JP2009003568A - Reference voltage generation circuit - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a constant output voltage in a reference voltage generation circuit with high accuracy. <P>SOLUTION: This reference voltage generation circuit has: a first PN junction element D1 constituting a temperature coefficient correction circuit 1; a third PN junction element D3 having the same configuration as a second PN junction element D2 constituting a reference voltage circuit 2, connected in parallel to the first PN junction element D1 so as to be electrically cut; and a first reference voltage circuit 4 including a fourth resistor R4 having the same composition as a first resistor R1 constituting the temperature coefficient correction circuit 1 and a fifth resistor R5 comprising a diffusion layer formed in the same substrate as the second PN junction element D2. The third PN junction element D3 is dynamically and electrically connected/cut to/from the first PN junction element D1 according to a ratio of a finished value of a resistance value of the fifth resistor to the fourth resistor R4. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体集積回路、特にアナログ回路で利用する基準電圧を発生する基準電圧発生回路に関する。   The present invention relates to a semiconductor integrated circuit, and more particularly to a reference voltage generation circuit that generates a reference voltage used in an analog circuit.

基準電圧発生回路は、温度変化や回路の電源電圧の変化に依らず所定の一定電圧を発生させる回路であり、従来、種々の回路方式が考案されている。その中で最も一般的に広く利用されている基準電圧発生回路は、PN接合素子の順方向電圧における温度依存性を利用する回路方式である。   The reference voltage generation circuit is a circuit that generates a predetermined constant voltage regardless of a change in temperature or a change in the power supply voltage of the circuit. Conventionally, various circuit systems have been devised. Among them, the most commonly used reference voltage generating circuit is a circuit system that utilizes the temperature dependence of the forward voltage of a PN junction element.

以下、従来の基準電圧発生回路について説明する。   A conventional reference voltage generation circuit will be described below.

図7は従来の基準電圧発生回路の回路構成を示している。カソードが接地電圧VSSと接続された第1のPN接合素子D1と、一端が第1のPN接合素子D1のアノードと接続された第1の抵抗器R1と、一端が第1の抵抗器R1の他端と接続され、他端が出力端子BGROUTと接続された第2の抵抗器R2とにより構成され、第1の抵抗器R1と第2の抵抗器R2との接続点の電圧を第1の電圧Vとして出力する温度係数補正回路101と、カソードが接地電圧VSSと接続された第2のPN接合素子D2と、一端が第2のPN接合素子D2のアノードと接続され、他端が出力端子BGROUTと接続された第3の抵抗器R3とにより構成され、第2のPN接合素子D2と第3の抵抗器R3との接続点の電圧を第2の電圧Vとして出力する基準電圧回路102と、第1の電圧Vが反転入力端子から入力され、第2の電圧Vが非反転入力端子から入力され、両電圧の差電圧を演算増幅して出力電圧Vを制御する差動増幅回路103とから構成されている(例えば、特許文献1又は非特許文献1を参照。)。 FIG. 7 shows a circuit configuration of a conventional reference voltage generating circuit. The first PN junction element D1 having a cathode connected to the ground voltage V SS, a first resistor R1 having one end connected to the anode of the first PN junction element D1, one end first resistor R1 The second resistor R2 is connected to the other end of the first resistor R2 and the other end is connected to the output terminal BGROUT. The voltage at the connection point between the first resistor R1 and the second resistor R2 is set to the first resistor R2. the temperature coefficient compensation circuit 101 for outputting a voltage V 1 of the cathode is the second PN junction element D2 which is connected to the ground voltage V SS, one end thereof connected to the anode of the second PN junction element D2, the other end There is constituted by a third resistor R3 connected to the output terminal BGROUT, reference for outputting a voltage at a connection point between the second PN junction element D2 and the third resistor R3 as the second voltage V 2 a voltage circuit 102, the first voltage V 1 is inverted Is inputted from the force terminal, a second voltage V 2 is input from the non-inverting input terminal, and a differential amplifier circuit 103 which controls the output voltage V o of the differential voltage between the two voltages to the operational amplifier ( For example, see Patent Document 1 or Non-Patent Document 1.)

以上のように構成された基準電圧発生回路における出力電圧Vと回路定数との関係について、図7を参照しながら説明する。 For the relationship between the output voltage V o and the circuit constant in the reference voltage generating circuit configured as described above will be described with reference to FIG.

第1のPN接合素子D1及び第2のPN接合素子D2の飽和電流をそれぞれIs1、Is2とし、PN接合電流をI、Iとし、アノード−カソード間電圧をVPN1、VPN2とし、第1の抵抗器R1、第2の抵抗器R2及び第3の抵抗器R3の抵抗値をそれぞれr、r、rとする。 The saturation currents of the first PN junction element D1 and the second PN junction element D2 are I s1 and I s2 , the PN junction currents are I 1 and I 2 , and the anode-cathode voltages are V PN1 and V PN2. The resistance values of the first resistor R1, the second resistor R2, and the third resistor R3 are r 1 , r 2 , and r 3 , respectively.

PN接合電流と飽和電流及びアノード−カソード間電圧との間には、以下の式(1)及び式(2)の関係が成り立つ。   The relationship of the following formulas (1) and (2) is established between the PN junction current, the saturation current, and the anode-cathode voltage.

=Is1・{exp(VPN1/V)−1} ……(1)
=Is2・{exp(VPN2/V)−1} ……(2)
ここで、Vは熱電圧であって、以下の式(3)の関係が成り立つ。
I 1 = I s1 · {exp (V PN1 / V T ) −1} (1)
I 2 = I s2 · {exp (V PN2 / V T ) −1} (2)
Here, VT is a thermal voltage, and the relationship of the following formula | equation (3) is formed.

=k・T/q ………(3)
ここで、kはボルツマン定数、qは単位電荷、Tは絶対温度であって、T=300K(約27℃)のとき、Vは約26mVとなる。通常、VPN1及びVPN2は0.7V近傍の値を取り、式(1)及び式(2)の各右辺の−1は指数部と比べて無視できる程に小さいため省略することができる。
V T = k · T / q (3)
Here, k is a Boltzmann constant, q is a unit charge, T is an absolute temperature, and when T = 300 K (about 27 ° C.), V T is about 26 mV. Usually, V PN1 and V PN2 take a value in the vicinity of 0.7 V, and −1 on each right side of Equation (1) and Equation (2) is negligibly small compared to the exponent part, and can be omitted.

第1の抵抗器R1の両端電圧をVR1とすると、以下の式(4)の関係が成り立つ。 When the voltage across the first resistor R1 is V R1 , the relationship of the following formula (4) is established.

R1=VPN2−VPN1
=V・LN(I/Is2)−V・LN(I/Is1
=V・LN(I・Is1/I・Is2) ……(4)
ここで、LNは自然対数を表わす。
V R1 = V PN2 −V PN1
= V T · LN (I 2 / I s2 ) −V T · LN (I 1 / I s1 )
= V T · LN (I 2 · I s1 / I 1 · I s2 ) (4)
Here, LN represents a natural logarithm.

差動増幅回路103は、入力電圧である第1の電圧Vと第2の電圧Vとが等しくなるように、出力電圧Vをフィードバック制御する。すなわち、以下の式(5)の関係が成り立つ。 The differential amplifier circuit 103, first voltages V 1 and so that the second and the voltage V 2 of equal the input voltage, the feedback control of the output voltage V o. That is, the relationship of the following formula (5) is established.

・r=I・r ………(5)
以上の式(3)、式(4)及び式(5)より、出力電圧Vは、以下の式(6)のように計算される。
I 1 · r 2 = I 2 · r 3 (5)
From the above equations (3), (4), and (5), the output voltage V o is calculated as in the following equation (6).

=V+I・r
=V+I・r
=V+(VR1/r)・r
=V+r/r・k/q・LN(Is1/Is2・r/r)・T ……(6)
s1、Is2は第1のPN接合素子D1及び第2のPN接合素子D2の面積に比例する。通常、第1のPN接合素子D1は、第2のPN接合素子D2と同一の構成を持つPN接合素子D5を基本単位とし、このPN接合素子D5を必要な面積分だけ複数個を並列に接続することにより構成される。この並列接続数をnとすると、式(6)は以下の式(7)のように表わされる。
V o = V 2 + I 2 · r 3
= V 2 + I 1 · r 2
= V 2 + (V R1 / r 1 ) · r 2
= V 2 + r 2 / r 1 · k / q · LN (I s1 / I s2 · r 2 / r 3 ) · T (6)
I s1 and I s2 are proportional to the areas of the first PN junction element D1 and the second PN junction element D2. Usually, the first PN junction element D1 has a PN junction element D5 having the same configuration as the second PN junction element D2 as a basic unit, and a plurality of PN junction elements D5 are connected in parallel by a required area. It is constituted by doing. When the number of parallel connections is n, Expression (6) is expressed as the following Expression (7).

=V+r/r・k/q・LN(n・r/r)・T ……(7)
式(7)の右辺第1項は、第2のPN接合素子D2のアノード−カソード間電圧VPN2であり、負の温度係数を有している(27℃において、約−2mV/℃)。式(7)の右辺第2項は、絶対温度Tに比例して増加する関数となっており、正の温度係数を有している。従って、第2のPN接合素子D2におけるアノード−カソード間電圧VPN2が持つ負の温度係数を相殺するように、第1の抵抗器R1、第2の抵抗器R2及び第3の抵抗器R3の各抵抗値r〜rと、第1のPN接合素子D1を構成するPN接合素子D5の並列接続数nを適当に選択することにより、出力電圧Vの温度係数をほぼ0に設定することができる。また、式(7)には電源電圧に関する項がなく、本質的に電源電圧に依存しない。また、差動増幅回路103の性能、例えば電圧利得、入力オフセット電圧、駆動能力及び電源電圧除去比等は、出力電圧Vの特性に影響を与えるが、通常、基準電圧発生回路で必要とする差動増幅回路103の性能は、現代の半導体プロセスを用いた半導体集積回路において容易に実現可能であり、出力電圧Vへの実用上の影響をほぼなくすことができる。さらに、式(7)の第2項には抵抗値r〜rが表われているが、2つの抵抗値の比の値で表わされており、プロセス変動によって変動してしまう抵抗絶対値には依存しない。
V o = V 2 + r 2 / r 1 · k / q · LN (n · r 2 / r 3 ) · T (7)
The first term on the right side of the equation (7) is the anode-cathode voltage V PN2 of the second PN junction element D2 and has a negative temperature coefficient (at −27 mV / ° C. at 27 ° C.). The second term on the right side of Equation (7) is a function that increases in proportion to the absolute temperature T, and has a positive temperature coefficient. Accordingly, the first resistor R1, the second resistor R2, and the third resistor R3 are arranged so as to cancel the negative temperature coefficient of the anode-cathode voltage V PN2 in the second PN junction element D2. and the resistance value r 1 ~r 3, by selecting the number of parallel connections n PN junction element D5 constituting the first PN junction element D1 appropriate to set the temperature coefficient of the output voltage V o to approximately 0 be able to. Further, Equation (7) has no term relating to the power supply voltage, and is essentially independent of the power supply voltage. Further, the performance of the differential amplifier circuit 103, for example, a voltage gain, input offset voltage, drivability and power supply rejection ratio, etc., which affect the characteristics of the output voltage V o, usually required in the reference voltage generating circuit performance of the differential amplifier circuit 103 are readily implemented in a semiconductor integrated circuit using the modern semiconductor processes, can be substantially eliminated practical effect on the output voltage V o. Furthermore, although the resistance values r 1 to r 3 are represented in the second term of the equation (7), they are represented by the ratio of the two resistance values, and the absolute resistances that vary due to process variations. It does not depend on the value.

以上のように、従来の基準電圧発生回路は、温度、電源電圧及びプロセス変動に対して依存性を持たず、常に一定電圧を供給することができ、半導体集積回路の基準電圧源として、電源回路を始め、アナログ/デジタル(A/D)変換器、デジタル/アナログ(D/A)変換器又はPLL(phase-locked loop)回路等の多くのアナログ回路に利用されている。   As described above, the conventional reference voltage generation circuit has no dependency on the temperature, the power supply voltage, and the process variation, and can always supply a constant voltage. As a reference voltage source of the semiconductor integrated circuit, the power supply circuit And other analog circuits such as an analog / digital (A / D) converter, a digital / analog (D / A) converter, or a PLL (phase-locked loop) circuit.

現在の半導体集積回路に広く適用される標準CMOS(complementary metal-oxide semiconductor)プロセスにおいて、基準電圧発生回路を実現するには、特別なプロセスオプションが不要であることから、第1の抵抗器R1、第2の抵抗器R2及び第3の抵抗器R3としてそれぞれポリシリコン抵抗を用いる構成と、第1のPN接合素子D1及び第2のPN接合素子D2として、拡散層とウェルとの境界部分からなるPN接合素子を用いる構成とが一般的である。   In a standard complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) process widely applied to the current semiconductor integrated circuit, no special process option is required to realize the reference voltage generation circuit. Therefore, the first resistor R1, A structure using polysilicon resistors as the second resistor R2 and the third resistor R3, respectively, and a boundary portion between the diffusion layer and the well as the first PN junction element D1 and the second PN junction element D2 A configuration using a PN junction element is common.

図8及び図9は標準CMOSプロセスにより形成される拡散層とウェルとの境界部分からなるPN接合素子の構成例を模式的に示している。   8 and 9 schematically show a configuration example of a PN junction element including a boundary portion between a diffusion layer and a well formed by a standard CMOS process.

図8はPN接合素子の平面構成を示し、図9は図8のIX−IX線における断面構成を示している。   FIG. 8 shows a planar configuration of the PN junction element, and FIG. 9 shows a cross-sectional configuration taken along line IX-IX in FIG.

図8及び図9に示すように、PN接合素子は、P型又はN型の半導体基板若しくはウェルにより構成される半導体層201と、該半導体層201の上部に構成される第1の分離層202と、第1の分離層202と半導体層201とで囲まれた領域に形成され、半導体層201とは反対の極性を持つウェル203と、該ウェル203の上で且つ第1の分離層202の内周部に沿って形成され、ウェル203と同一の極性を持つ第1の拡散層204と、ウェル203の上に第1の拡散層204の内周部に沿って形成された第2の分離層105と、ウェル203と第2の分離層205とに囲まれた領域に形成され、ウェル203とは反対の極性を持つ第2の拡散層206とにより構成され、ウェル203と第2の拡散層206との境界部分にPN接合素子207が形成される。   As shown in FIGS. 8 and 9, the PN junction element includes a semiconductor layer 201 constituted by a P-type or N-type semiconductor substrate or well, and a first separation layer 202 constituted above the semiconductor layer 201. Are formed in a region surrounded by the first isolation layer 202 and the semiconductor layer 201, and have a well 203 having a polarity opposite to that of the semiconductor layer 201, the well 203 and the first isolation layer 202. A first diffusion layer 204 formed along the inner periphery and having the same polarity as the well 203, and a second isolation formed on the well 203 along the inner periphery of the first diffusion layer 204 The layer 105 and the second diffusion layer 206 formed in a region surrounded by the well 203 and the second separation layer 205 and having the opposite polarity to the well 203, and the well 203 and the second diffusion layer. PN contact at boundary with layer 206 Element 207 is formed.

図8及び図9に示したPN接合素子は、ウェル203がP型の場合には、第2の拡散層206はN型であり、ウェル203から第2の拡散層206に向かう方向が順方向となる。逆に、ウェル203がN型の場合には、第2の拡散層206はP型であり、第2の拡散層206からウェル203に向かう方向が順方向となる。   In the PN junction element shown in FIGS. 8 and 9, when the well 203 is P-type, the second diffusion layer 206 is N-type, and the direction from the well 203 toward the second diffusion layer 206 is the forward direction. It becomes. Conversely, when the well 203 is N-type, the second diffusion layer 206 is P-type, and the direction from the second diffusion layer 206 toward the well 203 is the forward direction.

図8及び図9に示したPN接合素子を順方向領域で用いる場合には、第1の拡散層204の上面から該第1の拡散層204を介したウェル203と、第2の拡散層206の上面との両端間に順方向電圧が印加される。半導体層201には、ウェル203に対して逆方向となる電圧が印加されるため、第1の拡散層204を介したウェル203と第2の拡散層206とにのみ順方向電流が流れる。   When the PN junction element shown in FIGS. 8 and 9 is used in the forward direction region, the well 203 and the second diffusion layer 206 from the upper surface of the first diffusion layer 204 through the first diffusion layer 204 are used. A forward voltage is applied across the upper surface of the substrate. Since a voltage in the opposite direction to the well 203 is applied to the semiconductor layer 201, a forward current flows only through the well 203 and the second diffusion layer 206 via the first diffusion layer 204.

図10は図8及び図9に示したPN接合素子の順方向電圧VPNに対する順方向電流Iの27℃(約300K)における特性例を示している。横軸は順方向電圧VPNであり、縦軸は対数で示した順方向電流Iである。図10に示すように、PN接合素子の順方向特性は、順方向電圧VPNが図示され始めてから0.7V付近までの電圧領域では、順方向電流Isは、式(1)及び式(2)に示したとおりに順方向電圧VPNの増加に対して指数関数的に増加している。順方向電圧VPNが0.7V付近を超え、順方向電流Iが1×10−4A付近になると、順方向電流Iは指数関数的な増加から外れ始め、増加割合が減少していく。このような特性を示す主な原因は、図9に示したPN接合素子207におけるウェル203の境界部分から第1の拡散層204までのウェル203の抵抗成分である。図8及び図9に示したPN接合素子を図7に示した従来の基準電圧発生回路で使用する場合には、順方向電流Iはウェル203の抵抗成分の影響が無視できる程度に十分に低い電流領域(例えば1×10−5A程度まで領域)を使用することが基本となる。 Figure 10 shows a characteristic example at 27 ° C. in the forward current I s (about 300K) for the forward voltage V PN PN junction element shown in FIGS. The horizontal axis is the forward voltage V PN, the vertical axis represents the forward current I s shown in logarithm. As shown in FIG. 10, the forward characteristics of the PN junction element are as follows. In the voltage region from the forward voltage V PN starting to be shown to around 0.7 V, the forward current Is is expressed by the equations (1) and (2). As shown in (), it increases exponentially with increasing forward voltage VPN. It exceeds the forward voltage V PN is 0.7V around, the forward current I s is in the vicinity of 1 × 10 -4 A, the forward current I s start off the exponential increase, increase rate is decreased Go. The main cause of such characteristics is the resistance component of the well 203 from the boundary portion of the well 203 to the first diffusion layer 204 in the PN junction element 207 shown in FIG. The PN junction element shown in FIGS. 8 and 9 when used in the conventional reference voltage generating circuit shown in FIG. 7, the forward current I s is sufficiently negligible the influence of the resistance component of the well 203 Basically, a low current region (for example, a region up to about 1 × 10 −5 A) is used.

例えば、図10に示した特性が図7に示した従来の基準電圧発生回路の第2のPN接合素子D2であるとして、図10に示した第1の動作点OP1で、従来の基準電圧発生回路を動作させる場合は、第1〜第3の抵抗器R1〜R3の各抵抗値r〜rと、第2のPN接合素子D2に対する第1のPN接合素子D1を構成するPN接合素子D5の並列接続数nとは、以下のように設定できる。すなわち、出力電圧Vは約1.25Vの一定電圧であり、第2のPN接合素子D2の第1の動作点OP1により、アノード−カソード間電圧VPN2=第2の電圧V=0.65Vで、PN接合電流I=6μAであるため、第3の抵抗器R3の抵抗値r=(V−VPN2)/I=(1.25−0.65)V/6μA=100KΩとなる。従って、第1の抵抗器R1及び第2の抵抗器R2の各抵抗値r、rと、PN接合素子D5の並列接続数nとは、式(7)の右辺第2項が27℃における第2のPN接合素子D2のアノード−カソード間電圧VPN2の負の温度係数約−2mV/℃を相殺するように設定する必要がある。通常、PN接合素子D5の並列接続数nは10程度を選択することが多い。ここではn=10個に設定する。また、第3の抵抗器R3の抵抗値rと第2の抵抗器R2の抵抗値rとを共に100KΩに設定して、第1の抵抗器R1の抵抗値rを10KΩに設定すると、式(7)の右辺第2項は、r/r・k/q・LN(n・r/r)・T=100KΩ/10KΩ・LN(10・100KΩ/100KΩ)・26mV≒0.6Vとなり、温度係数は約0.6V/300K=2mV/℃となって、第2のPN接合素子D2の負の温度係数を相殺できる。 For example, assuming that the characteristic shown in FIG. 10 is the second PN junction element D2 of the conventional reference voltage generating circuit shown in FIG. 7, the conventional reference voltage generation is performed at the first operating point OP1 shown in FIG. when operating the circuit, PN junction elements constituting the respective resistance values r 1 ~r 3 of the first to third resistors R1-R3, the first PN junction element D1 for the second PN junction element D2 The parallel connection number n of D5 can be set as follows. That is, the output voltage V o is a constant voltage of about 1.25 V, and the anode-cathode voltage V PN2 = second voltage V 2 = 0.0 by the first operating point OP1 of the second PN junction element D2. Since the PN junction current I 2 = 6 μA at 65 V, the resistance value r 3 of the third resistor R 3 = (V o −V PN2 ) / I 2 = (1.25−0.65) V / 6 μA = 100KΩ. Therefore, the resistance values r 1 and r 2 of the first resistor R1 and the second resistor R2 and the number n of parallel connections of the PN junction element D5 are determined by the second term on the right side of Equation (7) being 27 ° C. It is necessary to set so as to cancel the negative temperature coefficient of about −2 mV / ° C. of the anode-cathode voltage V PN2 of the second PN junction element D2. Usually, the number n of parallel connections of the PN junction element D5 is often selected to be about 10. Here, n = 10 is set. Further, by setting the resistance value r 3 of the third resistor R3 and the resistance value r 2 of the second resistor R2 together 100 K.OMEGA, by setting the resistance value r 1 of the first resistor R1 to 10KΩ The second term on the right side of Equation (7) is r 2 / r 1 · k / q · LN (n · r 2 / r 3 ) · T = 100 KΩ / 10 KΩ · LN (10 · 100 KΩ / 100 KΩ) · 26 mV≈ 0.6V and the temperature coefficient is about 0.6V / 300K = 2 mV / ° C., and the negative temperature coefficient of the second PN junction element D2 can be offset.

また、このとき、式(5)により、PN接合電流I=r/r・I=100KΩ/100KΩ・6μA=6μAである。第1の電圧V及び第2の電圧Vは、差動増幅回路103により互いに等しくなるように制御されるため、第1の電圧V=第2の電圧V=0.65Vとなる。従って、第1のPN接合素子D1のアノード−カソード間電圧VPN1は、V−I・r=0.65V−6μA・10KΩ=0.59Vとなる。このときの第1のPN接合素子D1を構成する、第2のPN接合素子D2と同一の構成を持つPN接合素子D5のPN接合電流は、図10に示した第2の動作点OP2が取る0.6μAとなっており、PN接合素子D5の並列接続数nである10を乗ずると6μAとなるため、PN接合電流Iは6μAとなって、温度係数補正回路全体について整合している。 At this time, according to the equation (5), the PN junction current I 1 = r 3 / r 2 · I 2 = 100 KΩ / 100 KΩ · 6 μA = 6 μA. Since the first voltage V 1 and the second voltage V 2 are controlled to be equal to each other by the differential amplifier circuit 103, the first voltage V 1 = the second voltage V 2 = 0.65V. . Accordingly, the anode-cathode voltage V PN1 of the first PN junction element D1 is V 1 −I 1 · r 1 = 0.65 V−6 μA · 10 KΩ = 0.59 V. The second operating point OP2 shown in FIG. 10 takes the PN junction current of the PN junction element D5 that constitutes the first PN junction element D1 and has the same configuration as the second PN junction element D2. Since it is 0.6 μA and multiplied by 10 which is the number n of parallel connections of the PN junction element D5, it is 6 μA, so that the PN junction current I 1 is 6 μA, and the entire temperature coefficient correction circuit is matched.

以上まとめると、図7に示した従来の基準電圧発生回路において、第2のPN接合素子D2の動作点を図10に示した第1の動作点OP1(順方向電圧VPN=0.65V、順方向電流=6μA)とした場合には、第1の抵抗器R1の抵抗値r=10KΩ、第2の抵抗器R2の抵抗値r=100KΩ、第3の抵抗器R3の抵抗値r=100KΩ、第1のPN接合素子D1を構成するPN接合素子D5の並列接続数n=10個に設定することができる。
特開2003−7837号公報 Phillip E.Allen,CMOS Analog Circuit Design Second Edition,Oxford University Press,Inc.,p.153−p.159,2002
In summary, in the conventional reference voltage generating circuit shown in FIG. 7, the operating point of the second PN junction element D2 is the first operating point OP1 shown in FIG. 10 (forward voltage V PN = 0.65V, When the forward current = 6 μA), the resistance value r 1 of the first resistor R 1 = 10 KΩ, the resistance value r 2 of the second resistor R 2 = 100 KΩ, and the resistance value r of the third resistor R 3 3 = 100 KΩ, and the number of parallel connections n = 10 of the PN junction elements D5 constituting the first PN junction element D1 can be set.
JP 2003-7837 A Phillip E. Allen, CMOS Analog Circuit Design Second Second Edition, Oxford University Press, Inc. , P. 153-p. 159, 2002

しかしながら、前記従来の基準電圧発生回路は、主として回路面積の縮小を目的として、第1の抵抗器R1、第2の抵抗器R2及び第3の抵抗器R3の各抵抗値を減少する場合には、図8及び図9に示したPN接合素子におけるウェル203の抵抗成分が出力電圧Vの一定電圧特性に影響して出力電圧Vを上昇させ、正の温度依存傾向を増大させるという問題を有している。 However, the conventional reference voltage generation circuit mainly reduces the resistance of the first resistor R1, the second resistor R2, and the third resistor R3 for the purpose of reducing the circuit area. raises the output voltage V o influence the constant voltage characteristic of the resistance component output voltage V o of the wells 203 in the PN junction element shown in FIGS. 8 and 9, the problem of increasing the positive temperature dependence tendency Have.

具体的には、前記従来の基準電圧発生回路において、回路面積を縮小するには、基準電圧発生回路の主たる構成要素である各抵抗器及び各PN接合素子の面積を縮小することになる。抵抗器の面積を縮小するには、製造プロセスに依る抵抗値のばらつきの観点から抵抗器の幅を削減するよりもその長さを削減することになるため、抵抗器の抵抗値が低くなる。基準電圧発生回路の出力電圧Vは約1.25Vとほぼ一定であるため、抵抗器の抵抗値を減少していくと、回路に流れる電流はそれに比例して増大していくので、PN接合素子の面積を増やさない限りは、その電流密度が増大していく。ここで、PN接合素子の電流密度が増大すると、PN接合素子に寄生する抵抗成分(例えば図8及び図9に示したPN接合素子においては、ウェル203の抵抗成分)の出力電圧Vに対する影響が無視できなくなる。すなわち、図10に示したPN接合素子の順方向特性が、図7に示した第2のPN接合素子D2であるとして、回路面積の縮小を目的として第1の抵抗器R1、第2の抵抗器R2及び第3の抵抗器R3の各抵抗値を約10分の1に減少しようとした場合は、回路の電流を10倍程度にまで大きくする必要がある(図10に示したPN接合素子の順方向特性における第3の動作点OP3(順方向電圧VPN=0.71V、順方向電流=60μA)を参照。)。このとき、第2のPN接合素子D2の電流密度も10倍大きくなる。実際には、第2のPN接合素子D2の電流密度が大きくなると、図9に示したPN接合素子のウェル203の抵抗成分が顕在化し、第1の抵抗器R1の抵抗値rに対するウェル203の抵抗成分の相対的な比率が高くなると、設計通りの順方向電流を得られなくなる。 Specifically, in the conventional reference voltage generation circuit, in order to reduce the circuit area, the area of each resistor and each PN junction element which are main components of the reference voltage generation circuit is reduced. In order to reduce the area of the resistor, since the length of the resistor is reduced rather than reducing the width of the resistor from the viewpoint of variation in the resistance value depending on the manufacturing process, the resistance value of the resistor is lowered. Since the output voltage V o of the reference voltage generating circuit is substantially constant at about 1.25V, the decreases the resistance value of the resistor, because the current flowing through the circuit increases in proportion thereto, PN junction As long as the area of the element is not increased, the current density increases. Here, the current density of the PN junction element is increased, the resistance component parasitic on the PN junction element (in the PN junction element shown in example FIGS. 8 and 9, the resistance component of the well 203) effect on the output voltage V o of Cannot be ignored. That is, assuming that the forward characteristic of the PN junction element shown in FIG. 10 is the second PN junction element D2 shown in FIG. 7, the first resistor R1 and the second resistance for the purpose of reducing the circuit area. When the resistance values of the resistor R2 and the third resistor R3 are to be reduced to about 1/10, it is necessary to increase the circuit current to about 10 times (the PN junction element shown in FIG. 10). The third operating point OP3 in the forward characteristics of (refer to the forward voltage V PN = 0.71 V, the forward current = 60 μA). At this time, the current density of the second PN junction element D2 is also increased 10 times. Actually, when the current density of the second PN junction element D2 increases, the resistance component of the well 203 of the PN junction element shown in FIG. 9 becomes obvious, and the well 203 with respect to the resistance value r1 of the first resistor R1. When the relative ratio of the resistance components of the is increased, the forward current as designed cannot be obtained.

以下に、ウェル203の抵抗成分の抵抗値をrとして、その影響を考慮に入れて、図7に示した従来の基準電圧発生回路における出力電圧Vと回路定数との関係を表わす式(7)を計算し直してみる。但し、第1のPN接合素子D1は、第2のPN接合素子D2と同一のPN接合素子D5をn個分並列に接続しており、nは10程度であるため、第1のPN接合素子D1のウェル203の抵抗成分は、第2のPN接合素子D2と比べて10分の1程度と小さい。このため、以下の計算では明示的に示さないこととする(第1のPN接合素子D1は、第1の抵抗器R1と直列に接続されているため、第1の抵抗器R1に含まれると考えてもよい。)。出力電圧Vに関して新たに以下の式(8)の関係が成り立つ。 Hereinafter, the resistance value of the resistance component of the well 203 as r w, taking into account the influence, equation representing the relationship between the output voltage V o and the circuit constant of the conventional reference voltage generating circuit shown in FIG. 7 ( Try recalculating 7). However, since the first PN junction element D1 connects n PN junction elements D5 identical to the second PN junction element D2 in parallel, and n is about 10, the first PN junction element D1 The resistance component of the well 203 of D1 is as small as about 1/10 compared to the second PN junction element D2. For this reason, it is not explicitly shown in the following calculation. (Because the first PN junction element D1 is connected in series with the first resistor R1, it is included in the first resistor R1. You can think about that.) The relationship of the following new formula with respect to the output voltage V o (8) holds.

=V+I・(r+r)=V+I・(r+r) ……(8)
式(8)と、前述の式(3)、式(4)及び式(5)とにより、出力電圧Vは以下の式(9)のように表わされる。
V o = V 1 + I 1 · (r 1 + r 2 ) = V 2 + I 2 · (r 3 + r w ) (8)
Equation (8), the above-mentioned formula (3), by the equation (4) and (5), the output voltage V o is expressed as the following equation (9).

=V+r・(1+r/r)/{r・(1−r・r/r/r)}・k/q・LN(n・r/r)・T ……(9)
ここで、式(7)と式(9)との右辺第2項に関して、式(7)に対する式(9)の比を取ると、以下の式(10)のように表わされる。
V o = V 2 + r 2 · (1 + r w / r 3 ) / {r 1 · (1-r 2 · r w / r 1 / r 3 )} · k / q · LN (n · r 2 / r 3 ) ・ T ...... (9)
Here, regarding the second term on the right side of Expression (7) and Expression (9), when the ratio of Expression (9) to Expression (7) is taken, it is expressed as the following Expression (10).

(1+r/r)/(1−r・r/r/r) ……(10)
また、この設定例では、r=rであり、r=10・rを>>r考慮すると、式(10)は以下の式(11)のように表わされる。
(1 + r w / r 3 ) / (1-r 2 · r w / r 1 / r 3 ) (10)
In this setting example, when r 2 = r 3 and r 3 = 10 · r 1 is considered in consideration of >> r w , Expression (10) is expressed as Expression (11) below.

1/(1−r/r) ……(11)
以上のように、この設定例においては、図9に示したPN接合素子のウェル203の抵抗成分によって、出力電圧Vを式(7)の右辺第2項に関して、約1/(1−r/r)倍上昇させてしまい、基準電圧発生回路における一定電圧特性を劣化させてしまう。
1 / (1-r w / r 1) ...... (11)
As described above, in this configuration example, the resistance component of the well 203 of the PN junction element shown in FIG. 9, the output voltages V o with respect to the second term on the right side of equation (7), about 1 / (1-r w / r 1 ) times higher, degrading the constant voltage characteristics in the reference voltage generating circuit.

さらに、回路の動作温度が27℃から変動すると、式(7)の右辺第2項が絶対温度Tに比例するため、27℃との温度差に比例して出力電圧Vの上昇度合いが決まる。例えば、動作温度が125℃の場合には、27℃との温度差が98℃であるため、98/(300K)×100=33%だけ27℃と比べて上昇度合いが増加する。また、動作温度が−40℃の場合には、27℃との温度差が−67℃であるため、−67/(300K)×100=−22%だけ27℃と比べて上昇度合いが減少することになる。すなわち、出力電圧Vの正の温度依存傾向が増大することになる。 Furthermore, the operating temperature of the circuit is varied from 27 ° C., since the second term of Equation (7) is proportional to the absolute temperature T, determines the degree of increase of the output voltage V o is proportional to the temperature difference between 27 ° C. . For example, when the operating temperature is 125 ° C., the temperature difference from 27 ° C. is 98 ° C., so the degree of increase is increased by 98 / (300K) × 100 = 33% compared to 27 ° C. Further, when the operating temperature is −40 ° C., the temperature difference from 27 ° C. is −67 ° C., so that the degree of increase is reduced by −67 / (300 K) × 100 = −22% compared to 27 ° C. It will be. That is, the positive temperature dependence tendency of the output voltage V o increases.

以上述べたように、前記従来の基準電圧発生回路は、主として回路面積の縮小を目的として、第1の抵抗器R1、第2の抵抗器R2及び第3の抵抗器R3の抵抗値を減少させていくと、図8及び図9に示したPN接合素子のウェル203の抵抗成分が、出力電圧Vの一定電圧特性に影響して出力電圧Vを上昇させるため、正の温度依存傾向を増大させる。 As described above, the conventional reference voltage generation circuit reduces the resistance values of the first resistor R1, the second resistor R2, and the third resistor R3 mainly for the purpose of reducing the circuit area. As you, the resistance component of the well 203 of the PN junction element shown in FIGS. 8 and 9, since it affects the constant voltage characteristic of the output voltage V o increases the output voltage V o, a positive temperature dependence tendency Increase.

その影響の度合いは、式(11)に示したように、第1の抵抗器R1、第2の抵抗器R2及び第3の抵抗器R3の各抵抗値とウェル203の抵抗成分との相対的な比率にのみ影響される。しかし、ある特定の比率(通常、それぞれの抵抗器の仕上がり時の基準値)においてこの影響を相殺するように回路定数を最適化した場合であっても、実際には各抵抗器R1〜R3における仕上がり時の相対的な抵抗値は変動してしまう。このため、出力電圧Vの一定電圧特性が劣化してしまう。例えば、先の設定例の第1の抵抗器R1の抵抗値r=1KΩに対してウェル203の抵抗成分の抵抗値をr=100Ωとして回路が最適化されているとした場合に、ポリシリコンからなる第1の抵抗種及び拡散層からなる第2の抵抗種の変動幅を共に±20%とすると、第1の抵抗種及び第2の抵抗種の変動がそれぞれ−20%、+20%のときに、式(7)の右辺第2項は最も上昇して約+5.9%だけ変動し、第1の抵抗種及び第2の抵抗種の変動が+20%、−20%のときには最も減少して約−3.6%だけ変動してしまう。抵抗値の製造プロセスに起因して生じるこれらの仕上りずれに対する出力電圧の変動を抑制して、高精度な出力電圧を得るには、従来はウェハ検査工程において抵抗値のトリミングを余儀なくされている。 The degree of influence is relative to the resistance values of the first resistor R1, the second resistor R2, and the third resistor R3 and the resistance component of the well 203, as shown in the equation (11). Only affected by the ratio. However, even if the circuit constants are optimized so as to offset this influence at a certain specific ratio (usually the reference value at the time of finishing each resistor), in actuality, in each of the resistors R1 to R3, The relative resistance value at the time of finishing will fluctuate. Therefore, a constant voltage characteristic of the output voltage V o is deteriorated. For example, if the circuit is optimized by setting the resistance value of the resistance component of the well 203 to r w = 100Ω with respect to the resistance value r 1 = 1KΩ of the first resistor R1 in the previous setting example, Assuming that the fluctuation range of the first resistance type made of silicon and the second resistance type made of the diffusion layer are both ± 20%, the fluctuations of the first resistance type and the second resistance type are −20% and + 20%, respectively. The second term on the right side of equation (7) rises the most and fluctuates by about + 5.9%, and is the most when the fluctuations of the first resistance type and the second resistance type are + 20% and -20%. Decrease and change by about -3.6%. Conventionally, in order to obtain a high-accuracy output voltage by suppressing fluctuations in the output voltage due to these deviations caused by the resistance value manufacturing process, the resistance value must be trimmed in the wafer inspection process.

本発明は、前記従来の問題を解決し、基準電圧発生回路における出力電圧一定の電圧特性を高精度に得られるようにすることを目的とする。   An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems and to obtain a voltage characteristic with a constant output voltage in a reference voltage generation circuit with high accuracy.

前記の目的を達成するため、本発明は、基準電圧発生回路を、第1の抵抗器等の抵抗値とウェル等からなるPN接合素子の抵抗成分との相対的な仕上りをモニタし、その抵抗値の比率に応じて基準電圧発生回路の回路定数を動的に変更可能な構成とする。   In order to achieve the above-mentioned object, the present invention monitors a relative finish of a resistance value of a first resistor or the like and a resistance component of a PN junction element formed of a well or the like by using a reference voltage generating circuit. The circuit constant of the reference voltage generation circuit can be dynamically changed in accordance with the value ratio.

具体的に、本発明に係る第1の基準電圧発生回路は、直列接続された第1の抵抗器及び第2の抵抗器と、第1の抵抗器と順方向接続された第1のPN接合素子とを含む温度係数補正回路と、一端が出力端子及び第2の抵抗器と接続された第3の抵抗器と、該第3の抵抗器と順方向接続され且つ基板の第1拡散層に形成された第2のPN接合素子とを含む基準電圧回路と、第1の抵抗器及び第2の抵抗器の接続部における第1の電圧と、第3の抵抗器及び第2のPN接合素子の接続部における第2の電圧との差電圧を増幅して、出力端子の出力電圧を制御する差動増幅回路と、定電流源と接続され且つ組成が第1の抵抗器と同一の第4の抵抗器と、定電流源と接続され且つ基板に形成された第2拡散層からなる第5の抵抗器とを含む第1の参照電圧回路と、第1の参照電圧回路における第4の抵抗器により生じる電圧と第5の抵抗器により生じる電圧との差電圧を比較する第1の比較回路と、第1のPN接合素子に第1のスイッチ回路を介して並列に接続された第3のPN接合素子とを備え、第1のスイッチ回路は、第1の比較回路の比較結果に基づいて開閉されることを特徴とする。   Specifically, a first reference voltage generation circuit according to the present invention includes a first resistor and a second resistor connected in series, and a first PN junction forward-connected to the first resistor. A temperature coefficient correction circuit including an element, a third resistor having one end connected to the output terminal and the second resistor, a forward connection with the third resistor, and a first diffusion layer of the substrate. A reference voltage circuit including the formed second PN junction element, a first voltage at a connection between the first resistor and the second resistor, a third resistor, and a second PN junction element A differential amplifier circuit for controlling the output voltage of the output terminal by amplifying a difference voltage from the second voltage at the connection portion of the first and second terminals connected to the constant current source and having the same composition as the first resistor. And a fifth resistor comprising a second diffusion layer connected to the constant current source and formed on the substrate. A first comparison circuit for comparing a voltage difference between a voltage generated by the fourth resistor and a voltage generated by the fifth resistor in the first reference voltage circuit, and a first PN junction element. And a third PN junction element connected in parallel via one switch circuit, wherein the first switch circuit is opened and closed based on a comparison result of the first comparison circuit.

第1の基準電圧発生回路によると、例えば、組成が第1の抵抗器と同一である第4の抵抗器の抵抗値に対する基板に形成された第2拡散層からなる第5の抵抗器の抵抗値が所定の割合よりも高くなった場合には、第1のスイッチ回路が導通状態から非導通状態に遷移して、第1のPN接合素子に並列接続される第3のPN接合素子を切り離し、出力電圧の上昇と正の温度依存傾向の増大を抑止することができる。これに対し、第4の抵抗器の抵抗値に対する第5の抵抗器の抵抗値が所定の割合よりも低くなった場合には、第1のスイッチ回路が非導通状態から導通状態に遷移して、第1のPN接合素子に並列接続される第3のPN接合素子を接続し、出力電圧の低下と負の温度依存傾向の増大を抑止することができる。   According to the first reference voltage generation circuit, for example, the resistance of the fifth resistor comprising the second diffusion layer formed on the substrate with respect to the resistance value of the fourth resistor having the same composition as the first resistor. When the value becomes higher than the predetermined ratio, the first switch circuit transitions from the conductive state to the non-conductive state, and the third PN junction element connected in parallel to the first PN junction element is disconnected. The increase in output voltage and the increase in the positive temperature dependence tendency can be suppressed. On the other hand, when the resistance value of the fifth resistor with respect to the resistance value of the fourth resistor is lower than a predetermined ratio, the first switch circuit transits from the non-conductive state to the conductive state. By connecting a third PN junction element connected in parallel to the first PN junction element, it is possible to suppress a decrease in output voltage and an increase in negative temperature dependence.

第1の基準電圧発生回路において、第1の参照電圧回路は、第4の抵抗器の抵抗値に対する第5の抵抗器の抵抗値の比の値が所定値よりも高いか又は所定値よりも低い場合に極性が反転する、第4の抵抗器と第5の抵抗器との協働により発生する差電圧を第1の参照電圧として出力することが好ましい。   In the first reference voltage generation circuit, the first reference voltage circuit is configured such that the ratio of the resistance value of the fifth resistor to the resistance value of the fourth resistor is higher than a predetermined value or higher than a predetermined value. It is preferable to output a differential voltage generated by the cooperation of the fourth resistor and the fifth resistor, the polarity of which is inverted when it is low, as the first reference voltage.

第1の基準電圧発生回路において、定電流源と接続され且つ組成が第1の抵抗器と同一の第6の抵抗器と、定電流源と接続され且つ基板に形成された第3拡散層からなる第7の抵抗器とを含む第2の参照電圧回路と、第2の参照電圧回路における第6の抵抗器により生じる電圧と第7の抵抗器により生じる電圧との差電圧を比較する第2の比較回路と、第1のPN接合素子に第2のスイッチ回路を介して並列に接続された第4のPN接合素子とをさらに備え、第2のスイッチ回路は、第2の比較回路の比較結果に基づいて開閉されることが好ましい。   In the first reference voltage generation circuit, a sixth resistor connected to the constant current source and having the same composition as the first resistor, and a third diffusion layer connected to the constant current source and formed on the substrate A second reference voltage circuit including a seventh resistor and a second reference voltage circuit for comparing a difference voltage between a voltage generated by the sixth resistor and a voltage generated by the seventh resistor in the second reference voltage circuit. And a fourth PN junction element connected in parallel to the first PN junction element via the second switch circuit, and the second switch circuit is a comparison of the second comparison circuit. It is preferable to open and close based on the result.

この場合に、第1の参照電圧回路は、第4の抵抗器の抵抗値に対する第5の抵抗器の抵抗値の比の値が所定値よりも高い場合に極性が反転する、第4の抵抗器と第5の抵抗器との協働により発生する差電圧を第1の参照電圧として出力し、第2の参照電圧回路は、第6の抵抗器の抵抗値に対する第7の抵抗器の抵抗値の比値が所定値よりも低い場合に極性が反転する、第6の抵抗器と第7の抵抗器との協働により発生する差電圧を第2の参照電圧として出力することが好ましい。   In this case, the first reference voltage circuit includes a fourth resistor whose polarity is reversed when the ratio of the resistance value of the fifth resistor to the resistance value of the fourth resistor is higher than a predetermined value. A differential voltage generated by the cooperation of the resistor and the fifth resistor is output as a first reference voltage, and the second reference voltage circuit has a resistance of the seventh resistor with respect to the resistance value of the sixth resistor. It is preferable to output, as the second reference voltage, a differential voltage generated by the cooperation of the sixth resistor and the seventh resistor whose polarity is inverted when the ratio value of the values is lower than a predetermined value.

第1の基準電圧発生回路において、第1のPN接合素子は、第2のPN接合素子と同一構成のPN接合素子が複数で且つ並列に接続されてなることが好ましい。   In the first reference voltage generation circuit, the first PN junction element is preferably formed by connecting a plurality of PN junction elements having the same configuration as the second PN junction element in parallel.

本発明に係る第2の基準電圧発生回路は、直列接続された第1の抵抗器、第2の抵抗器及び第3の抵抗器と、第1の抵抗器と順方向接続された第1のPN接合素子とを含む温度係数補正回路と、一端が出力端子及び第3の抵抗器と接続された第4の抵抗器と、該第4の抵抗器と順方向接続され且つ基板の第1拡散層に形成された第2のPN接合素子とを含む基準電圧回路と、第2の抵抗器及び第3の抵抗器の接続部における第1の電圧と、第4の抵抗器及び第2のPN接合素子の接続部における第2の電圧との差電圧を増幅して、出力端子の出力電圧を制御する差動増幅回路と、定電流源と接続され且つ組成が第2の抵抗器と同一の第5の抵抗器と、定電流源と接続され且つ基板に形成された第2拡散層からなる第6の抵抗器とを含む第1の参照電圧回路と、第1の参照電圧回路における第5の抵抗器により生じる電圧と第6の抵抗器により生じる電圧との差電圧を比較する第1の比較回路と、第1の抵抗器に並列に接続され、第1の比較回路の比較結果に基づいて開閉される第1のスイッチ回路とを備えていることを特徴とする。   A second reference voltage generation circuit according to the present invention includes a first resistor connected in series, a second resistor and a third resistor, and a first resistor connected in a forward direction with the first resistor. A temperature coefficient correction circuit including a PN junction element; a fourth resistor having one end connected to the output terminal and the third resistor; and a first diffusion of the substrate connected in a forward direction to the fourth resistor. A reference voltage circuit including a second PN junction element formed in the layer; a first voltage at a connection between the second resistor and the third resistor; a fourth resistor and a second PN A differential amplifying circuit for amplifying a difference voltage from the second voltage at the connection portion of the junction element to control an output voltage of the output terminal, and a constant current source and having the same composition as the second resistor A first resistor including a fifth resistor and a sixth resistor connected to the constant current source and formed of a second diffusion layer formed on the substrate; A reference voltage circuit, a first comparison circuit for comparing a difference voltage between a voltage generated by the fifth resistor and a voltage generated by the sixth resistor in the first reference voltage circuit, and a first resistor in parallel with each other And a first switch circuit that is opened and closed based on a comparison result of the first comparison circuit.

第2の基準電圧発生回路によると、例えば、組成が第2の抵抗器と同一である第5の抵抗器の抵抗値に対する基板に形成された第2拡散層からなる第5の抵抗器の抵抗値が所定の割合よりも高くなった場合には、第1のスイッチ回路が導通状態から非導通状態に遷移して、第2の抵抗器に直列接続される第1の抵抗器を有効とするため、出力電圧の上昇と正の温度依存傾向の増大を抑止することができる。これに対し、第2の抵抗器の抵抗値に対する第5の抵抗器の抵抗値が所定の割合よりも低くなった場合には、第1のスイッチ回路が非導通状態から導通状態に遷移して、第2の抵抗器に直列接続され第1抵抗器を短絡するため、出力電圧の低下と負の温度依存傾向の増大を抑止することができる。   According to the second reference voltage generation circuit, for example, the resistance of the fifth resistor formed of the second diffusion layer formed on the substrate with respect to the resistance value of the fifth resistor having the same composition as the second resistor. When the value becomes higher than a predetermined ratio, the first switch circuit transits from the conductive state to the non-conductive state, and the first resistor connected in series to the second resistor is enabled. Therefore, an increase in output voltage and an increase in a positive temperature dependence tendency can be suppressed. On the other hand, when the resistance value of the fifth resistor with respect to the resistance value of the second resistor becomes lower than a predetermined ratio, the first switch circuit transitions from the non-conductive state to the conductive state. Since the first resistor is short-circuited in series with the second resistor, a decrease in output voltage and an increase in negative temperature dependence can be suppressed.

第2の基準電圧発生回路において、定電流源と接続され且つ組成が第2の抵抗器と同一の第7の抵抗器と、定電流源と接続され且つ基板に形成された第3拡散層からなる第8の抵抗器とを含む第2の参照電圧回路と、第2の参照電圧回路における第7の抵抗器により生じる電圧と第8の抵抗器により生じる電圧との差電圧を比較する第2の比較回路と、温度係数補正回路における第1の抵抗器と第2の抵抗器との間に直列に接続された第9の抵抗器と、第9の抵抗器に並列に接続され、第2の比較回路の結果に基づいて開閉される第2のスイッチ回路とをさらに備えていることが好ましい。   In the second reference voltage generation circuit, a seventh resistor connected to the constant current source and having the same composition as the second resistor, and a third diffusion layer connected to the constant current source and formed on the substrate A second reference voltage circuit including an eighth resistor and a second reference voltage circuit for comparing a difference voltage between a voltage generated by the seventh resistor and a voltage generated by the eighth resistor in the second reference voltage circuit. A ninth resistor connected in series between the first resistor and the second resistor in the temperature coefficient correction circuit, and a second resistor connected in parallel to the ninth resistor, And a second switch circuit that is opened and closed based on the result of the comparison circuit.

本発明に係る第3の基準電圧発生回路は、直列接続された第1の抵抗器及び第2の抵抗器と、第1の抵抗器と順方向接続された第1のPN接合素子とを含む温度係数補正回路と、一端が出力端子及び第2の抵抗器と接続された第3の抵抗器と該第3の抵抗器と直列接続された第4の抵抗器と、該第4の抵抗器と順方向接続され且つ基板の第1拡散層に形成された第2のPN接合素子とを含む第1の基準電圧回路と、一端が出力端子と接続された第5の抵抗器と、該第5の抵抗器と直列接続された第6の抵抗器と、該第6の抵抗器と順方向接続され且つ基板に形成された第2拡散層に形成された第3のPN接合素子とを含む第2の基準電圧回路と、第1の抵抗器及び第2の抵抗器の接続部における第1の電圧と、第1の基準電圧回路における第3の抵抗器及び第4抵抗器の接続部又は第2の基準電圧回路における第5の抵抗器及び第6抵抗器の接続部の第2の電圧との差電圧を増幅して、出力端子の出力電圧を制御する差動増幅回路と、定電流源と接続され且つ組成が第1の抵抗器と同一の第7の抵抗器と、定電流源と接続され且つ基板に形成された第3拡散層からなる第8の抵抗器とを含む第1の参照電圧回路と、第1の参照電圧回路における第7の抵抗器により生じる電圧と第8の抵抗器により生じる電圧との差電圧を比較する第1の比較回路と、第1の比較回路の比較結果に基づいて論理演算を行なうことにより、第1の基準電圧回路又は第2の基準電圧回路のいずれか一方を選択する論理回路とを備えていることを特徴とする。   The third reference voltage generation circuit according to the present invention includes a first resistor and a second resistor connected in series, and a first PN junction element connected in the forward direction with the first resistor. A temperature coefficient correction circuit; a third resistor having one end connected to the output terminal and the second resistor; a fourth resistor connected in series to the third resistor; and the fourth resistor. And a first reference voltage circuit including a second PN junction element formed in the first diffusion layer of the substrate and a fifth resistor having one end connected to the output terminal, A sixth resistor connected in series with the fifth resistor, and a third PN junction element connected to the sixth resistor in the forward direction and formed in the second diffusion layer formed on the substrate. A second reference voltage circuit; a first voltage at a connection between the first resistor and the second resistor; and a first voltage at the first reference voltage circuit. The difference voltage between the second resistor and the fourth resistor or the second voltage of the fifth resistor and the sixth resistor in the second reference voltage circuit is amplified and output from the output terminal A differential amplifier circuit for controlling the voltage; a seventh resistor connected to the constant current source and having the same composition as the first resistor; and a third diffusion layer connected to the constant current source and formed on the substrate A first reference voltage circuit including an eighth resistor comprising: a first reference voltage circuit for comparing a difference voltage between a voltage generated by the seventh resistor and a voltage generated by the eighth resistor in the first reference voltage circuit; And a logic circuit that selects either the first reference voltage circuit or the second reference voltage circuit by performing a logical operation based on the comparison result of the first comparison circuit. It is characterized by being.

第3の基準電圧発生回路によると、例えば、組成が第1の抵抗器と同一である第7の抵抗器の抵抗値に対する基板に形成された第3拡散層からなる第8の抵抗器の抵抗値が所定の割合よりも高くなった場合には、第1の比較回路の出力電圧が反転する。このため、論理回路からの出力信号により、第7の抵抗器の仕上がり時の抵抗値と第8の抵抗器の仕上がり時の抵抗値の比の変動に応じて、第1の基準電圧回路及び第2の基準電圧回路のうちのいずれか一方が選択されるので、出力電圧の上昇と正の温度依存傾向の増大又は出力電圧の低下と負の温度依存傾向の増大を抑止することができる。   According to the third reference voltage generation circuit, for example, the resistance of the eighth resistor comprising the third diffusion layer formed on the substrate with respect to the resistance value of the seventh resistor having the same composition as the first resistor. When the value becomes higher than a predetermined ratio, the output voltage of the first comparison circuit is inverted. Therefore, according to the output signal from the logic circuit, the first reference voltage circuit and the second reference voltage circuit according to the variation in the ratio of the resistance value when the seventh resistor is finished and the resistance value when the eighth resistor is finished. Since either one of the two reference voltage circuits is selected, it is possible to suppress an increase in the output voltage and an increase in the positive temperature dependence tendency, or a decrease in the output voltage and an increase in the negative temperature dependence tendency.

第3の基準電圧発生回路において、出力端子と接続された第9の抵抗器と、該第9の抵抗器と直列接続された第10の抵抗器と、該第10の抵抗器と順方向接続され且つ基板の第4拡散層に形成された第4のPN接合素子とを含む第3の基準電圧回路と、定電流源と接続され且つ組成が第1の抵抗器と同一の第11の抵抗器と、定電流源と接続され且つ基板に形成された第5拡散層からなる第12の抵抗器とを含む第2の参照電圧回路と、第2の参照電圧回路における第11の抵抗器により生じる電圧と第12の抵抗器により生じる電圧との差電圧を比較する第2の比較回路とをさらに備え、論理回路は、第1の比較回路及び第2の比較回路の比較結果に基づいて論理演算を行なうことにより、第1の基準電圧回路、第2の基準電圧回路及び第3の基準電圧回路のいずれか1つを選択することが好ましい。   In the third reference voltage generation circuit, a ninth resistor connected to the output terminal, a tenth resistor connected in series with the ninth resistor, and a forward connection to the tenth resistor A third reference voltage circuit including a fourth PN junction element formed in the fourth diffusion layer of the substrate and an eleventh resistor connected to the constant current source and having the same composition as the first resistor A second reference voltage circuit including a capacitor and a twelfth resistor connected to the constant current source and formed of a fifth diffusion layer formed on the substrate, and an eleventh resistor in the second reference voltage circuit A second comparison circuit for comparing a difference voltage between the generated voltage and the voltage generated by the twelfth resistor, and the logic circuit performs logic based on a comparison result of the first comparison circuit and the second comparison circuit. By performing the operation, the first reference voltage circuit, the second reference voltage circuit, and It is preferable to select one of the third reference voltage circuit.

本発明に係る基準電圧発生回路によると、温度係数補正回路を構成する抵抗器の抵抗値に対する基準電圧回路を構成するPN接合素子に直列に寄生する抵抗成分が変動して、基準電圧発生回路における出力電圧一定の電圧特性が所定範囲を超えてしまう場合であっても、温度係数補正回路を構成する抵抗器と同一組成の抵抗器とPN接合素子を構成する拡散層の寄生抵抗成分と同一の抵抗種の抵抗値の相対的な仕上りをモニタし、その比率に応じて基準電圧発生回路の回路定数を動的に変更することができるため、出力電圧一定の電圧特性を高精度に維持することができる。   According to the reference voltage generation circuit of the present invention, the resistance component that is parasitic in series with the PN junction element that forms the reference voltage circuit with respect to the resistance value of the resistor that forms the temperature coefficient correction circuit fluctuates. Even when the output voltage constant voltage characteristic exceeds the predetermined range, the same resistance as the resistor constituting the temperature coefficient correction circuit and the parasitic resistance component of the diffusion layer constituting the PN junction element The relative finish of the resistance value of the resistance type can be monitored, and the circuit constant of the reference voltage generation circuit can be dynamically changed according to the ratio, so that the output voltage constant voltage characteristics can be maintained with high accuracy. Can do.

(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態について図面を参照しながら説明する。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明の第1の実施形態に係る基準電圧発生回路の回路構成を示している。図1に示すように、第1の実施形態に係る基準電圧発生回路は、温度係数補正回路1と、基準電圧回路2と、差動増幅回路3と、第1の参照電圧回路4と、第2の参照電圧回路5と、第1の比較回路6と、第2の比較回路7と、第1の参照電圧回路4及び第2の参照電圧回路5の定電流源を生成するバイアス部8と、カソードが接地電圧VSSと接続され、アノードが第1のスイッチ回路SW1を介して第1の抵抗器R1と第1のPN接合素子D1との共通接続点と接続された第3のPN接合素子D3と、カソードが接地電圧VSSと接続され、アノードが第2のスイッチ回路SW2を介して第1の抵抗器R1と第1のPN接合素子D1との共通接続点と接続された第4のPN接合素子D4とから構成される。 FIG. 1 shows a circuit configuration of a reference voltage generating circuit according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the reference voltage generation circuit according to the first embodiment includes a temperature coefficient correction circuit 1, a reference voltage circuit 2, a differential amplifier circuit 3, a first reference voltage circuit 4, Two reference voltage circuits 5, a first comparison circuit 6, a second comparison circuit 7, a bias unit 8 that generates constant current sources for the first reference voltage circuit 4 and the second reference voltage circuit 5, and The third PN junction has its cathode connected to the ground voltage VSS and its anode connected to the common connection point of the first resistor R1 and the first PN junction element D1 via the first switch circuit SW1. an element D3, the cathode is connected to the ground voltage V SS, the anode is connected to the common connection point between the first resistor R1 and the first PN junction element D1 through the second switching circuit SW2 4 PN junction element D4.

温度係数補正回路1は、カソードが接地電圧VSSと接続された第1のPN接合素子D1と、一端が第1のPN接合素子D1のアノードと接続された第1の抵抗器R1と、一端が第1の抵抗器R1の他端と接続され、他端が出力端子BGROUTと接続された第2の抵抗器R2とからなり、第1の抵抗器R1及び第2の抵抗器R2の共通接続点の電圧を第1の電圧Vとして差動増幅器3に出力する。 Temperature coefficient compensation circuit 1 includes a first PN junction element D1 having a cathode connected to the ground voltage V SS, a first resistor R1 having one end connected to the anode of the first PN junction element D1, one end Is connected to the other end of the first resistor R1, and the other end is connected to the output terminal BGROUT, and the second resistor R2 is connected to the first resistor R1 and the second resistor R2. and outputs to the differential amplifier 3 a voltage of the point as the first voltage V 1.

基準電圧回路2は、カソードが接地電圧と接続された第2のPN接合素子D2と、一端が第2のPN接合素子D2のアノードと接続され、他端が出力端子BGROUTと接続された第3の抵抗器R3とからなり、第2のPN接合素子D2及び第3の抵抗器R3の共通接続点の電圧を第2の電圧Vとして差動増幅器3に出力する。 The reference voltage circuit 2 includes a second PN junction element D2 having a cathode connected to the ground voltage, a third end connected to the anode of the second PN junction element D2, and the other end connected to the output terminal BGROUT. It consists of resistors R3 Prefecture, and outputs to the differential amplifier 3 a voltage of the common connection point of the second PN junction element D2 and the third resistor R3 as the second voltage V 2.

差動増幅回路3は、反転入力端子に温度係数補正回路1からの第1の電圧Vが入力され、非反転入力端子に基準電圧回路2の第2の電圧Vが入力され、第1の電圧Vと第2の電圧Vとの差電圧を増幅して出力することにより、出力端子BGROUTから出力される出力電圧Vを制御する。 The differential amplifier circuit 3, the voltage V 1 from the temperature coefficient compensation circuit 1 are input to the inverting input terminal, a second voltage V 2 of the reference voltage circuit 2 is input to the non-inverting input terminal, a first by voltages V 1 and amplifies and outputs a difference voltage between the second voltage V 2, for controlling the output voltage V o output from the output terminal BGROUT.

第1の参照電圧回路4は、温度係数補正回路1の第1の抵抗器R1及び第2の抵抗器R2並びに基準電圧回路2の第3の抵抗器Rと同一の第1の抵抗種(例えば、ポリシリコンを組成とする。)からなる第4の抵抗器R4と、第1のPN接合素子D1及び第2のPN接合素子D2に直列に寄生する抵抗成分と同一の第2の抵抗種(例えば、PN接合素子を半導体層又は半導体基板に形成されたウェルにより構成する場合には、半導体層又はウェルの抵抗成分)からなる第5の抵抗器R5とにより一対をなし、各抵抗器R4、R5は、互いに一端が接地電圧VSSと共通接続され、他端に所定のバイアス電流IB1を印加され、第4の抵抗器R4の両端電圧である第1の参照電圧VR4と第5の抵抗器R5の両端電圧である第2の参照電圧VR5とを出力する。 The first reference voltage circuit 4 has the same first resistance type (for example, the first resistor R1 and the second resistor R2 of the temperature coefficient correction circuit 1 and the third resistor R of the reference voltage circuit 2). And a second resistor type having the same resistance component as that parasitic in series with the first PN junction element D1 and the second PN junction element D2. For example, when the PN junction element is constituted by a well formed in a semiconductor layer or a semiconductor substrate, a pair is formed by a fifth resistor R5 made of a semiconductor layer or a resistance component of the well), and each resistor R4, R5 is commonly connected one end of the ground voltage V SS to each other, is applied a predetermined bias current I B1 at the other end, a first reference voltage V R4 is a voltage across the fourth resistor R4 of the fifth The second reference voltage V which is the voltage across the resistor R5 R5 is output.

図2(a)及び図2(b)に第1の実施形態に係る第2のPN接合素子D2であって、標準CMOSプロセスにより形成される拡散層とウェルとの境界部分からなるPN接合素子の構成例を示す。図2(a)は平面構成を示し、図2(b)は図2(a)のIIb−IIb線における断面構成を示している。   2A and 2B show a second PN junction element D2 according to the first embodiment, which is composed of a boundary portion between a diffusion layer and a well formed by a standard CMOS process. The example of a structure is shown. FIG. 2A shows a plan configuration, and FIG. 2B shows a cross-sectional configuration taken along the line IIb-IIb in FIG.

図2(a)及び図2(b)に示すように、第2のPN接合素子D2は、P型又はN型の半導体基板若しくはウェルにより構成される半導体層51と、該半導体層51の上部に構成される第1の分離層52と、該第1の分離層52と半導体層51とにより囲まれた領域に形成され、半導体層51とは反対の極性を持つウェル53と、該ウェル53の上で且つ第1の分離層52の内周部に沿って形成され、ウェル53と同一の極性を持つ第1の拡散層54と、ウェル53の上に第1の拡散層54の内周部に沿って形成された第2の分離層55と、ウェル53と第2の分離層55とに囲まれた領域に形成され、ウェル53とは反対の極性を持つ第2の拡散層56とにより構成され、ウェル53と第2の拡散層56との境界部分に第2のPN接合素子D2が形成される。   As shown in FIGS. 2A and 2B, the second PN junction element D2 includes a semiconductor layer 51 composed of a P-type or N-type semiconductor substrate or well, and an upper portion of the semiconductor layer 51. Formed in a region surrounded by the first separation layer 52 and the semiconductor layer 51, and a well 53 having a polarity opposite to that of the semiconductor layer 51, and the well 53 And a first diffusion layer 54 having the same polarity as the well 53 and an inner periphery of the first diffusion layer 54 on the well 53. And a second diffusion layer 56 formed in a region surrounded by the well 53 and the second separation layer 55 and having a polarity opposite to that of the well 53. And a second PN junction element at the boundary between the well 53 and the second diffusion layer 56 2 is formed.

図2(a)及び図2(b)に示した第2のPN接合素子D2は、ウェル53がP型の場合には、第2の拡散層56はN型であり、ウェル53から第2の拡散層56に向かう方向が順方向となる。逆に、ウェル53がN型の場合には、第2の拡散層56はP型であり、第2の拡散層56からウェル53に向かう方向が順方向となる。   In the second PN junction element D2 shown in FIGS. 2A and 2B, when the well 53 is P-type, the second diffusion layer 56 is N-type, and the second 53 The direction toward the diffusion layer 56 is the forward direction. Conversely, when the well 53 is N-type, the second diffusion layer 56 is P-type, and the direction from the second diffusion layer 56 toward the well 53 is the forward direction.

第2の参照電圧回路5は、第1の抵抗種からなる第6の抵抗器R6と、第2の抵抗種からなる第7の抵抗器R7とにより一対をなし、各抵抗器R6、R7は、互いに一端が接地電圧VSSと共通接続され、他端に所定のバイアス電流IB2を印加され、第6の抵抗器R6の両端電圧である第3の参照電圧VR6と第7の抵抗器R7の両端電圧である第4の参照電圧VR7とを出力する。 The second reference voltage circuit 5 is paired with a sixth resistor R6 made of the first resistance type and a seventh resistor R7 made of the second resistance type, and the resistors R6 and R7 are are commonly connected one end of the ground voltage V SS to each other, is applied a predetermined bias current I B2 in the other end, a third reference voltage V R6 is the voltage across the resistor R6 of the sixth seventh resistor A fourth reference voltage VR7 that is a voltage across R7 is output.

第1の比較回路6は、反転入力端子に第1の参照電圧VR4が入力され、非反転入力端子に第2の参照電圧VR5が入力され、両電圧の大小比較を行ない、大小関係に対応した所定の相補関係にある2ビットの論理信号C1、C1Bをそれぞれ非反転出力端子と反転出力端子とから出力する。 In the first comparison circuit 6, the first reference voltage VR4 is input to the inverting input terminal, the second reference voltage VR5 is input to the non-inverting input terminal, the two voltages are compared, and the magnitude relationship is established. Corresponding two-bit logic signals C1 and C1B having a predetermined complementary relationship are output from the non-inverting output terminal and the inverting output terminal, respectively.

第2の比較回路7は、反転入力端子に第3の参照電圧VR6が入力され、非反転入力端子に第4の参照電圧VR7が入力され、両電圧の大小比較を行ない、大小関係に対応した所定の相補関係にある2ビットの論理信号C2、C2Bをそれぞれ非反転出力端子と反転出力端子とから出力する。 In the second comparison circuit 7, the third reference voltage VR6 is input to the inverting input terminal, the fourth reference voltage VR7 is input to the non-inverting input terminal, the two voltages are compared, and the magnitude relationship is established. Corresponding two-bit logic signals C2 and C2B having a predetermined complementary relationship are output from the non-inverting output terminal and the inverting output terminal, respectively.

第1のスイッチ回路SW1は、第1の比較回路6から出力される論理信号C1Bに基づいて導通又は非導通状態が制御され、第2のスイッチ回路SW2は、第2の比較回路7から出力される論理信号C2Bに基づいて導通又は非導通状態が制御される。   The first switch circuit SW1 is controlled to be conductive or non-conductive based on the logic signal C1B output from the first comparison circuit 6, and the second switch circuit SW2 is output from the second comparison circuit 7. The conduction or non-conduction state is controlled based on the logic signal C2B.

バイアス電流IB1、IB2を出力するバイアス部8は、ソースが接地電圧VSSと接続され、ゲート及びドレインがダイオード接続されたNMOSトランジスタ9と、ソースが電源電圧VDDと接続され、ゲート及びドレインがダイオード接続され、NMOSトランジスタ9との協働によりバイアス電圧VB1を出力する第1のPMOSトランジスタ10と、ソースが電源電圧VDDと接続され、ゲートがバイアス電圧VB1と接続され、バイアス電流IB1を出力する定電流源としての第1のPMOSペアトランジスタ11、12と、ソースが電源電圧VDDと接続され、ゲートがバイアス電圧VB1と接続され、バイアス電流IB2を出力する定電流源としての第2のPMOSペアトランジスタ13、14とから構成されている。 The bias unit 8 that outputs the bias currents I B1 and I B2 includes an NMOS transistor 9 having a source connected to the ground voltage VSS and a gate and drain connected to a diode, a source connected to the power supply voltage V DD , a gate and The drain is diode-connected, the first PMOS transistor 10 outputs a bias voltage V B1 in cooperation with the NMOS transistor 9, the source is connected to the power supply voltage V DD , the gate is connected to the bias voltage V B1, and the bias The first PMOS pair transistors 11 and 12 as constant current sources that output the current I B1 , the source is connected to the power supply voltage V DD , the gate is connected to the bias voltage V B1, and the constant current source that outputs the bias current I B2 is output. It is composed of second PMOS pair transistors 13 and 14 as current sources. .

なお、第1のPN接合素子D1は、第2のPN接合素子D2と同一の構成を持つPN接合素子D5がn個、例えば9個の並列接続されて構成されている。   The first PN junction element D1 is configured by n, for example, nine, PN junction elements D5 having the same configuration as the second PN junction element D2 connected in parallel.

また、第1の比較回路6及び第2の比較回路7には公知の回路を用いることができる。例えば、各比較回路6、7には、PMOS差動入力型又はNMOS差動入力型で構成した回路、さらには、ヒステリシス特性を有する比較回路を用いることができる。   A known circuit can be used for the first comparison circuit 6 and the second comparison circuit 7. For example, each of the comparison circuits 6 and 7 may be a circuit configured with a PMOS differential input type or an NMOS differential input type, and further a comparison circuit having hysteresis characteristics.

図3に第1のスイッチ回路SW1及び第2のスイッチ回路の回路構成の一例を示す。図3に示すように、ソース及びドレインの一方が端子T8と接続され、ソース及びドレインの他方が端子T9と接続され、ゲートが制御端子T10と接続されたNMOSトランジスタ35と、ソース及びドレインの一方が端子T8と接続され、ソース及びドレインの他方が端子T9と接続され、ゲートがインバータ36を介して制御端子T10と接続され、NMOSトランジスタ35とCMOSトランスファゲートを構成するPMOSトランジスタ37とから構成されている。   FIG. 3 shows an example of the circuit configuration of the first switch circuit SW1 and the second switch circuit. As shown in FIG. 3, one of the source and drain is connected to the terminal T8, the other of the source and drain is connected to the terminal T9, and the gate is connected to the control terminal T10. Is connected to the terminal T8, the other of the source and drain is connected to the terminal T9, the gate is connected to the control terminal T10 via the inverter 36, and the NMOS transistor 35 and the PMOS transistor 37 constituting the CMOS transfer gate are configured. ing.

以下、前記のように構成された第1の実施形態に係る基準電圧発生回路の動作について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, the operation of the reference voltage generating circuit according to the first embodiment configured as described above will be described with reference to the drawings.

第1の実施形態においては、第1の抵抗器R1、第2の抵抗器R2及び第3の抵抗器R3を構成する第1の抵抗種と、第1のPN接合素子D1及び第2のPN接合素子D2に直列に寄生する抵抗成分と同一構成の第2の抵抗種の抵抗値の相対的な仕上がり値によって、温度係数補正回路1における第1のPN接合素子D1を構成する第5のPN接合素子D5の並列接続数nを動的に変更することにより、基準電圧発生回路における出力電圧Vの変動を抑止する。 In the first embodiment, the first resistor type constituting the first resistor R1, the second resistor R2, and the third resistor R3, the first PN junction element D1, and the second PN. The fifth PN that constitutes the first PN junction element D1 in the temperature coefficient correction circuit 1 by the relative finished value of the resistance value of the second resistance type having the same configuration as the resistance component parasitic in series with the junction element D2. by dynamically changing the number of parallel connections n the junction elements D5, to suppress fluctuations in the output voltage V o in the reference voltage generating circuit.

第1の実施形態に係る温度係数補正回路1と基準電圧回路2とは、図7に示した従来の基準電圧発生回路を構成する温度係数補正回路101及び基準電圧回路102と同一の構成で且つその回路定数も同一であるとすると、各PN接合素子D1、D2の飽和電流をそれぞれIs1、Is2、PN接合電流をI、I、アノード−カソード間電圧をVPN1、VPN2及び各抵抗器R1〜R3の抵抗値をそれぞれr、r、rとすると、出力電圧Vについては、前述した式(7)の関係が成り立つ。 The temperature coefficient correction circuit 1 and the reference voltage circuit 2 according to the first embodiment have the same configuration as the temperature coefficient correction circuit 101 and the reference voltage circuit 102 that constitute the conventional reference voltage generation circuit shown in FIG. If the circuit constants are also the same, the saturation currents of the PN junction elements D1 and D2 are respectively I s1 and I s2 , the PN junction currents are I 1 and I 2 , and the anode-cathode voltages are V PN1 , V PN2, and When the resistance value of each resistor R1~R3 and r 1, r 2, r 3, respectively, for the output voltage V o, is satisfied the relationship of formula (7) described above.

前述したように、第1の参照電圧回路4を構成する第4の抵抗器R4は、第1〜第3の抵抗器R1〜3と同一の第1の抵抗種で構成され、第5の抵抗器R5は第1及び第2のPN接合素子D1、D2に直列に寄生する抵抗成分と同一の第2の抵抗種で構成されている。従って、第4の抵抗器R4の抵抗値をrとし、第5の抵抗器R5の抵抗値をrとすると、各抵抗器R4、R5には同一のバイアス電流IB1が印加されることから、第1の参照電圧VR4はVR4=r・IB1となり、第2の参照電圧VR5はVR5=r・IB1となる。 As described above, the fourth resistor R4 configuring the first reference voltage circuit 4 is configured by the same first resistance type as the first to third resistors R1 to R3, and the fifth resistor The device R5 is composed of the same second resistance type as the resistance component parasitic in series with the first and second PN junction elements D1 and D2. Accordingly, the resistance value of the fourth resistor R4 and r 4, and the resistance value of the fifth resistor R5 and r 5, the same bias current I B1 is applied to the resistor R4, R5 Therefore, the first reference voltage V R4 is V R4 = r 4 · I B1 , and the second reference voltage V R5 is V R5 = r 5 · I B1 .

ここで、抵抗値rと抵抗値rとは、それぞれの抵抗種の抵抗値の仕上がり基準値に対してrは所定の割合だけ高抵抗(この割合をdr4(高抵抗であるため正値)とすると、r=r・(1+dr4)、但し、rはある所定の抵抗値とする。)に設定され、rは所定の割合だけ低抵抗(この割合をdr5(低抵抗であるため負値)とすると、r=r・(1+dr5))に設定されている。従って、実際の第1の抵抗種に対する第2の抵抗種の抵抗値の仕上がり値の相対的な比率が、(1+dr5)/(1+dr4)−1<0を満たす間は、各参照電圧の大小関係はVR4>VR5であるが、(1+dr5)/(1+dr4)−1>0になると各参照電圧の大小関係はVR4<VR5となって、大小関係が反転する。 Since and the resistance value r 5 resistance r 4, r 4 is a high-resistance by a predetermined ratio (this ratio d r4 (high resistance to finish the reference values of the respective resistors species resistance (Positive value), r 4 = r 0 · (1 + d r4 ), where r 0 is set to a predetermined resistance value), and r 5 is a low resistance by a predetermined ratio (this ratio is d r5 If it is (negative value because of low resistance), r 5 = r 0 · (1 + d r5 )) is set. Accordingly, as long as the relative ratio of the finished value of the resistance value of the second resistance type to the actual first resistance type satisfies (1 + d r5 ) / (1 + d r4 ) −1 <0, each reference voltage The magnitude relationship is V R4 > V R5 , but when (1 + d r5 ) / (1 + d r4 ) −1> 0, the magnitude relationship of each reference voltage becomes V R4 <V R5 and the magnitude relationship is inverted.

第1の参照電圧VR4と第2の参照電圧VR5との大小比較を行なう第1の比較回路6が出力する論理信号C1Bは、VR4>VR5のときは論理レベルの“1”であり、逆に、VR4<VR5のときは論理レベルの“0”である。第1のスイッチ回路SW1は、図3に示すCMOSトランスファゲートで構成されており、論理信号C1Bが“1”のときは導通状態となって、第3のPN接合素子D3が第1のPN接合素子D1に並列に追加される。また、第1のスイッチ回路SW1は、論理信号C1Bが“0”のとき非導通状態となって、第1のPN接合素子D1と並列に接続されていた第3のPN接合素子D3が電気的に切断される。 The logic signal C1B output from the first comparison circuit 6 that compares the first reference voltage V R4 and the second reference voltage V R5 is a logic level “1” when V R4 > V R5. On the contrary, when V R4 <V R5 , the logic level is “0”. The first switch circuit SW1 is composed of the CMOS transfer gate shown in FIG. 3, and is in a conductive state when the logic signal C1B is “1”, and the third PN junction element D3 is the first PN junction. Added in parallel to the element D1. Further, the first switch circuit SW1 becomes non-conductive when the logic signal C1B is “0”, and the third PN junction element D3 connected in parallel with the first PN junction element D1 is electrically connected. Disconnected.

第1の参照電圧回路4と同様に、第2の参照電圧回路5を構成する第6の抵抗器R6は、各抵抗器R1〜3と同一の第1の抵抗種で構成され、第7の抵抗器R7は第1及び第2のPN接合素子D1、D2に直列に寄生する抵抗成分と同一の第2の抵抗種で構成されている。第6の抵抗器R6の抵抗値をrとし、第7の抵抗器R7の抵抗値をrとすると、両抵抗には同一のバイアス電流IB2が印加されているため、第3の参照電圧VR6はVR6=r・IB2となり、第4の参照電圧VR7はVR7=r・IB2となる。 Similar to the first reference voltage circuit 4, the sixth resistor R <b> 6 constituting the second reference voltage circuit 5 is composed of the same first resistance type as the resistors R <b> 1 to R <b> 3. The resistor R7 is composed of the same second resistance type as the resistance component parasitic in series with the first and second PN junction elements D1 and D2. The resistance value of the sixth resistor R6 and r 6, when the resistance value of the seventh resistor R7 and r 7, since the two resistors the same bias current I B2 is applied, the third reference The voltage V R6 is V R6 = r 6 · I B2 , and the fourth reference voltage V R7 is V R7 = r 7 · I B2 .

ここで、抵抗値rと抵抗値rとは、それぞれの抵抗種の仕上がりの基準値に対してrは所定の割合だけ低抵抗(この割合をdr6(<0)とすると、r=r・(1+dr6))に設定され、rは所定の割合だけ高抵抗(この割合をdr7(>0)とすると、r=r・(1+dr7))に設定されている。 Here, the resistance value r 6 and the resistance value r 7 are as follows: r 6 is a low resistance by a predetermined ratio with respect to the reference value of the finish of each resistance type (if this ratio is d r6 (<0), r 6 6 = r 0 · (1 + d r6 )), and r 7 is set to a high resistance by a predetermined ratio (r 7 = r 0 · (1 + d r7 )) where this ratio is d r7 (> 0). ing.

従って、実際の第1の抵抗種に対する第2の抵抗種の抵抗値の仕上がり値の相対的な比率が、(1+dr7)/(1+dr6)−1>0を満たす間は、各参照電圧の大小関係はVR6<VR7であるが、(1+dr7)/(1+dr6)−1<0になると各参照電圧の大小関係はVR6>VR7となって、大小関係が反転する。 Therefore, as long as the relative ratio of the finished value of the resistance value of the second resistance type to the actual first resistance type satisfies (1 + d r7 ) / (1 + d r6 ) −1> 0, The magnitude relationship is V R6 <V R7 , but when (1 + d r7 ) / (1 + d r6 ) −1 <0, the magnitude relationship of each reference voltage becomes V R6 > V R7 and the magnitude relationship is inverted.

第3の参照電圧VR6と第4の参照電圧VR7との大小比較を行なう第2の比較回路7が出力する論理信号C2Bは、VR6<VR7のときは論理レベルの“0”であり、VR6>VR7のときは論理レベルの“1”である。第2のスイッチ回路SW2は、図3に示すCMOSトランスファゲートで構成されており、論理信号C2Bの論理信号が“0”のときは非導通状態となって、第1のPN接合素子D1に並列に接続されていた第4のPN接合素子D4が電気的に切断される。また、第2のスイッチ回路SW2は、論理信号C2Bが“1”のとき導通状態となって、第1のPN接合素子D1に第4のPN接合素子D4が並列に追加される。 The logic signal C2B output from the second comparison circuit 7 that compares the third reference voltage V R6 and the fourth reference voltage V R7 is “0” at the logic level when V R6 <V R7. Yes , when V R6 > V R7 , the logic level is “1”. The second switch circuit SW2 is composed of the CMOS transfer gate shown in FIG. 3, and is in a non-conductive state when the logic signal of the logic signal C2B is “0”, and is in parallel with the first PN junction element D1. The fourth PN junction element D4 connected to is electrically disconnected. Further, the second switch circuit SW2 becomes conductive when the logic signal C2B is “1”, and the fourth PN junction element D4 is added in parallel to the first PN junction element D1.

以上まとめると、第1の抵抗種に対する第2の抵抗種の抵抗値の相対的な仕上がり値が所定の比率よりも高くなると、第1のPN接合素子D1と並列に接続されていた第3のPN接合素子D3が切断される。これに対し、第1の抵抗種に対する第2の抵抗種の抵抗値の相対的な仕上がり値が所定の比率よりも低くなると、第4のPN接合素子D4が第1のPN接合素子D1に並列に接続される。すなわち、各PN接合素子D3、D4が第2のPN接合素子D2の構成と同一であるとすると、この一連の動作によって、式(7)におけるPN接合素子D5の並列接続数nが増減されることになる。   In summary, when the relative finish value of the resistance value of the second resistance type with respect to the first resistance type becomes higher than a predetermined ratio, the third PN junction element D1 connected in parallel with the first PN junction element D1 is used. The PN junction element D3 is cut. On the other hand, when the relative finished value of the resistance value of the second resistance type with respect to the first resistance type becomes lower than a predetermined ratio, the fourth PN junction element D4 is parallel to the first PN junction element D1. Connected to. That is, assuming that the PN junction elements D3 and D4 have the same configuration as that of the second PN junction element D2, this series of operations increases or decreases the number n of parallel connections of the PN junction elements D5 in Equation (7). It will be.

例えば、第1の実施形態においては、第1のPN接合素子D1を構成するPN接合素子D5の並列接続数nが9であるとすると、第1の抵抗種に対する第2の抵抗種の抵抗値の相対的な仕上がり値の比率が所定の比率よりも高くなると、第1のPN接合素子D1から第3のPN接合素子D3が電気的に切断されてn=10からn=9となり、逆に、所定の比率よりも低くなると、第1のPN接合素子D1に第3のPN接合素子D3及び第4のPN接合素子D4が追加されてn=10からn=11となる。すなわち、並列接続数のn=10に対して1個の増減となる。この場合、式(7)の右辺第2項は、n=10に対してn=9の場合LN(9)/LN(10)−1=約−4.6%、n=11の場合LN(11)/LN(10)−1=約+4.1%だけシフトする。   For example, in the first embodiment, when the parallel connection number n of the PN junction elements D5 constituting the first PN junction element D1 is 9, the resistance value of the second resistance type with respect to the first resistance type When the ratio of the relative finished values of the first and second PN junction elements becomes higher than a predetermined ratio, the first PN junction element D1 to the third PN junction element D3 are electrically disconnected from n = 10 to n = 9. When the ratio is lower than the predetermined ratio, the third PN junction element D3 and the fourth PN junction element D4 are added to the first PN junction element D1, so that n = 10 to n = 11. That is, one increase / decrease with respect to n = 10 of the number of parallel connections. In this case, the second term on the right side of Equation (7) is LN (9) / LN (10) -1 = approximately −4.6% when n = 9 with respect to n = 10, and LN when n = 11. (11) / LN (10) -1 = shifted by about + 4.1%.

図7に示した従来の基準電圧発生回路と同様に、第1の抵抗器R1の抵抗値をr=1KΩ、ウェル53の抵抗成分の抵抗値をr=100Ωとして回路が最適化されているとした場合に、第1の抵抗種及び第2の抵抗種の変動幅を共に±20%とすると、第1の抵抗種及び第2の抵抗種の変動がそれぞれ−20%、+20%のときに、式(7)の右辺第2項は最も上昇して約+5.9%だけ変動し、第1の抵抗種及び第2の抵抗種の変動がそれぞれ+20%、−20%のときに、式(7)の右辺第2項は最も減少して約−3.6%だけ変動してしまう。しかし、ここで第4の抵抗器R4のdr4を+10%、第5の抵抗器R5のdr5を−10%に設定し、第6の抵抗器R6のdr6=−10%、第7の抵抗器R7のdr7を+10%に設定すると、第1の抵抗種に対する第2の抵抗種の抵抗値の仕上がり値の比率がそれぞれの設定から外れた場合には、第1のPN接合素子D1における並列接続数nが増加又は減少するため、それぞれ式(7)の右辺第2項の上昇を+2.5%程度、減少を−2.0%程度と約2分の1にまで抑制することができる。 As in the conventional reference voltage generation circuit shown in FIG. 7, the circuit is optimized by setting the resistance value of the first resistor R1 to r 1 = 1 KΩ and the resistance value of the resistance component of the well 53 to r w = 100Ω. If the variation widths of the first resistance type and the second resistance type are both ± 20%, the variations of the first resistance type and the second resistance type are −20% and + 20%, respectively. Sometimes, the second term on the right side of equation (7) rises the most and varies by about + 5.9%, and when the variation of the first resistance type and the second resistance type is + 20% and −20%, respectively. The second term on the right-hand side of equation (7) decreases the most and varies by about −3.6%. But here the fourth d r4 to + 10% of the resistor R4, the d r5 of the fifth resistor R5 is set to -10%, d r6 = -10% of the resistor R6 of the sixth, seventh When the dr7 of the resistor R7 is set to + 10%, when the ratio of the finished value of the resistance value of the second resistance type to the first resistance type deviates from each setting, the first PN junction element Since the number n of parallel connections in D1 increases or decreases, the increase in the second term on the right side of Equation (7) is suppressed to about + 2.5%, and the decrease is suppressed to about -2.0%, approximately -2.0%. be able to.

このように、第1の実施形態によると、第1のPN接合素子D1を構成するPN接合素子D5と同一構成の第3のPN接合素子D3及び第4のPN接合素子D4を第1のPN接合素子D1に電気的に切断可能に設けておき、さらに、第1の抵抗種に対する第2の抵抗種の抵抗値の仕上がり値の比率に応じて、第2の抵抗種に生じる抵抗成分のばらつきを補償することが可能となる。これにより、基準電圧発生回路における出力電圧Vの変動を高精度且つ広範囲に抑止することができる。 As described above, according to the first embodiment, the third PN junction element D3 and the fourth PN junction element D4 having the same configuration as the PN junction element D5 constituting the first PN junction element D1 are replaced with the first PN. The junction element D1 is provided so as to be electrically cutable, and further, the resistance component variation generated in the second resistance type according to the ratio of the finished value of the resistance value of the second resistance type to the first resistance type. Can be compensated. Thus, the variation of the output voltage V o in the reference voltage generating circuit can be suppressed highly accurately and extensively.

なお、第1の実施形態においては、第1のPN接合素子D1に並列接続されるPN接合素子の増減段数をそれぞれ1階段としたが、増加及び減少のそれぞれを複数段で構成し、第1の抵抗種に対する第2の抵抗種の抵抗値の仕上がり基準をそれぞれ2段階以上に設定することにより、出力電圧Vの変動をさらに高精度且つ広範囲とすることができる。 In the first embodiment, the number of increase / decrease stages of the PN junction elements connected in parallel to the first PN junction element D1 is one step, but each increase and decrease is configured by a plurality of stages. the second to the resistance type finish reference resistor species resistance by setting two or more stages, it is possible to more accurately and wide variation in output voltage V o.

(第2の実施形態)
以下、本発明の第2の実施形態について図面を参照しながら説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図4は本発明の第2の実施形態に係る基準電圧発生回路の回路構成を示している。図4において、図1に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。   FIG. 4 shows a circuit configuration of a reference voltage generating circuit according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 4, the same components as those shown in FIG.

第1の実施形態においては、第1の抵抗種(例えば、ポリシリコン)に対する第2の抵抗種(例えば、拡散層)の抵抗値の仕上がり値の比率の変動を動的に補償するために、第1のPN接合素子D1を構成する複数のPN接合素子の並列接続数nを変更可能とする構成とした。   In the first embodiment, in order to dynamically compensate for the variation in the ratio of the finished value of the resistance value of the second resistance type (for example, diffusion layer) to the first resistance type (for example, polysilicon), It was set as the structure which can change the parallel connection number n of the some PN junction element which comprises the 1st PN junction element D1.

これに対し、図4に示すように、第2の実施形態に係る基準電圧発生回路は、温度係数補正回路39において、複数のPN接合素子の並列接続数nを変更可能とする構成に代えて、第1の抵抗器R1の抵抗値を動的に変更可能な抵抗列38を設ける構成とする。   On the other hand, as shown in FIG. 4, the reference voltage generation circuit according to the second embodiment is replaced with a configuration in which the temperature coefficient correction circuit 39 can change the number n of parallel connections of a plurality of PN junction elements. The resistor array 38 capable of dynamically changing the resistance value of the first resistor R1 is provided.

具体的には、第1の抵抗器R1に代わる抵抗列38は、直列接続された第8の抵抗器R8、第9の抵抗器R9及び第10の抵抗器R10からなり、第8の抵抗器R8における第9の抵抗器R9と反対側の端子が第1のPN接合素子D1のアノードと接続され、第10の抵抗器R10における第9の抵抗器R9と反対側の端子が第2の抵抗器R2と接続される。従って、第2の抵抗器R2と抵抗列38との共通接続点の電圧が第3の電圧Vとして出力される。 Specifically, the resistor string 38 instead of the first resistor R1 includes an eighth resistor R8, a ninth resistor R9, and a tenth resistor R10 connected in series. The terminal opposite to the ninth resistor R9 in R8 is connected to the anode of the first PN junction element D1, and the terminal opposite to the ninth resistor R9 in the tenth resistor R10 is the second resistor. Connected to the device R2. Accordingly, the voltage of the common connection point between the second resistor R2 and the resistor string 38 is output as the third voltage V 3.

抵抗列38において、第8の抵抗器R8の両端子には、第1の比較回路6からの論理信号C1Bを受ける第3のスイッチ回路SW3が設けられ、また、第9の抵抗器R9の両端子には、第2の比較回路7からの論理信号C2Bを受ける第4のスイッチ回路SW4が設けられている。ここで、各スイッチ回路SW3、SW4の構成は、第1の実施形態で示した図3のスイッチ回路と同一である。   In the resistor string 38, a third switch circuit SW3 that receives the logic signal C1B from the first comparison circuit 6 is provided at both terminals of the eighth resistor R8, and both ends of the ninth resistor R9. The child is provided with a fourth switch circuit SW4 that receives the logic signal C2B from the second comparison circuit 7. Here, the configuration of each of the switch circuits SW3 and SW4 is the same as that of the switch circuit of FIG. 3 shown in the first embodiment.

なお、第2の実施形態に係る第1のPN接合素子D1は、第2のPN接合素子D2と同一構成を採るn個、例えば10個のPN接合素子D5が並列接続されて構成されている。   In addition, the 1st PN junction element D1 which concerns on 2nd Embodiment is comprised by connecting n pieces which take the same structure as the 2nd PN junction element D2, for example, 10 PN junction elements D5 in parallel. .

以下、前記のように構成された第2の実施形態に係る基準電圧発生回路の動作について図面を参照しながら説明する。   The operation of the reference voltage generating circuit according to the second embodiment configured as described above will be described below with reference to the drawings.

第2の実施形態においては、抵抗器列38、第2の抵抗器R2及び第3の抵抗器R3を構成する第1の抵抗種と、第1のPN接合素子D1及び第2のPN接合素子D2に直列に寄生する抵抗成分と同一構成の第2の抵抗種の抵抗値の相対的な仕上がり値によって、図4に示す温度補正係数補正回路39における抵抗列38の抵抗値rを動的に変更することにより、基準電圧発生回路における出力電圧Vの変動を抑止する。 In the second embodiment, the resistor array 38, the first resistor R2 and the third resistor R3 constituting the third resistor R3, the first PN junction element D1, and the second PN junction element the relative finish of the second resistor species of the resistance value of the parasitic resistance component of the same in series in D2, the dynamic resistance value r 1 of the resistor string 38 in the temperature correction coefficient correction circuit 39 shown in FIG. 4 by changing the, suppress the variation of the output voltage V o in the reference voltage generating circuit.

基準電圧発生回路2、第1の参照電圧回路4、第2の参照電圧回路5、第1の比較回路6及び第2の比較回路7の動作は、第1の実施形態と同一である。   The operations of the reference voltage generation circuit 2, the first reference voltage circuit 4, the second reference voltage circuit 5, the first comparison circuit 6, and the second comparison circuit 7 are the same as those in the first embodiment.

第3のスイッチ回路SW3は、第1の比較回路6からの論理信号C1Bが“1”のときは導通状態となって、第10の抵抗器R10に対して直列に接続されている第8の抵抗器R8が短絡される。逆に、論理信号C1Bが“0”のとき第3のスイッチ回路SW3は非導通状態となって、第10の抵抗器R10に第8の抵抗器R8が直列に接続される。   The third switch circuit SW3 becomes conductive when the logic signal C1B from the first comparison circuit 6 is “1”, and is connected in series to the tenth resistor R10. Resistor R8 is shorted. Conversely, when the logic signal C1B is “0”, the third switch circuit SW3 is in a non-conductive state, and the eighth resistor R8 is connected in series to the tenth resistor R10.

第4のスイッチ回路SW4は、第2の比較回路7からの論理信号C2Bが“0”のときは非導通状態となって、第10の抵抗器R10に第9の抵抗器R9が直列に接続される。逆に、論理信号C2Bが“1”のときは第4のスイッチ回路SW3は導通状態となって、第10の抵抗器R10に直列に接続されていた第9の抵抗器R9が短絡される。   The fourth switch circuit SW4 becomes non-conductive when the logic signal C2B from the second comparison circuit 7 is “0”, and the ninth resistor R9 is connected in series to the tenth resistor R10. Is done. On the other hand, when the logic signal C2B is “1”, the fourth switch circuit SW3 becomes conductive, and the ninth resistor R9 connected in series to the tenth resistor R10 is short-circuited.

以上まとめると、第1の抵抗種に対する第2の抵抗種の抵抗値の相対的な仕上がり値が所定の比率よりも高くなると、第10の抵抗器R10に直列に第8の抵抗器R8が接続される。これに対し、第1の抵抗種に対する第2の抵抗種の抵抗値の相対的な仕上がり値が所定の比率よりも低くなると、第10の抵抗器R10に直列に接続されていた第9の抵抗器R9が短絡される。すなわち、この一連の動作によって、式(7)における第1の抵抗器R1の抵抗値rが増減される。 In summary, when the relative finished value of the resistance value of the second resistance type with respect to the first resistance type becomes higher than a predetermined ratio, the eighth resistor R8 is connected in series with the tenth resistor R10. Is done. On the other hand, when the relative finish value of the resistance value of the second resistance type with respect to the first resistance type becomes lower than a predetermined ratio, the ninth resistance connected in series to the tenth resistor R10. R9 is short-circuited. That is, by this series of operations, the resistance value r1 of the first resistor R1 in the equation (7) is increased or decreased.

例えば、これまでの説明と同様に、抵抗列38の抵抗値r=1KΩ、ウェル53の抵抗成分の抵抗値をr=100Ωとして回路が最適化されているとした場合に、第1の抵抗種及び第2の抵抗種の変動幅を共に±20%とすると、第1の抵抗種及び第2の抵抗種の変動がそれぞれ−20%、+20%のときに式(7)の右辺第2項は最も上昇して約+5.9%だけ変動し、第1の抵抗種及び第2の抵抗種の変動がそれぞれ+20%、−20%のときには最も減少して約−3.6%だけ変動してしまう。しかし、ここで第4の抵抗器R4のdr4、第5の抵抗器R5のdr5、第6の抵抗器R6のdr6、及び第7の抵抗器R7のdr7を式(7)の右辺第2項の正負の最大変動幅の3分の1程度に相当する比率に設定(例えば、dr4=+6%、dr5=−6%、dr6=−7%、dr7=+7%)し、且つ、抵抗列38を構成する第8の抵抗器R8の抵抗値r=約0.32KΩ、第9の抵抗器R9の抵抗値r=約0.22KΩ、及び第10の抵抗器R10の抵抗値r10=約0.78KΩに設定(実際には、第3及び第4のスイッチ回路SW3、SW4のオン抵抗を考慮する。)すると、第1の抵抗種に対する第2の抵抗種の仕上り値の比率が各設定値から外れた場合には、抵抗列38の抵抗値rが増減されるため、それぞれ式(7)の右辺第2項の上昇を+1.7%程度、減少を−1.6%程度と、約3分の1にまで抑制することができる。 For example, when the circuit is optimized with the resistance value r 1 = 1 KΩ of the resistor array 38 and the resistance value of the resistance component of the well 53 set to r w = 100Ω, as described above, Assuming that the variation widths of the resistance type and the second resistance type are both ± 20%, when the variations of the first resistance type and the second resistance type are −20% and + 20%, respectively, The second term rises the most and fluctuates by about + 5.9%, and when the fluctuations of the first resistance type and the second resistance type are + 20% and −20%, respectively, it decreases the most by about −3.6%. It will fluctuate. However, here, dr4 of the fourth resistor R4, dr5 of the fifth resistor R5, dr6 of the sixth resistor R6, and dr7 of the seventh resistor R7 are expressed by the equation (7). Set to a ratio corresponding to about one third of the positive and negative maximum fluctuation range of the second term on the right side (for example, dr4 = + 6%, dr5 = -6%, dr6 = -7%, dr7 = + 7% And the resistance value r 8 of the eighth resistor R8 constituting the resistor string 38 is about 0.32 KΩ, the resistance value r 9 of the ninth resistor R9 is about 0.22 KΩ, and the tenth resistance. When the resistance value r 10 of the resistor R10 is set to about 0.78 KΩ (actually, the on-resistances of the third and fourth switch circuits SW3 and SW4 are taken into consideration), the second resistance for the first resistance type since the ratio of the species of the finished value when deviated from the set value, the resistance value r 1 of the resistor string 38 is increased or decreased, their In each of the expressions (7), the increase in the second term on the right side can be suppressed to about + 1.7%, and the decrease can be suppressed to about −1/3, approximately −1/3.

このように、第2の実施形態によると、温度係数補正回路39を構成する抵抗列38の抵抗値rを動的に変更可能とし、さらに、第1の抵抗種に対する第2の抵抗種の抵抗値の仕上がり値の比率に応じて、第1の抵抗種に生じる抵抗値のばらつきを補償することが可能となる。これより、基準電圧発生回路における出力電圧Vの変動を高精度且つ広範囲に抑止することができる。 Thus, according to the second embodiment, the resistance value r 1 of the resistor string 38 which constitutes the temperature coefficient compensation circuit 39 and can be dynamically changed, furthermore, the second resistor species to the first resistor species It is possible to compensate for the variation in resistance value occurring in the first resistance type according to the ratio of the finished resistance values. From this, the variation of the output voltage V o in the reference voltage generating circuit can be suppressed highly accurately and extensively.

なお、第2の実施形態においては、抵抗列38に直列接続される抵抗器の増減段数をそれぞれ1段としたが、増加及び減少のそれぞれを複数段で構成し、第1の抵抗種に対する第2の抵抗種の抵抗値の仕上がり基準をそれぞれ2段階以上に設定することにより、出力電圧Vの変動をさらに高精度且つ広範囲とすることができる。 In the second embodiment, the number of stages of increase / decrease of the resistors connected in series to the resistor string 38 is one stage. by setting 2 of a finish reference resistor species resistance to two or more stages, it is possible to vary the further high accuracy and wide range of output voltage V o.

また、第2の実施形態においては、温度係数補正回路39を構成する抵抗列38における抵抗値rを動的に変更可能とする構成としたが、第2の抵抗器R2又は基準電圧回路2を構成する第3の抵抗器R3の抵抗値を変更可能とする構成としてもよく、また、これらを組み合わせた構成としてもよい。 In the second embodiment, the resistance value r 1 in the resistor string 38 constituting the temperature coefficient correction circuit 39 is dynamically changeable. However, the second resistor R 2 or the reference voltage circuit 2 is used. It is good also as a structure which can change the resistance value of 3rd resistor R3 which comprises these, and it is good also as a structure which combined these.

(第3の実施形態)
以下、本発明の第3の実施形態について図面を参照しながら説明する。
(Third embodiment)
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図5は本発明の第3の実施形態に係る基準電圧発生回路の回路構成を示している。図5において、図1に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。   FIG. 5 shows a circuit configuration of a reference voltage generating circuit according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 5, the same components as those shown in FIG.

第2の実施形態においては、第1の抵抗種(例えば、ポリシリコン)に対する第2の抵抗種(例えば、拡散層)の抵抗値の仕上がり値の比率の変動を動的に補償するために、例えば、温度係数補正回路を構成する第1の抵抗器R1を抵抗列38としてその抵抗値を変更可能とする構成とした。   In the second embodiment, in order to dynamically compensate for the variation in the ratio of the finished value of the resistance value of the second resistance type (for example, diffusion layer) to the first resistance type (for example, polysilicon), For example, the resistance value of the first resistor R1 constituting the temperature coefficient correction circuit can be changed by using the resistor string 38.

これに対し、第3の実施形態に係る基準電圧発生回路は、基準電圧回路を構成する第2のPN接合素子に抵抗器を直列に設け、且つ、直列に付加する抵抗器の抵抗値を3通りとすることにより、第2のPN接合素子に寄生する抵抗成分の仕上がり値を動的に変更可能とする構成とする。   In contrast, in the reference voltage generation circuit according to the third embodiment, a resistor is provided in series with the second PN junction element constituting the reference voltage circuit, and the resistance value of the resistor added in series is 3 By configuring as above, the finished value of the resistance component parasitic on the second PN junction element can be dynamically changed.

具体的には、図5に示すように、第3の実施形態に係る基準電圧発生回路は、互いに並列接続された第1の基準電圧回路40、第2の基準電圧回路41及び第3の基準電圧回路42と、第1の比較回路6及び第2の比較回路7からの論理信号を受け、受けた論理信号により開閉を制御されて、複数の基準電圧回路のうちのいずれか1つを選択する第5のスイッチ回路SW5、第6のスイッチ回路SW6及び第7のスイッチ回路SW7とを有している。   Specifically, as shown in FIG. 5, the reference voltage generation circuit according to the third embodiment includes a first reference voltage circuit 40, a second reference voltage circuit 41, and a third reference that are connected in parallel to each other. A logic signal from the voltage circuit 42 and the first comparison circuit 6 and the second comparison circuit 7 is received, and the switching is controlled by the received logic signal to select any one of a plurality of reference voltage circuits A fifth switch circuit SW5, a sixth switch circuit SW6, and a seventh switch circuit SW7.

第1の基準電圧回路40は、カソードが接地電圧VSSと接続された第2のPN接合素子D2と、一端が第2のPN接合素子D2のアノードと接続された第11の抵抗器R11と、一端が第11の抵抗器R11と接続され、他端が出力端子BGROUTと接続された第3の抵抗器R3とからなり、第11の抵抗器R11と第3の抵抗器R3との共通接続点の電圧を第6の電圧Vとして出力する。 The first reference voltage circuit 40 includes a second PN junction element D2 having a cathode connected to the ground voltage V SS, and the resistor R11 of the first 11 of which one end is connected to the anode of the second PN junction element D2 The third resistor R3 has one end connected to the eleventh resistor R11 and the other end connected to the output terminal BGROUT, and the eleventh resistor R11 and the third resistor R3 are connected in common. and it outputs the voltage at point a voltage V 6 of the sixth.

第2の基準電圧回路41は、カソードが接地電圧VSSと接続された第2のPN接合素子D2と、一端が第2のPN接合素子D2のアノードと接続された第12の抵抗器R12と、一端が第12の抵抗器R12と接続され、他端が出力端子BGROUTと接続された第3の抵抗器R3とからなり、第12の抵抗器R12と第3の抵抗器R3との共通接続点の電圧を第7の電圧Vとして出力する。 The second reference voltage circuit 41 includes a second PN junction element D2 having a cathode connected to the ground voltage V SS, and a twelfth resistor R12 of which one end is connected to the anode of the second PN junction element D2 The third resistor R3 has one end connected to the twelfth resistor R12 and the other end connected to the output terminal BGROUT. The twelfth resistor R12 and the third resistor R3 are connected in common. and it outputs the voltage at point a voltage V 7 of the seventh.

第3の基準電圧回路42は、カソードが接地電圧VSSと接続された第2のPN接合素子D2と、一端が第2のPN接合素子D2のアノードと接続された第13の抵抗器R13と、一端が第13の抵抗器R13と接続され、他端が出力端子BGROUTと接続された第3の抵抗器R3とからなり、第13の抵抗器R13と第3の抵抗器R3との共通接続点の電圧を第8の電圧Vとして出力する。 Third reference voltage circuit 42 includes a second PN junction element D2 having a cathode connected to the ground voltage V SS, a thirteenth resistor R13, one end of which is connected to the anode of the second PN junction element D2 The third resistor R3 has one end connected to the thirteenth resistor R13 and the other end connected to the output terminal BGROUT. The common connection between the thirteenth resistor R13 and the third resistor R3 and it outputs the voltage at point a voltage V 8 of the eighth.

論理回路43は、第1の比較回路6から出力される論理信号C1、C1Bと、第2の比較回路7から出力される論理信号C2、C2Bとを入力として所定の論理演算を行ない、第1の選択信号S1、第2の選択信号S2及び第3の選択信号S3のいずれか1つを出力する。   The logic circuit 43 receives the logic signals C1 and C1B output from the first comparison circuit 6 and the logic signals C2 and C2B output from the second comparison circuit 7, and performs a predetermined logic operation as a first input. Any one of the selection signal S1, the second selection signal S2, and the third selection signal S3 is output.

第5のスイッチ回路SW5は、一の端子から第6の電圧Vを入力され、第1の選択信号S1に基づいて導通/非導通状態が制御され、導通時には他の端子から第6の電圧Vを第9の電圧Vとして、差動増幅器3の非反転入力端子に入力する。 Fifth switch circuit SW5 is inputted from one terminal voltage V 6 of the sixth conduction / non-conduction state based on the first selection signal S1 is controlled, the sixth voltage during conduction from another terminal V 6 is input to the non-inverting input terminal of the differential amplifier 3 as the ninth voltage V 9 .

第6のスイッチ回路SW6は、一の端子から第7の電圧Vを入力され、第2の選択信号S2に基づいて導通/非導通状態が制御され、導通時には他の端子から第7の電圧Vを第9の電圧Vとして、差動増幅器3の非反転入力端子に入力する。 Switching circuit SW6 sixth is input a seventh voltage V 7 from one terminal, the second selection conduction / non-conduction state based on the signal S2 is controlled, a seventh voltage from the other terminal at the time of conducting V 7 is input to the non-inverting input terminal of the differential amplifier 3 as the ninth voltage V 9 .

第7のスイッチ回路SW7は、一の端子から第8の電圧Vを入力され、第3の選択信号S3に基づいて導通/非導通状態が制御され、導通時には他の端子から第8の電圧Vを第9の電圧Vとして、差動増幅器3の非反転入力端子に入力する。 The seventh switch circuit SW7 for is inputted from one terminal of an eighth voltage V 8, a third selection signal S3 Based on conduction / non-conduction state is controlled, eighth voltage during conduction from another terminal V 8 is input to the non-inverting input terminal of the differential amplifier 3 as the ninth voltage V 9 .

バイアス電流IB1、IB2を出力するバイアス部8は、図1に示した第1の実施形態における構成と同一である。また、第5、第6及び第7のスイッチ回路SW5、SW6、SW7の構成は、第1の実施形態において示した図3の構成と同一である。 The bias unit 8 that outputs the bias currents I B1 and I B2 has the same configuration as that of the first embodiment shown in FIG. Further, the configurations of the fifth, sixth and seventh switch circuits SW5, SW6 and SW7 are the same as the configuration of FIG. 3 shown in the first embodiment.

図6に論理回路43の回路構成の一例を示す。図6に示すように、論理回路43は、例えば、5つの2入力NANDゲート44〜48、2つのインバータゲート49、50とから構成される。   FIG. 6 shows an example of the circuit configuration of the logic circuit 43. As shown in FIG. 6, the logic circuit 43 includes, for example, five two-input NAND gates 44 to 48 and two inverter gates 49 and 50.

2入力NANDゲート44〜47は、図5に示す第1の比較回路6及び第2の比較回路7が出力する論理信号C1、C1B、C2及びC2Bを入力として、以下の[表1]に示す真理値表のC1、C2の2ビット情報、すなわち4通りの論理レベルに対してそれぞれ否定論理積演算を行なう。   The two-input NAND gates 44 to 47 receive the logic signals C1, C1B, C2, and C2B output from the first comparison circuit 6 and the second comparison circuit 7 shown in FIG. A NAND operation is performed on the 2-bit information of C1 and C2 in the truth table, that is, four logical levels.

Figure 2009003568
Figure 2009003568

2入力NANDゲート48は、2入力NANDゲート44、45からの出力信号を受け、真理値表のS1と対応する否定論理積演算を行ない、第6の電圧Vに対して“1”レベルとなる第1の選択信号S1を出力する。 2-input NAND gate 48 receives an output signal from the 2-input NAND gates 44 and 45, performs a NAND operation corresponding to S1 in the truth table, "1" level and the voltage V 6 of the sixth The first selection signal S1 is output.

インバータゲート49は、2入力NANDゲート46からの出力信号を受け、真理値表のS2と対応する否定論理演算を行ない、第7の電圧Vに対して“1”レベルとなる第2の選択信号S2を出力する。 The inverter gate 49 receives the output signals from the 2-input NAND gate 46 performs a negative logic operation corresponding to the S2 of the truth table, a second selection of the seventh "1" level with respect to the voltage V 7 of The signal S2 is output.

インバータゲート50は、2入力NANDゲート47からの出力信号を受け、真理値表のS3と対応する否定論理演算を行ない、第8の電圧Vに対して“1”レベルとなる第3の選択信号S3を出力する。 The inverter gate 50 receives the output signals from the 2-input NAND gate 47 performs a negative logic operation corresponding to S3 in the truth table, a third selection of the "1" level with respect to the voltage V 8 of the eighth The signal S3 is output.

以下、前記のように構成された第3の実施形態に係る基準電圧発生回路の動作について図面を参照しながら説明する。   The operation of the reference voltage generating circuit according to the third embodiment configured as described above will be described below with reference to the drawings.

第3の実施形態においては、第1の抵抗器R1、第2の抵抗器R2及び第3の抵抗器R3を構成する第1の抵抗種と、第1のPN接合素子D1及び第2のPN接合素子D2に直列に寄生する抵抗成分と同一構成の第2の抵抗種の抵抗値の相対的な仕上がり値によって、第2のPN接合素子D2に対してそれぞれ第11の抵抗器R11、第12の抵抗器R12及び第13の抵抗器R13を直列に接続された第1〜第3の各基準電圧回路40、41、42のいずれか1つを選択的に適用することにより、基準電圧発生回路における出力電圧Vの変動を抑止する。 In the third embodiment, the first resistor type constituting the first resistor R1, the second resistor R2, and the third resistor R3, the first PN junction element D1, and the second PN. An eleventh resistor R11 and a twelfth resistor for the second PN junction element D2, respectively, depending on the relative finished value of the resistance value of the second resistance type having the same configuration as the resistance component parasitic in series with the junction element D2. By selectively applying any one of the first to third reference voltage circuits 40, 41, 42 in which the resistor R12 and the thirteenth resistor R13 are connected in series, a reference voltage generation circuit The fluctuation of the output voltage V o at is suppressed.

ここでは、前述の通り、第11の抵抗器R11の抵抗値に対して、第12の抵抗器R12の抵抗値は低抵抗に設定され、第13の抵抗器R13の抵抗値は高抵抗に設定されている。   Here, as described above, with respect to the resistance value of the eleventh resistor R11, the resistance value of the twelfth resistor R12 is set to a low resistance, and the resistance value of the thirteenth resistor R13 is set to a high resistance. Has been.

温度係数補正回路1、第1の参照電圧回路4、第2の参照電圧回路5、第1の比較回路6及び第2の比較回路7の動作は、第1の実施形態と同一である。   The operations of the temperature coefficient correction circuit 1, the first reference voltage circuit 4, the second reference voltage circuit 5, the first comparison circuit 6, and the second comparison circuit 7 are the same as those in the first embodiment.

第1及び第2の比較回路6、7からそれぞれ出力される論理信号C1、C1B、C2及びC2Bは、図6に示す論理回路43に入力される。論理回路43は、[表1]に示す真理値表に従って、第1〜第3の選択信号S1〜S3を各スイッチ回路SW5、SW6及びSW7に出力する。   The logic signals C1, C1B, C2, and C2B output from the first and second comparison circuits 6 and 7, respectively, are input to the logic circuit 43 shown in FIG. The logic circuit 43 outputs the first to third selection signals S1 to S3 to the switch circuits SW5, SW6, and SW7 according to the truth table shown in [Table 1].

論理信号C1、C2の論理レベルの組み合わせは、[表1]に示す4通りであって、第1の選択信号S1は、第1の抵抗種に対する第2の抵抗種の抵抗値の相対的な比率が第1の参照電圧回路4及び第2の参照電圧回路5の両方の設定値から外れていない場合に、論理レベル“1”が出力され、第2の選択信号S2は、第1の抵抗種に対する第2の抵抗種の抵抗値の相対的な仕上りが所定の割合よりも高くなった場合に論理レベル“1”が出力され、第3の選択信号S3は、第1の抵抗種に対する第2の抵抗種の抵抗値の相対的な仕上りが所定の割合よりも低くなった場合に論理レベル“1”が出力される。それ以外の場合においては、以下の場合を除いて論理レベル“0”が出力される。   There are four combinations of logic levels of the logic signals C1 and C2, as shown in [Table 1], and the first selection signal S1 is a relative value of the resistance value of the second resistance type with respect to the first resistance type. When the ratio does not deviate from the set values of both the first reference voltage circuit 4 and the second reference voltage circuit 5, the logic level “1” is output, and the second selection signal S2 is the first resistor When the relative finish of the resistance value of the second resistance type with respect to the seed becomes higher than a predetermined ratio, the logic level “1” is output, and the third selection signal S3 is the first selection signal S3. When the relative finish of the resistance value of the resistance type 2 becomes lower than a predetermined ratio, the logic level “1” is output. In other cases, the logic level “0” is output except in the following cases.

すなわち、C1=“1”、C2=“0”の場合には、第1の選択信号S1の論理レベルを“1”とする。第5のスイッチ回路SW5は、論理回路43が出力する第1の選択信号S1が“1”のときは導通状態となって、第1の基準電圧回路40が出力する第6の電圧Vを第9の電圧Vとして出力する。第6のスイッチ回路SW6は、論理回路43が出力する第2の選択信号S2が“1”のときは導通状態となって、第2の基準電圧回路41が出力する第7の電圧Vを第9の電圧Vとして出力する。第7のスイッチ回路SW7は、論理回路43が出力する第3の選択信号S3が“1”のときは導通状態となって、第3の基準電圧回路42が出力する第8の電圧Vを第9の電圧Vとして出力する。 That is, when C1 = "1" and C2 = "0", the logic level of the first selection signal S1 is "1". Fifth switch circuit SW5 is rendered conductive when the first selection signal S1 is "1" to the logic circuit 43 outputs a voltage V 6 of the sixth first reference voltage circuit 40 outputs and outputs as a voltage V 9 of the ninth. Switching circuit SW6 sixth is rendered conductive when the second selection signal S2 is "1" the logic circuit 43 outputs, the seventh voltage V 7 which second reference voltage circuit 41 outputs and outputs as a voltage V 9 of the ninth. The seventh switch circuit SW7 for is rendered conductive when the third selection signal S3 is "1" to the logic circuit 43 outputs a voltage V 8 eighth third reference voltage circuit 42 outputs and outputs as a voltage V 9 of the ninth.

以上まとめると、第1の抵抗種に対する第2の抵抗種の抵抗値の相対的な仕上がり値が所定の比率よりも高くなると、第2のPN接合素子D2に対して直列に付加して接続される抵抗値が減少する。これに対し、第1の抵抗種に対する第2の抵抗種の抵抗値の相対的な仕上がり値が所定の比率よりも低くなると、第2のPN接合素子D2に対して直列に付加して接続される抵抗値が増大される。すなわち、この一連の動作によって、等価的に第2のPN接合素子D2に直列に寄生する抵抗成分の抵抗値が増減されることになる。   In summary, when the relative finished value of the resistance value of the second resistance type with respect to the first resistance type becomes higher than a predetermined ratio, the second PN junction element D2 is connected in series. The resistance value decreases. On the other hand, when the relative finished value of the resistance value of the second resistance type with respect to the first resistance type becomes lower than a predetermined ratio, the second PN junction element D2 is added in series and connected. The resistance value is increased. That is, by this series of operations, the resistance value of the resistance component parasitic in series with the second PN junction element D2 is increased or decreased equivalently.

例えば、これまでの説明と同様に、第1の抵抗器R1の抵抗値r=1KΩ、ウェル53の抵抗成分と第11の抵抗器R11の抵抗値の和としてr=100Ωとして回路が最適化されているとした場合に、第1及び第2の抵抗種の変動幅を共に±20%とすると、第1の抵抗種及び第2の抵抗種の変動がそれぞれ−20%、+20%のときに式(7)の右辺第2項は最も上昇して約+5.9%だけ変動し、第1の抵抗種及び第2の抵抗種の変動がそれぞれ+20%、−20%のときには最も減少して約−3.6%だけ変動してしまう。しかし、ここで第4の抵抗器R4のdr4、第5の抵抗器R5のdr5、第6の抵抗器R6のdr6、及び第7の抵抗器R7のdr7を式(7)の右辺第2項の正負の最大変動幅の3分の1程度に相当する比率に設定(例えば、dr4=+6%、dr5=−6%、dr6=−7%、dr7=+7%)し、且つ、第2のPN接合素子D2に直列に寄生する抵抗成分と第11の抵抗器R11の抵抗値の和に対して、それぞれー24%、+28%となるように第12の抵抗器R12及び第13の抵抗器R13の抵抗値をそれぞれ設定すると、第1の抵抗種に対する第2の抵抗種の仕上り比率がそれぞれの設定から外れた場合には、第2のPN接合素子D2の直列抵抗成分の抵抗値が増減されるため、それぞれ式(7)の右辺第2項の上昇を+1.7%程度、減少を−1.6%程度と、約3分の1にまで抑制することができる。 For example, as in the description so far, the circuit is optimal with the resistance value r 1 of the first resistor R 1 = 1 KΩ and the sum of the resistance component of the well 53 and the resistance value of the eleventh resistor R 11 as r w = 100Ω. If the variation widths of the first and second resistance types are both ± 20%, the variations of the first resistance type and the second resistance type are −20% and + 20%, respectively. Sometimes the second term on the right side of equation (7) rises the most and fluctuates by about + 5.9%, and decreases most when the fluctuations of the first resistance type and the second resistance type are + 20% and -20%, respectively. As a result, it varies by about -3.6%. However, here, dr4 of the fourth resistor R4, dr5 of the fifth resistor R5, dr6 of the sixth resistor R6, and dr7 of the seventh resistor R7 are expressed by the equation (7). Set to a ratio corresponding to about one third of the positive and negative maximum fluctuation range of the second term on the right side (for example, dr4 = + 6%, dr5 = -6%, dr6 = -7%, dr7 = + 7% In addition, the twelfth resistor is set to −24% and + 28% with respect to the sum of the resistance component parasitic in series with the second PN junction element D2 and the resistance value of the eleventh resistor R11, respectively. When the resistance values of the resistor R12 and the thirteenth resistor R13 are set, when the finished ratio of the second resistance type to the first resistance type is out of the setting, the second PN junction element D2 Since the resistance value of the series resistance component is increased or decreased, the rise of the second term on the right side of Equation (7) 1.7% of the decrease and the degree of -1.6%, can be suppressed to about one-third.

このように、第3の実施形態によると、それぞれ第2のPN接合素子D2を含み且つ各第2のPN接合素子に付加する抵抗値が異なる3通りの基準電圧回路40〜42のうちの1つが動的に選択される構成とし、さらに、第1の抵抗種に対する第2の抵抗種の抵抗値の仕上がり値の比率に応じて、第2の抵抗種に生じる抵抗値のばらつきを補償することが可能となる。これより、基準電圧発生回路における出力電圧Vの変動を高精度且つ広範囲に抑止することができる。 Thus, according to the third embodiment, one of the three reference voltage circuits 40 to 42 each including the second PN junction element D2 and having different resistance values added to the second PN junction elements. One of them is dynamically selected, and further compensates for variations in the resistance value generated in the second resistance type according to the ratio of the finished value of the resistance value of the second resistance type to the first resistance type. Is possible. From this, the variation of the output voltage V o in the reference voltage generating circuit can be suppressed highly accurately and extensively.

なお、第3の実施形態においては、第2のPN接合素子D2に直列に接続する抵抗器における抵抗値の増減をそれぞれ1段としたが、増加及び減少のそれぞれを複数段で構成し、第1の抵抗種に対する第2の抵抗種の抵抗値の仕上がり基準をそれぞれ2段階以上に設定することにより、出力電圧Vの変動をさらに高精度且つ広範囲とすることができる。 In the third embodiment, the resistance value of the resistor connected in series to the second PN junction element D2 is increased and decreased by one stage, but each of the increase and decrease is configured by a plurality of stages. by setting one second to the resistance type resistor species finish reference resistance value in two or more stages, it is possible to more accurately and wide variation in output voltage V o.

本発明に係る基準電圧発生回路は、例えば、温度係数補正回路を構成する抵抗器の抵抗値に対する基準電圧回路を構成するPN接合素子に直列に寄生する抵抗成分の比率に応じて基準電圧発生回路の回路定数を動的に変更して、出力電圧一定の電圧特性を高精度に維持することができ、特にアナログ回路で利用される基準電圧を発生する基準電圧発生回路等に有用である。   The reference voltage generation circuit according to the present invention includes, for example, a reference voltage generation circuit according to a ratio of a resistance component parasitic in series to a PN junction element constituting a reference voltage circuit with respect to a resistance value of a resistor constituting a temperature coefficient correction circuit. This circuit constant can be dynamically changed to maintain a voltage characteristic with a constant output voltage with high accuracy, and is particularly useful for a reference voltage generating circuit for generating a reference voltage used in an analog circuit.

本発明の第1の実施形態に係る基準電圧発生回路を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a reference voltage generating circuit according to a first embodiment of the present invention. (a)は本発明の第1の実施形態に係る基準電圧回路を構成する第2のPN接合素子であって、標準CMOSプロセスにより形成される拡散層とウェル境界部分に形成されるPN接合素子との構成例を模式的に示す平面図である。(b)は(a)のIIb−IIb線における断面図である。(A) is the 2nd PN junction element which comprises the reference voltage circuit which concerns on the 1st Embodiment of this invention, Comprising: The diffusion layer formed by a standard CMOS process, and the PN junction element formed in a well boundary part It is a top view which shows typically the structural example. (B) is sectional drawing in the IIb-IIb line | wire of (a). 本発明の第1の実施形態に係る基準電圧発生回路を構成するスイッチ回路を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a switch circuit constituting a reference voltage generation circuit according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態に係る基準電圧発生回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the reference voltage generation circuit which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る基準電圧発生回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the reference voltage generation circuit which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る基準電圧発生回路を構成する論理回路の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the logic circuit which comprises the reference voltage generation circuit which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 従来の基準電圧発生回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the conventional reference voltage generation circuit. 従来の基準電圧発生回路を構成し、標準CMOSプロセスにより形成される拡散層とウェル境界部分とからなるPN接合素子との構成例を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows the example of a structure of the PN junction element which comprises the diffusion layer and well well part which comprise the conventional reference voltage generation circuit and are formed of a standard CMOS process. 図8のIX−IX線における断面図である。It is sectional drawing in the IX-IX line of FIG. 従来の基準電圧発生回路における標準CMOSプロセスにより形成される拡散層とウェル境界部分とからなるPN接合素子の順方向電圧に対する順方向電流の27℃における特性例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of a characteristic in 27 degreeC of the forward current with respect to the forward voltage of the PN junction element which consists of the diffused layer formed by the standard CMOS process in the conventional reference voltage generation circuit, and a well boundary part.

符号の説明Explanation of symbols

1 温度係数補正回路
2 第1の基準電圧回路
3 差動増幅回路
4 第1の参照電圧回路
5 第2の参照電圧回路
6 第1の比較回路
7 第2の比較回路
8 バイアス部
9 NMOSトランジスタ
10 第1のPMOSトランジスタ
11 第1のPMOSペアトランジスタ
12 第1のPMOSペアトランジスタ
13 第2のPMOSペアトランジスタ
14 第3のPMOSペアトランジスタ
35 NMOSトランジスタ
36 インバータ
37 PMOSトランジスタ
38 抵抗列
39 温度係数補正回路
40 第1の基準電圧回路
41 第2の基準電圧回路
42 第3の基準電圧回路
43 論理回路
51 半導体層
52 第1の分離層
53 ウェル
54 第1の拡散層
55 第2の分離層
56 第2の拡散層
D1 第1のPN接合素子
D2 第2のPN接合素子
D3 第3のPN接合素子
D4 第4のPN接合素子
D5 PN接合素子
R1〜R13 第1〜第13の抵抗器
SW1〜SW7 第1〜第7のスイッチ回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Temperature coefficient correction circuit 2 1st reference voltage circuit 3 Differential amplifier circuit 4 1st reference voltage circuit 5 2nd reference voltage circuit 6 1st comparison circuit 7 2nd comparison circuit 8 Bias part 9 NMOS transistor 10 First PMOS transistor 11 First PMOS pair transistor 12 First PMOS pair transistor 13 Second PMOS pair transistor 14 Third PMOS pair transistor 35 NMOS transistor 36 Inverter 37 PMOS transistor 38 Resistor string 39 Temperature coefficient correction circuit 40 First reference voltage circuit 41 Second reference voltage circuit 42 Third reference voltage circuit 43 Logic circuit 51 Semiconductor layer 52 First separation layer 53 Well 54 First diffusion layer 55 Second separation layer 56 Second Diffusion layer D1 First PN junction element D2 Second PN junction element D3 Third PN junction element D4 fourth PN junction element D5 PN junction elements R1~R13 first through 13 resistor SW1~SW7 first through seventh switching circuit

Claims (9)

直列接続された第1の抵抗器及び第2の抵抗器と、前記第1の抵抗器と順方向接続された第1のPN接合素子とを含む温度係数補正回路と、
一端が出力端子及び前記第2の抵抗器と接続された第3の抵抗器と、該第3の抵抗器と順方向接続され且つ基板の第1拡散層に形成された第2のPN接合素子とを含む基準電圧回路と、
前記第1の抵抗器及び第2の抵抗器の接続部における第1の電圧と、前記第3の抵抗器及び第2のPN接合素子の接続部における第2の電圧との差電圧を増幅して、前記出力端子の出力電圧を制御する差動増幅回路と、
定電流源と接続され且つ組成が前記第1の抵抗器と同一の第4の抵抗器と、前記定電流源と接続され且つ前記基板に形成された第2拡散層からなる第5の抵抗器とを含む第1の参照電圧回路と、
前記第1の参照電圧回路における前記第4の抵抗器により生じる電圧と前記第5の抵抗器により生じる電圧との差電圧を比較する第1の比較回路と、
前記第1のPN接合素子に第1のスイッチ回路を介して並列に接続された第3のPN接合素子とを備え、
前記第1のスイッチ回路は、前記第1の比較回路の比較結果に基づいて開閉されることを特徴とする基準電圧発生回路。
A temperature coefficient correction circuit including a first resistor and a second resistor connected in series, and a first PN junction element connected in the forward direction with the first resistor;
A third resistor having one end connected to the output terminal and the second resistor, and a second PN junction element connected to the third resistor in the forward direction and formed in the first diffusion layer of the substrate A reference voltage circuit including:
Amplifying a difference voltage between a first voltage at a connection portion of the first resistor and the second resistor and a second voltage at a connection portion of the third resistor and the second PN junction element; A differential amplifier circuit for controlling the output voltage of the output terminal;
A fourth resistor connected to a constant current source and having the same composition as the first resistor, and a fifth resistor comprising a second diffusion layer connected to the constant current source and formed on the substrate A first reference voltage circuit including:
A first comparison circuit for comparing a difference voltage between a voltage generated by the fourth resistor and a voltage generated by the fifth resistor in the first reference voltage circuit;
A third PN junction element connected in parallel to the first PN junction element via a first switch circuit;
The reference voltage generation circuit according to claim 1, wherein the first switch circuit is opened and closed based on a comparison result of the first comparison circuit.
前記第1の参照電圧回路は、前記第4の抵抗器の抵抗値に対する前記第5の抵抗器の抵抗値の比の値が所定値よりも高いか又は所定値よりも低い場合に極性が反転する、前記第4の抵抗器と前記第5の抵抗器との協働により発生する差電圧を第1の参照電圧として出力することを特徴とする請求項1に記載の基準電圧発生回路。   The polarity of the first reference voltage circuit is reversed when the ratio of the resistance value of the fifth resistor to the resistance value of the fourth resistor is higher than a predetermined value or lower than a predetermined value. The reference voltage generation circuit according to claim 1, wherein a differential voltage generated by cooperation of the fourth resistor and the fifth resistor is output as a first reference voltage. 前記定電流源と接続され且つ組成が前記第1の抵抗器と同一の第6の抵抗器と、前記定電流源と接続され且つ前記基板に形成された第3拡散層からなる第7の抵抗器とを含む第2の参照電圧回路と、
前記第2の参照電圧回路における前記第6の抵抗器により生じる電圧と前記第7の抵抗器により生じる電圧との差電圧を比較する第2の比較回路と、
前記第1のPN接合素子に第2のスイッチ回路を介して並列に接続された第4のPN接合素子とをさらに備え、
前記第2のスイッチ回路は、前記第2の比較回路の比較結果に基づいて開閉されることを特徴とする請求項1に記載の基準電圧発生回路。
A seventh resistor comprising a sixth resistor connected to the constant current source and having the same composition as the first resistor, and a third diffusion layer connected to the constant current source and formed on the substrate A second reference voltage circuit comprising:
A second comparison circuit for comparing a difference voltage between a voltage generated by the sixth resistor and a voltage generated by the seventh resistor in the second reference voltage circuit;
A fourth PN junction element connected in parallel to the first PN junction element via a second switch circuit;
The reference voltage generating circuit according to claim 1, wherein the second switch circuit is opened and closed based on a comparison result of the second comparison circuit.
前記第1の参照電圧回路は、前記第4の抵抗器の抵抗値に対する前記第5の抵抗器の抵抗値の比の値が所定値よりも高い場合に極性が反転する、前記第4の抵抗器と前記第5の抵抗器との協働により発生する差電圧を第1の参照電圧として出力し、
前記第2の参照電圧回路は、前記第6の抵抗器の抵抗値に対する前記第7の抵抗器の抵抗値の比値が前記所定値よりも低い場合に極性が反転する、前記第6の抵抗器と前記第7の抵抗器との協働により発生する差電圧を第2の参照電圧として出力することを特徴とする請求項3に記載の基準電圧発生回路。
The first reference voltage circuit includes a fourth resistor whose polarity is inverted when a ratio value of a resistance value of the fifth resistor to a resistance value of the fourth resistor is higher than a predetermined value. A differential voltage generated by the cooperation of the resistor and the fifth resistor is output as a first reference voltage;
The second reference voltage circuit includes the sixth resistor whose polarity is reversed when a ratio value of a resistance value of the seventh resistor to a resistance value of the sixth resistor is lower than the predetermined value. 4. The reference voltage generation circuit according to claim 3, wherein a differential voltage generated by the cooperation of a resistor and the seventh resistor is output as a second reference voltage. 5.
前記第1のPN接合素子は、前記第2のPN接合素子と同一構成のPN接合素子が複数で且つ並列に接続されてなることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の基準電圧発生回路。   5. The first PN junction element includes a plurality of PN junction elements having the same configuration as that of the second PN junction element and connected in parallel. 6. Reference voltage generator circuit. 直列接続された第1の抵抗器、第2の抵抗器及び第3の抵抗器と、前記第1の抵抗器と順方向接続された第1のPN接合素子とを含む温度係数補正回路と、
一端が出力端子及び前記第3の抵抗器と接続された第4の抵抗器と、該第4の抵抗器と順方向接続され且つ基板の第1拡散層に形成された第2のPN接合素子とを含む基準電圧回路と、
前記第2の抵抗器及び第3の抵抗器の接続部における第1の電圧と、前記第4の抵抗器及び第2のPN接合素子の接続部における第2の電圧との差電圧を増幅して、前記出力端子の出力電圧を制御する差動増幅回路と、
定電流源と接続され且つ組成が前記第2の抵抗器と同一の第5の抵抗器と、定電流源と接続され且つ前記基板に形成された第2拡散層からなる第6の抵抗器とを含む第1の参照電圧回路と、
前記第1の参照電圧回路における前記第5の抵抗器により生じる電圧と前記第6の抵抗器により生じる電圧との差電圧を比較する第1の比較回路と、
前記第1の抵抗器に並列に接続され、前記第1の比較回路の比較結果に基づいて開閉される第1のスイッチ回路とを備えていることを特徴とする基準電圧発生回路。
A temperature coefficient correction circuit including a first resistor, a second resistor, and a third resistor connected in series, and a first PN junction element connected in the forward direction with the first resistor;
A fourth resistor having one end connected to the output terminal and the third resistor, and a second PN junction element connected to the fourth resistor in the forward direction and formed in the first diffusion layer of the substrate A reference voltage circuit including:
Amplifying a difference voltage between a first voltage at a connection portion of the second resistor and the third resistor and a second voltage at a connection portion of the fourth resistor and the second PN junction element; A differential amplifier circuit for controlling the output voltage of the output terminal;
A fifth resistor connected to a constant current source and having the same composition as the second resistor; a sixth resistor connected to the constant current source and formed of a second diffusion layer formed on the substrate; A first reference voltage circuit comprising:
A first comparison circuit for comparing a difference voltage between a voltage generated by the fifth resistor and a voltage generated by the sixth resistor in the first reference voltage circuit;
And a first switch circuit connected in parallel to the first resistor and opened and closed based on a comparison result of the first comparison circuit.
前記定電流源と接続され且つ組成が前記第2の抵抗器と同一の第7の抵抗器と、前記定電流源と接続され且つ前記基板に形成された第3拡散層からなる第8の抵抗器とを含む第2の参照電圧回路と、
前記第2の参照電圧回路における前記第7の抵抗器により生じる電圧と前記第8の抵抗器により生じる電圧との差電圧を比較する第2の比較回路と、
前記温度係数補正回路における前記第1の抵抗器と前記第2の抵抗器との間に直列に接続された第9の抵抗器と、
前記第9の抵抗器に並列に接続され、前記第2の比較回路の結果に基づいて開閉される第2のスイッチ回路とをさらに備えていることを特徴とする請求項6に記載の基準電圧発生回路。
An eighth resistor comprising a seventh resistor connected to the constant current source and having the same composition as the second resistor, and a third diffusion layer connected to the constant current source and formed on the substrate A second reference voltage circuit comprising:
A second comparison circuit for comparing a difference voltage between a voltage generated by the seventh resistor and a voltage generated by the eighth resistor in the second reference voltage circuit;
A ninth resistor connected in series between the first resistor and the second resistor in the temperature coefficient correction circuit;
The reference voltage according to claim 6, further comprising a second switch circuit connected in parallel to the ninth resistor and opened and closed based on a result of the second comparison circuit. Generation circuit.
直列接続された第1の抵抗器及び第2の抵抗器と、前記第1の抵抗器と順方向接続された第1のPN接合素子とを含む温度係数補正回路と、
一端が出力端子及び前記第2の抵抗器と接続された第3の抵抗器と、該第3の抵抗器と直列接続された第4の抵抗器と、該第4の抵抗器と順方向接続され且つ基板の第1拡散層に形成された第2のPN接合素子とを含む第1の基準電圧回路と、
一端が出力端子と接続された第5の抵抗器と、該第5の抵抗器と直列接続された第6の抵抗器と、該第6の抵抗器と順方向接続され且つ前記基板に形成された第2拡散層に形成された第3のPN接合素子とを含む第2の基準電圧回路と、
前記第1の抵抗器及び第2の抵抗器の接続部における第1の電圧と、前記第1の基準電圧回路における前記第3の抵抗器及び第4抵抗器の接続部又は前記第2の基準電圧回路における前記第5の抵抗器及び第6抵抗器の接続部の第2の電圧との差電圧を増幅して、前記出力端子の出力電圧を制御する差動増幅回路と、
定電流源と接続され且つ組成が前記第1の抵抗器と同一の第7の抵抗器と、前記定電流源と接続され且つ前記基板に形成された第3拡散層からなる第8の抵抗器とを含む第1の参照電圧回路と、
前記第1の参照電圧回路における前記第7の抵抗器により生じる電圧と前記第8の抵抗器により生じる電圧との差電圧を比較する第1の比較回路と、
前記第1の比較回路の比較結果に基づいて論理演算を行なうことにより、前記第1の基準電圧回路又は前記第2の基準電圧回路のいずれか一方を選択する論理回路とを備えていることを特徴とする基準電圧発生回路。
A temperature coefficient correction circuit including a first resistor and a second resistor connected in series, and a first PN junction element connected in the forward direction with the first resistor;
A third resistor having one end connected to the output terminal and the second resistor, a fourth resistor connected in series to the third resistor, and a forward connection to the fourth resistor And a first reference voltage circuit including a second PN junction element formed in the first diffusion layer of the substrate,
A fifth resistor having one end connected to the output terminal; a sixth resistor connected in series to the fifth resistor; and a forward connection to the sixth resistor and formed on the substrate. A second reference voltage circuit including a third PN junction element formed in the second diffusion layer;
The first voltage at the connection of the first resistor and the second resistor, and the connection of the third resistor and the fourth resistor in the first reference voltage circuit or the second reference A differential amplifier circuit for amplifying a difference voltage from the second voltage of the connection portion of the fifth resistor and the sixth resistor in the voltage circuit to control the output voltage of the output terminal;
A seventh resistor connected to a constant current source and having the same composition as the first resistor; and an eighth resistor comprising a third diffusion layer connected to the constant current source and formed on the substrate A first reference voltage circuit including:
A first comparison circuit for comparing a difference voltage between a voltage generated by the seventh resistor and a voltage generated by the eighth resistor in the first reference voltage circuit;
A logic circuit that selects one of the first reference voltage circuit and the second reference voltage circuit by performing a logical operation based on a comparison result of the first comparison circuit. A characteristic reference voltage generation circuit.
前記出力端子と接続された第9の抵抗器と、該第9の抵抗器と直列接続された第10の抵抗器と、該第10の抵抗器と順方向接続され且つ前記基板の第4拡散層に形成された第4のPN接合素子とを含む第3の基準電圧回路と、
定電流源と接続され且つ組成が前記第1の抵抗器と同一の第11の抵抗器と、前記定電流源と接続され且つ前記基板に形成された第5拡散層からなる第12の抵抗器とを含む第2の参照電圧回路と、
前記第2の参照電圧回路における前記第11の抵抗器により生じる電圧と前記第12の抵抗器により生じる電圧との差電圧を比較する第2の比較回路とをさらに備え、
前記論理回路は、前記第1の比較回路及び第2の比較回路の比較結果に基づいて論理演算を行なうことにより、前記第1の基準電圧回路、第2の基準電圧回路及び第3の基準電圧回路のいずれか1つを選択することを特徴とする請求項8に記載の基準電圧発生回路。
A ninth resistor connected to the output terminal; a tenth resistor connected in series with the ninth resistor; and a fourth diffusion of the substrate connected in a forward direction with the tenth resistor. A third reference voltage circuit including a fourth PN junction element formed in the layer;
An eleventh resistor connected to a constant current source and having the same composition as the first resistor, and a twelfth resistor consisting of a fifth diffusion layer connected to the constant current source and formed on the substrate A second reference voltage circuit including:
A second comparison circuit for comparing a voltage difference between the voltage generated by the eleventh resistor and the voltage generated by the twelfth resistor in the second reference voltage circuit;
The logic circuit performs a logical operation based on a comparison result of the first comparison circuit and the second comparison circuit, thereby causing the first reference voltage circuit, the second reference voltage circuit, and the third reference voltage to be performed. 9. The reference voltage generating circuit according to claim 8, wherein any one of the circuits is selected.
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