｍ６，Ｒ５）に おける基準電流の大きさに関する変化によって決定される。 よって、第１図は、回路の実施例を示す。この回路において、差動増幅器への 可変テール電流の大きさは、Ｄ１及びＤ２を横断するダイオード順電圧降下とＭ ６のＭＯＳしきい値とを引いた入力供給電圧Ｖ_inから抵抗Ｒ６によって生成され る基準電流を与えるカレントミラーＭ４，Ｍ６で定められる。Ｒ２及びＲ５の抵 抗値は、Ｍ４とＭ６との所望のミラー比と、差動ペアＭ２及びＭ３の信頼できる 動作と適合して選択される。Ｄ１，Ｄ２及びＭ６のしきい値電圧の合計は、調整 された出力電圧Ｖ_caの大きさに近似すべきである。従って、（Ｒ６＋Ｒ５）を横 断する電圧降下は、調整装置のヘッドルーム（Ｖ_in−Ｖ_ca）にほぼ比例する。通 例、Ｒ６の抵抗値（故に、その電圧降下）は、Ｒ５の抵抗値よりもかなり大きく なる。そうすることで、インピーダンス経路のこれら成分の値を選択する。基準 電流の大きさがそのようにして配されるので、平衡条件での差動増幅器Ｍ２，Ｍ ３で、ノード６での出力が供給電圧Ｖ_inに関する変化に関係なくほぼ一定電圧で 維持される。 （変化テール電流による）一次アルゴリズム補正がＶ_inに関する変化のほとん どを補償するので、（出力ライン３から第２入力部５へのフィードバックに供給 されるような）本システムの閉ループ利得は、１次誤り補正における誤りを単に 補償する。よって、Ｍ２，Ｍ３及びＭ５の簡単な回路構造の閉ループ利得がＶ_in に関する誤り（変化）を直接補償しない。 第２図及び３図のグラフは、第１図の回路からの典型的な性能データを説明し たものである。よって、第２図は、供給電圧Ｖ_inを１Ｖから６Ｖに増加すること による、Ｍ１からの基準電圧Ｖ_refと出力ライン３上の調整出力電圧Ｖ_caとの変 化及び安定性を示す。第２図の結果は１６５℃で測定された。Ｖ_ref値は、第１ 図の回路におけるＭ１のドレインノード９で測定され、Ｍ１はＲ１を介してＶ_ca ライン３から給電される。約３．８ＶのＶ_inの値に対し、Ｖ_ref及びＶ_caの変化 は、Ｖ_inの変化よりもかなり小さくなり、これは、Ｖ_caに関してはせいぜい５％ であり、Ｖ_refに関しては１％以下の変化である。Ｖ_ca及びＶ_refに関するこれら の非常に小さいパーセンテージの変化は、２０Ｖの第１図の回路に対する、最大 の規定Ｖ_in値まで供給される。従って、Ｖ_refとＶ_caとの両方に対する良好な安 定性が３．８Ｖ以上で得られる。第３図は、２０℃から２００℃の温度範囲に関 して、Ｍ１からの基準電圧Ｖ_refと出力ライン３上の出力電圧Ｖ_caとの安定性を 示す。見られるように、良好な温度安定性は、この範囲のほとんどにわたり得ら れる。零度の温度係数の基準装置Ｍ１は、第１図の回路の出力ライン３から給電 され、これは、Ｍ１が供給ライン１から給電された場合に可能となるよりもはる かに正確にＭ１の電流密度を制御することで基準電圧Ｖ_refの安定性がかなり改 善される。第２図及び３図の結果は、差動増幅器から利用可能な利得を最大にす るために、副しきい値範囲で動作するＭ２及びＭ３を得る。 第１図の電圧調整回路は、半導体回路装置における他の半導体回路装置と容易 に集積することができ、これら他の半導体回路装置を有する回路に安定した内部 電源を供給する。第４図は、一方（例えばｐ型）の導電型式の上記半導体基体部 分２１を有する上記半導体回路装置の一部を示す。この基体部分内及びその上に おいて、様々な回路素子が集積される。従って、第１図のｎチャネルのエンハン スメント型ＭＯＳＴ（Ｍ１〜Ｍ４）は、ｐ型の基体範囲２１の部分を個々にオー バードロップするｎ型のソース範囲２２及びドレイン範囲２３で形成される。半 導体回路装置の他のｎチャネルのＭＯＳＴのｎ型のソース範囲３２及びドレイン 範囲３３は、第１図の回路のソース範囲２２及びドレイン範囲２３と同じ処理ス テップで形成される。実施例を用いて、第４図は、第１図の回路の上記付加ＭＯ ＳＴ（Ｍ１０）及びＭＯＳＴ（Ｍ５）を説明し、前記装置基体の同様なｐ型の基 体部分２１と並列に形成される。Ｍ１０は、ｎチャネルのエンハンスメント型Ｍ ＯＳＴである。第１図のＭＯＳＴ（Ｍ５）は、ｎチャネルのディプリーション装 置であり、このｎ型ディプリーションチャネル２４は、ドナー移植によってソー ス範囲２２とドレイン範囲２３との間に形成されてもよい。ＭＯＳＴ（Ｍ１〜Ｍ ５）及び例えばＭ１０のような付加ＭＯＳＴのゲート電極ｇは、半導体基体表面 上のゲート誘電膜上のドープされた多結晶シリコン層パターン２５及び３５によ って形成される。 ＭＯＳＴ（Ｍ１〜Ｍ５，Ｍ１０等）の導体トラック及び相互接続は、半導体基 体表面の絶縁層パターン４１上の（例えばアルミニウムの）金属膜パターンによ って形成されてもよい。第４図は、ＭＯＳＴ（Ｍ５及びＭ１０）のソース及びド レイン範囲２２，２３，３２，３３を含むこの金属膜パターン４０ａ，４０ｂ及 び４０ｃを示している。従って、第４図の断面図において、金属膜部４０ａは、 Ｍ５のドレインに接続される第１図の供給ライン１を提供し、金属膜部４０ｂは 、Ｍ５のソース２２から出力ライン３を提供する。第４図に説明される特定例に おいて、Ｍ１０のソース範囲３２は、この出力ライン３に結合され、Ｍ１０を有 する回路に電圧供給を提供する。第１図の抵抗Ｒ１からＲ８は、例えば絶縁層４ １上のドープされた多結晶シリコンのような薄膜抵抗素子として既知な方法で供 給される。このような薄膜抵抗は、抵抗の低い温度係数を持つ。第１図のダイオ ードＤ１，Ｄ２は、多結晶シリコン薄膜技術でｎ型及びｐ型範囲によって形成さ れる、即ちｐ型基体部分２１におけるｎ型範囲によって形成される。ｐ型基体部 分２１は、例えば電力半導体装置を有するより大きな半導体基体におけるｐ型ウ ェルでもよい。 多くの修正及び変形が本発明の範囲内で可能である。従って、第１図の回路素 子は、供給電圧Ｖ_inの極性を適切に変えることで、反対の導電型（例えばｐチャ ネルＭＯＳＴ（Ｍ１〜Ｍ５））でもよい。 第５図は、カスケード式増幅器段階を有するより複雑な差動増幅器の使用を説 明する。入力の第１段階は、基準装置Ｍ１及び出力ライン３からの第１入力部４ 及び第２入力部５をそれぞれ有する。この入力段階は、出力ライン３とリターン ライン２との間に結合されることで、この出力ライン３から給電される。第５図 の回路において、可変電流源Ｍ４を介して供給ライン１とリターンライン２との 間に結合されることで、供給ライン１から給電される差動増幅器の出力段階だけ となる。従って、Ｍ４からの可変バイアス電流が供給電圧Ｖ_inの変化に対し、出 力電圧信号Ｖ_caの１次補償を供給するように与えられることは、差動増幅器の第 ２段階だけである。第５図の実施例における入力及び出力段階の両方は、回路の 理解を容易にするために、同様のロングテールペア(long-tailed pair)の構造（ Ｍ ２０，Ｍ３０）及び（Ｍ２，Ｍ３）でそれぞれ示される。従って、本実施例にお いて、同じ部品基準は出力段階と同じく入力段階にも使用されるが、（例えば入 力段階でのＭ６０、出力段階でのＭ６のように）因数１０ずつ増加する。第５図 の回路において、入力段階ペアＭ２０及びＭ３０へのテール電流は、Ｍ４０を介 し、Ｍ４０のゲートがＲ６０とカレントミラーＭ６０とを有するインピーダンス 経路を介して出力ライン３に結合される。第５図の回路は、第１図の利得よりも 大きい（ノード４，５間の）利得と、Ｖ_inに対するＶ_caのさらに小さなパーセン テージの変化を供給する。調整された供給を例えばモノリシックアナログ又はデ ジタル集積回路に供給するのに用いられてもよい。しかしながら、この回路構成 は、第１図の回路構成よりも利点は少なく、回路装置における集積化に対し、よ り大きなレイアウト領域を必要とする。 第２図及び３図に示されるように、第１図の回路におけるノード９で生成され る基準電圧Ｖ_refは、ライン３上の調整された出力Ｖ_caよりもかなり高い品質と なる。これは、基準装置Ｍ１が調整された出力電圧Ｖ_caから給電されることで生 じる。ノード９からの接続により、基準出力Ｖ_refは、パラメタ精度が（例えば 電力装置の電流制限回路に対し）重要である他の回路に直接送出される。基準装 置Ｍ１の電流密度が絶対値及び前記基準Ｖ_refの温度係数を定めるので、この装 置で容認される負荷はない。しかしながら、前記基準Ｖ_refの送出を必要とする 場合、調整された出力Ｖ_caを実行するバッファ（ユニット利得）増幅器を介して 通常は行われる。従って、本発明に従う調整回路を持つ半導体電力装置において 、この装置の制御回路は、ライン３からＶ_caが給電され、これら制御回路の１つ 以上の基準がバッファ増幅器を介してノード９から得られる。 本開示を読むことで、他の修正及び改良は当業者には明らかである。このよう な修正及び改良は、既に公知であり、ここに既に開示される特徴の代わり又はそ れに加える同等な特徴及び他の特徴を含んでもよい。請求項がこの用途において 、特徴の特定の組み合わせを案出しても、本用途の開示の範囲が如何なる及び全 ての新規特徴又はここに明白に若しくは暗黙に開示される特徴とそれの一般論と の如何なる新規組み合わせ、及び如何なる請求項に記載される同様の発明に関係 するか、並びに本発明と同じ技術的問題の幾らか又は全てを軽減するかを含むこ と を理解すべきである。本出願人は、新規請求項が本出願の係属中に上記特徴及び 上記特徴又はそれらから得られる他の如何なる応用の組み合わせをであってもよ いことにも注意をされたい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．供給ラインとリターンラインとの間に結合されることで、公称電圧レベル で当該供給ラインから給電される差動増幅器と、前記差動増幅器の出力部に 結合される出力ライン上の所望の出力電圧を定める当該差動増幅器の第１入 力部に結合される基準装置と、前記出力ラインから前記差動増幅器の第２入 力部はのフィードバック結合とを有する電圧調整回路において、前記差動増 幅器は、可変バイアス電流を当該差動増幅器に与える可変電流源によって前 記リターンラインに結合され、前記可変電流源は、前記供給ライン上の前記 公称電圧レベルに関する変化に従って前記可変バイアス電流の大きさを制御 する前記供給ラインに結合されて、前記公称電圧レベルに関するこれら変化 に対する前記出力電圧の１次補償とをするための制御手段を有し、２次補償 とが前記出力ラインから前記差動増幅器の前記第２入力部へのフィードバッ ク結合によって供給されることを特徴とする電圧調整回路。 ２．前記可変電流源は、前記供給ラインと前記リターンラインとの間に結合さ れる主電流経路を持ち、前記可変電流源の前記制御手段を形成するゲートを 持つ絶縁ゲート電界効果トランジスタを有することを更に特徴とする請求項 １に記載の回路。 ３．前記絶縁ゲート電界効果トランジスタは、ダイオード接続絶縁ゲート電界 効果トランジスタとカレントミラー構造で結合され、当該ダイオード接続絶 縁ゲート電界効果トランジスタは、前記供給ライン上の前記公称電圧レベル に関する変化に従って可変基準電流を得る、前記供給ラインと前記リターン ラインとの間のインピーダンス経路に結合される主電流経路を有し、前記差 動増幅器の前記バイアス電流の大きさに関する変化は、前記インピーダンス 経路における前記基準電流の大きさに関する変化によって決定されることを 更に特徴とする請求項２に記載の回路。 ４．前記基準装置が前記出力ラインと前記リターンラインとの間に結合される ことで、前記出力ラインから供給されることを更に特徴とする請求項１乃至 ３の何れか一項に記載の回路。 ５．前記基準装置は、温度とは実質的に無関係な出力電圧を供給するスクエア 範囲の領域で動作するように前記出力ラインと前記リターンラインとの間の 抵抗を直列に結合する主電流経路を持つダイオード接続絶縁ゲート電界効果 トランジスタを有することを更に特徴とする請求項４に記載の電圧調整回路 。 ６．前記出力ラインは、前記差動増幅器の前記出力部に結合されるゲートを持 ち、前記供給ラインと前記出力ラインとの間に結合される前記主電流経路を 持つソースフォロア絶縁ゲート電界効果トランジスタを介して当該差動増幅 器の前記出力部から得られることを更に特徴とする請求項１乃至５の何れか 一項に記載の電圧調整回路。 ７．前記差動増幅器は、前記可変電流源を介して前記供給ラインと前記リター ンラインとの間に結合される前記主電流経路を各々持ち、前記差動増幅器の 前記第１及び第２入力部の各々の入力部に結合されるゲートを各々持つ絶縁 ゲート電界効果トランジスタの差動ペアを有することを更に特徴とする請求 項１乃至６の何れか一項に記載の回路。 ８．前記差動増幅器は、第１及び第２のカスケード式増幅段を有し、前記差動 増幅器の第２段のみが前記可変電流を介し前記供給ラインと前記リターンラ インとの間に結合されることで前記供給ラインから給電され、第１段は前記 出力ラインと前記リターンラインとの間に結合されることで前記出力ライン から給電され、前記第１段は前記差動増幅器の第１及び第２入力部を有し、 前記差動増幅器の出力が前記第２段の出力部から得られることを更に特徴と する請求項１乃至６の何れか一項に記載の回路。 ９．前記出力ラインから前記差動増幅器の第２入力部へのフィードバック結合 が、前記出力ラインと前記リターンラインとの間に結合されるポテンシャル 分割器から得られることを更に特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記 載の回路。 １０．請求項１乃至９の何れか一項に記載の電圧調整回路と集積される少なくと も１つの半導体回路素子を有する半導体回路装置であり、前記半導体回路素 子は、前記電圧調整回路の前記出力ラインから給電されることを特徴とする 半導体回路装置。