JP2004145702A

JP2004145702A - Voltage generator circuit

Info

Publication number: JP2004145702A
Application number: JP2002310897A
Authority: JP
Inventors: Takao Makiko; 牧子　高雄; Takahiro Arai; 新井　隆広
Original assignee: New Japan Radio Co Ltd
Current assignee: New Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2002-10-25
Filing date: 2002-10-25
Publication date: 2004-05-20

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To generate output voltage with excellent continuity in temperature property such as being constant below a temperature and reducing in inverse proportion to the temperature at or above the temperature. <P>SOLUTION: This circuit comprises an operational amplifier 12 with a common connecting point of an reverse input terminal (-) and the output side being connected to an output terminal 14, a constant voltage source 11 applying constant voltage V1 on a non-reverse input terminal (+) of the operational amplifier, and a diode 13 connected between the output terminal 14 and the ground 15. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温度特性を持つ電圧を発生し、基準電圧源回路等として使用される電圧発生回路に関するものである。
【０００２】
電子部品の多くは、図１１に示すように、特定の温度Ｔ１（例えば５０℃）以上で負荷を軽減するような特性が要求される。このように温度に対して制御性をもたせるためには、一般的には温度に対して同様な特性をもつ電圧発生回路が必要となる。
【０００３】
図１１のような温度Ｔ１で特性が変化する温度特性を有する電圧を発生する電圧発生回路として、本発明者は図１２に示す回路を発明した。図１２において、３１，３２は電圧Ｖ３，Ｖ４の電圧源、３３はコンパレータ、３４，３５はＮＭＯＳトランジスタ、３６はインバータ、３７は出力端子、３８は接地（Ｖｓｓ）である。
【０００４】
コンパレータ３３は、その非反転入力端子（＋）に電圧源３１の正極側が接続され、反転入力端子（−）に電圧源３２の正極側が接続され、出力側にはインバータ３６の入力側とトランジスタ３５のゲートが接続されている。電圧源３１，３２の負極側は接地３８に接続されている。インバータ３６の出力側は、トランジスタ３４のゲートに接続されている。トランジスタ３４，３５はスイッチとして機能し、電圧源３１，３２の電圧Ｖ３，Ｖ４の一方を選択的に切り替えて出力端子３７に出力電圧Ｖｏｕｔとして出力する。
【０００５】
電圧源３１，３２の電圧Ｖ３，Ｖ４は、それぞれ異なる温度特性をもつ。ここでは、説明を簡単にするため、電圧源３１の電圧Ｖ３は図１３（ａ）に示すように負の温度係数をもつ電圧とし、電圧源３２の電圧は図１３（ｂ）に示すように温度に依らず一定となる定電圧とする。この電圧源３２の電圧Ｖ４の値は、電圧源３１の電圧Ｖ３の温度Ｔ１における値と同じとする。
【０００６】
さて、温度がＴ１未満に低くなると、電圧源３１の電圧Ｖ３は上昇し、Ｖ３＞Ｖ４となる。このときコンパレータ３３の出力はＨレベルとなり、トランジスタ３５がオンし、トランジスタ３４がオフする。従って、出力端子３７の電圧Ｖｏｕｔとして電圧源３２の電圧Ｖ４が出力する。
【０００７】
一方、温度がＴ１以上に高くなると、電圧源Ｖ３１の電圧Ｖ３は下降し、Ｖ３＜Ｖ４となる。このとき、コンパレータ３３の出力はＬレベルとなり、トランジスタ３４がオンし、トランジスタ３５がオフする。従って、出力端子３７の電圧Ｖｏｕｔとして電圧源３１の電圧Ｖ３が出力する。
【０００８】
以上のように、温度がＴ１未満では、出力端子３７の電圧Ｖｏｕｔとしては電圧源３２の電圧Ｖ４が現れ温度に依らず一定の電圧となるが、温度がＴ１以上では、負の温度特性をもつ電圧源３１の電圧Ｖ３が出力する。このように図１２に示す回路は、図１３（ｃ）に示すように、温度Ｔ１を境とした２つの領域で異なる温度特性をもった電圧を発生する回路として動作する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のような、コンパレータ３３により出力電圧Ｖｏｕｔを切り替える方式では、電圧源３１と３２の電圧が等しくなる温度Ｔ１の近傍でわずかに温度が変動した場合、コンパレータ３３の出力は、ＨレベルとＬレベルを繰り返すこととなり、スイッチングによるノイズを発生する。また、不要なスイッチングの増加により消費電流が増加する。そこで、スイッチングによるノイズ及び消費電流の増加を抑制するためにヒステリシス特性を持たせると、温度と出力電圧の連続性が悪くなり、出力電圧が急激に変化するという問題がある。
【００１０】
本発明の目的は、温度Ｔ１の付近でスイッチングが発生せず、また温度と出力電圧の連続性も良好な電圧発生回路を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、反転入力端子と出力側との共通接続点が出力端子に接続されたオペアンプと、該オペアンプの非反転入力端子に定電圧を印加する定電圧源と、前記出力端子と接地との間に接続され前記出力端子と前記接地間の電圧の変化に応じてインピーダンスを変化させ且つ該インピーダンスの変化が温度特性を持つＰＮ接合素子とを備え、前記出力端子に、特定の温度未満では前記定電圧源の電圧が出力し、前記特定の温度以上では該温度に反比例して低下する電圧が出力することを特徴とする電圧発生回路とした。
【００１２】
請求項２に係る発明は、反転入力端子と出力側との共通接続点が出力端子に接続されたオペアンプと、該オペアンプの非反転入力端子に定電圧を印加する定電圧源と、前記出力端子と電源端子との間に接続され前記出力端子と前記電源端子間の電圧の変化に応じてインピーダンスを変化させ且つ該インピーダンスの変化が温度特性を持つＰＮ接合素子とを備え、前記出力端子に、特定の温度未満では前記定電圧源の電圧が出力し、前記特定の温度以上では該温度に比例して上昇する電圧が出力することを特徴とする電圧発生回路とした。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の電圧発生回路において、前記オペアンプの反転入力端子と出力側との共通接続点と前記出力端子との間に抵抗を挿入したことを特徴とする電圧発生回路とした。
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項１、２又は３に記載の電圧発生回路において、前記オペアンプは、前記ＰＮ接合素子に流れる電流を制限する出力段を有することを特徴とする電圧発生回路とした。
【００１５】
請求項５に係る発明は、請求項１、２、３又は４に記載の電圧発生回路において、前記ＰＮ接合素子は、ダイオード、ゲートとドレインを共通接続したＭＯＳトランジスタ、又はベースとコレクタを共通接続したバイポーラトランジスタであることを特徴とする電圧発生回路とした。
【００１６】
【発明の実施の形態】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態の電圧発生回路の構成を示す図で、１１は定電圧源、１２はオペアンプ、１３はダイオード、１４は出力端子、１５は接地（Ｖｓｓ）である。オペアンプ１２はその出力段に定電流源１２１とソース接地トランジスタ１２２を有する。ダイオード１３はその順方向降下電圧ＶＦ１が図２（ａ）に示すような負の温度特性をもち、出力端子１４と接地１５の間に接続されている。定電圧源１１は図２（ｂ）に示すような定電圧Ｖ１（温度係数は無視できる程度に小さい。）であり、オペアンプ１２の非反転入力端子（＋）と接地１５との間に接続されている。オペアンプ１２はその出力側と出力端子１４と反転入力端子（−）が接続され帰還型となっている。ここで、定電圧源１１の電圧Ｖ１はダイオード１３の温度Ｔ１における順方向降下電圧ＶＦ１と等しい。
【００１７】
さて、温度がＴ１未満では、ダイオード１３の順方向降下電圧ＶＦ１は高くなってＶＦ１＞Ｖ１となり、ダイオード１３はオフする。ここで、オペアンプ１２は非反転入力端子（＋）の電圧と反転入力端子（−）の電圧が等しくなるよう動作するため、出力端子１４の出力電圧Ｖｏｕｔは、Ｖ１となる。
【００１８】
次に、温度がＴ１以上になると、ダイオード１３の順方向降下電圧ＶＦ１は下降してＶＦ１＜Ｖ１となる。前述のように、オペアンプ１２は非反転入力端子（＋）の電圧と反転入力端子（−）の電圧が等しくなるよう動作するが、定電圧源１１の電圧Ｖ１はダイオード１３の順方向降下電圧ＶＦ１よりも高いので、ダイオード１３はオンして順方向電流が流れる。このため、オペアンプ１２はトランジスタ１２２の電流を減少させ、定電流源１２１からの電流をダイオード１３にも流すようになる。
【００１９】
このとき、ダイオード１３は一般的なダイオードであり、その順方向電流は非常に大きくなるが、最大で定電流源１２１の電流となり、出力端子１４の電圧Ｖｏｕｔはダイオード１３によりクランプされ、このときのダイオード１３の順方向降下電圧ＶＦ１がその出力電圧Ｖｏｕｔとなる。
【００２０】
以上から、温度Ｔ１未満の温度では出力電圧Ｖｏｕｔは温度に依らず一定の電圧Ｖ１となり、Ｔ１以上では負の温度特性をもつ電圧ＶＦ１となり、図１に示す回路は、図２（ｃ）に示すように、温度の領域により温度特性が異なる電圧を発生する回路として動作する。
【００２１】
この電圧発生回路では、ダイオード１３に流れる電流とトランジスタ１２２に流れる電流の和は、電流源１２１により一定となるから、Ｔ１近傍で温度がわずかに変動しても、スイッチングによる電流の増減は発生せず、ノイズが発生することはない。
【００２２】
［第２の実施形態］
図３は、本発明の第２の実施形態の電圧発生回路の構成を示す図であり、図１と同じものには同じ符号を付けた。ここでは、図１におけるダイオード１３に代えて、ゲートとドレインを共通接続したダイオード接続のＮＭＯＳトランジスタ１６を、出力端子１４と接地１５との間に接続している。このトランジスタ１６は一般的なＭＯＳトランジスタであり、その閾値電圧Ｖｔｈ１は低温で大きく高温で小さくなる。ここでは、定電圧源１１の電圧Ｖ１を、温度Ｔ１におけるトランジスタ１５の閾値電圧Ｖｔｈ１と等しい電圧とする。
【００２３】
よって、温度Ｔ１未満では、Ｖｔｈ１＞Ｖ１となり、トランジスタ１６はオフし、出力端子１４の電圧Ｖｏｕｔとしては定電圧源１１の電圧Ｖ１が出力される。また、温度Ｔ１以上では、Ｖｔｈ１＜Ｖ１となり、トランジスタ１６はオンし、出力端子１４の電圧Ｖｏｕｔはトランジスタ１６の閾値電圧Ｖｔｈ１となる。従って、図３に示す回路の出力電圧Ｖｏｕｔは、図１に示す回路と同様な特性となり、且つＴ１近傍で温度が僅かに変動しても、スイッチングによる電流の増減は発生せず、ノイズが発生することはない。
【００２４】
［第３の実施形態］
図４は、本発明の第３の実施形態の電圧発生回路の構成を示す図であり、図１と同じものには同じ符号を付けた。ここでは、図１におけるオペアンプ１２の出力部と出力端子１４との間に抵抗１７を接続し、出力端子１４と接地１５との間にダイオード１３を接続している。このように抵抗１７を挿入するとオペアンプ１２の定電流源１２１からダイオード１３に流れる電流を制限することができ、消費電流を削減することができる。このダイオード１３は図３に示したＮＭＯＳトランジスタ１６と置き換えることができる。
【００２５】
［第４の実施形態］
図５は、本発明の第４の実施形態の電圧発生回路の構成を示す図であり、図１と同じものには同じ符号を付けた。ここでは、図１におけるオペアンプ１２の出力部と出力端子１４との間に抵抗１８を接続しているが、その抵抗１８の一端にオペアンプ１２の出力部と反転入力端子（−）を共通接続し、他端にダイオード１３と出力端子１４を共通接続している。
【００２６】
オペアンプ１２の出力電圧は定電圧源１１の電圧Ｖ１であり、温度Ｔ１よりも充分低い温度では、ダイオード１３の順方向降下電圧ＶＦ１が大きいために、そのダイオード１３を流れる電流がほぼゼロとなるので、出力端子１４の電圧Ｖｏｕｔは、電圧Ｖ１と等しくなる。ただし、出力端子１４の負荷は大きなインピーダンス又は容量負荷とする。
【００２７】
温度が上昇してくると、ダイオード１３の順方向降下電圧ＶＦ１が低下して抵抗１８を流れる電流が大きくなるので、出力電圧Ｖｏｕｔは電圧Ｖ１よりも低くなる。更に温度が高くなると抵抗１８を流れる電流がさらに増大し、オペアンプ１２の最大出力電流近くにまで増大すると、出力電圧Ｖｏｕｔはダイオード１３によりクランプされる。
【００２８】
このため、図５に示す回路は、図６に示すように、温度Ｔ１よりも非常に低い温度では出力電圧Ｖｏｕｔが電圧Ｖ１で一定となり、温度Ｔ１の近傍では緩やかに下降し、温度Ｔ１より充分高くなると負の温度係数をもつダイオード１３の順方向降下電圧ＶＦ１の電圧となる。
【００２９】
この回路では温度Ｔ１付近における出力電圧の変化が滑らかである。且つスイッチングによる悪影響はない。なお、この回路でもダイオード１３を図３に示したＮＭＯＳトランジスタと置き換えることができる。
【００３０】
［第５の実施形態］
図７は、本発明の第５の実施形態の電圧発生回路の構成を示す図であり、図１と同じものには同じ符号を付けた。ここでは、図１におけるオペアンプ１２を出力部がＰＭＯＳトランジスタ１９１とＮＭＯＳトランジスタ１９２とで構成されるオペアンプ１９に代えている。２５は電源Ｖｄｄの端子である。
【００３１】
温度がＴ１未満では、ダイオード１３の順方向降下電圧ＶＦ１が電圧源１１の電圧Ｖ１よりも大きくそのダイオード１３はオフしている。このため、出力端子１４の電圧Ｖｏｕｔは定電圧源１１の電圧Ｖ１となる。
【００３２】
温度が上昇してＴ１以上になると、ダイオード１３の順方向降下電圧ＶＦ１が電圧源１１の電圧Ｖ１よりも小さくなりダイオード１３がオンして電流が流れる。このときオペアンプ１９はトランジスタ１９１の電流を増大させて出力電圧Ｖｏｕｔを電圧源の電圧Ｖ１と等しくさせるような動作を行う。
【００３３】
このときのトランジスタ１９１の流すことのできる電流を、ダイオード１３の順方向電流よりも小さく設定することにより、出力電圧Ｖｏｕｔはダイオード１３によりクランプされる。したがって、出力電圧Ｖｏｕｔは前記した図２（ｃ）に示した特性となる。
【００３４】
［第６の実施形態］
図８は、本発明の第６の実施形態の電圧発生回路の構成を示す図で、２１は定電圧源、２２はオペアンプ、２３はダイオード、２４は出力端子、２５は電源端子（Ｖｄｄ）である。オペアンプ２２はその出力段にＰＭＯＳトランジスタ２２１と定電流源２２２を有する。
【００３５】
ダイオード２３は図９（ａ）に示すような負の温度特性の順方向降下電圧ＶＦ２をもち、出力端子２４と電源端子２５との間に接続されている。定電圧源２１は図９（ｂ）に示すような定電圧Ｖ２（温度係数は無視できる程度に小さい。）であり、オペアンプ２２の非反転入力端子（＋）と電源端子２５との間に接続されている。オペアンプ２２は出力端子２４と反転入力端子（−）が接続され帰還型となっている。ここで、定電圧源２１の電圧Ｖ２はダイオード２３の温度Ｔ１における電圧ＶＦ２と等しいものとする。
【００３６】
さて、温度がＴ１未満では、ダイオード２３の順方向降下電圧ＶＦ２は高くなってＶＦ１＞Ｖ２となり、ダイオード２３はオフする。ここで、オペアンプ２２は非反転入力端子（＋）の電圧と反転入力端子（−）の電圧が等しくなるよう動作するため、出力端子２４の出力電圧Ｖｏｕｔは電圧「Ｖｄｄ−Ｖ２」となる。
【００３７】
次に、温度がＴ１以上になると、ダイオード２３の順方向降下電圧ＶＦ２は小さくなってＶＦ２＜Ｖ２となる。前述のように、オペアンプ２２は、非反転入力端子（＋）の電圧と反転入力端子（−）の電圧が等しくなるよう動作するが、定電圧源２１の電圧Ｖ２はダイオード２３の順方向降下電圧ＶＦ２よりも大きいので、ダイオード２３がオンして順方向電流が流れ、出力端子２４の電圧Ｖｏｕｔはダイオード２３の順方向降下電圧ＶＦ２との関係で、「Ｖｄｄ−ＶＦ２」にクランプされる。
【００３８】
以上から、温度Ｔ１未満では出力電圧Ｖｏｕｔは温度に依らず一定の電圧「Ｖｄｄ−Ｖ２」となり、Ｔ１以上では負の温度特性をもつ電圧「Ｖｄｄ−ＶＦ２」となり、図８に示す回路は、図９（ｃ）に示すように、温度の領域により温度特性が異なる電圧を発生する回路として動作する。
【００３９】
この電圧発生回路でも、ダイオード２３に流れる電流とトランジスタ２２１に流れる電流の和は、電流源２２２により一定となるから、Ｔ１近傍で温度がわずかに変動しても、スイッチングによる電流の増減は発生しない。
【００４０】
［第７の実施形態］
図１０は、本発明の第７の実施形態の電圧発生回路の構成を示す図であり、図８と同じものには同じ符号を付けた。ここでは、図８におけるダイオード２３に代えて、ゲートとドレインを共通接続したダイオード接続ＰＭＯＳトランジスタ２６を、出力端子２４と電源端子２５との間に接続している。このトランジスタ２６は一般的なＭＯＳトランジスタであり、その閾値電圧Ｖｔｈ２は低温で大きく、高温で小さくなる。ここでは、定電圧源２１の電圧Ｖ２を、温度Ｔ１におけるトランジスタ２５の閾値電圧Ｖｔｈ２と等しい電圧とする。
【００４１】
よって、温度Ｔ１未満ではＶｔｈ２＞Ｖ２となってトランジスタ２６はオフし、出力端子２４の電圧Ｖｏｕｔとして「Ｖｄｄ−Ｖ２」が出力される。また、温度Ｔ１以上では、Ｖｔｈ２＜Ｖ２となり、トランジスタ２６はオンして出力端子２４の電圧Ｖｏｕｔとして「Ｖｄｄ−Ｖｔｈ２」が出力される。従って、図１０に示す電圧発生回路の出力電圧Ｖｏｕｔは、図８に示す回路と同様な特性となる。
【００４２】
［その他の実施形態］
なお、以上において、図３，図４，図５のオペアンプ１２は図７のオペアンプ１９に代えることができる。また、図７，図８，図１０の回路には、図４，図５と同様な抵抗１７，１８を挿入することができ、また図８，図１０のオペアンプ２２を図７のオペアンプ１９と同様なオペアンプに代えることができる。さらにダイオード１３，２３、ダイオード接続トランジスタ１６，２６等は、ＮＰＮ、ＰＮＰ等のバイポーラトランジスタと置き換えることができる。つまり、これらにはＰＮ接合素子を使用すればよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の電圧発生回路によれば、出力電圧の温度特性の切替えにスイッチング動作が起きないので、従来のようなスイッチングによる電流の増減が発生することがなく、スイッチングによるノイズも発生せず、連続性に優れた温度特性をもつ出力電圧を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の電圧発生回路の回路図である。
【図２】図１の回路の電圧ＶＦ１、Ｖ１、Ｖｏｕｔの温度特性図である。
【図３】第２の実施形態の電圧発生回路の回路図である。
【図４】第３の実施形態の電圧発生回路の回路図である。
【図５】第４の実施形態の電圧発生回路の回路図である。
【図６】図５の回路の電圧Ｖｏｕｔの温度特性図である。
【図７】第５の実施形態の電圧発生回路の回路図である。
【図８】第６の実施形態の電圧発生回路の回路図である。
【図９】図８の回路の電圧ＶＦ２、Ｖ２、Ｖｏｕｔの温度特性図である。
【図１０】第７の実施形態の電圧発生回路の回路図である。
【図１１】電子部品の負荷の温度特性図である。
【図１２】従来の電圧発生回路の回路図である。
【図１３】図１２の回路の電圧Ｖ３、Ｖ４、Ｖｏｕｔの温度特性図である。
【符号の説明】
１１：定電圧源、１２：オペアンプ、１３：ダイオード、１４：出力端子、１５：接地、１６：ＮＭＯＳトランジスタ、１７、１８：抵抗
２１：定電圧源、２２：オペアンプ、２３：ダイオード、２４：出力端子、２５：電源端子、２６：ＰＭＯＳトランジスタ
３１，３２：電圧源、３３：オペアンプ、３４，３５：ＮＭＯＳトランジスタ、３６：インバータ、３７：出力端子[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a voltage generating circuit that generates a voltage having a temperature characteristic and is used as a reference voltage source circuit or the like.
[0002]
As shown in FIG. 11, many electronic components are required to have such a characteristic that the load is reduced at a specific temperature T1 (for example, 50 ° C.) or higher. In order to provide controllability with respect to temperature as described above, a voltage generating circuit having similar characteristics with respect to temperature is generally required.
[0003]
The inventor has invented a circuit shown in FIG. 12 as a voltage generating circuit for generating a voltage having a temperature characteristic whose characteristic changes at a temperature T1 as shown in FIG. In FIG. 12, 31 and 32 are voltage sources of voltages V3 and V4, 33 is a comparator, 34 and 35 are NMOS transistors, 36 is an inverter, 37 is an output terminal, and 38 is ground (Vss).
[0004]
The comparator 33 has a non-inverting input terminal (+) connected to the positive terminal of the voltage source 31, an inverting input terminal (−) connected to the positive terminal of the voltage source 32, and an output terminal connected to the input of the inverter 36 and the transistor 35. Gates are connected. The negative electrodes of the voltage sources 31 and 32 are connected to the ground 38. The output side of the inverter 36 is connected to the gate of the transistor 34. The transistors 34 and 35 function as switches, and selectively switch one of the voltages V3 and V4 of the voltage sources 31 and 32 to output to the output terminal 37 as the output voltage Vout.
[0005]
The voltages V3 and V4 of the voltage sources 31 and 32 have different temperature characteristics. Here, for simplicity of explanation, the voltage V3 of the voltage source 31 is a voltage having a negative temperature coefficient as shown in FIG. 13A, and the voltage of the voltage source 32 is a voltage as shown in FIG. A constant voltage that is constant regardless of temperature. The value of the voltage V4 of the voltage source 32 is the same as the value of the voltage V3 of the voltage source 31 at the temperature T1.
[0006]
When the temperature falls below T1, the voltage V3 of the voltage source 31 increases, and V3> V4. At this time, the output of the comparator 33 becomes H level, the transistor 35 is turned on, and the transistor 34 is turned off. Therefore, the voltage V4 of the voltage source 32 is output as the voltage Vout of the output terminal 37.
[0007]
On the other hand, when the temperature rises to T1 or higher, the voltage V3 of the voltage source V31 decreases, and V3 <V4. At this time, the output of the comparator 33 becomes L level, the transistor 34 is turned on, and the transistor 35 is turned off. Therefore, the voltage V3 of the voltage source 31 is output as the voltage Vout of the output terminal 37.
[0008]
As described above, when the temperature is lower than T1, the voltage V4 of the output terminal 37 appears as the voltage V4 of the voltage source 32 and becomes constant regardless of the temperature, but has a negative temperature characteristic when the temperature is higher than T1. The voltage V3 of the voltage source 31 is output. In this way, the circuit shown in FIG. 12 operates as a circuit that generates voltages having different temperature characteristics in two regions bordering on the temperature T1, as shown in FIG.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described method in which the output voltage Vout is switched by the comparator 33, when the temperature slightly fluctuates near the temperature T1 at which the voltages of the voltage sources 31 and 32 become equal, the output of the comparator 33 becomes H level. The L level is repeated, and noise due to switching is generated. In addition, current consumption increases due to an increase in unnecessary switching. Therefore, if a hysteresis characteristic is provided to suppress an increase in noise and current consumption due to switching, continuity between the temperature and the output voltage is deteriorated, and there is a problem that the output voltage changes rapidly.
[0010]
An object of the present invention is to provide a voltage generating circuit in which switching does not occur near the temperature T1 and which has good continuity between the temperature and the output voltage.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is an operational amplifier having a common connection point between an inverting input terminal and an output side connected to an output terminal, a constant voltage source for applying a constant voltage to a non-inverting input terminal of the operational amplifier, and the output terminal. A PN junction element connected between the output terminal and the ground, the impedance being changed in accordance with a change in voltage between the output terminal and the ground, and the change in the impedance having a temperature characteristic. When the temperature is lower than the temperature, the voltage of the constant voltage source is output, and when the temperature is higher than the specific temperature, a voltage that decreases in inverse proportion to the temperature is output.
[0012]
The invention according to claim 2 is an operational amplifier having a common connection point between the inverting input terminal and the output side connected to the output terminal, a constant voltage source for applying a constant voltage to a non-inverting input terminal of the operational amplifier, and the output terminal. And a PN junction element connected between the power terminal and the output terminal, the impedance being changed according to a change in voltage between the output terminal and the power terminal, and the change in the impedance having a temperature characteristic. The voltage generating circuit outputs a voltage of the constant voltage source below a specific temperature, and outputs a voltage that increases in proportion to the temperature above the specific temperature.
[0013]
According to a third aspect of the present invention, in the voltage generating circuit according to the first or second aspect, a resistor is inserted between the common connection point between the inverting input terminal and the output side of the operational amplifier and the output terminal. Voltage generating circuit.
[0014]
According to a fourth aspect of the present invention, in the voltage generation circuit according to the first, second or third aspect, the operational amplifier has an output stage for limiting a current flowing through the PN junction element. did.
[0015]
According to a fifth aspect of the present invention, in the voltage generation circuit of the first, second, third or fourth aspect, the PN junction element has a diode, a MOS transistor having a gate and a drain connected in common, or a base and a collector connected in common. The voltage generating circuit is characterized by being a bipolar transistor.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a voltage generating circuit according to a first embodiment of the present invention, wherein 11 is a constant voltage source, 12 is an operational amplifier, 13 is a diode, 14 is an output terminal, and 15 is ground (Vss). . The operational amplifier 12 has a constant current source 121 and a common source transistor 122 at its output stage. The diode 13 has a forward voltage drop VF1 having a negative temperature characteristic as shown in FIG. 2A, and is connected between the output terminal 14 and the ground 15. The constant voltage source 11 has a constant voltage V1 (a temperature coefficient is so small as to be negligible) as shown in FIG. 2B and is connected between the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier 12 and the ground 15. ing. The output side of the operational amplifier 12, the output terminal 14, and the inverting input terminal (−) are connected and are of a feedback type. Here, the voltage V1 of the constant voltage source 11 is equal to the forward drop voltage VF1 of the diode 13 at the temperature T1.
[0017]
By the way, when the temperature is lower than T1, the forward voltage drop VF1 of the diode 13 becomes higher and VF1> V1, and the diode 13 is turned off. Here, since the operational amplifier 12 operates so that the voltage of the non-inverting input terminal (+) becomes equal to the voltage of the inverting input terminal (-), the output voltage Vout of the output terminal 14 becomes V1.
[0018]
Next, when the temperature becomes equal to or higher than T1, the forward drop voltage VF1 of the diode 13 falls and VF1 <V1. As described above, the operational amplifier 12 operates so that the voltage of the non-inverting input terminal (+) becomes equal to the voltage of the inverting input terminal (-). However, the voltage V1 of the constant voltage source 11 becomes the forward drop voltage VF1 of the diode 13. Therefore, the diode 13 turns on and a forward current flows. For this reason, the operational amplifier 12 reduces the current of the transistor 122, and the current from the constant current source 121 flows to the diode 13.
[0019]
At this time, the diode 13 is a general diode, and its forward current becomes very large, but it becomes the maximum current of the constant current source 121, and the voltage Vout of the output terminal 14 is clamped by the diode 13, The forward drop voltage VF1 of the diode 13 becomes the output voltage Vout.
[0020]
From the above, at a temperature lower than the temperature T1, the output voltage Vout becomes a constant voltage V1 regardless of the temperature, and at a temperature higher than T1, the voltage becomes a voltage VF1 having a negative temperature characteristic, and the circuit shown in FIG. 1 is shown in FIG. Thus, the circuit operates as a circuit that generates a voltage having different temperature characteristics depending on the temperature region.
[0021]
In this voltage generating circuit, the sum of the current flowing through the diode 13 and the current flowing through the transistor 122 is constant by the current source 121. Therefore, even if the temperature slightly changes near T1, the current does not increase or decrease due to switching. Noise does not occur.
[0022]
[Second embodiment]
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a voltage generating circuit according to a second embodiment of the present invention, and the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. Here, a diode-connected NMOS transistor 16 having a gate and a drain commonly connected is connected between the output terminal 14 and the ground 15 instead of the diode 13 in FIG. The transistor 16 is a general MOS transistor, and its threshold voltage Vth1 becomes large at a low temperature and becomes small at a high temperature. Here, the voltage V1 of the constant voltage source 11 is a voltage equal to the threshold voltage Vth1 of the transistor 15 at the temperature T1.
[0023]
Therefore, when the temperature is lower than T1, Vth1> V1, the transistor 16 is turned off, and the voltage V1 of the constant voltage source 11 is output as the voltage Vout of the output terminal 14. When the temperature is equal to or higher than T1, Vth1 <V1, the transistor 16 is turned on, and the voltage Vout of the output terminal 14 becomes the threshold voltage Vth1 of the transistor 16. Therefore, the output voltage Vout of the circuit shown in FIG. 3 has characteristics similar to those of the circuit shown in FIG. 1, and even if the temperature slightly fluctuates near T1, the current does not increase or decrease due to switching, and noise occurs. I will not.
[0024]
[Third Embodiment]
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a voltage generating circuit according to a third embodiment of the present invention, and the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. Here, a resistor 17 is connected between the output terminal of the operational amplifier 12 and the output terminal 14 in FIG. 1, and a diode 13 is connected between the output terminal 14 and the ground 15. By inserting the resistor 17 in this manner, the current flowing from the constant current source 121 of the operational amplifier 12 to the diode 13 can be limited, and the current consumption can be reduced. This diode 13 can be replaced with the NMOS transistor 16 shown in FIG.
[0025]
[Fourth embodiment]
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a voltage generating circuit according to a fourth embodiment of the present invention, and the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. Here, the resistor 18 is connected between the output section of the operational amplifier 12 and the output terminal 14 in FIG. 1, and the output section of the operational amplifier 12 and the inverting input terminal (−) are commonly connected to one end of the resistor 18. The diode 13 and the output terminal 14 are commonly connected to the other end.
[0026]
The output voltage of the operational amplifier 12 is the voltage V1 of the constant voltage source 11, and at a temperature sufficiently lower than the temperature T1, the forward current drop VF1 of the diode 13 is large, so that the current flowing through the diode 13 becomes almost zero. , The voltage Vout of the output terminal 14 becomes equal to the voltage V1. However, the load on the output terminal 14 is a large impedance or capacitive load.
[0027]
When the temperature rises, the forward voltage drop VF1 of the diode 13 decreases and the current flowing through the resistor 18 increases, so that the output voltage Vout becomes lower than the voltage V1. As the temperature further increases, the current flowing through the resistor 18 further increases, and when the current increases near the maximum output current of the operational amplifier 12, the output voltage Vout is clamped by the diode 13.
[0028]
For this reason, in the circuit shown in FIG. 5, as shown in FIG. 6, the output voltage Vout becomes constant at the voltage V1 at a temperature much lower than the temperature T1, gradually falls near the temperature T1, and becomes sufficiently lower than the temperature T1. When it becomes higher, the voltage becomes the forward drop voltage VF1 of the diode 13 having a negative temperature coefficient.
[0029]
In this circuit, the change in the output voltage near the temperature T1 is smooth. There is no adverse effect of switching. In this circuit, the diode 13 can be replaced with the NMOS transistor shown in FIG.
[0030]
[Fifth Embodiment]
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a voltage generating circuit according to a fifth embodiment of the present invention. The same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. Here, the operational amplifier 12 in FIG. 1 is replaced with an operational amplifier 19 whose output section includes a PMOS transistor 191 and an NMOS transistor 192. 25 is a terminal of the power supply Vdd.
[0031]
When the temperature is lower than T1, the forward drop voltage VF1 of the diode 13 is higher than the voltage V1 of the voltage source 11, and the diode 13 is off. Therefore, the voltage Vout of the output terminal 14 becomes the voltage V1 of the constant voltage source 11.
[0032]
When the temperature rises and becomes equal to or higher than T1, the forward drop voltage VF1 of the diode 13 becomes smaller than the voltage V1 of the voltage source 11, and the diode 13 is turned on to flow a current. At this time, the operational amplifier 19 performs an operation of increasing the current of the transistor 191 to make the output voltage Vout equal to the voltage V1 of the voltage source.
[0033]
By setting the current that can flow through the transistor 191 at this time to be smaller than the forward current of the diode 13, the output voltage Vout is clamped by the diode 13. Therefore, the output voltage Vout has the characteristics shown in FIG.
[0034]
[Sixth Embodiment]
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a voltage generating circuit according to a sixth embodiment of the present invention, wherein 21 is a constant voltage source, 22 is an operational amplifier, 23 is a diode, 24 is an output terminal, and 25 is a power supply terminal (Vdd). is there. The operational amplifier 22 has a PMOS transistor 221 and a constant current source 222 at its output stage.
[0035]
The diode 23 has a forward voltage drop VF2 having a negative temperature characteristic as shown in FIG. 9A, and is connected between the output terminal 24 and the power supply terminal 25. The constant voltage source 21 has a constant voltage V2 (a temperature coefficient is so small that it can be ignored) as shown in FIG. 9B, and is connected between the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier 22 and the power supply terminal 25. Have been. The operational amplifier 22 is of a feedback type in which the output terminal 24 and the inverting input terminal (-) are connected. Here, it is assumed that the voltage V2 of the constant voltage source 21 is equal to the voltage VF2 of the diode 23 at the temperature T1.
[0036]
By the way, when the temperature is lower than T1, the forward voltage drop VF2 of the diode 23 becomes higher and VF1> V2, and the diode 23 turns off. Here, since the operational amplifier 22 operates so that the voltage of the non-inverting input terminal (+) and the voltage of the inverting input terminal (-) become equal, the output voltage Vout of the output terminal 24 becomes the voltage "Vdd-V2".
[0037]
Next, when the temperature becomes equal to or higher than T1, the forward voltage drop VF2 of the diode 23 becomes small and VF2 <V2. As described above, the operational amplifier 22 operates so that the voltage of the non-inverting input terminal (+) becomes equal to the voltage of the inverting input terminal (-). Since it is larger than VF2, the diode 23 is turned on and a forward current flows, and the voltage Vout of the output terminal 24 is clamped to "Vdd-VF2" in relation to the forward drop voltage VF2 of the diode 23.
[0038]
As described above, when the temperature is lower than the temperature T1, the output voltage Vout becomes a constant voltage “Vdd-V2” regardless of the temperature, and when the temperature is T1 or higher, the output voltage Vout becomes a voltage “Vdd-VF2” having a negative temperature characteristic. As shown in FIG. 9C, the circuit operates as a circuit that generates a voltage having different temperature characteristics depending on the temperature region.
[0039]
Also in this voltage generating circuit, since the sum of the current flowing through the diode 23 and the current flowing through the transistor 221 is fixed by the current source 222, even if the temperature slightly changes near T1, the current does not increase or decrease due to switching. .
[0040]
[Seventh embodiment]
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a voltage generating circuit according to a seventh embodiment of the present invention. The same components as those in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals. Here, a diode-connected PMOS transistor 26 having a gate and a drain commonly connected is connected between the output terminal 24 and the power supply terminal 25 instead of the diode 23 in FIG. The transistor 26 is a general MOS transistor, and its threshold voltage Vth2 is large at low temperatures and small at high temperatures. Here, the voltage V2 of the constant voltage source 21 is a voltage equal to the threshold voltage Vth2 of the transistor 25 at the temperature T1.
[0041]
Therefore, when the temperature is lower than the temperature T1, Vth2> V2, and the transistor 26 is turned off, so that "Vdd-V2" is output as the voltage Vout of the output terminal 24. When the temperature is equal to or higher than T1, Vth2 <V2, and the transistor 26 is turned on to output “Vdd−Vth2” as the voltage Vout of the output terminal 24. Therefore, the output voltage Vout of the voltage generation circuit shown in FIG. 10 has characteristics similar to those of the circuit shown in FIG.
[0042]
[Other embodiments]
In the above description, the operational amplifier 12 of FIGS. 3, 4, and 5 can be replaced with the operational amplifier 19 of FIG. 7, 8, and 10, resistors 17 and 18 similar to those in FIGS. 4 and 5 can be inserted. The operational amplifier 22 in FIGS. 8 and 10 can be replaced with the operational amplifier 19 in FIG. 7. A similar operational amplifier can be used. Further, the diodes 13 and 23, the diode connection transistors 16 and 26, and the like can be replaced with bipolar transistors such as NPN and PNP. That is, a PN junction element may be used for these.
[0043]
【The invention's effect】
As described above, according to the voltage generating circuit of the present invention, the switching operation does not occur in switching the temperature characteristic of the output voltage, so that the current does not increase or decrease due to the switching as in the related art, and the noise due to the switching does not occur. It is possible to generate an output voltage having excellent temperature characteristics without continuity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a voltage generation circuit according to a first embodiment.
FIG. 2 is a temperature characteristic diagram of voltages VF1, V1, and Vout of the circuit of FIG.
FIG. 3 is a circuit diagram of a voltage generation circuit according to a second embodiment.
FIG. 4 is a circuit diagram of a voltage generation circuit according to a third embodiment.
FIG. 5 is a circuit diagram of a voltage generation circuit according to a fourth embodiment.
6 is a temperature characteristic diagram of a voltage Vout of the circuit of FIG.
FIG. 7 is a circuit diagram of a voltage generation circuit according to a fifth embodiment.
FIG. 8 is a circuit diagram of a voltage generation circuit according to a sixth embodiment.
9 is a temperature characteristic diagram of voltages VF2, V2, and Vout of the circuit of FIG.
FIG. 10 is a circuit diagram of a voltage generation circuit according to a seventh embodiment.
FIG. 11 is a temperature characteristic diagram of a load of an electronic component.
FIG. 12 is a circuit diagram of a conventional voltage generation circuit.
13 is a temperature characteristic diagram of voltages V3, V4, and Vout of the circuit of FIG.
[Explanation of symbols]
11: constant voltage source, 12: operational amplifier, 13: diode, 14: output terminal, 15: ground, 16: NMOS transistor, 17, 18: resistor 21: constant voltage source, 22: operational amplifier, 23: diode, 24: output Terminal, 25: power supply terminal, 26: PMOS transistor 31, 32: voltage source, 33: operational amplifier, 34, 35: NMOS transistor, 36: inverter, 37: output terminal

Claims

An operational amplifier having a common connection point between the inverting input terminal and the output side connected to the output terminal, a constant voltage source for applying a constant voltage to the non-inverting input terminal of the operational amplifier, and a constant voltage source connected between the output terminal and ground. A PN junction element that changes an impedance in accordance with a change in a voltage between the output terminal and the ground, and the change in the impedance has a temperature characteristic. A voltage output circuit that outputs a voltage that decreases in inverse proportion to the temperature above the specific temperature.

An operational amplifier whose common connection point between the inverting input terminal and the output side is connected to the output terminal, a constant voltage source for applying a constant voltage to the non-inverting input terminal of the operational amplifier, and a connection between the output terminal and the power supply terminal A PN junction element that changes impedance according to a change in voltage between the output terminal and the power supply terminal, and the change in the impedance has a temperature characteristic. A voltage generation circuit outputs a voltage of a source, and outputs a voltage that increases in proportion to the temperature above the specific temperature.

The voltage generation circuit according to claim 1,
A voltage generating circuit, wherein a resistor is inserted between a common connection point between an inverting input terminal and an output side of the operational amplifier and the output terminal.

The voltage generating circuit according to claim 1, 2 or 3,
The voltage generating circuit, wherein the operational amplifier has an output stage for limiting a current flowing through the PN junction element.

The voltage generation circuit according to claim 1, 2, 3, or 4,
The voltage generating circuit according to claim 1, wherein the PN junction element is a diode, a MOS transistor having a gate and a drain commonly connected, or a bipolar transistor having a base and a collector commonly connected.