JP2004350290A - バンドギャップ電圧基準発生器回路、熱検知回路、及び集積回路 - Google Patents

バンドギャップ電圧基準発生器回路、熱検知回路、及び集積回路 Download PDF

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    • G05F3/30Regulators using the difference between the base-emitter voltages of two bipolar transistors operating at different current densities

Abstract

【課題】トリミング回路構成が不要なバンドギャップ電圧基準発生器を提供する。
【解決手段】バンドギャップ電圧基準発生器回路は基準電圧発生器ユニット804を含む。基準電圧発生器ユニット804は、第1の出力電流源回路124と、第1の出力電流源回路124に連結された第1の抵抗器136とを含む。第1の抵抗器136と第1の出力電流源回路124との間に、第1の基準電圧Vref1を生成する第1の電圧基準出力ノードN3が配置される。基準電圧発生器ユニット804はまた、負の電圧供給部152に連結された第2の抵抗器138を含む。正の電圧供給部150に連結された第2の出力電流源回路126及び第1の抵抗器136の少なくとも1つと、第2の抵抗器138との間に、第2の基準電圧Vref2を生成する第2の電圧基準出力ノードN5が配置される。
【選択図】 図16

Description

本発明は、一般的には、電圧基準回路を有する熱検知回路に関し、より具体的には、バンドギャップ電圧基準回路を実現する熱検知回路に関する。
熱検知回路は、電子システムにおいて基板温度をモニタするためにしばしば利用される。例えば、熱検知回路は、チップまたはプロセッサの基板温度をモニタするために使用することができる。基板温度が予め定められた温度閾値を越えると、熱検知回路は、例えば、コンピューターシステムの回路構成に信号を送って、温度を下げるように、プロセッサの減速または停止のような修正動作を行うことができるようにする。そうでないと、プロセッサは過熱して機能しなくなる可能性がある。
熱検知回路は、典型的には、個別の集積回路またはチップ上に作製され、プロセッサの1つまたは複数の外部ピンに連結される。熱検知回路は、これらの外部ピンを使用して、プロセッサの熱検知素子(例えばダイオード)を順方向伝導状態にバイアスし、熱検知素子を横切るアナログ電圧を検知することができる。熱検知回路は、アナログ電圧を、基板温度を反映するデジタル量に変換することができる。熱検知回路は、次に、基板温度が指定された温度閾値を越えた時について判断することができる。
図1は、従来の熱検知回路を示すブロック図であり、この回路は、トリミング回路5;固定された熱閾値に対応する基準電圧を生成する基準電圧発生器10;温度と比例するベース・エミッタ間電圧を生成する熱検知素子30;基準電圧を熱検知素子の出力電圧と比較するコンパレータ40;及び検出される温度が熱閾値T1を越えると指示信号を生成する制御回路50を含む。
図2は、温度の関数として、バンドギャップ基準電圧及びベース・エミッタ間電圧を示すグラフである。図2に示すように、熱閾値T1は、バンドギャップ基準電圧及びベース・エミッタ間電圧Vbeの交差で決定される。従って、温度閾値T1は、基準電圧を下げることによって上げることができ、或いは基準電圧を上げることによって下げることができる。
図3は、図1の熱検知回路によって生成される指示信号のタイミングと温度との関係を示すタイミング図である。図3に示すように、温度閾値T1は重要であり、何故なら、温度閾値線と測定された温度のプロット(三角形状の信号として示される)との交差は、指示信号OUTPUT_SIGNALがローレベルからハイレベルへ及びハイレベルからローレベルへ遷移するポイントを決定するからである。指示信号OUTPUT_SIGNALは、測定された温度のプロット(三角形状の信号として示される)が温度閾値T1の上に陽性の勾配(即ち、温度上昇)を有する時にローレベルからハイレベルへ遷移すると共に、測定された温度のプロットが温度閾値T1の下に陰性の勾配(即ち、温度下降)を有する時にハイレベルからローレベルへ遷移する。
バンドギャップ電圧基準回路は、温度変化にもかかわらず変化しない安定基準電圧を提供するためにしばしば利用される。バンドギャップ電圧基準回路は、安定基準電圧を提供するために半導体材料のバンドギャップエネルギの特性を利用する。半導体材料のバンドギャップエネルギは、典型的には、絶対零度において物理定数である。しかし、半導体材料の温度が絶対零度から上がるにつれて、材料のバンドギャップエネルギが減少すると共に負の温度係数が現れる。
順方向にバイアスされたPN接合を横切る電圧は、一般的に、材料のバンドギャップエネルギの正確な指標を提供する。半導体材料の温度が上がるにつれて、順方向にバイアスされたPN接合を横切る電圧は下がり、その減少率はその特定のPN接合の断面積及び使用されているその特定の半導体材料に依存する。
同じ半導体材料からなるが異なる断面積を有する2つの順方向にバイアスされたPN接合は、夫々のPN接合の温度が変化すると異なる率で変化する電圧を有する。それにもかかわらず、これらの電圧は、絶対零度において、同じバンドギャップ電圧定数まで溯ることができる。
従来の構造のバンドギャップ電圧基準回路は、(これらの2つの順方向にバイアスされたPN接合間の)電圧関係を利用し、比較的に温度に鈍感な出力電圧を達成するようにしている。この種の回路の例は図4及び図6乃至図8に示され、これらは、後に更に詳述される。この種のバンドギャップ電圧基準回路は、基準電圧を生成するため、差動増幅器として利用される演算増幅器と協働して、フィードバックループを利用する。フィードバックループは、差動増幅器の2つの入力ノードを、定常状態で概ね同じポテンシャルに維持する。差動増幅器の非反転入力は、第1のPN接合(例えばダイオードまたはトランジスタ)を介して、基準電位に連結することができる。差動増幅器の反転入力は、第1のPN接合より大きな断面積を有する第2のPN接合と抵抗器とを介して、上記基準電位に連結することができる。第2のPN接合は、複数の第1のPN接合(例えば並列に接続されたダイオードのアレイ)を使用して構成することができる。
回路作動中、実質的に同等の電流が第1及び第2のPN接合を通して流される。適当な構成要素値を選ぶことによって、第1のPN接合に関係する負の温度係数をPN接合の差に関係する正の温度係数と釣り合わせ、これによって比較的に温度に鈍感な出力電圧を生成するような、バンドギャップ電圧基準回路を提供することができる。
図4は、従来のバンドギャップ基準発生器回路10を示す図である。このバンドギャップ基準発生器回路10は、増幅器11、正の電圧供給レール8、負の電圧供給レール9、電流源トランジスタ12、抵抗器13、ダイオード14、抵抗器15、抵抗器16、及びダイオードアレイ17A−17Nを含む。増幅器は2つの入力信号、電圧Va、Vb、を有し、これらは、制御ループを形成するように、夫々ノード2、3からフィードバックされる。増幅器11の出力は、トランジスタ12のゲートに接続されると共にバイアス電圧によりこれを駆動し、このバイアス電圧により、電流が抵抗器13、15、16中を流れて電圧Va、V6、Vrefが夫々生成される。
トランジスタ12のソース/ドレインは、正の電圧供給レール8に連結され、またトランジスタ12のドレイン/ソースは、抵抗器13と抵抗器15との間に連結される。抵抗器13がダイオード14のアノードに連結され、ダイオード14のカソードが負の電圧供給レール9に接続される。電圧Vaが、抵抗器13とダイオード14との間のノードN2で生成される。抵抗器15が抵抗器16に直列に接続されて分圧器が形成され、これはダイオードアレイ17A−17Nに接続される。電圧Vbが、抵抗器R2と抵抗器R3との間のノードN3で生成される。抵抗器16の出力は、ダイオードアレイ17A−17Nのアノードに連結される。アレイ17A−17Nの各ダイオードのカソードは、負の電圧供給レール9に接続される。ノードN1の基準電圧Vrefは、約1.25ボルトである。
図5は、従来の熱検知素子回路を示す概略回路図である。図5に示すように、この熱検知素子30は定電流源32を含み、これは、負の温度係数を有するダイオード34に連結される。ベース・エミッタ間電圧Vbeが、定電流源32とダイオード34のアノードとの間のノードで測定される。ダイオード34のカソードは、負の電圧供給レール9に連結される。
この種の回路を設計する場合、電圧、プロセス、及び温度の変化に対する基準電圧の安定性が、他の要因よりも、温度閾値に関して考慮する上で非常に重要である。通常、熱検知回路はプロセスの変化に影響されるために、フューズトリミング/プログラミング回路構成5による較正が必要となる。
バンドギャップ基準回路10の1.25ボルトの電圧は、ダイオード34のベース・エミッタ間電圧Vbeと比較すると高過ぎるため、バンドギャップ基準回路10及びダイオード34を集積化することはしばしば非常にむずかしい。更に、従来のバンドギャップ基準回路10によって生成される基準電圧は、約1.25ボルトの値で固定される傾向があり、このため、熱閾値T1の柔軟性が基本的に排除される。
図6は、従来の他のバンドギャップ基準電圧発生器回路を示す概略回路図である。この回路では、基準電圧の値が、1.25ボルト、或いは1.25ボルト×[抵抗器13Aに対する抵抗器19の比]に設定することができる。図6に示すように、バンドギャップ基準発生器回路10は、増幅器11、NPNトランジスタ12A、12B、12C、抵抗器13A、16、18、19、ダイオード14、及びダイオードアレイ17A−17Nを含む。増幅器11は、入力Va及びVbに応答する。トランジスタ12A、12B、12Cのゲートが接続されているため、増幅器11の出力は、トランジスタ12A、12B、12Cをバイアスする。トランジスタ12A、12B、12Cのソース/ドレインは、全て正の電圧供給レール8に連結される。トランジスタ12Aのドレイン/ソースは、抵抗器13A及びダイオード14を含む並列組合せ回路に接続されたノードN1に連結される。電圧VaがノードN1で生成される。ダイオード14は、このノードと負の電圧供給レール9との間に接続される。
トランジスタ12Bのドレイン/ソースは、ダイオードアレイ17A−17N、抵抗器16、及び抵抗器18を含む並列組合せ回路に接続されたノードN2に接続される。抵抗器16が、ノードN2と各ダイオード17A−17Nのアノードとの間に接続される。ダイオード17A−17Nのカソードは、負の電圧供給レール9に接続される。抵抗器18が、ノードN2とグラウンドとの間に接続される。電圧VbがノードN2で生成され、増幅器11にフィードバックされる。
基準電圧Vrefは、負の電圧供給レール19に接続された抵抗器19にトランジスタ12Cのドレイン/ソースを接続するノードN3で測定される。図6に示されるバンドギャップ基準回路によれば、基準電圧Vrefは、1.25ボルトと、別の離散した電圧(1.25ボルトと抵抗器19及び抵抗器18の比との積)との間で変わることができる。これによって、基準電圧Vrefは2つの異なった値を有することができる。
図7は、従来の他のバンドギャップ基準電圧発生器回路を示す概略回路図である。この回路では、基準電圧の値が、1.25ボルト、或いは1.25ボルトと抵抗器20に対する抵抗器19の比との積に設定することができる。このバンドギャップ基準発生器回路は、第1の増幅器11、第2の増幅器11B、トランジスタ12A、12B、12C、12D、12E、正の電圧供給レール8、負の電圧供給レール9、ダイオード14、ダイオードアレイ17A−17N、抵抗器16、19、及び出力抵抗器20を含む。トランジスタ12Aのゲートは、トランジスタ12Bのゲートに連結され、これはトランジスタ12Cのゲートに連結される。トランジスタ12Dのゲートは、トランジスタ12Eのゲートに連結される。本実施形態において、第1の増幅器11Aは入力Va及びVbを有すると共に、増幅器11Aの出力はトランジスタ12A、12B、12Cのゲートを駆動する。同様に、第2の増幅器11Bは、入力Va及びVcを有すると共に、トランジスタ12E、Dのゲートを駆動する出力を生成する。トランジスタ12A、12B、12C、12D、12Eのソース/ドレインは、正の電圧供給レール8に連結される。ダイオード14は、トランジスタ12Aのドレイン/ソースと負の電圧供給レール9との間に直接連結されるアノードを有する。電圧Vaが、トランジスタ12Aをダイオード14のアノードに接続するノードN1で生成される。抵抗器16は、トランジスタ12Bのドレイン/ソースとアレイ17A−17Nの各ダイオードのアノードとの間に接続される。アレイ17A−17Nの各ダイオードのカソードは接地される。電圧Vbが、トランジスタ12Bに抵抗器16を接続するノードN2で生成される。抵抗器19は、トランジスタ12Cのドレイン/ソースと負の電圧供給レール9との間に連結される。抵抗器19とトランジスタ12Cとは、ノードN3で接続される。ノードN3はまた、トランジスタ12Dのドレイン/ソースに連結され、基準電圧がノードN3で測定される。
トランジスタ12Eのドレイン/ソースは、負の電圧供給レール9に接続された抵抗器20に連結される。ノードN4が、トランジスタ12Eと抵抗器20との間に配置されると共に、増幅器11Bにフィードバックされる電圧Vcを生成する。va及びVcは、増幅器11Bを含む制御ループに入力される。
図8は、ジョウシィ(Jaussi)等に対する米国特許番号6,501,256B1からの従来の他のバンドギャップ基準電圧発生器回路を示す概略回路図である。この刊行物は、同時に2つの基準電圧を生成するバンドギャップ電圧基準回路1200を示す。電流I3が負の電圧供給部に接続された抵抗器170を通過するので、VREFは負の電圧供給部に相対して生成される。差動増幅器130によって生成されるノード132上のバイアス電圧は、電流源トランジスタ1210をバイアスするために使用される。電流源トランジスタ1210は電流1212(I4)を生成する。電流1222(I5)が生成されるように、I4がトランジスタ1214及び1216の作用によって反映される。電流I5は抵抗器1218を通過し、正の電圧レールに相対してVREF2が生成されるようにする。
従って、固定された動作点で作動することができると共に、バンドギャップ電圧基準発生器を較正するための精巧なフューズトリミングまたはプログラミングを必要としない、バンドギャップ基準電圧発生器を実現する熱検知方法及び装置が求められている。また、高価なチップレイアウトスペースを不必要に消費することなく複数の基準電圧を提供することができる方法及び装置が求められている。更に、熱検知回路構成は、別の熱検知素子が必要でないことが望ましい。
本発明は、トリミング回路構成が不要なバンドギャップ電圧基準発生器、熱検知回路、及び集積回路を提供することを目的とする。
本発明の第1の視点は、基準電圧発生器ユニットを具備するバンドギャップ電圧基準発生器回路であって、前記基準電圧発生器ユニットは、
第1の出力電流源回路と、
前記第1の出力電流源回路に連結された第1の抵抗器と、
前記第1の抵抗器と前記第1の出力電流源回路との間に配置された第1の電圧基準出力ノードと、前記第1の電圧基準出力ノードは第1の基準電圧を生成することと、
負の電圧供給部に連結された第2の抵抗器と、
正の電圧供給部に連結された第2の出力電流源回路及び前記第1の抵抗器の少なくとも1つと、前記第2の抵抗器との間に配置された第2の電圧基準出力ノードと、前記第2の電圧基準出力ノードは第2の基準電圧を生成することと、
を具備することを特徴とする。
本発明の第2の視点は、熱検知回路であって、
少なくとも第1のバンドギャップ基準電圧を生成するバンドギャップ電圧基準発生器回路と、
ベース・エミッタ間電圧を生成する熱検知素子と、
前記ベース・エミッタ間電圧を少なくとも前記第1のバンドギャップ基準電圧と比較し、コンパレータ出力を生成する第1のコンパレータと、
前記コンパレータ出力に応じて指示信号を生成する制御回路と、
を具備することを特徴とする。
本発明の第3の視点は、熱検知回路であって、
第1のバンドギャップ基準電圧、第2のバンドギャップ基準電圧、及び温度依存性電圧を生成するバンドギャップ電圧基準発生器回路と、
前記第1のバンドギャップ基準電圧及び前記温度依存性電圧に基づいて第1のコンパレータ出力を生成する第1のコンパレータと、
前記第2のバンドギャップ基準電圧及び前記温度依存性電圧に基づいて第2のコンパレータ出力を生成する第2のコンパレータと、
前記第1及び第2のコンパレータ出力を利用して指示信号を生成する制御回路と、
を具備することを特徴とする。
本発明の第4の視点は、基準電圧発生器ユニットを具備するバンドギャップ電圧基準発生器回路を具備する集積回路であって、前記基準電圧発生器ユニットは、
第1の出力電流源回路と、
前記第1の出力電流源回路に連結された第1の抵抗器と、
前記第1の抵抗器と前記第1の出力電流源回路との間に配置された第1の電圧基準出力ノードと、前記第1の電圧基準出力ノードは第1の基準電圧を生成することと、
負の電圧供給部に連結された第2の抵抗器と、
正の電圧供給部に連結された第2の出力電流源回路及び前記第1の抵抗器の少なくとも1つと、前記第2の抵抗器との間に配置された第2の電圧基準出力ノードと、前記第2の電圧基準出力ノードは第2の基準電圧を生成することと、
を具備することを特徴とする。
本発明によれば、バンドギャップ電圧基準発生器において、トリミング回路構成が不要となる。
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。また、本明細書において使用される「指示信号」という用語は、温度閾値を越えると生成される信号を意味する。
本発明の幾つかの視点によれば、較正回路構成を必要とすることなく所望の熱閾値を生成することができるバンドギャップ基準回路を提供することができる。他の実施形態において、バンドギャップ基準発生器は、複数の熱閾値に関係する複数の基準電圧を同時に生成することができる。更に他の実施形態において、ノイズフィルタが、ノイズに応ずる不必要な切替えを予防するために利用される。
図9は、熱検知回路の実施形態を示すブロック図である。この熱検知回路は、バンドギャップ基準回路100、熱検知素子200、コンパレータ300、及び制御回路400を含む。バンドギャップ基準回路はバンドギャップ基準電圧を生成し、熱検知素子はベース・エミッタ間電圧Vbeを生成する。バンドギャップ基準電圧及びベース・エミッタ間電圧Vbeはコンパレータ300に入力される。コンパレータはコンパレータ出力OUT_COMPARATORを生成し、これは制御回路400に入力される。制御回路400は指示信号OUTPUT_SIGNALを生成する。
基板の温度が熱閾値T1を越えると、制御回路400が指示信号OUTPUT_SIGNALを生成する。熱閾値T1は、単に基準電圧を調整することによって変えることができる。
図10は、温度の関数として、バンドギャップ基準電圧及びベース・エミッタ間電圧を示すグラフである。図10に示すように、熱閾値T1は、バンドギャップ基準電圧及びベース・エミッタ間電圧Vbeの交差で決定される。従って、温度閾値T1は、基準電圧を下げることによって上げることができ、或いは基準電圧を上げることによって下げることができる。
図11は、図9の熱検知回路によって生成される指示信号のタイミングと温度との関係を示すタイミング図である。図11に示すように、温度閾値T1は重要であり、何故なら、温度閾値線と測定された温度のプロット(三角形状の信号として示される)との交差は、指示信号OUTPUT_SIGNALがローレベルからハイレベルへ及びハイレベルからローレベルへ遷移するポイントを決定するからである。指示信号OUTPUT_SIGNALは、測定された温度のプロット(三角形状の信号として示される)が温度閾値T1の上に陽性の勾配(即ち、温度上昇)を有する時にローレベルからハイレベルへ遷移すると共に、測定された温度のプロットが温度閾値T1の下に陰性の勾配(即ち、温度下降)を有する時にハイレベルからローレベルへ遷移する。
ある実施形態において、ヒステリシス特性を有する指示信号OUTPUT_SIGNALが生成できるように、2つの異なる閾値電圧を提供することが望ましい。他の場合には、2つの異なる指示信号を有するかまたは提供することが望ましい。
図12は、第1のバンドギャップ基準電圧及び第2のバンドギャップ基準電圧を提供する2つのバンドギャップ基準回路を含む熱検知回路の実施形態を示すブロック図である。
図12に示すように、この熱検知回路は、第1及び第2のバンドギャップ基準回路100A、100B、熱検知素子200、第1及び第2のコンパレータ300A、300B、及び制御回路400を含む。バンドギャップ基準回路100Aは、第1の熱閾値T1に対応する第1のバンドギャップ基準電圧Vref1を生成する。第2のバンドギャップ基準発生器回路100Bは、第2の熱閾値T2に対応する第2のバンドギャップ基準電圧Vref2を生成する。バンドギャップ基準回路100A、100Bは、このように、第1のバンドギャップ基準電圧Vref1と、第1のバンドギャップ基準電圧Vref1と異なる第2のバンドギャップ基準電圧Vref2とを提供する。
熱検知素子はベース・エミッタ間電圧Vbe信号を生成し、これは第1及び第2のコンパレータ300A、300Bの両方へ入力される。図13は、温度の関数として、第1及び第2のバンドギャップ基準電圧及びベース・エミッタ間電圧を示すグラフである。図13に示すように、第1及び第2のバンドギャップ基準電圧は、異なる位置でベース・エミッタ間電圧Vbe線と交差する。第1のバンドギャップ基準電圧Vref1線とベース・エミッタ間電圧Vbeとの交差は、第1の温度閾値T1を決定する。一方、第2のバンドギャップ基準電圧Vref2線とベース・エミッタ間電圧Vbe線との交差は、第2の温度閾値T2を決定する。第1のバンドギャップ基準電圧Vref1及び第2のバンドギャップ基準電圧Vref2は固定されるので、第1及び第2の温度閾値は、ある温度に対応する特定のベース・エミッタ間電圧となる。
第1のコンパレータ300Aは、第1のバンドギャップ基準電圧Vref1をベース・エミッタ間電圧Vbeと比較して、第1のコンパレータ出力OUT_COMPARATORを生成する。第2のコンパレータ300Bは、第2のバンドギャップ基準電圧Vref2をベース・エミッタ間電圧Vbeと比較して、第2のコンパレータ出力OUT_COMPARATORを生成する。夫々のコンパレータ出力OUT_COMPARATORは、次に制御回路400に入力される。
図14は、図12の熱検知回路によって生成される指示信号のタイミングと温度との関係を示すタイミング図である。このグラフは、第1及び第2の温度閾値及び測定された温度のプロット(三角形状の信号として示される)に対応する線を含む。制御回路は、コンパレータ出力OUT_COMPARATORを利用して図14に示す指示信号OUTPUT_SIGNALを生成する。指示信号OUTPUT_SIGNALは、測定された温度のプロット(三角形状の信号として示される)が上昇して温度が第1の温度閾値線T1を越えると、ローからハイへ遷移する。また、指示信号OUTPUT_SIGNALは、測定された温度のプロットが下降して温度が第2の温度閾値線T2より下に落ちると、ハイからローへ遷移する。
図12に示される熱検知回路は、複数のコンパレータ及び複数のバンドギャップ基準発生器回路を使用し、これらは高価なレイアウトスペースを消費する。本発明の実施形態は、レイアウトスペースを余分にあまり多く消費せずに、複数の異なるバンドギャップ基準電圧を生成することができるバンドギャップ基準回路を提供する。
図15は、熱検知回路の実施形態を示すブロック図であり、これは、バンドギャップ基準発生器回路100、熱検知素子200、コンパレータ300A、第2のコンパレータ300B、及び制御回路400を含む。
バンドギャップ基準発生器回路は、第1及び第2のバンドギャップ基準電圧Vref1、Vref2を生成する。熱検知素子200は、ベース・エミッタ間電圧Vbeを生成し、これを第1及び第2のコンパレータ300A、300Bの両方に提供する。バンドギャップ基準回路は、第1のバンドギャップ基準電圧Vref1を第1のコンパレータ300Aに提供すると共に、第2のバンドギャップ基準電圧Vref2を第2のコンパレータ300Bに提供する。
第1のコンパレータ300Aはコンパレータ出力OUT_COMPARATOR1を生成し、これは制御回路400によって受信される。第2のコンパレータ300Bはコンパレータ出力OUT_COMPARATOR2を生成し、これもまた制御回路400に送信される。制御回路400は、夫々のコンパレータ出力を利用して指示信号OUTPUT_SIGNALを生成する。この場合、第2のバンドギャップ基準電圧Vref2は、好ましくは第1のバンドギャップ基準電圧Vref1より高い。バンドギャップ基準発生器回路は、図16及び図17に示されるような回路によって提供される。
図16は、2つの異なる基準電圧を生成するように構成されたバンドギャップ基準回路の実施形態を示す概略回路図である。このバンドギャップ基準発生器回路は、制御ループ802及び基準電圧発生器804を含む。制御ループ802は、差動増幅器110、並列組合せ回路160、170、正の電圧供給部150、及び負の電圧供給部152を含む。並列組合せ回路は、電流源トランジスタ120、122、抵抗器130、132、134、ダイオード140、及びダイオードアレイ142A−142Nを具備する。基準電圧発生器ユニット804は、電流源トランジスタ124、126及び出力抵抗器136、138を含む。
電流源トランジスタ120、122、124、126のドレイン/ソース端子は、ノードN1、N2、N3、N4に夫々連結される。電流源トランジスタ120、122、124、126のソース/ドレイン端子は、正の電圧供給レール150に接続される。
入力電圧VaがノードN1で生成される。並列組合せ回路160は、ノードN1と負の電圧供給レール152との間のダイオード140と並列の抵抗器130を具備する。ダイオード140のアノードはノードN1に接続されると共に、ダイオード140のカソードは負の電圧供給レール152に接続される。ダイオード140は、電流ID1として示される電流を有する。
入力電圧Vbが、並列組合せ回路170に電流源トランジスタ122のドレイン/ソースを接続するノードN2で生成される。並列組合せ回路170は、第1のパスとこれと並列の第2のパスとを具備する。第1のパスは、ダイオードアレイ142A−142Nと並列の抵抗器132を含む。ダイオードアレイ142A−142Nには、電流ID2として示される電流が流れる。ダイオードアレイの各ダイオードのアノードは抵抗器132に連結されると共に、ダイオードアレイの各ダイオードのカソードは負の電圧供給レール152に接続される。第2のパスは、ノードN2と負の電圧供給レール152との間に配置された抵抗器134を具備する。抵抗器134は、電流源トランジスタ124のドレイン/ソース端子と負の電圧供給レール152との間に接続される。
上記ダイオード及びダイオードアレイ142A−142Nの各ダイオードは、夫々PN接合を含む半導体構造からなる。以下で明らかとなるように、代わりに、PN接合を含む他のタイプの半導体デバイスを回路100内で使用することができる。ダイオードアレイ142A−142Nは、並列に接続された複数のダイオードを利用して、第1のダイオード140のPN接合のそれより大きい断面積を有するPN接合を実効的に提供する。ある実施形態において、例えば、第2のダイオードアレイ142A−142Nは、並列に接続されたN個のダイオードからなり、各ダイオードが実質的に第1のダイオード140と同じサイズを有する。代わりに、ダイオードアレイ142A−142Nは、大きい寸法を有する単一のダイオードを具備することができる。
入力電圧Va及びVbがノードN1、N2で夫々生成されて、夫々のフィードバック経路を介して増幅器110へ入力としてフィードバックされる。VAは電流I1によって並列組合せ回路160に掛る電圧であり、Vbは電流I2によって並列組合せ回路170に掛る電圧である。
入力電圧Va及びVbは、増幅器110を駆動してノード180にバイアス電圧を生成する。差動増幅器110は、このように、2つの入力電圧Va、Vbの関数として、バイアス電圧を生成する。電流源トランジスタ120のゲートは電流源トランジスタ122のゲートに接続され、この後者のゲートは電流源トランジスタ124のゲートに連結され、この後者のゲートは電流源トランジスタ126のゲートに連結される。このため、ノード180上のバイアス電圧が、電流源トランジスタ120、122、124、126をバイアスする。
その結果、電流源トランジスタ120は、並列組合せ回路160に電流I1を供給する。電流源トランジスタ122は、並列組合せ回路170に電流I2を供給する。電流源トランジスタ124は、出力抵抗器136に電流I3を供給する。電流源トランジスタ126は、抵抗器138に電流を供給する。
ここで示した実施形態において、電流源トランジスタは、Pチャネル型の金属/酸化物/半導体型の電界効果トランジスタ(PMOSFET、或いは「PFET」としても言及される)からなる。しかし、他の実施形態では、相補導電型であるNチャネル型の金属/酸化物/半導体型の電界効果トランジスタ(NMOSFET、或いは「NFET」としても言及される)が使用される。更に他の実施形態では、バイポーラ接合トランジスタ(BJT)及び接合電界効果トランジスタ(JFET)のような他のタイプのトランジスタが使用される。当業者であれば、他の多くのタイプのトランジスタが、本発明の範囲内において利用可能であることが理解できるであろう。
制御ループ802は、差動増幅器110、電流源トランジスタ120、122、及び並列組合せ回路160、170の動作によって形成される。差動増幅器110は、電流源トランジスタ120及び122を制御するバイアス電圧を調整して、Va及びVb間の差をゼロ近くまで駆動する。その結果、作動中に、並列組合せ回路160及び170に掛る電圧が実質的に同等となる。本願明細書に記載の実施形態において、電流源トランジスタ120及び122が同じバイアス電圧を受信するので、電流I1及びI2もまたある程度実質的に同等である。
差動増幅器110は、好ましくは高利得増幅器である。利得は、差動増幅器110へ入力されるコモンモード電圧の関数として変動する傾向がある。このため、入力電圧の設計は、差動増幅器の「動作点」が高利得の領域において維持されるようにすることが望ましい。これにより、バンドギャップ基準電圧Vref1、Vref2は、より安定で温度変化により影響され難くなる。差動増幅器110の利得は、特定のコモンモード入力電圧範囲内の入力電圧で動作する時、概して最も高い。抵抗器の抵抗値が固定されるため、電圧Va及びVbは比較的固定されたままで、差動増幅器110に対する入力電圧レベルが定常状態で一定になる傾向がある。バンドギャップ電圧基準発生器回路の構成要素は、このように、差動増幅器110に対する入力電圧レベルが、非常に高い利得を提供する範囲内に留まるように選択される。
電圧基準発生器ユニット804は、電流源トランジスタ124、126を含む。電流源トランジスタ124は、出力抵抗器136に電流I3を提供して、抵抗器136と電流源トランジスタ124のドレイン/ソース端子と間のノードN3で、第1の基準電圧Vref1を生成する。
第2のバンドギャップ基準電圧Vref2は、電流I4を提供する電流源トランジスタ126のドレイン/ソース端子と出力抵抗器138との間のノードN4で生成される。抵抗器138は、ノードN4と負の電圧供給レール152との間に接続される。定常状態において、電流I3及びI4は、夫々固定された基準電圧Vref1、Vref2を提供するように固定される。電流源トランジスタ126及び抵抗器138は、第2のバンドギャップ基準電圧Vref2が生成されるようにする。第1のバンドギャップ基準電圧Vref1は、抵抗器136及び抵抗器130の比と比例する。一方、第2のバンドギャップ基準電圧Vref2は、抵抗器138及び抵抗器130の比と比例する。両方の基準電圧は、負の電圧レール152に相対して生成される。
図17は、2つの異なる基準電圧を生成するように構成されたバンドギャップ基準発生器回路の他の実施形態を示す概略回路図である。このバンドギャップ基準発生器回路は、第1の制御ループ802、基準電圧発生器ユニット904、及び第2の制御ループ906を含む。第1の制御ループは、第1の差動増幅器210、電流源トランジスタ220、222、抵抗器232、ダイオード240、ダイオードアレイ242A−242N、正の供給電圧250、及び負の供給電圧252を含む。基準電圧発生器ユニット904は、電流源トランジスタ224、225、226、227、及び負の電圧供給部252に接続された抵抗器234、236を含む。
第2の制御ループ906は、第2の差動増幅器212、電流源トランジスタ229、及び負の電圧供給部252に接続された抵抗器238を含む。電流源トランジスタ220、222、224、225、226、227、229のソース/ドレインは、ライン250に接続される。
電流源トランジスタ220、222、224、226のゲート電極は、第1の増幅器210の出力によって駆動される。何故なら、トランジスタ220のゲートは電流源トランジスタ222のゲートに連結され、電流源トランジスタ222のゲートは電流源トランジスタ224のゲートに連結され、電流源トランジスタ224のゲートは電流源トランジスタ226のゲートに連結される。同様に、電流源トランジスタ225、227、229のゲート電極は、第2の増幅器212の出力によってバイアスされる。何故なら、トランジスタ225のゲートは電流源トランジスタ227のゲートに連結され、電流源トランジスタ227のゲートは電流源トランジスタ229のゲートに連結される。
一旦バイアスされると、電流源トランジスタ220、222、224、225、226、227、229は、電流I1、I2、I3、I4、I5、I6、I7を夫々生成する。第1の増幅器210は、入力電圧Va及び電圧Vbを有する。第2の増幅器は、入力電圧Va及び電圧Vcを有する。第1の増幅器210は、電流源トランジスタ220に連結されてこれを駆動する出力を生成する。第2の増幅器212は、電流源トランジスタ229のゲートを駆動する出力を生成する。ダイオード240は、電流源トランジスタ220のドレイン/ソースと負の電圧供給レール252との間に提供される。
ノードN1は、電流源トランジスタ220のドレイン/ソースにダイオード240のアノードを接続する。電圧VcがノードN1で生成され、第2の増幅器212にフィードバックされる。ノードN2は、電流源トランジスタ222のドレイン/ソースを抵抗器232に接続する。電圧VbがノードN2で生成され、第1の増幅器210にフィードバックされる。抵抗器232はまた、ダイオードアレイ242A−242Nの各アノードに接続される。ダイオードアレイ242A−242Nの各ダイオードのカソードは、負の電圧供給レール252に接続される。
抵抗器234は、電流源トランジスタ224のドレイン/ソースと負の電圧供給レール252との間に接続され、ノードN3が、抵抗器234と電流源トランジスタ224との間の接続を規定する。ノードN3は、電流源トランジスタ225のドレイン/ソースに提供されたノードN4に接続される。第1のバンドギャップ基準電圧Vref1が、ノードN4で生成される。
同様に、抵抗器236は、ノードN5で電流源トランジスタ226のドレイン/ソース端子に接続される。抵抗器236は、ノードN5と負の電圧供給レール252との間に連結される。ノードN5は、電流源トランジスタ227のドレイン/ソースに提供されたノードN6に接続される。第2のバンドギャップ基準電圧Vref2が、ノードN6で生成される。
抵抗器238は、ノードN7で電流源トランジスタ229のドレイン/ソース端子に接続される。抵抗器238は、ノードN7と負の電圧供給レール252との間に連結される。
図18は、2つの異なる基準電圧を生成するように構成された、2本の制御ループを有するバンドギャップ基準発生器回路の他の実施形態を示す概略回路図である。図18に示すように、このバンドギャップ基準発生器回路は、第1の制御ループ802、基準電圧発生器ユニット1204、及び第2の制御ループ906を含む。第1の制御ループ802は、増幅器410、電流源トランジスタ420、422、抵抗器432、ダイオード440、及びダイオードアレイ442A−442Nを含む。発生器ユニット1204は、電流源トランジスタ424、425及び抵抗器434、436を含む。第2の制御ループ906は、電流源トランジスタ426、抵抗器438、及び第2の増幅器412を含む。
増幅器410は、ノードN1、N2から夫々フィードバックされる入力電圧Va、Vbを含む。一方、増幅器412は、ノードN1、N5から夫々フィードバックされる入力電圧Va、Vcを含む。更に、図18の実施形態が実行されるとき、電圧Vaは電圧Vbと同一である。増幅器410は、電流源トランジスタ420、422、424のゲートを駆動する出力信号を生成する。一方、増幅器412は、電流源トランジスタ425、426のゲートを駆動する出力信号を生成する。電流源トランジスタ420のゲートは電流源トランジスタ422のゲートに連結され、この後者のゲートは電流源トランジスタ424のゲートに連結される。電流源トランジスタ425のゲートは、電流源トランジスタ426のゲートに連結される。電流源トランジスタ420、422、424、425、426のソース/ドレイン端子は、信号線450に連結される。ダイオード440は、電流源トランジスタ420のドレイン/ソース端子に提供された第1のノードと負の電圧供給レール452との間に接続される。電圧Vaが、トランジスタ420からの電流I1によって第1のノードで生成される。
抵抗器432は、ノードN2とダイオードアレイ442A−442Nとの間に提供される。電圧Vbが、トランジスタ422からの電流I2によってノードN2で生成される。抵抗器432は、アレイ442A−442Nの各ダイオードのアノードに接続される。一方、アレイ442A−442Nの各ダイオードのカソードは、負の電圧供給レール452に連結される。
抵抗器436は、ノードN3とノードN4との間に提供される。ノードN3は、電流源トランジスタ424のドレイン/ソース及び電流源トランジスタ425のドレイン/ソースに配置される。第2のバンドギャップ基準電圧Vref2が、トランジスタ424、425から流れる電流I3、I4によってノードN3で生成される。抵抗器434は、ノードN4と負の電圧供給レール452との間に提供される。第1のバンドギャップ基準電圧Vref1が、トランジスタ424、425からの電流I3、I4によってノードN4で生成される。トランジスタ424、425はバイアスされ、増幅器410、412の出力によって夫々制御される点に留意する必要がある。
抵抗器438は、ノードN5と負の電圧供給レール452との間に提供される。ノードN5は、電流源トランジスタ426のドレイン/ソース端子に提供され、電圧Vcを生成する。
図19は、単一のバンドギャップ基準発生器回路100、第1及び第2のコンパレータ300A、300B、及び制御回路400を含む熱検知回路の他の実施形態を示すブロック図である。バンドギャップ基準発生器回路100は、第1のバンドギャップ基準電圧Vref1、第2のバンドギャップ基準電圧Vref2、及び電圧Vaを生成する。この場合、電圧Vaは、ダイオード440のベース・エミッタ間電圧Vbeに対応する温度係数を有する。これにより、別の熱検知素子を不要とすることができる。
コンパレータ300Aは、第1のバンドギャップ基準電圧Vref1及び電圧Vaに応答する。第1のコンパレータ300Aは第1のコンパレータ出力OUT_COMPARATORを生成し、これは制御回路400に送信される。第2のコンパレータ300Bは、電圧Va及び第2のバンドギャップ基準電圧Vref2に応答する。第2のコンパレータ300Bは第2のコンパレータ出力OUT_COMPARATORを生成し、これは制御回路400に提供される。制御回路400は、第1及び第2のコンパレータ出力OUT_COMPARATORを利用して指示信号OUTPUT_SIGNALを生成する。
その結果、電圧Vaをベース・エミッタ間電圧Vbeの代わりに使用することができ、熱検知回路が非常に単純化される。これは、熱検知回路が、第1のバンドギャップ基準電圧Vref1及び第2のバンドギャップ基準電圧Vref2を、電圧Vaと共に提供するからである。電圧Vaは温度係数に関する情報を含む。その結果、熱検知回路のために必要なレイアウト面積はかなり減少する。図18に示す実施形態において、更に、複数の増幅器が使われるため、電圧Vaは電圧Bに等しくすることができる。
図20は、制御ループ802及び基準電圧発生器1304を有するバンドギャップ基準発生器回路の他の実施形態を示す概略回路図である。この発生器回路は、2つの異なる基準電圧を生成するように構成される。
制御ループ802は、増幅器1310、電流源トランジスタ1320、1322、抵抗器1330、1332、1334、ダイオード1340、ダイオードアレイ1342A−1342N、及び正の電圧供給部350を含む。電流源トランジスタ1320、1322、1324のソース/ドレイン端子は、正の電圧供給部1350に連結される。電流源トランジスタ1320のゲートは電流源トランジスタ1322のゲートに連結され、この後者のゲートは電流源トランジスタ1324のゲートに連結される。電圧Va、Vbは、増幅器310に入力としてフィードバックされる制御信号として役立つ。増幅器310は、電流源トランジスタ1320、1322、1324のゲートをバイアスする出力信号を生成する。電流源トランジスタ1320、1322、1324は、電流I1、I2、I3を夫々生成する。
電圧VaがノードN1で生成される。電流源トランジスタ1320のドレイン/ソース端子は、ノードN1で抵抗器1330に連結される。抵抗器1330は、電圧Vaと負の電圧供給レール1352との間に配置される。ダイオード1340も、ノードN1と負の電圧供給レール1352との間で連結される。
電圧Vbが、電流源トランジスタ1322のドレイン/ソース端子に提供されたノードN2で生成される。抵抗器1332は、ノードN2とダイオードアレイ1342A−1342Nとの間に連結される。ダイオードアレイは、負の電圧供給レール1352に連結される。
抵抗器1334は、ノードN2と負の電圧供給レール1352との間に連結される。電圧Vbと負の供給電圧1352との間の差に等しい電圧が、抵抗器1334に掛る。
抵抗器1332は、ノードN1とアレイ1342A−1342Nの各ダイオードのアノードとの間に連結される。アレイ1342A−1342Nの各ダイオードのカソードは、負の電圧供給レール1352に連結される。
基準電圧発生器1304は、電流パストランジスタ1324及び抵抗器1336、1339を含む。抵抗器1336、1339は、ノードN3と負の電圧供給部1352との間に生成される電圧を分けるのに役立つ。第2のバンドギャップ基準電圧Vref2が、負の電圧供給レール1352に相対して、電流源トランジスタ1324のドレイン/ソース端子と抵抗器1339の端子との間のノードN3で生成される。Vref2及びVref1間の差に等しい電圧が、抵抗器1339に掛る。抵抗器1339の他の端子はノードN4に連結され、ノードN4で第1のバンドギャップ基準電圧Vref1が生成される。抵抗器1336は、ノードN4と負の電圧供給レール1352との間に接続される。
図20において、第1のバンドギャップ基準電圧Vref1は、抵抗器1334に対する抵抗器1336の比と比例する。第2のバンドギャップ基準電圧Vref2は、抵抗器1334に対する抵抗器1336、1339の合計の比と比例する。これらの実施形態によれば、追加のレイアウトスペースを不必要に消費することなく、複数の異なる基準電圧を提供することができる。
更に、図20の図示した実施形態において、中間ノードN1は、図4に示されるベース・エミッタ間電圧Vbeに対応する温度係数を有する。従って、中間ノードN1電圧が、ベース・エミッタ間電圧Vbeの代わりに使用可能となる。このように、複数の異なるバンドギャップ基準電圧を、ベース・エミッタ間電圧Vbeと等価な電圧に加えて生成する単一の回路が提供される。この後者の電圧は、図4に示されるような別の従来の熱検知素子を必要とすることなく、温度係数を供給するために使用される。
図21は、コンパレータ回路の実施形態を示す概略回路図である。図21に示すように、コンパレータは、増幅器310及びインバータ320を使用して構成することができる。
増幅器310は、バンドギャップ基準電圧及びベース・エミッタ間電圧Vbeに対応する入力に応答する。当業者であれば、例えば、図19を参照して前述した電圧Vaのような、
ベース・エミッタ間電圧Vbe以外の電圧も利用可能であることが理解できるであろう。増幅器310はインバータ320に入力される出力信号を生成する。その結果、インバータ320はコンパレータ出力OUT_COMPARATOR信号を生成する。
図22は、制御回路の実施形態を示す概略回路図である。図22に示すように、この制御回路400は、第1のコンパレータ出力OUT_COMPARATOR1及び第2のコンパレータ出力OUT_COMPARATOR2を受信して、指示信号OUTPUT_SIGNALを生成するように構成される。制御回路400は、インバータ510、第1及び第2の遅延素子520、530、NANDゲート540、550、560、570、及びインバータ590、600を含む。遅延素子520及び530は、ノイズによる不必要な切替えを予防するために提供される。遅延素子520及び530はノイズフィルタとして作用する。遅延の時定数は、除去されるべきノイズの期間によって決定されなければならない。
第1のコンパレータ出力OUT_COMPARATOR1は、入力されてから反転され、NANDゲート540に連結される。遅延素子520もまた、インバータ510の出力を受信し、インバータ510の出力を遅延させた後、NANDゲート540に遅延及び反転されたインバータ510の出力を入力する。
第2のコンパレータ出力OUT_COMPARATOR2は、NANDゲート550の1つの入力に直接供給される。OUT_COMPARATOR2はまた、遅延素子530によって遅延された後、NANDゲート550に入力される。NANDゲート540及びNANDゲート550の出力は、次に、一対のNANDゲート560、570を使用して構成される従来のフリップフロップ回路580に入力される。代わりに、2つの出力状態を有し、外部信号(トリガー)によって1つの状態から他の状態に切り替えられる、いかなる双安定マルチバイブレータ回路も利用することができる。フリップフロップ回路580の出力は、次にインバータ590に供給され、ここで信号が反転される。この反転信号は、他のインバータ600に送られ、これが指示信号OUTPUT_SIGNALを生成する。
図23は、図22に示される制御回路の動作を示すタイミング図である。温度が温度T2まで上がると、OUT_COMPARATOR2が論理ハイから論理ローへ遷移する。温度が温度T1まで上がると、OUT_COMPARATOR1が論理ハイから論理ローへ遷移する。図23に示すように、第2のコンパレータ出力OUT_COMPARATOR2がローで、且つ第1のコンパレータ出力OUT_COMPARATOR1がハイからローに遷移すると、指示信号OUTPUT_SIGNALがローレベルからハイレベルへ遷移する。
温度が温度T1まで下がると、OUT_COMPARATOR1が論理ローから論理ハイへ遷移する。温度が温度T2まで下がると、OUT_COMPARATOR2が論理ローから論理ハイへ遷移する。その結果、第1のコンパレータOUT_COMPARATOR1の出力が論理ハイレベルにある状態で、第2のコンパレータOUT_COMPARATOR2の出力が論理ハイレベルへ遷移するまで、指示信号OUTPUT_SIGNALはハイレベルに留まる。即ち、この時、指示信号OUTPUT_SIGNALが、論理ハイレベルから論理ローレベルへ遷移する。
このように、指示信号OUTPUT_SIGNALはヒステリシス特性を有し、ここで、指示信号は、温度が温度T1に上がるとターン・オンし、温度が温度T2に下がるとターン・オフする。これは、フリップフロップ回路580及び制御回路400を利用することによって可能となる。
以上述べたように、本発明の実施形態によれば、トリミング回路構成が不要なバンドギャップ電圧基準発生器を使用する方法、システム、及び熱検知装置が提供される。更に、本発明の実施形態によれば、大量のチップを使用せず且つ別の熱検知素子を必要としない、回路、システム、及び方法が提供される。
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。なお、課題を解決するための手段に記載の回路は、下記のように構成することができる。
(1)第1の視点の回路において、第1の制御ループを更に具備し、前記第1の制御ループは、
第1の電流を生成すると共に、ダイオードに第1の電圧が掛るように連結された第1の電流源回路と、
並列組合せ回路と、
第2の電流を生成すると共に、前記並列組合せ回路に第2の電圧が掛るように連結された第2の電流源回路と、
前記第1の電圧及び前記第2の電圧に応答する第1の増幅器と、前記第1の増幅器は、前記第1の電流及び前記第2の電流に影響するように連結されることと、
を具備し、前記第1及び第2の電流源回路は、前記第1の増幅器に連結されたゲートを有するトランジスタからなる。
(2)上記(1)の回路において、第2の制御ループを更に具備し、前記第2の制御ループは、
第3の抵抗器と、
前記第3の抵抗器に第3の電圧が掛るように第3の電流を生成する第3の電流源回路と、
前記第1の電圧及び前記第3の電圧に応答する第2の増幅器と、前記第2の増幅器は、前記第2の増幅器に応答する第3の電流源に連結されることと、
を具備する。
(3)第1の視点の回路において、前記第2の電圧基準出力ノードは、正の電圧供給部に連結された前記第2の出力電流源回路と前記第2の抵抗器との間に配置される。
(4)第1の視点の回路において、前記第2の電圧基準出力ノードは、前記第2の抵抗器と前記第1の抵抗器との間に配置される。
(5)第1の視点の回路において、前記第1の電圧は、温度を測定するために使用される。
(6)第1の視点の回路において、前記第1の電圧基準出力ノードは、第3の出力電流源回路に連結される。
(7)第1の視点の回路において、前記第2の電圧基準出力ノードは、第4の出力電流源回路に連結される。
(8)上記第1の視点の回路において、前記第1の電圧基準出力ノードにおける前記第1の基準電圧は、前記第3の抵抗器の抵抗値に対する前記第1の抵抗器の抵抗値と前記第2の抵抗器の抵抗値との合計の比に基づく。
(9)上記(2)の回路において、前記第2の電圧基準出力ノードにおける前記第2の基準電圧は、前記第3の抵抗器の抵抗値に対する前記第2の抵抗器の抵抗値の比に基づく。
(10)第1の視点の回路において、前記第1の電圧または前記第2の電圧と前記負の電圧供給部との間に連結された第4の抵抗器を更に具備し、前記第1の電圧基準出力ノードにおける前記第1の基準電圧は、前記第4の抵抗器の抵抗値に対する前記第1の抵抗器の抵抗値と前記第2の抵抗器の抵抗値との合計の比に基づく。
(11)第1の視点の回路において、前記第1の電圧または前記第2の電圧と前記負の電圧供給部との間に連結された第4の抵抗器を更に具備し、前記第2の電圧基準出力ノードにおける前記第2の基準電圧は、前記第4の抵抗器の抵抗値に対する前記第2の抵抗器の抵抗値の比に基づく。
(12)上記(1)の回路において、前記並列組合せ回路は、並列に接続された複数のダイオードを具備するダイオードアレイと直列の第5の抵抗器を具備する。
(13)上記(1)の回路において、前記並列組合せ回路は、第2の並列組合せ回路と、前記ダイオードと並列に連結された第4の抵抗器を具備する第1の並列組合せ回路と、を具備する。
(14)上記(13)の回路において、前記第2の並列組合せ回路は、ダイオードアレイと直列の第5の抵抗器と並列に連結された別の第4の抵抗器を具備する。
(15)第2の視点の回路において、前記バンドギャップ電圧基準発生器回路は基準電圧発生器ユニットを更に具備し、前記基準電圧発生器ユニットは、
第1の出力電流源回路と、
前記第1の出力電流源回路に連結された第1の抵抗器と、
前記第1の抵抗器と前記第1の出力電流源回路との間に配置された第1の電圧基準出力ノードと、前記第1の電圧基準出力ノードは第1の基準電圧を生成することと、
負の電圧供給部に連結された第2の抵抗器と、
正の電圧供給部に連結された第2の出力電流源回路及び前記第1の抵抗器の少なくとも1つと、前記第2の抵抗器との間に配置された第2の電圧基準出力ノードと、前記第2の電圧基準出力ノードは第2の基準電圧を生成することと、
を具備する。
(16)第2の視点の回路において、前記バンドギャップ電圧基準発生器回路は第1の制御ループを更に具備し、前記第1の制御ループは、
第1の電流を生成すると共に、ダイオードに第1の電圧が掛るように連結された第1の電流源回路と、
並列組合せ回路と、
第2の電流を生成すると共に、前記並列組合せ回路に第2の電圧が掛るように連結された第2の電流源回路と、
前記第1の電圧及び前記第2の電圧に応答する第1の増幅器と、前記第1の増幅器は、前記第1の電流及び前記第2の電流に影響するように連結されることと、
を具備し、前記第1及び第2の電流源回路は、前記第1の増幅器に連結されたゲートを有するトランジスタからなる。
(17)第2の視点の回路において、前記バンドギャップ電圧基準発生器回路は第2の制御ループを更に具備し、前記第2の制御ループは、
第3の抵抗器と、
前記第3の抵抗器に第3の電圧が掛るように第3の電流を生成する第3の電流源回路と、
前記第1の電圧及び前記第3の電圧に応答する第2の増幅器と、前記第2の増幅器は、前記第2の増幅器に応答する第3の電流源に連結されることと、
を具備する。
(18)上記(15)の回路において、前記第2の電圧基準出力ノードは、正の電圧供給部に連結された前記第2の出力電流源回路と前記第2の抵抗器との間に配置される。
(19)上記(15)の回路において、前記第2の電圧基準出力ノードは、前記第2の抵抗器と前記第1の抵抗器との間に配置される。
(20)上記(15)の回路において、第2の視点の回路において、前記第1の電圧基準出力ノードは、第3の出力電流源回路に連結される。
(21)上記(15)の回路において、前記第2の電圧基準出力ノードは、第4の出力電流源回路に連結される。
(22)上記(17)の回路において、前記第1の電圧基準出力ノードにおける前記第1の基準電圧は、前記第3の抵抗器の抵抗値に対する前記第1の抵抗器の抵抗値と前記第2の抵抗器の抵抗値との合計の比に基づく。
(23)上記(17)の回路において、前記第2の電圧基準出力ノードにおける前記第2の基準電圧は、前記第3の抵抗器の抵抗値に対する前記第2の抵抗器の抵抗値の比に基づく。
(24)上記(16)の回路において、前記並列組合せ回路は、並列に接続された複数のダイオードを具備するダイオードアレイと直列の第5の抵抗器を具備する。
(25)上記(16)の回路において、前記並列組合せ回路は、第2の並列組合せ回路と、前記ダイオードと並列に連結された第4の抵抗器を具備する第1の並列組合せ回路と、を具備する。
(26)上記(25)の回路において、前記第2の並列組合せ回路は、ダイオードアレイと直列の第5の抵抗器と並列に連結された別の第4の抵抗器を具備する。
(27)第2の視点の回路において、前記第1のコンパレータ回路は、
前記第1のバンドギャップ基準電圧及び前記ベース・エミッタ間電圧に応答する増幅器と、
前記増幅器に連結され、前記第1のコンパレータ出力を生成するインバータと、
を具備する。
(28)第2の視点の回路において、前記制御回路は、
遅延された第1のコンパレータ出力を生成すると共に、ノイズによる切替えを予防する第1の遅延素子と、
前記第1のコンパレータ出力及び前記遅延された第1のコンパレータ出力に応答する第1のNANDゲートと、前記第1のNANDゲートは第1の出力を生成することと、
遅延された第2のコンパレータ出力を生成すると共に、ノイズによる切替えを予防する第2の遅延素子と、
前記第2のコンパレータ出力及び前記遅延された第2のコンパレータ出力に応答する第2のNANDゲートと、前記第2のNANDゲートは第2の出力を生成することと、
前記第1の出力及び前記第2の出力に応答するフリップフロップ回路と、前記フリップフロップ回路はフリップフロップ出力を生成することと、前記フリップフロップ出力は、前記指示信号を生成するために使われることと、前記指示信号は、温度が第1の温度まで上がるとハイレベルへ切替わり、温度が第2の温度に下がるとローレベルへ切替わることと、
を具備する。
(29)上記(28)の回路において、前記第1のコンパレータ出力が論理ハイにあり且つ前記指示信号がハイレベルにある時、前記指示信号は、前記第2のコンパレータ出力が論理ハイへ遷移するまで前記ハイレベルを維持する。
(30)上記(28)の回路において、温度が第2の温度まで上がると、前記第2のコンパレータ出力が論理ハイから論理ローへ遷移する。
(31)上記(28)の回路において、温度が第1の温度まで上がると、前記第1のコンパレータ出力が論理ハイから論理ローへ遷移する。
(32)上記(28)の回路において、前記第2のコンパレータ出力がローで且つ前記第1のコンパレータ出力が論理ローへ遷移すると、前記指示信号がローレベルからハイレベルへ遷移する。
(33)上記(28)の回路において、温度が第1の温度まで下がると、前記第1のコンパレータ出力が論理ローから論理ハイへ遷移し、また、温度が第2の温度まで下がると、前記第2のコンパレータ出力が論理ローから論理ハイへ遷移する。
(34)第3の視点の回路において、前記温度依存性電圧は、温度係数に関する情報を含む。
(35)上記(34)の回路において、前記温度係数は、ダイオードのベース・エミッタ間電圧に対応する。
(36)第3の視点の回路において、前記バンドギャップ電圧基準発生器回路は、制御ループと、基準電圧発生器ユニットとを具備する。
(37)上記(36)の回路において、前記基準電圧発生器ユニットは、
第1の出力電流源トランジスタと、
負の電圧供給部と、
前記第1の出力電流源トランジスタと前記負の電圧供給部との間に連結された分圧器と、
を具備し、前記分圧器は、第1の電圧基準出力ノードで前記第1のバンドギャップ基準電圧を生成すると共に、第2の電圧基準出力ノードで前記第2のバンドギャップ基準電圧を生成する。
(38)上記(37)の回路において、前記分圧器は、第1の抵抗器及び第2の抵抗器を具備し、前記第1の電圧基準出力ノードは、前記第1の抵抗器で規定される。
(39)上記(38)の回路において、前記バンドギャップ電圧基準発生器回路は、前記第1の電圧または前記第2の電圧と前記負の電圧供給部との間に連結された第3の抵抗器を更に具備し、前記第1の電圧基準出力ノードにおける前記第1の基準電圧は、前記第3の抵抗器の抵抗値に対する前記第1の抵抗器の抵抗値と前記第2の抵抗器の抵抗値との合計の比に基づく。
(40)上記(38)の回路において、前記バンドギャップ電圧基準発生器回路は、前記第1の電圧または前記第2の電圧と前記負の電圧供給部との間に連結された第3の抵抗器を更に具備し、前記第2の電圧基準出力ノードにおける前記第2の基準電圧は、前記第3の抵抗器の抵抗値に対する前記第2の抵抗器の抵抗値の比に基づく。
(41)上記(36)の回路において、前記制御ループは、第1の電圧及び前記温度依存性電圧に応答する差動増幅器を含み、前記差動増幅器は、これに接続される電流源トランジスタをバイアスする出力信号を生成することと、前記温度依存性電圧は、前記差動増幅器に接続された前記電流源トランジスタのドレイン/ソース端子で生成されるることと、を具備する。
(42)上記(38)の回路において、前記第2の電圧基準出力ノードは、前記第2の抵抗器と前記第1の抵抗器との間に配置される。
(43)上記(36)の回路において、前記制御ループは並列組合せ回路を具備し、前記並列組合せ回路は、並列に接続された複数のダイオードを具備するダイオードアレイと直列の第5の抵抗器を具備する。
(44)上記(43)の回路において、前記並列組合せ回路は、第2の並列組合せ回路と、前記ダイオードと並列に連結された第4の抵抗器を具備する第1の並列組合せ回路と、を具備する。
(45)上記(44)の回路において、前記第2の並列組合せ回路は、ダイオードアレイと直列の第5の抵抗器と並列に連結された別の第4の抵抗器を具備する。
(46)第3の視点の回路において、前記第1のコンパレータ回路は、
前記第1のバンドギャップ基準電圧及び前記ベース・エミッタ間電圧に応答する増幅器と、
前記増幅器に連結され、前記第1のコンパレータ出力を生成するインバータと、
を具備する。
(47)第3の視点の回路において、前記制御回路は、
遅延された第1のコンパレータ出力を生成すると共に、ノイズによる切替えを予防する第1の遅延素子と、
前記第1のコンパレータ出力及び前記遅延された第1のコンパレータ出力に応答する第1のNANDゲートと、前記第1のNANDゲートは第1の出力を生成することと、
遅延された第2のコンパレータ出力を生成すると共に、ノイズによる切替えを予防する第2の遅延素子と、
前記第2のコンパレータ出力及び前記遅延された第2のコンパレータ出力に応答する第2のNANDゲートと、前記第2のNANDゲートは第2の出力を生成することと、
前記第1の出力及び前記第2の出力に応答するフリップフロップ回路と、前記フリップフロップ回路はフリップフロップ出力を生成することと、前記フリップフロップ出力は、前記指示信号を生成するために使われることと、前記指示信号は、温度が第1の温度まで上がるとハイレベルへ切替わり、温度が第2の温度に下がるとローレベルへ切替わることと、
を具備する。
(48)第3の視点の回路において、前記第1のコンパレータ出力が論理ハイにあり且つ前記指示信号がハイレベルにある時、前記指示信号は、前記第2のコンパレータ出力が論理ハイへ遷移するまで前記ハイレベルを維持する。
(49)第3の視点の回路において、温度が第2の温度まで上がると、前記第2のコンパレータ出力が論理ハイから論理ローへ遷移する。
(50)第3の視点の回路において、温度が第1の温度まで上がると、前記第1のコンパレータ出力が論理ハイから論理ローへ遷移する。
(51)第3の視点の回路において、前記第2のコンパレータ出力がローで且つ前記第1のコンパレータ出力が論理ローへ遷移すると、前記指示信号がローレベルからハイレベルへ遷移する。
(52)第3の視点の回路において、温度が第1の温度まで下がると、前記第1のコンパレータ出力が論理ローから論理ハイへ遷移し、また、温度が第2の温度まで下がると、前記第2のコンパレータ出力が論理ローから論理ハイへ遷移する。
更に、本発明に係る実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が省略されることで発明が抽出された場合、その抽出された発明を実施する場合には省略部分が周知慣用技術で適宜補われるものである。
従来の熱検知回路を示すブロック図である。 温度の関数として、バンドギャップ基準電圧及びベース・エミッタ間電圧を示すグラフである。 図1の熱検知回路によって生成される指示信号のタイミングと温度との関係を示すタイミング図である。 従来のバンドギャップ基準発生器回路を示す図である。 従来の熱検知素子回路を示す概略回路図である。 従来の他のバンドギャップ基準電圧発生器回路を示す概略回路図である。 従来の他のバンドギャップ基準電圧発生器回路を示す概略回路図である。 従来の他のバンドギャップ基準電圧発生器回路を示す概略回路図である。 熱検知回路の実施形態を示すブロック図である。 温度の関数として、バンドギャップ基準電圧及びベース・エミッタ間電圧を示すグラフである。 図9の熱検知回路によって生成される指示信号のタイミングと温度との関係を示すタイミング図である。 第1のバンドギャップ基準電圧及び第2のバンドギャップ基準電圧を提供する2つのバンドギャップ基準回路を含む熱検知回路の実施形態を示すブロック図である。 温度の関数として、第1及び第2のバンドギャップ基準電圧及びベース・エミッタ間電圧を示すグラフである。 図12の熱検知回路によって生成される指示信号のタイミングと温度との関係を示すタイミング図である。 熱検知回路の実施形態を示すブロック図である。 2つの異なる基準電圧を生成するように構成されたバンドギャップ基準回路の実施形態を示す概略回路図である。 2つの異なる基準電圧を生成するように構成されたバンドギャップ基準発生器回路の他の実施形態を示す概略回路図である。 2つの異なる基準電圧を生成するように構成された、2本の制御ループを有するバンドギャップ基準発生器回路の他の実施形態を示す概略回路図である。 単一のバンドギャップ基準発生器回路、第1及び第2のコンパレータ、及び制御回路を含む熱検知回路の他の実施形態を示すブロック図である。 2つの異なる基準電圧を生成するように構成された、制御ループを有するバンドギャップ基準発生器回路の他の実施形態を示す概略回路図である。 コンパレータ回路の実施形態を示す概略回路図である。 制御回路の実施形態を示す概略回路図である。 図22に示される制御回路の動作を示すタイミング図である。
符号の説明
100、100A、100B…バンドギャップ基準回路;200…熱検知素子;300、300A、300B…コンパレータ;400…制御回路;520、530…遅延素子;802、906…制御ループ;804、1304…基準電圧発生器;904、1204…基準電圧発生器ユニット。

Claims (7)

  1. 基準電圧発生器ユニットを具備するバンドギャップ電圧基準発生器回路であって、前記基準電圧発生器ユニットは、
    第1の出力電流源回路と、
    前記第1の出力電流源回路に連結された第1の抵抗器と、
    前記第1の抵抗器と前記第1の出力電流源回路との間に配置された第1の電圧基準出力ノードと、前記第1の電圧基準出力ノードは第1の基準電圧を生成することと、
    負の電圧供給部に連結された第2の抵抗器と、
    正の電圧供給部に連結された第2の出力電流源回路及び前記第1の抵抗器の少なくとも1つと、前記第2の抵抗器との間に配置された第2の電圧基準出力ノードと、前記第2の電圧基準出力ノードは第2の基準電圧を生成することと、
    を具備することを特徴とするバンドギャップ電圧基準発生器回路。
  2. 第1の制御ループを更に具備し、前記第1の制御ループは、
    第1の電流を生成すると共に、ダイオードに第1の電圧が掛るように連結された第1の電流源回路と、
    並列組合せ回路と、
    第2の電流を生成すると共に、前記並列組合せ回路に第2の電圧が掛るように連結された第2の電流源回路と、
    前記第1の電圧及び前記第2の電圧に応答する第1の増幅器と、前記第1の増幅器は、前記第1の電流及び前記第2の電流に影響するように連結されることと、
    を具備し、前記第1及び第2の電流源回路は、前記第1の増幅器に連結されたゲートを有するトランジスタからなることを特徴とする請求項1に記載のバンドギャップ電圧基準発生器回路。
  3. 第2の制御ループを更に具備し、前記第2の制御ループは、
    第3の抵抗器と、
    前記第3の抵抗器に第3の電圧が掛るように第3の電流を生成する第3の電流源回路と、
    前記第1の電圧及び前記第3の電圧に応答する第2の増幅器と、前記第2の増幅器は、前記第2の増幅器に応答する第3の電流源に連結されることと、
    を具備することを特徴とする請求項2に記載のバンドギャップ電圧基準発生器回路。
  4. 少なくとも第1のバンドギャップ基準電圧を生成するバンドギャップ電圧基準発生器回路と、
    ベース・エミッタ間電圧を生成する熱検知素子と、
    前記ベース・エミッタ間電圧を少なくとも前記第1のバンドギャップ基準電圧と比較し、コンパレータ出力を生成する第1のコンパレータと、
    前記コンパレータ出力に応じて指示信号を生成する制御回路と、
    を具備することを特徴とする熱検知回路。
  5. 前記バンドギャップ電圧基準発生器回路は基準電圧発生器ユニットを更に具備し、前記基準電圧発生器ユニットは、
    第1の出力電流源回路と、
    前記第1の出力電流源回路に連結された第1の抵抗器と、
    前記第1の抵抗器と前記第1の出力電流源回路との間に配置された第1の電圧基準出力ノードと、前記第1の電圧基準出力ノードは第1の基準電圧を生成することと、
    負の電圧供給部に連結された第2の抵抗器と、
    正の電圧供給部に連結された第2の出力電流源回路及び前記第1の抵抗器の少なくとも1つと、前記第2の抵抗器との間に配置された第2の電圧基準出力ノードと、前記第2の電圧基準出力ノードは第2の基準電圧を生成することと、
    を具備することを特徴とする請求項4に記載の熱検知回路。
  6. 第1のバンドギャップ基準電圧、第2のバンドギャップ基準電圧、及び温度依存性電圧を生成するバンドギャップ電圧基準発生器回路と、
    前記第1のバンドギャップ基準電圧及び前記温度依存性電圧に基づいて第1のコンパレータ出力を生成する第1のコンパレータと、
    前記第2のバンドギャップ基準電圧及び前記温度依存性電圧に基づいて第2のコンパレータ出力を生成する第2のコンパレータと、
    前記第1及び第2のコンパレータ出力を利用して指示信号を生成する制御回路と、
    を具備することを特徴とする熱検知回路。
  7. 基準電圧発生器ユニットを具備するバンドギャップ電圧基準発生器回路を具備する集積回路であって、前記基準電圧発生器ユニットは、
    第1の出力電流源回路と、
    前記第1の出力電流源回路に連結された第1の抵抗器と、
    前記第1の抵抗器と前記第1の出力電流源回路との間に配置された第1の電圧基準出力ノードと、前記第1の電圧基準出力ノードは第1の基準電圧を生成することと、
    負の電圧供給部に連結された第2の抵抗器と、
    正の電圧供給部に連結された第2の出力電流源回路及び前記第1の抵抗器の少なくとも1つと、前記第2の抵抗器との間に配置された第2の電圧基準出力ノードと、前記第2の電圧基準出力ノードは第2の基準電圧を生成することと、
    を具備することを特徴とする集積回路。
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