JP2005149338A - Reference voltage circuit - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reference voltage circuit with a comparator that reduces current consumption. <P>SOLUTION: A bias circuit is disposed between an output terminal of the reference voltage circuit and a reference potential, and the bias circuit output limits a bias current of the comparator. A starting circuit is provided to excite the bias circuit when the reference voltage circuit is started. The bias circuit, which is powered by the output terminal of a constant voltage, can easily produce a constant current in the bias circuit. The constant current generates a reference voltage that can be applied as the bias circuit output to the comparator to keep the bias current of the comparator constant and reduce current consumption. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は基準電圧回路に係り、特に低消費電流化を要する半導体集積回路装置に組み込むのに好適な基準電圧回路に関する。   The present invention relates to a reference voltage circuit, and more particularly to a reference voltage circuit suitable for incorporation in a semiconductor integrated circuit device requiring low current consumption.

電源電圧及び温度変動に対して一定の電圧出力を得る基準電圧回路として、バンドギャップリファレンス回路が用いられる。その一例として、特開2002−149252号公報に記載されているバンドギャップリファレンス回路を図3に示す。   A band gap reference circuit is used as a reference voltage circuit that obtains a constant voltage output with respect to power supply voltage and temperature fluctuation. As an example, FIG. 3 shows a bandgap reference circuit described in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-149252.

図3において、電源VCCと出力端子OUTとの間にPMOSトランジスタP1のソース,ドレインがそれぞれ接続している。また、出力端子OUTと基準電位(以下、GNDと記す)との間には、出力端子OUTからGNDへ向かう方向を通電方向とした抵抗R1とダイオードD1の直列回路と、同じく抵抗R2と抵抗R3とダイオードD2の直列回路とが並列接続し、抵抗R1とダイオードD1との接続点及び抵抗R2と抵抗R3との接続点がそれぞれコンパレータ4の入力S4,S5にそれぞれ接続している。コンパレータ4の出力S3はPMOSトランジスタP1のゲートに接続している。   In FIG. 3, the source and drain of the PMOS transistor P1 are connected between the power supply VCC and the output terminal OUT, respectively. In addition, between the output terminal OUT and a reference potential (hereinafter referred to as GND), a series circuit of a resistor R1 and a diode D1 in which the direction from the output terminal OUT to GND is an energization direction, and similarly a resistor R2 and a resistor R3 And a series circuit of the diode D2 are connected in parallel, and a connection point between the resistor R1 and the diode D1 and a connection point between the resistor R2 and the resistor R3 are connected to the inputs S4 and S5 of the comparator 4, respectively. The output S3 of the comparator 4 is connected to the gate of the PMOS transistor P1.

以下、動作につき説明する。   The operation will be described below.

ダイオードD1に対するダイオードD2の接合面積比をn、ダイオードD1,D2に流れる電流をI1,I2、ダイオードD1,D2の順電圧降下をVd1,Vd2、とすると
Vd1=(k・T/q)・ln[I1/Is] …(1)
Vd2=(k・T/q)・ln[I2/(n・Is)] …(2)
となる。ここでkはボルツマン定数、Tは絶対温度、qは素電荷量、Isはダイオードの逆方向飽和電流である。コンパレータ4のオフセット電圧は0とすると
I2・R3+Vd2=Vd1 …(3)
R1=R2と設定すれば、I1=I2=Iとなり(1),(2)式より
I・R3=(k・T/q)・{ln[I/Is]−ln[I/(n・Is)]}
=(k・T/q)lnn …(4)
これより、このバンドギャップリファレンス回路の出力端子OUTの電圧(以下、VREFと記す)は次の(5)式で表される。
When the junction area ratio of the diode D2 to the diode D1 is n, the currents flowing through the diodes D1 and D2 are I1 and I2, and the forward voltage drops of the diodes D1 and D2 are Vd1 and Vd2, Vd1 = (k · T / q) · ln [I1 / Is] (1)
Vd2 = (k · T / q) · ln [I2 / (n · Is)] (2)
It becomes. Here, k is a Boltzmann constant, T is an absolute temperature, q is an elementary charge amount, and Is is a reverse saturation current of the diode. When the offset voltage of the comparator 4 is 0, I2 · R3 + Vd2 = Vd1 (3)
If R1 = R2 is set, I1 = I2 = I, and from the expressions (1) and (2), I · R3 = (k · T / q) · {ln [I / Is] −ln [I / (n · Is)]}
= (K · T / q) lnn (4)
Thus, the voltage (hereinafter referred to as VREF) at the output terminal OUT of this bandgap reference circuit is expressed by the following equation (5).

VREF=(R1/R3)・(k・T/q)・lnn+Vd1 …(5)
また、VREFの温度依存性は(5)式を温度で微分することにより次の(6)式で表される。
VREF = (R1 / R3). (K.T / q) .lnn + Vd1 (5)
The temperature dependence of VREF is expressed by the following equation (6) by differentiating equation (5) with temperature.

dVREF/dT=(R1/R3)・(k/q)・lnn+dVd1/dT…(6)
(5)式には、電源VCCの係数がないため、VREFは電源電圧に依存しないことになる。また、(6)式の第一項は正、第二項は負の温度係数となるから、(R1/R3)・(k/q)・lnn=|dVd1/dT|となるようにダイオードD1,D2の面積比及び抵抗R1,R3の抵抗比を設定すれば、温度依存のない基準電圧回路を得ることができる。
dVREF / dT = (R1 / R3) · (k / q) · lnn + dVd1 / dT (6)
Since the equation (5) does not have a coefficient of the power supply VCC, VREF does not depend on the power supply voltage. In addition, since the first term of the expression (6) is positive and the second term is a negative temperature coefficient, the diode D1 is set so that (R1 / R3) · (k / q) · lnn = | dVd1 / dT | , D2 and the resistance ratio of resistors R1 and R3 can be set to obtain a reference voltage circuit having no temperature dependence.

特開2002−149252号公報JP 2002-149252 A

上記従来の回路において、消費電流低減のためには、抵抗R1,R2,R3の値を大きく設定してバイアス電流を減少させるとともにコンパレータ4のバイアス電流を低減する必要がある。これらの電流は電源VCCよりもたらされるため、電源VCC電圧の増大に伴なって増大傾向を持ち、低消費電流化を図る上での障害となる。   In the above conventional circuit, in order to reduce the current consumption, it is necessary to set the values of the resistors R1, R2, and R3 to be large so as to reduce the bias current and reduce the bias current of the comparator 4. Since these currents are supplied from the power supply VCC, they tend to increase as the power supply VCC voltage increases, which is an obstacle to lowering the current consumption.

本発明の目的は、上記バイアス電流の増大を防ぎ、低消費電流化に適した基準電圧回路を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a reference voltage circuit suitable for reducing current consumption by preventing an increase in the bias current.

更に本発明は、上記バイアス電流低減に伴なう基準電圧回路の起動時間の増大を防止した基準電圧回路を提供することにある。   It is another object of the present invention to provide a reference voltage circuit that prevents an increase in start-up time of the reference voltage circuit due to the reduction of the bias current.

上記目的を達成するため、本発明においては、所定の電圧を出力する出力端子と、コンパレータ回路要素とを備えた基準電圧回路において、出力端子と基準電位との間にバイアス回路を設け、このバイアス回路出力によってコンパレータ回路要素バイアス電流の制御を行うことを特徴とするものである。   In order to achieve the above object, in the present invention, in a reference voltage circuit including an output terminal for outputting a predetermined voltage and a comparator circuit element, a bias circuit is provided between the output terminal and the reference potential. The comparator circuit element bias current is controlled by the circuit output.

また、本発明の基準電圧回路は、バイアス回路出力のバイアス電流を定電流に制御することを特徴とするものである。   The reference voltage circuit of the present invention is characterized in that the bias current of the bias circuit output is controlled to a constant current.

更に、本発明の基準電圧回路は、基準電圧回路の起動時にバイアス回路を励起する起動回路を設けたことを特徴とするものである。   Furthermore, the reference voltage circuit of the present invention is characterized in that a starting circuit for exciting the bias circuit when the reference voltage circuit is started is provided.

バイアス回路は、一定電圧の出力端子を電源とするため、バイアス回路内で容易に定電流を作ることができる。該定電流によって参照電圧を生成し、これをバイアス回路出力としてコンパレータに与えることで、コンパレータのバイアス電流を定電流化し、低消費電流化が図れる。また、当該基準電圧回路の起動時、その出力端子が所定の電圧出力に至るためには、当該基準電圧回路内コンパレータが動作する必要がある。しかし、コンパレータのバイアス電流は、上記の如く、バイアス回路で規定され、且つそのバイアス回路は出力端子の電圧を電源としていることから、出力端子が所定の電圧出力に達するのに時間を要することになる。この問題を起動回路を設けることで解決した。すなわち、起動回路によって上記バイアス回路を強制的に動作させることで、起動時にコンパレータを確実に動作させ、出力端子の速やかな立上がりを得るようにした。また該起動回路は、出力端子またはバイアス回路の動作開始を受けて自動的に停止状態に遷移するようにすることで、必要最小限の起動期間とすることができ、これによって起動に関わる無効電流削減、及び制御の容易化が実現できる。   Since the bias circuit uses a constant voltage output terminal as a power source, a constant current can be easily generated in the bias circuit. By generating a reference voltage using the constant current and supplying it to the comparator as a bias circuit output, the bias current of the comparator can be made constant and the current consumption can be reduced. Further, when the reference voltage circuit is activated, the reference voltage circuit internal comparator needs to operate in order for the output terminal to reach a predetermined voltage output. However, as described above, the bias current of the comparator is defined by the bias circuit, and since the bias circuit uses the voltage at the output terminal as a power source, it takes time for the output terminal to reach a predetermined voltage output. Become. This problem was solved by providing a startup circuit. In other words, the bias circuit is forcibly operated by the starting circuit, so that the comparator is reliably operated at the time of starting so that the output terminal can be quickly risen. In addition, the startup circuit can be set to the minimum required startup period by automatically transitioning to the stop state upon receiving the operation start of the output terminal or the bias circuit, and thereby the reactive current related to startup. Reduction and easy control can be realized.

本発明によれば、出力端子の電圧を利用して定電流を作るバイアス回路を設け、該バイアス回路の出力電圧によってコンパレータバイアス電流を規定するようにしたことにより、電源電圧の大きさに依らず常に低消費電流化を図れる基準電圧回路を得ることができる。また起動回路を設けたことにより、低消費電流化を図りつつ速やかな出力電圧立上がりを実現する基準電圧回路が得られるようにしたものである。   According to the present invention, a bias circuit that generates a constant current using the voltage of the output terminal is provided, and the comparator bias current is defined by the output voltage of the bias circuit, so that it does not depend on the magnitude of the power supply voltage. A reference voltage circuit capable of always reducing current consumption can be obtained. Further, by providing a starter circuit, a reference voltage circuit that realizes a rapid rise in output voltage while reducing current consumption can be obtained.

以下、本発明の第1の実施例を図1により説明する。   A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

図1において、電源VCCにソースを接続したPMOSトランジスタP4と、PMOSトランジスタP4のドレインに各ソースを共通接続したPMOSトランジスタP2,P3と、ドレインとゲートを短絡しそのドレインをPMOSトランジスタP2のドレインに、ソースをGNDにそれぞれ接続したNMOSトランジスタN2と、ドレインをPMOSトランジスタP3のドレインに、ゲートをNMOSトランジスタN2のゲートに、ソースをGNDにそれぞれ接続したNMOSトランジスタN3とでコンパレータ4を構成し、PMOSトランジスタP2及びP3のゲートがそれぞれコンパレータ入力S4,S5、またPMOSトランジスタP3ドレインがコンパレータ出力S3となっている。   In FIG. 1, a PMOS transistor P4 whose source is connected to the power supply VCC, PMOS transistors P2 and P3 whose sources are commonly connected to the drain of the PMOS transistor P4, the drain and gate are short-circuited, and the drain is connected to the drain of the PMOS transistor P2. The comparator 4 is composed of an NMOS transistor N2 whose source is connected to GND, a drain to the drain of the PMOS transistor P3, a gate to the gate of the NMOS transistor N2, and an NMOS transistor N3 whose source is connected to GND. The gates of the transistors P2 and P3 are comparator inputs S4 and S5, respectively, and the drain of the PMOS transistor P3 is a comparator output S3.

また基準電圧回路の出力端子OUTにソースを、GNDにゲートをそれぞれ接続した
PMOSトランジスタP6と、ドレインとゲートを短絡しそのドレインをPMOSトランジスタP6のドレインに、ソースをGNDにそれぞれ接続したNMOSトランジスタN5と、ゲートをNMOSトランジスタN5のゲートに、ソースをGNDにそれぞれ接続したNMOSトランジスタN4と、ドレインとゲートを短絡しそのドレインをNMOSトランジスタN4のドレインに、ソースを電源VCCにそれぞれ接続したPMOSトランジスタP5とでバイアス回路2を構成し、PMOSトランジスタP5のゲート・ドレインがバイアス回路2の出力ノードS1となっている。
The PMOS transistor P6 has a source connected to the output terminal OUT of the reference voltage circuit and a gate connected to the GND, and a drain and a gate are short-circuited, the drain is connected to the drain of the PMOS transistor P6, and the NMOS transistor N5 is connected to the GND. And an NMOS transistor N4 having a gate connected to the gate of the NMOS transistor N5 and a source connected to the GND, and a PMOS transistor P5 having a drain and a gate short-circuited, the drain connected to the drain of the NMOS transistor N4, and the source connected to the power supply VCC. And the bias circuit 2 is configured, and the gate / drain of the PMOS transistor P5 is the output node S1 of the bias circuit 2.

また一方の入力端子を制御端子STBに接続したNORゲートG2と、一方の入力端子をNORゲートG2の出力に、またその出力をNORゲートG2のもう一方の入力端子にそれぞれ接続したNORゲートG1と、一方の入力端子を制御端子STBに、もう一方の入力端子をNORゲートG2の出力端子にそれぞれ接続したNORゲートG3と、電源
VCCにソースを、ドレインをNORゲートG1のもう一方の入力端子にそれぞれ接続したPMOSトランジスタP7と、ドレインをPMOSトランジスタP7のドレインに、ソースをGNDにそれぞれ接続したNMOSトランジスタN6と、電源VCCにソースを、ドレインをPMOSトランジスタP7のゲートにそれぞれ接続し、ゲートをインバータ
G4を介して制御端子STBに接続したPMOSトランジスタP8とで起動回路3を構成し、NORゲートG3の出力端子が出力ノードS2となっている。
A NOR gate G2 having one input terminal connected to the control terminal STB, a NOR gate G1 having one input terminal connected to the output of the NOR gate G2, and an output connected to the other input terminal of the NOR gate G2. One input terminal is connected to the control terminal STB, the other input terminal is connected to the output terminal of the NOR gate G2, respectively, the source is connected to the power supply VCC, and the drain is connected to the other input terminal of the NOR gate G1. The PMOS transistor P7 connected, the drain connected to the drain of the PMOS transistor P7, the NMOS transistor N6 connected the source to GND, the source to the power supply VCC, the drain connected to the gate of the PMOS transistor P7, and the gate to the inverter Connect to control terminal STB via G4 To constitute a starting circuit 3 at the PMOS transistor P8, an output terminal of the NOR gate G3 is an output node S2.

さらに、ソースを電源VCCに、ドレインを出力端子OUTに、上記コンパレータ4の出力S3にゲートをそれぞれ接続したPMOSトランジスタP1と、ドレインをPMOSトランジスタP1のゲートに、ソースをGNDにそれぞれ接続し、ゲートを上記起動回路出力ノードS2に接続したNMOSトランジスタN1と、ソースを電源VCCに接続し、ドレイン,ゲートをNMOSトランジスタN1のドレイン、インバータG4出力にそれぞれ接続したPMOSトランジスタP9と、出力端子OUTにそれぞれの一端を共通接続した抵抗R1,R2と、抵抗R1の他端にアノードを、GNDにカソードをそれぞれ接続したダイオードD1と、抵抗R2と直列接続した抵抗R3と、抵抗R3にアノードを、GNDにカソードをそれぞれ接続したダイオードD2と、ドレインを出力端子に、ソースをGNDに、ゲートを制御端子STBにそれぞれ接続したNMOSトランジスタN7と、が設けられ、ダイオードD1のアノードがコンパレータ4の入力S4に、抵抗R2と抵抗R3の接続点がコンパレータ4の入力S5に、PMOSトランジスタP1のゲートがコンパレータ4の出力S3に、それぞれ接続し、またバイアス回路2の出力S1が起動回路3内PMOSトランジスタP7ゲート、及びコンパレータ4内PMOSトランジスタP4ゲートに接続されている。   Further, the PMOS transistor P1 has a source connected to the power supply VCC, a drain connected to the output terminal OUT, a gate connected to the output S3 of the comparator 4, a drain connected to the gate of the PMOS transistor P1, and a source connected to GND. Is connected to the start-up circuit output node S2, the source is connected to the power supply VCC, the drain and gate are connected to the drain of the NMOS transistor N1, the PMOS transistor P9 is connected to the output of the inverter G4, and the output terminal OUT is connected to the output terminal OUT. Resistors R1 and R2 having one end connected in common, a diode D1 having an anode connected to the other end of resistor R1, a cathode connected to GND, a resistor R3 connected in series with resistor R2, a resistor R3 having an anode, and a GND Da each connected cathode The diode D2 is provided with an NMOS transistor N7 having a drain connected to the output terminal, a source connected to GND, and a gate connected to the control terminal STB. The anode of the diode D1 is connected to the input S4 of the comparator 4, and the resistors R2 and R3. Is connected to the input S5 of the comparator 4, the gate of the PMOS transistor P1 is connected to the output S3 of the comparator 4, and the output S1 of the bias circuit 2 is connected to the gate of the PMOS transistor P7 in the starting circuit 3 and the PMOS in the comparator 4 The transistor P4 is connected to the gate.

以下、本実施例の動作につき説明する。   Hereinafter, the operation of this embodiment will be described.

制御端子STBがHighレベル入力時は、NORゲートG3出力がLowとなるから、NMOSトランジスタN1はオフ、PMOSトランジスタP9がオンとなり、PMOSトランジスタP1はオフ状態となる。また起動回路3内PMOSトランジスタP8がオンすることでノードS1がHighとなリ、コンパレータ4内PMOSトランジスタP4、及びバイアス回路2内PMOSトランジスタP5が共にオフ状態となる。さらにNMOSトランジスタN7がオンすることで出力端子OUTはGNDレベルとなり、バイアス回路2内の電流も0となって基準電圧回路は停止状態となる。なおここでNMOSトランジスタN7による出力端子OUTのGND電位への固定は、バイアス回路2の動作電流を0にするためのものであり、例えば制御端子STBによりPMOSトランジスタP6のゲートを制御するようにしても良く、同等の機能が果たせれば他の構成によっても良い。   When the control terminal STB is at a high level input, the output of the NOR gate G3 is low, so the NMOS transistor N1 is off, the PMOS transistor P9 is on, and the PMOS transistor P1 is off. Further, when the PMOS transistor P8 in the activation circuit 3 is turned on, the node S1 becomes High, and both the PMOS transistor P4 in the comparator 4 and the PMOS transistor P5 in the bias circuit 2 are turned off. Further, when the NMOS transistor N7 is turned on, the output terminal OUT becomes the GND level, the current in the bias circuit 2 becomes 0, and the reference voltage circuit is stopped. Here, the fixing of the output terminal OUT to the GND potential by the NMOS transistor N7 is for setting the operating current of the bias circuit 2 to 0. For example, the gate of the PMOS transistor P6 is controlled by the control terminal STB. Other configurations may be used as long as the same function can be achieved.

またこのとき、起動回路3内NORゲートG1は、NMOSトランジスタN6のオンにより、これに接続した入力側がLow、またNORゲートG2出力もLow出力となっているから、両入力がLowとなってその出力はHighとなる。この状態がNORゲートG1,G2から成るフリップフロップ回路にラッチされる。   At this time, the NOR gate G1 in the starter circuit 3 is low on the input side connected to the NMOS transistor N6, and the output of the NOR gate G2 is also low output. The output becomes High. This state is latched by a flip-flop circuit composed of NOR gates G1 and G2.

次いで制御端子STBがLowレベル入力となると、上記NMOSトランジスタN7、及び起動回路3内PMOSトランジスタP8はオフ状態となる。さらに起動回路3内NORゲートG3は、NORゲートG2出力がLow状態を保持しているから、両入力がLowとなり、出力ノードS2をHighにする。ノードS2のHighを受けてNMOSトランジスタN1がオンし、PMOSトランジスタP1ゲート電位を引き下げ、これによってPMOSトランジスタP1がオンする。PMOSトランジスタP1がオンすると、出力端子OUT電位は上昇し、バイアス回路2内PMOSトランジスタP6及びNMOSトランジスタN5の直列回路に電流が流れ始める。NMOSトランジスタN5に電流が流れると、これとカレントミラー接続構成となっているNMOSトランジスタN4もそのミラー比に応じた電流を流す状態となり、電源VCCに接続したPMOSトランジスタP5から
NMOSトランジスタN4へ電流が流れることになる。PMOSトランジスタP5に電流が流れると、これとカレントミラー接続したコンパレータ4内PMOSトランジスタP4、及び起動回路3内PMOSトランジスタP7にもミラー比に応じた電流が流れることになる。起動回路3内NMOSトランジスタN6は制御端子STBがLowレベルにあるからオフ状態にあり、PMOSトランジスタP7に電流が流れることにより、NMOSトランジスタN6との接続点、すなわちNORゲートG1入力をHighレベルに上昇させる。これにより、NORゲートG1出力はLowとなり、またこれを受けてNORゲート
G2出力はHighとなる。NORゲートG2出力のHighを受けてNORゲートG3出力、すなわちノードS2がLowとなり、NMOSトランジスタN1はオフ状態となる。NMOSトランジスタN1がオフ状態となったことで、PMOSトランジスタP1ゲートは、コンパレータ4の出力S3によって制御されることとなり、従来例で説明した通りの所定の電位VREFを出力端子OUTに送出する定常状態に遷移する。
Next, when the control terminal STB becomes a low level input, the NMOS transistor N7 and the PMOS transistor P8 in the startup circuit 3 are turned off. Further, the NOR gate G3 in the activation circuit 3 has the NOR gate G2 output in the Low state, so both inputs are Low, and the output node S2 is High. The NMOS transistor N1 is turned on in response to the high of the node S2, and the gate potential of the PMOS transistor P1 is lowered, thereby turning on the PMOS transistor P1. When the PMOS transistor P1 is turned on, the potential of the output terminal OUT rises, and a current begins to flow through the series circuit of the PMOS transistor P6 and the NMOS transistor N5 in the bias circuit 2. When a current flows through the NMOS transistor N5, the NMOS transistor N4 having a current mirror connection configuration also flows a current according to the mirror ratio, and the current flows from the PMOS transistor P5 connected to the power supply VCC to the NMOS transistor N4. Will flow. When a current flows through the PMOS transistor P5, a current corresponding to the mirror ratio also flows through the PMOS transistor P4 in the comparator 4 and the PMOS transistor P7 in the starter circuit 3 connected to the PMOS transistor P5. The NMOS transistor N6 in the starter circuit 3 is in an off state because the control terminal STB is at the low level, and when a current flows through the PMOS transistor P7, the connection point with the NMOS transistor N6, that is, the NOR gate G1 input is raised to the high level. Let As a result, the NOR gate G1 output becomes Low, and in response to this, the NOR gate G2 output becomes High. In response to the High of the NOR gate G2 output, the NOR gate G3 output, that is, the node S2 becomes Low, and the NMOS transistor N1 is turned off. Since the NMOS transistor N1 is turned off, the gate of the PMOS transistor P1 is controlled by the output S3 of the comparator 4, and the steady state in which the predetermined potential VREF as described in the conventional example is sent to the output terminal OUT. Transition to.

定常状態においては、上記VREF電位にてバイアス回路2が動作することになるから、その動作電流は電源VCCの大きさに依らず、定電流となる。また当該回路からカレントミラー接続したコンパレータ4のバイアス源、すなわちPMOSトランジスタP4部も定電流となる。バイアス回路2内PMOSトランジスタP6の定数設定やミラー比の設定により、容易に上記定電流値を設定することができ、所望の低電流化を図ることができる。バンドギャップ回路の出力電圧は通常1.1V 程度の定電圧であり、比較的低インピーダンスでも低電流を得易い。これは集積回路上、少ないデバイス面積で低電流を作り易いことを意味する。例えばPMOSトランジスタP6のオン抵抗を50kΩ、NMOSトランジスタN5のゲート・ソース間電圧VGSを0.5Vとおくと、(1.1V−0.5V)/50kΩ=12μAが得られることになる。   In the steady state, since the bias circuit 2 operates at the VREF potential, the operating current is a constant current regardless of the magnitude of the power supply VCC. Further, the bias source of the comparator 4, which is a current mirror connection from the circuit, that is, the PMOS transistor P4 portion also becomes a constant current. The constant current value can be easily set by setting the constant of the PMOS transistor P6 in the bias circuit 2 and setting the mirror ratio, and a desired low current can be achieved. The output voltage of the bandgap circuit is normally a constant voltage of about 1.1 V, and it is easy to obtain a low current even with a relatively low impedance. This means that it is easy to produce a low current with a small device area on an integrated circuit. For example, when the on-resistance of the PMOS transistor P6 is 50 kΩ and the gate-source voltage VGS of the NMOS transistor N5 is 0.5 V, (1.1V−0.5 V) / 50 kΩ = 12 μA is obtained.

なお、ここでPMOSトランジスタP6によってバイアス回路2の動作電流を決めるように記載したが、これに限定されるものではなく、例えばPMOSトランジスタP6は抵抗であっても良く、またそれを廃してNMOSトランジスタN5の定数設定で電流値を設定しても構わない。また起動回路3の構成も図1に示した構成に限定されるものではなく、同等の機能を有するものであれば他の構成によっても構わない。   Here, it has been described that the operating current of the bias circuit 2 is determined by the PMOS transistor P6. However, the present invention is not limited to this. For example, the PMOS transistor P6 may be a resistor, and the NMOS transistor The current value may be set by the constant setting of N5. Further, the configuration of the starting circuit 3 is not limited to the configuration shown in FIG. 1, and other configurations may be used as long as they have equivalent functions.

また上記の如く、起動回路3はバイアス回路2が動作開始すると、自動的にPMOSトランジスタP1による出力端子OUTのプルアップ動作を解除する働きをするため、必要最小限の起動期間及び消費電流での起動が可能である。通常コンパレータ4のバイアス電流を絞ってしまうと出力端子OUTの電圧立上がりが遅くなるが、上記起動回路3により、これを改善することが可能である。   In addition, as described above, the start circuit 3 automatically cancels the pull-up operation of the output terminal OUT by the PMOS transistor P1 when the bias circuit 2 starts to operate. It can be started. Usually, if the bias current of the comparator 4 is reduced, the voltage rise at the output terminal OUT is delayed, but this can be improved by the start-up circuit 3.

本実施例によれば、出力端子OUTとGNDとの間に設けたバイアス回路2の出力電圧によってコンパレータ4のバイアス電流を決めることで、前記バイアス電流を電源VCCの大きさに依らない定電流とすることができ、容易に低消費電流化が図れる基準電圧回路を得ることができる。また起動回路3により、速やかな出力電圧の立上がりと、必要最小限の起動期間での立上がりを実現し得る基準電圧回路を得ることができる。   According to the present embodiment, the bias current of the comparator 4 is determined by the output voltage of the bias circuit 2 provided between the output terminal OUT and GND, so that the bias current becomes a constant current independent of the magnitude of the power supply VCC. Therefore, it is possible to obtain a reference voltage circuit that can easily reduce current consumption. In addition, the starter circuit 3 can provide a reference voltage circuit that can realize a rapid rise in output voltage and a rise in the minimum necessary start-up period.

次に、本発明の第2の実施例を図2により説明する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図2は、図1におけるバイアス回路の構成のみを変えたものである。すなわち、電源
VCCにドレインを、出力端子OUTにゲートをそれぞれ接続したNMOSトランジスタN8と、ドレインとゲートを短絡しそのドレインをNMOSトランジスタN8のソースに、ソースをGNDにそれぞれ接続したNMOSトランジスタN5と、ゲートをNMOSトランジスタN5のゲートに、ソースをGNDにそれぞれ接続したNMOSトランジスタN4と、ドレインとゲートを短絡しそのドレインをNMOSトランジスタN4のドレインに、ソースを電源VCCにそれぞれ接続したPMOSトランジスタP5とでバイアス回路2Aを構成し、PMOSトランジスタP5のゲート・ドレインがバイアス回路2Aの出力ノードS1となっている。
FIG. 2 shows only the configuration of the bias circuit in FIG. That is, an NMOS transistor N8 having a drain connected to the power supply VCC and a gate connected to the output terminal OUT, an NMOS transistor N5 short-circuited between the drain and gate, the drain connected to the source of the NMOS transistor N8, and the source connected to GND, An NMOS transistor N4 having the gate connected to the gate of the NMOS transistor N5 and the source connected to GND, and a PMOS transistor P5 having the drain and gate short-circuited, the drain connected to the drain of the NMOS transistor N4, and the source connected to the power supply VCC. The bias circuit 2A is configured, and the gate / drain of the PMOS transistor P5 is the output node S1 of the bias circuit 2A.

バイアス回路2Aにおいて、NMOSトランジスタN8を用いたことにより、NMOSトランジスタN5のドレイン電位は出力端子OUT電位からNMOSトランジスタN8のしきい値電圧Vth分低下した電圧となるから、更なる低電流設定が容易に可能となる。   Since the NMOS transistor N8 is used in the bias circuit 2A, the drain potential of the NMOS transistor N5 becomes a voltage lower than the output terminal OUT potential by the threshold voltage Vth of the NMOS transistor N8, so that further low current setting is easy. It becomes possible.

このように上述した本実施例によれば、本発明の第1の実施例の効果に加え、容易に低電流設定が可能となり集積化に有利な基準電圧回路を得ることが可能になる。   As described above, according to this embodiment described above, in addition to the effects of the first embodiment of the present invention, it is possible to easily set a low current and to obtain a reference voltage circuit advantageous for integration.

本発明は、半導体集積回路装置用の基準電圧回路における低消費電流かをはかれる。   According to the present invention, it is possible to measure low current consumption in a reference voltage circuit for semiconductor integrated circuit devices.

本発明の第1の実施例の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the 1st Example of this invention. 本発明の第2の実施例の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the 2nd Example of this invention. 従来の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the conventional structure.

符号の説明Explanation of symbols

2,2A バイアス回路
3 起動回路
4 コンパレータ
VCC 電源
OUT 出力端子
STB 制御端子
D1,D2 ダイオード
R1〜R3 抵抗
P1〜P8 PMOSトランジスタ
N1〜N8 NMOSトランジスタ
G1〜G3 NORゲート
G4 インバータ
2,2A Bias circuit 3 Start-up circuit 4 Comparator VCC Power supply OUT Output terminal STB Control terminal D1, D2 Diodes R1-R3 Resistors P1-P8 PMOS transistors N1-N8 NMOS transistors G1-G3 NOR gate G4 Inverter

Claims (7)

所定の電圧を出力する出力端子と、
コンパレータ回路要素とを備えた基準電圧回路において、
前記出力端子と基準電位との間にバイアス回路を設け、該バイアス回路出力によって前記コンパレータ回路要素バイアス電流の制御を行うことを特徴とする基準電圧回路。
An output terminal for outputting a predetermined voltage;
In a reference voltage circuit comprising a comparator circuit element,
A reference voltage circuit, wherein a bias circuit is provided between the output terminal and a reference potential, and the comparator circuit element bias current is controlled by the bias circuit output.
請求項1の基準電圧回路において、
前記バイアス回路出力のバイアス電流を定電流に制御することを特徴とする基準電圧回路。
The reference voltage circuit of claim 1,
A reference voltage circuit characterized by controlling a bias current of the bias circuit output to a constant current.
請求項2の基準電圧回路において、
前記基準電圧回路の起動時に前記バイアス回路を励起する起動回路を設けたことを特徴とする基準電圧回路。
The reference voltage circuit of claim 2,
A reference voltage circuit comprising a start circuit for exciting the bias circuit when the reference voltage circuit is started.
出力端子と、
第1の抵抗と、
第1の抵抗に直列接続する第1の半導体素子と、
直列接続した第2の抵抗及び第3の抵抗と、
第3の抵抗に直列接続した第2の半導体素子と、
第1の抵抗と第1の半導体素子との接続点と第2の抵抗と第3の抵抗との接続点とを比較入力とした電圧比較手段と、
前記電圧比較手段の出力に応じて前記第1の抵抗及び第2の抵抗へバイアス電流を供給するバイアス電流供給手段と、
出力端子と基準電位との間に接続し基準電流を生成するバイアス回路と、を具備し、
前記バイアス回路における基準電流に応じて前記電圧比較手段の動作電流を規定するようにしたことを特徴とする基準電圧回路。
An output terminal;
A first resistor;
A first semiconductor element connected in series to a first resistor;
A second resistor and a third resistor connected in series;
A second semiconductor element connected in series with a third resistor;
Voltage comparison means having a connection point between the first resistor and the first semiconductor element and a connection point between the second resistor and the third resistor as comparison inputs;
Bias current supply means for supplying a bias current to the first resistor and the second resistor in accordance with an output of the voltage comparison means;
A bias circuit connected between the output terminal and a reference potential to generate a reference current;
A reference voltage circuit characterized in that an operating current of the voltage comparison means is defined in accordance with a reference current in the bias circuit.
出力端子と、
制御端子と、
第1の抵抗と、
第1の抵抗に直列接続する第1の半導体素子と、
直列接続した第2の抵抗及び第3の抵抗と、
第3の抵抗に直列接続した第2の半導体素子と、
第1の抵抗と第1の半導体素子との接続点と第2の抵抗と第3の抵抗との接続点とを比較入力とした電圧比較手段と、
前記電圧比較手段の出力に応じて前記第1の抵抗及び第2の抵抗へバイアス電流を供給するバイアス電流供給手段と、
出力端子と基準電位との間に接続し基準電流を生成するバイアス回路と、
前記制御端子の入力信号に応じて前記出力端子の電位をプルアップする起動回路と、を具備し、
前記バイアス回路における基準電流に応じて前記電圧比較手段の動作電流を規定するとともに、前記バイアス回路における基準電流の通流開始を受けて前記起動回路を停止制御するようにしたことを特徴とする基準電圧回路。
An output terminal;
A control terminal;
A first resistor;
A first semiconductor element connected in series to a first resistor;
A second resistor and a third resistor connected in series;
A second semiconductor element connected in series with a third resistor;
Voltage comparison means having a connection point between the first resistor and the first semiconductor element and a connection point between the second resistor and the third resistor as comparison inputs;
Bias current supply means for supplying a bias current to the first resistor and the second resistor in accordance with an output of the voltage comparison means;
A bias circuit connected between the output terminal and a reference potential to generate a reference current;
A startup circuit that pulls up the potential of the output terminal in response to an input signal of the control terminal;
An operating current of the voltage comparing means is defined in accordance with a reference current in the bias circuit, and the starting circuit is controlled to stop in response to the start of the flow of the reference current in the bias circuit. Voltage circuit.
出力端子と、
第1の抵抗と、
第1の抵抗に直列接続する第1の半導体素子と、
直列接続した第2の抵抗及び第3の抵抗と、
第3の抵抗に直列接続した第2の半導体素子と、
第1の抵抗と第2の抵抗に流れる電流値を一致するように機能するバイアス制御手段と、
出力端子と基準電位との間に接続し基準電流を生成するバイアス回路と、を具備し、
前記バイアス回路における基準電流に応じて前記バイアス制御手段の動作電流を規定するようにしたことを特徴とする基準電圧回路。
An output terminal;
A first resistor;
A first semiconductor element connected in series to a first resistor;
A second resistor and a third resistor connected in series;
A second semiconductor element connected in series with a third resistor;
Bias control means functioning to match the current values flowing through the first resistor and the second resistor;
A bias circuit connected between the output terminal and a reference potential to generate a reference current;
A reference voltage circuit characterized in that an operating current of the bias control means is defined in accordance with a reference current in the bias circuit.
出力端子と、
制御端子と、
第1の抵抗と、
第1の抵抗に直列接続する第1の半導体素子と、
直列接続した第2の抵抗及び第3の抵抗と、
第3の抵抗に直列接続した第2の半導体素子と、
第1の抵抗と第2の抵抗に流れる電流値を一致するように機能するバイアス制御手段と、
出力端子と基準電位との間に接続し基準電流を生成するバイアス回路と、
前記制御端子の入力信号に応じて前記出力端子の電位をプルアップする起動回路と、を具備し、
前記バイアス回路における基準電流に応じて前記バイアス制御手段の動作電流を規定するとともに、前記バイアス回路における基準電流の通流開始を受けて前記起動回路を停止制御するようにしたことを特徴とする基準電圧回路。
An output terminal;
A control terminal;
A first resistor;
A first semiconductor element connected in series to a first resistor;
A second resistor and a third resistor connected in series;
A second semiconductor element connected in series with a third resistor;
Bias control means functioning to match the current values flowing through the first resistor and the second resistor;
A bias circuit connected between the output terminal and a reference potential to generate a reference current;
A startup circuit that pulls up the potential of the output terminal in response to an input signal of the control terminal;
An operating current of the bias control means is defined in accordance with a reference current in the bias circuit, and the start-up circuit is controlled to stop in response to the start of the flow of the reference current in the bias circuit. Voltage circuit.
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