JP2011232931A

JP2011232931A - 電流生成回路およびそれを用いた基準電圧回路

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Abstract

【課題】温度依存性を有する電流を生成可能な電流生成回路を提供する。
【解決手段】第１電流源４２は、正の温度特性を有する第１電流Ｉ１を生成する。第２電流源４４は、第２電流Ｉ２を生成する。第１カレントミラー回路４６は、第２電流Ｉ２の経路上に設けられた、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタである補償用トランジスタＱ５のベース電流Ｉｂを第１係数（Ｋ１）倍して第３電流Ｉ３を生成する。第２カレントミラー回路４８は、第１電流Ｉ１と第３電流Ｉ３の差に比例した第４電流Ｉ４’を生成する。電流生成回路４０は、ベース電流Ｉｂと比例した第５電流Ｉ５と第４電流Ｉ４’の合計電流を出力する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電流生成回路に関する。

半導体集積回路において、電源電圧変動や温度変動によらない一定の電圧を生成する目的で、バンドギャップ基準電圧回路（バンドギャップリファレンス（ＢＧＲ）回路ともいう）が利用される。特許文献１には、ＢＧＲ回路の一例が開示される。

特許文献１に記載のＢＧＲ回路は、電源電圧および温度に対して安定した基準電圧Ｖｒｅｆを生成することができるが、温度係数δＶｒｅｆ／δＴが完全にゼロではなく、用途によっては不十分な場合がある。

特開平５−０８８７６７号公報 PAUL R. GRAY, PAUL J. HURST, STEPHEN H. LEWIS, ROBERT G. MEYER、ANALYSIS AND DESING OF ANALOG INTEGRATED CIRCUIT 4th Edition、JOHN WILEY & SONS, INC. pp.229-336

本発明者は、かかるバンドギャップリファレンス回路の温度依存性について検討した結果、以下の課題を認識するに至った。

バンドギャップリファレンス回路の出力電圧の温度依存性は上に凸（お椀型）となり、その電圧レベルは、常温２５〜３０℃をピークとして、それより高温および低温で低下する。

ここで常温でフラットとなり、高温および／または低温で増加する電流を生成することができれば、この電流を用いて、バンドギャップリファレンス回路の温度特性を改善することができる。

本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、温度依存性を有する電流を生成可能な電流生成回路の提供にある。

本発明のある態様は、電流生成回路に関する。この電流生成回路は、正の温度特性を有する第１電流を生成する第１電流源と、第２電流を生成する第２電流源と、第２電流の経路上に設けられた、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタである補償用トランジスタと、補償用トランジスタのベース電流を第１係数倍して第３電流を生成する第１カレントミラー回路と、を備え、第１電流と第３電流の差に比例した第４電流を出力する。

この態様によると、ある温度以下では一定レベルを有し、ある温度より高くなると、温度に応じて大きくなる電流を生成することができる。

第１カレントミラー回路は、補償用トランジスタのベース電流を第２係数倍して第５電流を生成するよう構成されてもよい。電流生成回路は、第４電流に代えて、第４電流と第５電流の和に比例した第６電流を出力してもよい。
この態様によると、ある温度で最小値をとり、そこから温度が離れるにしたがい増大する電流を生成することができる。

第１電流源は、第１固定電圧端子と第２固定電圧端子の間に順の直列に設けられた、第１コレクタ抵抗およびそのベースエミッタ間が接続されたＮＰＮ型バイポーラトランジスタである第１トランジスタと、そのベースが第１トランジスタのベースと接続されたＮＰＮ型バイポーラトランジスタである第２トランジスタと、第２トランジスタのエミッタと第２固定電圧端子の間に設けられたポリ抵抗である第１エミッタ抵抗と、を含んでもよい。第１電流源は、第２トランジスタに流れる電流を、第１電流として出力してもよい。
ポリ抵抗は正の温度特性を有する。したがってこの第１電流源によれば、正の温度特性を有する第１電流を生成することができる。

第２電流源は、第１固定電圧端子と第２固定電圧端子の間に順の直列に設けられた、第２コレクタ抵抗、そのベースエミッタ間が接続されたＮＰＮ型バイポーラトランジスタである第３トランジスタ、およびダイオードと、そのベースが第３トランジスタのベースと接続されたＮＰＮ型バイポーラトランジスタである第４トランジスタと、第４トランジスタのエミッタと第２固定電圧端子の間に設けられたポリ抵抗である第２エミッタ抵抗と、を含んでもよい。第２電流源は、第４トランジスタに流れる電流を、第２電流として出力してもよい。
この第２電流源によれば、ポリ抵抗である第２エミッタ抵抗の温度特性を、ダイオードによってキャンセルできるため、温度特性のフラットな第２電流を生成できる。

第１カレントミラー回路は、ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴを用いて構成されてもよい。第１カレントミラー回路は、カスコード型カレントミラー回路であってもよい。

本発明の別の態様もまた、電流生成回路である。この電流生成回路は、第２電流を生成する第２電流源と、第２電流の経路上に設けられた、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタである補償用トランジスタと、補償用トランジスタのベース電流を第１係数倍して第３電流を生成する第１カレントミラー回路と、を備え、第３電流に応じた電流を出力する。

この態様によると、温度が低くなるにしたがい増大する電流を生成することができる。

第２電流源は、第１固定電圧端子と第２固定電圧端子の間に順の直列に設けられた、第２コレクタ抵抗、そのベースエミッタ間が接続されたＮＰＮ型バイポーラトランジスタである第３トランジスタ、およびダイオードと、そのベースが第３トランジスタのベースと接続されたＮＰＮ型バイポーラトランジスタである第４トランジスタと、第４トランジスタのエミッタと第２固定電圧端子の間に設けられたポリ抵抗である第２エミッタ抵抗と、を含んでもよい。第２電流源は、第４トランジスタに流れる電流を、第２電流として出力してもよい。

本発明のさらに別の態様もまた、電流生成回路である。この電流生成回路は、第１固定電圧端子と第２固定電圧端子の間に順の直列に設けられた、第１コレクタ抵抗およびそのベースエミッタ間が接続されたＮＰＮ型バイポーラトランジスタである第１トランジスタと、そのベースが第１トランジスタのベースと接続されたＮＰＮ型バイポーラトランジスタである第２トランジスタと、第２トランジスタのエミッタと第２固定電圧端子の間に設けられたポリ抵抗である第１エミッタ抵抗と、第１固定電圧端子と第２固定電圧端子の間に順の直列に設けられた、第２コレクタ抵抗、そのベースエミッタ間が接続されたＮＰＮ型バイポーラトランジスタである第３トランジスタ、およびダイオードと、そのベースが第３トランジスタのベースと接続されたＮＰＮ型バイポーラトランジスタである第４トランジスタと、第４トランジスタのエミッタと第２固定電圧端子の間に設けられたポリ抵抗である第２エミッタ抵抗と、第４トランジスタのコレクタと第１固定電圧端子の間に設けられたＮＰＮ型バイポーラトランジスタである補償用トランジスタと、その入力端子が補償用トランジスタのベースに接続され、その第１出力端子が第２トランジスタのコレクタと接続された第１カレントミラー回路と、その入力端子が第２トランジスタのコレクタと接続された第２カレントミラー回路と、を備え、第２カレントミラー回路の出力電流を出力する。

第１カレントミラー回路は、第２出力端子から補償用トランジスタのベース電流を第２係数倍した電流を出力するよう構成されてもよい。第１カレントミラー回路の第２出力端子は第２カレントミラー回路の出力端子と接続されてもよい。電流生成回路は、第１カレントミラー回路の第２出力端子から出力される電流と第２カレントミラー回路の出力端子から出力される電流の合計電流を出力してもよい。
この態様によると、ある温度で最小値をとり、そこから温度が離れるにしたがい増大する電流を生成することができる。

本発明のさらに別の態様もまた、電流生成回路である。この電流生成回路は、第１固定電圧端子と第２固定電圧端子の間に順の直列に設けられた、第２コレクタ抵抗、そのベースエミッタ間が接続されたＮＰＮ型バイポーラトランジスタである第３トランジスタ、およびダイオードと、そのベースが第３トランジスタのベースと接続されたＮＰＮ型バイポーラトランジスタである第４トランジスタと、第４トランジスタのエミッタと第２固定電圧端子の間に設けられたポリ抵抗である第２エミッタ抵抗と、第４トランジスタのコレクタと第１固定電圧端子の間に設けられたＮＰＮ型バイポーラトランジスタである補償用トランジスタと、その入力端子が補償用トランジスタのベースに接続された第１カレントミラー回路と、を備え、第１カレントミラー回路の出力電流を出力する。

本発明のさらに別の態様は、基準電圧回路である。この基準電圧回路は、バンドギャップリファレンス回路と、バンドギャップリファレンス回路のひとつのノードに接続される上述のいずれかの態様の電流生成回路と、を備える。

この態様によると、バンドギャップリファレンス回路の出力電圧の温度特性を改善することができる。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明のある態様によれば、温度依存性を有する電流を生成することができる。

実施の形態に係る基準電圧回路の構成を示す回路図である。実施の形態に係る電流生成回路の構成を示す回路図である。図２の電流生成回路の各電流の温度依存性を示す図である。図１の基準電圧回路の出力電圧Ｖｒｅｆの温度依存性を示す図である。第１の変形例に係る電流生成回路の構成を示す回路図である。第２の変形例に係る電流生成回路の構成を示す回路図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

図１は、実施の形態に係る基準電圧回路１００の構成を示す回路図である。基準電圧回路１００は、バンドギャップリファレンス回路１０、電流源３０、電流生成回路４０を備える。

電流源３０とバンドギャップリファレンス回路１０は、電源電圧Ｖｃｃが印加される第１固定電圧端子（電源端子）と、接地電圧Ｖｇｎｄが印加される第２固定電圧端子（接地端子）の間に順に直列にスタックされる。バンドギャップリファレンス回路１０はその両端間に基準電圧Ｖｒｅｆを発生させる。

バンドギャップリファレンス回路１０の具体的な構成を説明する。
バンドギャップリファレンス回路１０は、第１端子Ｐ１、第２端子Ｐ２、ワイドラー型カレントミラー回路１２、負荷回路１４、出力回路１６を備える。バンドギャップリファレンス回路１０は、第１端子Ｐ１と第２端子Ｐ２の間に、基準電圧Ｖｒｅｆを発生する。

ワイドラー型カレントミラー回路１２は、第２端子Ｐ２側に設けられる。ワイドラー型カレントミラー回路１２は、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタの第１トランジスタＱ１１、第２トランジスタＱ１２およびエミッタ抵抗Ｒｅ１１を含む。第１トランジスタＱ１１と第２トランジスタＱ１２のサイズ比は、１：Ｎである。

負荷回路１４は、ワイドラー型カレントミラー回路１２と第２端子Ｐ２の間に設けられる。具体的に負荷回路１４は、第１トランジスタＱ１１の経路上に設けられた第１負荷抵抗ＲＬ１と、第２トランジスタＱ１２の経路上に設けられた第２負荷抵抗ＲＬ２と、を含む。なお負荷回路１４として能動負荷（カレントミラー回路）を用いてもよい。

出力回路１６は、負荷回路１４と第２トランジスタＱ１２の接続点Ｎ１の電位Ｖ_Ｎ１に応じた基準電圧Ｖｒｅｆを、第１端子Ｐ１と第２端子Ｐ２の間に発生させる。

出力回路１６は、第３トランジスタＱ１３〜第７トランジスタＱ１７を含む。第３トランジスタＱ１３（第１増幅用トランジスタ）のベースには、接続点Ｎ１の電圧Ｖ_Ｎ１が入力される。トランジスタＱ１５〜Ｑ１７は、トランジスタＱ１１、Ｑ１２に流れる電流に比例した電流を、第３トランジスタＱ１３へと供給するバイアス回路として動作する。第４トランジスタ（第１出力トランジスタ）Ｑ１４は、そのゲートに第３トランジスタＱ１３のコレクタ電圧を受けるソースフォロア回路である。第４トランジスタＱ１４は、ＰＮＰ型のバイポーラトランジスタであってもよい。

トランジスタＱ１４〜Ｑ１７は、第３トランジスタＱ１３の状態に応じた電圧（電流）を出力するバッファ回路とみなすことができる。なお出力回路１６の構成は図１のそれには限定されない。

バンドギャップリファレンス回路１０に着目すると、第１トランジスタＱ１１に流れる電流Ｉ_Ｑ１１は、以下の式（１）で与えられる。
Ｉ_Ｑ１１＝Ｖ_ＴＮ・ｌｎ（Ｎ）／Ｒｅ１１ …（１）
ここでＶ_ＴＮはＮＰＮ型バイポーラトランジスタＱ１１の熱電圧を示す。したがってバンドギャップリファレンス回路１０が発生する基準電圧Ｖｒｅｆは、以下の式（２）で与えられる。
Ｖｒｅｆ＝Ｖ_Ｆ＋Ｉ_Ｑ１１×ＲＬ１
＝Ｖ_Ｆ＋Ｖ_ＴＮ・ｌｎ（Ｎ）／Ｒｅ１１×ＲＬ１ …（２）
ここでＶ_ＦはバイポーラトランジスタＱ１１のベースエミッタ間の順方向電圧である。

式（２）で与えられる基準電圧Ｖｒｅｆは、上に凸の温度依存性を有する。この温度依存性は、用途によっては不十分であり、より改善されたフラットな温度特性が必要となる状況もある。

電流生成回路４０は、バンドギャップリファレンス回路１０の温度依存性を改善するために、温度依存性を有する補償電流Ｉ_ＣＯＭＰを生成し、バンドギャップリファレンス回路１０のノードＮ２に供給する。

以下、このような用途に好適に利用可能な電流生成回路４０の構成を説明する。図２は、実施の形態に係る電流生成回路４０の構成を示す回路図である。

電流生成回路４０は、第１電流源４２、第２電流源４４、第１カレントミラー回路４６、第２カレントミラー回路４８および補償用トランジスタＱ５を備える。

第１電流源４２は、正の温度特性を有する第１電流Ｉ１を生成する。第１電流源４２は、第１コレクタ抵抗Ｒｃ１、第１トランジスタＱ１、第２トランジスタＱ２、第１エミッタ抵抗Ｒｅ１を含む。

第１コレクタ抵抗Ｒｃ１および第１トランジスタＱ１は、電源電圧Ｖｄｄが印加された第１固定電圧端子（電源端子）と、接地電圧Ｖｇｎｄが印加された第２固定電圧端子（接地端子）の間に順に直列に設けられる。第１トランジスタＱ１はＮＰＮ型バイポーラトランジスタであり、そのベースとコレクタが接続されている。

第２トランジスタＱ２は第１トランジスタＱ１と同一導電型のＮＰＮ型バイポーラトランジスタであり、そのベースは、第１トランジスタＱ１のベースと接続される。第１エミッタ抵抗Ｒｅ１は正の温度特性を有するポリ抵抗であり、第２トランジスタＱ２のエミッタと接地端子の間に設けられる。第１トランジスタＱ１、第２トランジスタＱ２および第１エミッタ抵抗Ｒｅ１は、いわゆるワイドラー型のカレントミラー回路を形成する。

第１電流源４２は、第２トランジスタＱ２に流れるコレクタ電流を、第１電流Ｉ１として出力する。第１エミッタ抵抗Ｒｅ１をポリ抵抗で形成することにより、第１電流Ｉ１には、第１エミッタ抵抗Ｒｅ１の温度特性が反映され、正の温度特性を有する第１電流Ｉ１を生成することができる。

第２電流源４４は、第２電流Ｉ２を生成する。第２電流Ｉ２の温度特性はフラットであることが望ましい。第２電流源４４は、第２コレクタ抵抗Ｒｃ２、第３トランジスタＱ３、第４トランジスタＱ４、第２エミッタ抵抗Ｒｅ２およびダイオードＤ１を含む。

第２コレクタ抵抗Ｒｃ２、第３トランジスタＱ３およびダイオードＤ１は、電源端子と接地端子の間に順に直列に設けられる。第３トランジスタＱ３はＮＰＮ型バイポーラトランジスタであり、そのベースとコレクタが接続されている。ダイオードＤ１は、ベースコレクタ間が接続されたＮＰＮ型のバイポーラトランジスタである。ダイオードＤ１として、ＰＮ接合のダイオードを用いてもよい。

第４トランジスタＱ４は、第３トランジスタＱ３と同一導電型のＮＰＮ型バイポーラトランジスタであり、そのベースは第３トランジスタＱ３のベースと接続される。第２エミッタ抵抗Ｒｅ２はポリ抵抗であり、第４トランジスタＱ４のエミッタと接地端子の間に設けられる。

第２電流源４４は、第４トランジスタＱ４に流れるコレクタ電流を、第２電流Ｉ２として出力する。第２エミッタ抵抗Ｒｅ２の抵抗値は、正の温度特性を有し、ダイオードＤ１の順方向電圧も正の温度特性を有するため、それらが相殺することにより、温度特性がフラットな第２電流Ｉ２を生成することができる。

補償用トランジスタＱ５は、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタであり、第２電流Ｉ２の経路上に設けられる。補償用トランジスタＱ５を電流増幅率βとするとき、そのベース電流Ｉｂは、
Ｉｂ＝Ｉ２／β
で与えられる。第２電流Ｉ２の温度特性がフラットと仮定すると、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタの電流増幅率βは、正の温度特性を有することから、ベース電流Ｉｂは、負の温度特性を有する。

第１カレントミラー回路４６は、入力端子５０、第１出力端子５２、第２出力端子５４を備える。第１カレントミラー回路４６の入力端子５０は、補償用トランジスタＱ５のベースと接続される。第１カレントミラー回路４６は、補償用トランジスタＱ５のベース電流Ｉｂを第１係数Ｋ１倍して第３電流Ｉ３（＝Ｉｂ×Ｋ１）を生成し、第１出力端子５２から出力する。図２においてＫ１＝１である。つまり第３電流Ｉ３も、ベース電流Ｉｂと同様に負の温度特性を有する。

第１カレントミラー回路４６の第１出力端子５２は、第１電流源４２の出力端子、すなわち第２トランジスタＱ２のコレクタと接続される。

第１カレントミラー回路４６は、補償用トランジスタＱ５のベース電流Ｉｂを第２係数（Ｋ２）倍して第５電流Ｉ５（＝Ｉｂ×Ｋ２）を生成し、その第２出力端子５４から出力する。第１カレントミラー回路４６の第２出力端子５４は、電流生成回路４０の出力端子ＯＵＴと接続される。

第１カレントミラー回路４６は、ダイオードＤ２、ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴであるトランジスタＭ１〜Ｍ６を含むカスコード型カレントミラー回路である。この第１カレントミラー回路４６によれば、幅広い電流レンジにおいて、安定したミラー比Ｋ１、Ｋ２を得ることができる。

なお、第１カレントミラー回路４６として、ゲートとソースが共通に接続された２つのトランジスタからなる簡単なカレントミラー回路を用いてもよい。

第２カレントミラー回路４８の入力端子６０は、第１電流源４２の出力端子、すなわち第２トランジスタＱ２のコレクタと接続される。ノードＮ３において電流の保存則が成り立つ。
Ｉ１＝Ｉ３＋Ｉ４
Ｉ４は、第２カレントミラー回路４８の入力端子６０に流れる入力電流である。つまり第２カレントミラー回路４８の入力電流Ｉ４は、
Ｉ４＝Ｉ１−Ｉ３
で与えられ、第１電流Ｉ１と第３電流Ｉ３の差電流となる。

第２カレントミラー回路４８は、その入力電流Ｉ４を定数倍した電流Ｉ４’＝Ｉ４×Ｋ３を生成し、その出力端子６２から出力する。第２カレントミラー回路４８の出力端子６２は、電流生成回路４０の出力端子ＯＵＴと接続される。Ｋ３は第２カレントミラー回路４８のミラー比である。図２においてＫ３＝１であり、Ｉ４’＝Ｉ４が成り立つ。

第２カレントミラー回路４８は、第１カレントミラー回路４６と同様にカスコード型カレントミラー回路であり、ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴであるトランジスタＭ７〜Ｍ１０およびダイオードＤ３を含む。

電流生成回路４０の出力端子ＯＵＴから出力される電流Ｉ_ＣＯＭＰは、第４電流Ｉ４’と第５電流Ｉ５の合計電流Ｉ４’＋Ｉ５となる。

以上が電流生成回路４０の構成である。続いてその動作を説明する。図３は、図２の電流生成回路４０の各電流の温度依存性を示す図である。

第１電流Ｉ１は、正の温度特性を有する。第３電流Ｉ３および補償用トランジスタＱ５のベース電流Ｉｂは、負の温度特性を有する。第４電流Ｉ４は、第１電流Ｉ１と第３電流Ｉ３の差電流であるが、第４電流Ｉ４は反対向きには流れないから、Ｉ３＞Ｉ１なる温度領域（Ｉ）で第４電流Ｉ４はゼロとなる。Ｉ３＜Ｉ１となる温度領域（II）では、第４電流Ｉ４は、正の温度依存性を有する。

補償電流Ｉ_ＣＯＭＰは、
Ｉ_ＣＯＭＰ＝Ｉｂ×Ｋ２＋Ｉ４
で与えられる。

このように、実施の形態に係る電流生成回路４０によれば、ある中心温度Ｔｃで最小値をとり、そこから温度が低くなるにしたがい、またそこから温度が高くなるにしたがい、増大する補償電流Ｉ_ＣＯＭＰを生成することができる。

このような温度依存性を有する補償電流Ｉ_ＣＯＭＰを、図１のバンドギャップリファレンス回路１０のノードＮ２に供給すると、バンドギャップリファレンス回路１０によって生成される基準電圧Ｖｒｅｆの温度依存性を改善することができる。図４は、図１の基準電圧回路１００の出力電圧Ｖｒｅｆの温度依存性を示す図である。実線は、図２の電流生成回路４０が生成する補償電流Ｉ_ＣＯＭＰを注入した場合の温度依存性を示し、破線は補償電流Ｉ_ＣＯＭＰを注入しないときの温度依存性を示す。縦軸は、常温２５℃を基準とした相対的な誤差を％で示す。

一般的な電子機器の動作保証温度範囲（使用範囲）は、一例として−５０〜１５０℃である。破線で示すように、補償電流Ｉ_ＣＯＭＰを注入しない場合、上に凸の温度依存性を有する。これに対して、電流生成回路４０によって凹型（下に凸）の補償電流Ｉ_ＣＯＭＰを生成し、それをバンドギャップリファレンス回路１０に注入することにより、使用範囲における温度依存性を大きく改善することができる。

なお図３の中心温度Ｔｃは、誤差が小さくなるように設計すればよい。中心温度Ｔｃの調整は、図２のカレントミラー回路の係数Ｋ１〜Ｋ３によって最適化できる。

以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセス、それらの組み合わせには、さまざまな変形例が存在しうる。以下、こうした変形例について説明する。

（第１の変形例）
図２の電流生成回路４０が生成する補償電流Ｉ_ＣＯＭＰは、電流生成回路４０の低温と高温の両方の温度依存性を改善することができた。これに対して、基準電圧回路１００の用途によっては、低温のみの温度依存性を改善すればよい場合もある。第１の変形例は、このような用途に利用可能な電流生成回路４０ａに関する。図５は、第１の変形例に係る電流生成回路４０ａの構成を示す回路図である。

図５の電流生成回路４０ａは、第２電流源４４、補償用トランジスタＱ５、第１カレントミラー回路４６を備える。それぞれの構成についてはすでに説明したため省略する。電流生成回路４０ａは、補償用トランジスタＱ５のベース電流Ｉｂに応じた第３電流Ｉ３を補償電流Ｉ_ＣＯＭＰとして出力する。

この電流生成回路４０ａによれば、図３の負の温度特性を有する補償電流Ｉ_ＣＯＭＰを生成することができる。

図４の一点鎖線は、図５の電流生成回路４０ａが生成する補償電流Ｉ_ＣＯＭＰを注入した場合の温度依存性を示す。負の温度特性を有する補償電流Ｉ_ＣＯＭＰを、図１のバンドギャップリファレンス回路１０のノードＮ２に供給すると、バンドギャップリファレンス回路１０によって生成される基準電圧Ｖｒｅｆの低い温度領域における温度依存性を改善することができる。

（第２の変形例）
基準電圧回路１００の用途によっては、高温のみの温度依存性を改善すればよい場合もある。たとえばＬＥＤドライバは、基準電圧ＶｒｅｆにもとづいてＬＥＤの駆動電流を生成するが、発熱によってＩＣの温度が高くなりがちである。したがって特に高温領域で基準電圧Ｖｒｅｆの温度依存性の改善が望まれる。第２の変形例は、このような用途に利用可能な電流生成回路４０ｂに関する。図６は、第２の変形例に係る電流生成回路４０ｂの構成を示す回路図である。

図６の電流生成回路４０ｂは、第１電流源４２、第２電流源４４、第１カレントミラー回路４６、第２カレントミラー回路４８を備える。この電流生成回路４０ｂは第２カレントミラー回路４８の出力電流Ｉ４’、言い換えれば第１電流Ｉ１と第３電流Ｉ３の差に比例した電流を、補償電流Ｉ_ＣＯＭＰとして出力する。

この電流生成回路４０ｂによれば、図３に示す第４電流Ｉ４と同様に、ある温度より低い領域（Ｉ）でフラットであり、それより高い温度領域（II）で正の温度特性を有する補償電流Ｉ_ＣＯＭＰを生成することができる。

このような補償電流Ｉ_ＣＯＭＰを図１の基準電圧回路１００に注入すると、温度が高い温度領域の温度依存性を改善することができる。

上述したいくつかの電流生成回路４０により生成した補償電流Ｉ_ＣＯＭＰを注入すべきノードは、図１のノードＮ２に限定されない。たとえば電流生成回路４０を、補償電流Ｉ_ＣＯＭＰを吸い込む形式（シンク型）で構成し、その出力端子ＯＵＴを、第５トランジスタＱ１５のコレクタであるノードＮ２’と接続しても、同様の補償効果を得ることができる。

またバンドギャップリファレンス回路１０の構成は図１のそれには限定されず、別の構成であってもよい。当業者であれば、バンドギャップリファレンス回路１０の回路形式に応じて、電流生成回路４０が生成した補償電流Ｉ_ＣＯＭＰをいずれのノードと接続すべきかを適切に設計することができる。

さらに言えば、電流生成回路４０の用途は、バンドギャップリファレンス回路１０の温度特性の改善に限定されず、上述したような温度依存性を有する電流Ｉ_ＣＯＭＰは、さまざまな用途に利用することができる。

実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。

１００…基準電圧回路、１０…バンドギャップリファレンス回路、Ｐ１…第１端子、Ｐ２…第２端子、１２…ワイドラー型カレントミラー回路、１４…負荷回路、１６…出力回路、３０…電流源、４０…電流生成回路、Ｑ１…第１トランジスタ、Ｑ２…第２トランジスタ、Ｑ３…第３トランジスタ、Ｑ４…第４トランジスタ、Ｑ５…補償用トランジスタ、Ｒｃ１…第１コレクタ抵抗、Ｒｃ２…第２コレクタ抵抗、Ｒｅ１…第１エミッタ抵抗、Ｒｅ２…第２エミッタ抵抗、Ｄ１…ダイオード、４２…第１電流源、４４…第２電流源、４６…第１カレントミラー回路、４８…第２カレントミラー回路、Ｖｒｅｆ…基準電圧。

Claims

正の温度特性を有する第１電流を生成する第１電流源と、
第２電流を生成する第２電流源と、
前記第２電流の経路上に設けられた、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタである補償用トランジスタと、
前記補償用トランジスタのベース電流を第１係数倍して第３電流を生成する第１カレントミラー回路と、
を備え、前記第１電流と前記第３電流の差に比例した第４電流を出力することを特徴とする電流生成回路。
前記第１カレントミラー回路は、前記補償用トランジスタのベース電流を第２係数倍して第５電流を生成するよう構成され、
前記第４電流に代えて、前記第４電流と前記第５電流の和に比例した第６電流を出力することを特徴とする請求項１に記載の電流生成回路。
前記第１電流源は、
第１固定電圧端子と第２固定電圧端子の間に順の直列に設けられた、第１コレクタ抵抗およびそのベースエミッタ間が接続されたＮＰＮ型バイポーラトランジスタである第１トランジスタと、
そのベースが前記第１トランジスタのベースと接続されたＮＰＮ型バイポーラトランジスタである第２トランジスタと、
前記第２トランジスタのエミッタと前記第２固定電圧端子の間に設けられたポリ抵抗である第１エミッタ抵抗と、
を含み、
前記第２トランジスタに流れる電流を、前記第１電流として出力することを特徴とする請求項１に記載の電流生成回路。
前記第２電流源は、
第１固定電圧端子と第２固定電圧端子の間に順の直列に設けられた、第２コレクタ抵抗、そのベースエミッタ間が接続されたＮＰＮ型バイポーラトランジスタである第３トランジスタ、およびダイオードと、
そのベースが前記第３トランジスタのベースと接続されたＮＰＮ型バイポーラトランジスタである第４トランジスタと、
前記第４トランジスタのエミッタと前記第２固定電圧端子の間に設けられたポリ抵抗である第２エミッタ抵抗と、
を含み、
前記第４トランジスタに流れる電流を、前記第２電流として出力することを特徴とする請求項１または２に記載の電流生成回路。
前記第１カレントミラー回路は、ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴを用いて構成されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電流生成回路。
前記第１カレントミラー回路は、カスコード型カレントミラー回路であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の電流生成回路。
第２電流を生成する第２電流源と、
前記第２電流の経路上に設けられた、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタである補償用トランジスタと、
前記補償用トランジスタのベース電流を第１係数倍して第３電流を生成する第１カレントミラー回路と、
を備え、前記第３電流に応じた電流を出力することを特徴とする電流生成回路。
前記第２電流源は、
第１固定電圧端子と第２固定電圧端子の間に順の直列に設けられた、第２コレクタ抵抗、そのベースエミッタ間が接続されたＮＰＮ型バイポーラトランジスタである第３トランジスタ、およびダイオードと、
そのベースが前記第３トランジスタのベースと接続されたＮＰＮ型バイポーラトランジスタである第４トランジスタと、
前記第４トランジスタのエミッタと前記第２固定電圧端子の間に設けられたポリ抵抗である第２エミッタ抵抗と、
を含み、
前記第４トランジスタに流れる電流を、前記第２電流として出力することを特徴とする請求項７に記載の電流生成回路。
第１固定電圧端子と第２固定電圧端子の間に順の直列に設けられた、第１コレクタ抵抗およびそのベースエミッタ間が接続されたＮＰＮ型バイポーラトランジスタである第１トランジスタと、
そのベースが前記第１トランジスタのベースと接続されたＮＰＮ型バイポーラトランジスタである第２トランジスタと、
前記第２トランジスタのエミッタと前記第２固定電圧端子の間に設けられたポリ抵抗である第１エミッタ抵抗と、
前記第１固定電圧端子と前記第２固定電圧端子の間に順の直列に設けられた、第２コレクタ抵抗、そのベースエミッタ間が接続されたＮＰＮ型バイポーラトランジスタである第３トランジスタ、およびダイオードと、
そのベースが前記第３トランジスタのベースと接続されたＮＰＮ型バイポーラトランジスタである第４トランジスタと、
前記第４トランジスタのエミッタと前記第２固定電圧端子の間に設けられたポリ抵抗である第２エミッタ抵抗と、
前記第４トランジスタのコレクタと前記第１固定電圧端子の間に設けられたＮＰＮ型バイポーラトランジスタである補償用トランジスタと、
その入力端子が前記補償用トランジスタのベースに接続され、その第１出力端子が前記第２トランジスタのコレクタと接続された第１カレントミラー回路と、
その入力端子が前記第２トランジスタのコレクタと接続された第２カレントミラー回路と、
を備え、前記第２カレントミラー回路の出力電流を出力することを特徴とする電流生成回路。
前記第１カレントミラー回路は、第２出力端子から前記補償用トランジスタのベース電流を第２係数倍した電流を出力するよう構成され、
前記第１カレントミラー回路の第２出力端子は前記第２カレントミラー回路の出力端子と接続され、
前記第１カレントミラー回路の第２出力端子から出力される電流と前記第２カレントミラー回路の出力端子から出力される電流の合計電流を出力することを特徴とする請求項９に記載の電流生成回路。
第１固定電圧端子と第２固定電圧端子の間に順の直列に設けられた、第２コレクタ抵抗、そのベースエミッタ間が接続されたＮＰＮ型バイポーラトランジスタである第３トランジスタ、およびダイオードと、
そのベースが前記第３トランジスタのベースと接続されたＮＰＮ型バイポーラトランジスタである第４トランジスタと、
前記第４トランジスタのエミッタと前記第２固定電圧端子の間に設けられたポリ抵抗である第２エミッタ抵抗と、
前記第４トランジスタのコレクタと前記第１固定電圧端子の間に設けられたＮＰＮ型バイポーラトランジスタである補償用トランジスタと、
その入力端子が前記補償用トランジスタのベースに接続された第１カレントミラー回路と、
を備え、前記第１カレントミラー回路の出力電流を出力することを特徴とする電流生成回路。
バンドギャップリファレンス回路と、
前記バンドギャップリファレンス回路のひとつのノードに接続される請求項１から１１のいずれかに記載の電流生成回路と、
を備えることを特徴とする基準電圧回路。