JP2017091296A - 基準電圧発生回路における基準電圧の調整方法および基準電圧発生回路 - Google Patents
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Abstract
【課題】十分広い温度範囲において平滑な温度特性を得ることができる基準電圧発生回路における基準電圧の調整方法を提供する。
【解決手段】 ピーク電圧VP1〜VP4となる温度が異なる4種類の基準出力電圧VREF−1〜VREF−4を有する場合において、最も低い温度であるピーク電圧VP1の基準出力電圧VREF−1と、最も高い温度である電圧VP4の基準出力電圧VREF−4との特性曲線が25℃で交点番号1の交点I1を持つように基準出力電圧VREF−1、VREF−4を調整し、次に特性番号1に1を加算した特性番号2の基準出力電圧VREF−2と、特性番号4から1を減じた特性番号3の基準出力電圧VREF−3とを組み合わせ、交点1を含むとともに基準電圧基準出力電圧VREF−1、VREF−1よりも高い電圧領域で交点2を持つように各基準出力電圧VREF−2、VREF−3を調整する。
【選択図】 図3
【解決手段】 ピーク電圧VP1〜VP4となる温度が異なる4種類の基準出力電圧VREF−1〜VREF−4を有する場合において、最も低い温度であるピーク電圧VP1の基準出力電圧VREF−1と、最も高い温度である電圧VP4の基準出力電圧VREF−4との特性曲線が25℃で交点番号1の交点I1を持つように基準出力電圧VREF−1、VREF−4を調整し、次に特性番号1に1を加算した特性番号2の基準出力電圧VREF−2と、特性番号4から1を減じた特性番号3の基準出力電圧VREF−3とを組み合わせ、交点1を含むとともに基準電圧基準出力電圧VREF−1、VREF−1よりも高い電圧領域で交点2を持つように各基準出力電圧VREF−2、VREF−3を調整する。
【選択図】 図3
Description
本発明は基準電圧発生回路における基準電圧の調整方法および基準電圧発生回路に関し、特に広い温度範囲において使用される半導体製品を駆動する電圧源に適用して有用なものである。
近年、半導体製品に要求される使用温度範囲(例えば、−50℃〜150℃)は拡大の傾向にあり、常温時を25℃として基準出力電圧を調整している従来技術に係る基準電圧発生回路では、広範な温度範囲で所定の基準出力電圧を高精度かつ安定的に得ることができないという問題を生起している。特に、電源用半導体製品の基準出力電圧には広範な温度範囲において平坦な温度特性が求められるのに対し、レギュレータ、スイッチング電源等は、発熱等でIC内の温度が高温になる。この結果、従来技術に係る基準電圧発生回路では負荷安定度が悪化するという問題を生起している。
なお、特許文献1〜特許文献3には平坦な温度特性となるように工夫した基準電圧発生回路が提案されている。
ところで、上記特許文献1は、最低動作電圧が小さく、小電力を出力するとともに、フラットな温度特性を任意に得ることを目的とするものであるが、基本的に一個の基準電圧源により所定範囲のフラットな温度特性を得るようにしたものであるため、例えば−50℃〜150℃程度の広い温度範囲の温度特性をフラットにする用途に供するには十分ではない。
特許文献2は、製造工程にバラツキがあっても平坦な温度特性を得ることができるように工夫したものである。ところが、特許文献2に開示する基準電圧発生回路は、単位基準電圧発生回路を複数個並列に形成し、その後複数の単位基準電圧発生回路中、最も温度特性が平坦なものを選択するというものであるため、残りの単位基準電圧発生回路は廃棄せざるを得ず、歩留まりの悪化を招来するばかりでなく、温度特性に関しては本質的に一個の基準電圧源で形成した場合と変わるところはなく、広範囲の温度特性の十分な平滑化を実現し得るものではない。
特許文献3は、プロセス変動、温度変動および電源電圧変動による基準電圧のバラツキを低減させるように工夫したものである。しかしながら、特許文献3も特許文献1と同様に、一個の基準電圧源により所定範囲のフラットな温度特性を得るようにしたものであるため、広い温度範囲の温度特性をフラットにする用途に供するには十分ではない。
本発明は、上記従来技術に鑑み、十分広い温度範囲において平滑な温度特性を得ることができる基準電圧発生回路における基準電圧の調整方法および基準電圧発生回路を提供することを目的とする。
上記目的を達成する本発明の第1の態様は、
環境温度に対する出力電圧特性を表す温度特性が異なる複数の基準電圧源を組み合わせて形成した基準電圧発生回路における基準電圧の調整方法であって、
前記各基準電圧源が生成するピーク電圧となる温度がそれぞれ異なる固有の温度特性のうち、前記ピーク電圧が最も低い温度の温度特性または高い温度の温度特性から前記ピーク電圧を与える温度に沿って1から順に特性番号を付与し、
最大の特性番号が4以上の偶数の場合は、
最小の特性番号1を一方側の開始番号とした場合の特性番号1の温度特性と、最大の特性番号2n(n≧2の自然数)を他方側の開始番号とした場合の特性番号2nの温度特性とを組み合わせて所定の温度で交点番号1の交点を持つように各温度特性を調整し、
同様に、前記一方側における直近の特性番号に1を加算した特性番号の温度特性と、前記他方側における直近の特性番号から1を減じた特性番号の温度特性とを組み合わせ、直近の交点番号の交点を含むとともに前記一方側における前記直近の特性番号に対応する温度特性における出力電圧および前記他方側における前記直近の特性番号に対応する温度特性における出力電圧よりも高い電圧領域で交点を持つように各温度特性を調整して前記直近の交点番号に1を加算した交点番号の交点を持つ前記温度特性のn組の組み合わせを順次形成することを特徴とする基準電圧発生回路における基準電圧の調整方法にある。
環境温度に対する出力電圧特性を表す温度特性が異なる複数の基準電圧源を組み合わせて形成した基準電圧発生回路における基準電圧の調整方法であって、
前記各基準電圧源が生成するピーク電圧となる温度がそれぞれ異なる固有の温度特性のうち、前記ピーク電圧が最も低い温度の温度特性または高い温度の温度特性から前記ピーク電圧を与える温度に沿って1から順に特性番号を付与し、
最大の特性番号が4以上の偶数の場合は、
最小の特性番号1を一方側の開始番号とした場合の特性番号1の温度特性と、最大の特性番号2n(n≧2の自然数)を他方側の開始番号とした場合の特性番号2nの温度特性とを組み合わせて所定の温度で交点番号1の交点を持つように各温度特性を調整し、
同様に、前記一方側における直近の特性番号に1を加算した特性番号の温度特性と、前記他方側における直近の特性番号から1を減じた特性番号の温度特性とを組み合わせ、直近の交点番号の交点を含むとともに前記一方側における前記直近の特性番号に対応する温度特性における出力電圧および前記他方側における前記直近の特性番号に対応する温度特性における出力電圧よりも高い電圧領域で交点を持つように各温度特性を調整して前記直近の交点番号に1を加算した交点番号の交点を持つ前記温度特性のn組の組み合わせを順次形成することを特徴とする基準電圧発生回路における基準電圧の調整方法にある。
本態様によれば、組み合わされた複数種類の温度特性が4以上の偶数組の場合において、環境温度に対する最大出力電圧を与える点を辿ることにより、ほぼ平坦な出力電圧を得ることができる。すなわち、広い温度範囲においてへ平坦な基準電圧を得ることができる。
本発明の第2の態様は、
環境温度に対する出力電圧特性を表す温度特性が異なる複数の基準電圧源を組み合わせて形成した基準電圧発生回路における基準電圧の調整方法であって、
前記各基準電圧源が生成するピーク電圧となる温度がそれぞれ異なる固有の温度特性のうち、前記ピーク電圧が最も低い温度の温度特性または高い温度の温度特性から前記ピーク電圧を与える温度に沿って1から順に特性番号を付与し、
最大の特性番号が奇数である3の場合は、
最小の特性番号1を一方側の開始番号とした場合の特性番号1の温度特性と、最大の特性番号3を他方側の開始番号とした場合の特性番号3の温度特性とを組み合わせて所定の温度で交点番号1の交点を持つように各温度特性を調整し、
さらに前記組み合わせから外れた特性番号2の温度特性に関してはそのピーク電圧が、直近の交点番号1の交点を含み、かつ前記一方側の直近の特性番号1の温度特性の出力電圧および前記他方側における直近の特性番号3の温度特性の出力電圧よりも大きい電圧領域にピーク電圧が存在するように調整したことを特徴とする基準電圧発生回路における基準電圧の調整方法にある。
環境温度に対する出力電圧特性を表す温度特性が異なる複数の基準電圧源を組み合わせて形成した基準電圧発生回路における基準電圧の調整方法であって、
前記各基準電圧源が生成するピーク電圧となる温度がそれぞれ異なる固有の温度特性のうち、前記ピーク電圧が最も低い温度の温度特性または高い温度の温度特性から前記ピーク電圧を与える温度に沿って1から順に特性番号を付与し、
最大の特性番号が奇数である3の場合は、
最小の特性番号1を一方側の開始番号とした場合の特性番号1の温度特性と、最大の特性番号3を他方側の開始番号とした場合の特性番号3の温度特性とを組み合わせて所定の温度で交点番号1の交点を持つように各温度特性を調整し、
さらに前記組み合わせから外れた特性番号2の温度特性に関してはそのピーク電圧が、直近の交点番号1の交点を含み、かつ前記一方側の直近の特性番号1の温度特性の出力電圧および前記他方側における直近の特性番号3の温度特性の出力電圧よりも大きい電圧領域にピーク電圧が存在するように調整したことを特徴とする基準電圧発生回路における基準電圧の調整方法にある。
本態様によれば、組み合わされた複数種類の温度特性が奇数である3組の場合において、第1の態様と同様の作用・効果を発揮させることができる。
本発明の第3の態様は、
環境温度に対する出力電圧特性を表す温度特性が異なる複数の基準電圧源を組み合わせて形成した基準電圧発生回路における基準電圧の調整方法であって、
前記各基準電圧源が生成するピーク電圧となる温度がそれぞれ異なる固有の温度特性のうち、前記ピーク電圧が最も低い温度の温度特性または高い温度の温度特性から前記ピーク電圧を与える温度に沿って1から順に特性番号を付与し、
最大の特性番号が5以上の奇数の場合は、
最小の特性番号1を一方側の開始番号とした場合の特性番号1の温度特性と、最大の特性番号(2n+1)(n≧2の自然数)を他方側の開始番号とした場合の特性番号(2n+1)の温度特性とを組み合わせて所定の温度で交点番号1の交点を持つように各温度特性を調整し、
同様に、前記一方側における直近の特性番号に1を加算した特性番号の温度特性と、前記他方側における直近の特性番号から1を減じた特性番号の温度特性とを組み合わせ、直近の交点番号の交点を含むとともに前記一方側における前記直近の特性番号に対応する温度特性における出力電圧および前記他方側における前記直近の特性番号に対応する温度特性における出力電圧よりも高い電圧領域で交点を持つように各温度特性を調整して前記直近の交点番号に1を加算した交点番号の交点を持つ前記温度特性のn組の組み合わせを順次形成し、
さらに前記n組の組み合わせから外れた特性番号の温度特性に関してはそのピーク電圧が、直近の交点番号の交点を含み、かつ前記一方側および前記他方側における直近の特性番号の温度特性の出力電圧よりも大きい電圧領域にピーク電圧が存在するように調整したことを特徴とする基準電圧発生回路における基準電圧の調整方法にある。
環境温度に対する出力電圧特性を表す温度特性が異なる複数の基準電圧源を組み合わせて形成した基準電圧発生回路における基準電圧の調整方法であって、
前記各基準電圧源が生成するピーク電圧となる温度がそれぞれ異なる固有の温度特性のうち、前記ピーク電圧が最も低い温度の温度特性または高い温度の温度特性から前記ピーク電圧を与える温度に沿って1から順に特性番号を付与し、
最大の特性番号が5以上の奇数の場合は、
最小の特性番号1を一方側の開始番号とした場合の特性番号1の温度特性と、最大の特性番号(2n+1)(n≧2の自然数)を他方側の開始番号とした場合の特性番号(2n+1)の温度特性とを組み合わせて所定の温度で交点番号1の交点を持つように各温度特性を調整し、
同様に、前記一方側における直近の特性番号に1を加算した特性番号の温度特性と、前記他方側における直近の特性番号から1を減じた特性番号の温度特性とを組み合わせ、直近の交点番号の交点を含むとともに前記一方側における前記直近の特性番号に対応する温度特性における出力電圧および前記他方側における前記直近の特性番号に対応する温度特性における出力電圧よりも高い電圧領域で交点を持つように各温度特性を調整して前記直近の交点番号に1を加算した交点番号の交点を持つ前記温度特性のn組の組み合わせを順次形成し、
さらに前記n組の組み合わせから外れた特性番号の温度特性に関してはそのピーク電圧が、直近の交点番号の交点を含み、かつ前記一方側および前記他方側における直近の特性番号の温度特性の出力電圧よりも大きい電圧領域にピーク電圧が存在するように調整したことを特徴とする基準電圧発生回路における基準電圧の調整方法にある。
本態様によれば、組み合わされた複数種類の温度特性が5以上の奇数組の場合において、第1の態様と同様の作用・効果を発揮させることができる。
本発明の第4の態様は、
第1〜第3のいずれか一つに記載する基準電圧発生回路における基準電圧の調整方法において、
前記各組の交点は、各交点番号に対応するすべての交点において一定温度としたことを特徴とする基準電圧発生回路における温度特性の調整方法にある。
第1〜第3のいずれか一つに記載する基準電圧発生回路における基準電圧の調整方法において、
前記各組の交点は、各交点番号に対応するすべての交点において一定温度としたことを特徴とする基準電圧発生回路における温度特性の調整方法にある。
本態様によれば、一定の温度(例えば25℃)に合わせて2種類の温度特性の交点を定めればよいので、所定の調整を最も合理的に行うことができる。
本発明の第5の態様は、
第1〜第4の態様のいずれか一つに記載する基準電圧発生回路における基準電圧の調整方法おいて、
各ピーク電圧は所定電圧に揃えてあることを特徴とする基準電圧発生回路における温度特性の調整方法にある。
第1〜第4の態様のいずれか一つに記載する基準電圧発生回路における基準電圧の調整方法おいて、
各ピーク電圧は所定電圧に揃えてあることを特徴とする基準電圧発生回路における温度特性の調整方法にある。
本態様によれば、各温度特性の最大電圧を辿る温度特性を最も平坦にすることができる。
本発明の第6の態様は、
環境温度に対する出力電圧特性を表す温度特性が異なる複数の基準電圧源を組み合わせて形成した基準電圧発生回路であって、
前記各基準電圧源は、基準電圧生成部と、増幅回路、出力トランジスタ、電圧調整部、出力端子、およびスイッチ手段をそれぞれ有しており、
さらに前記基準電圧生成部は、ピーク電圧となる温度が異なる固有の温度特性を有するとともに第1〜第5の態様のいずれか一つに記載する基準電圧の調整方法により調整された所定の基準電圧を生成し、
前記増幅回路は、前記基準電圧と、前記電圧調整部からフィードバックされるフィードバック電圧とを比較して両者が一致するように前記出力トランジスタを制御し、
前記出力トランジスタは、前記出力端子に接続されて前記出力端子に生成される出力電圧を制御し、
前記電圧調整部は、前記出力端子に接続され、前記出力電圧が所定の基準出力電圧になるように調整可能に形成されるとともに、当該電圧調整部で検出される電圧を前記フィードバック電圧とし、
前記出力端子は、纏めて一本の共通出力端子に接続され、各基準出力電圧のうちの最大電圧である最大基準出力電圧が前記共通出力端子に得られるように構成するとともに、
前記スイッチ手段は、電源と前記出力端子との間に、前記出力トランジスタに対して直列に接続されていることを特徴とする基準電圧発生回路にある。
環境温度に対する出力電圧特性を表す温度特性が異なる複数の基準電圧源を組み合わせて形成した基準電圧発生回路であって、
前記各基準電圧源は、基準電圧生成部と、増幅回路、出力トランジスタ、電圧調整部、出力端子、およびスイッチ手段をそれぞれ有しており、
さらに前記基準電圧生成部は、ピーク電圧となる温度が異なる固有の温度特性を有するとともに第1〜第5の態様のいずれか一つに記載する基準電圧の調整方法により調整された所定の基準電圧を生成し、
前記増幅回路は、前記基準電圧と、前記電圧調整部からフィードバックされるフィードバック電圧とを比較して両者が一致するように前記出力トランジスタを制御し、
前記出力トランジスタは、前記出力端子に接続されて前記出力端子に生成される出力電圧を制御し、
前記電圧調整部は、前記出力端子に接続され、前記出力電圧が所定の基準出力電圧になるように調整可能に形成されるとともに、当該電圧調整部で検出される電圧を前記フィードバック電圧とし、
前記出力端子は、纏めて一本の共通出力端子に接続され、各基準出力電圧のうちの最大電圧である最大基準出力電圧が前記共通出力端子に得られるように構成するとともに、
前記スイッチ手段は、電源と前記出力端子との間に、前記出力トランジスタに対して直列に接続されていることを特徴とする基準電圧発生回路にある。
本態様によれば、各基準電圧生成部で生成される基準電圧に基づき電圧調整部における調整により出力端子に、ピーク電圧を与える温度が異なる固有の温度特性を有する所定の基準出力電圧を生成させるとともに、各基準出力電圧のうち最大の最大基準出力電圧を共通出力端子を介して出力させることができる。ここで、共通出力端子から得られる最大基準出力電圧は、環境温度に対する最大出力電圧を与える点を辿るほぼ平坦な出力電圧となる。したがって、広い温度範囲においてへ平坦な特性の最大基準出力電圧を得ることができる。
また、各温度特性の交点位置(交点における出力電圧)は、スイッチ手段のオン・オフにより特定の基準電圧源の基準電圧を逐次選択することで容易に調整することができる。
また、各温度特性の交点位置(交点における出力電圧)は、スイッチ手段のオン・オフにより特定の基準電圧源の基準電圧を逐次選択することで容易に調整することができる。
本発明の第7の態様は、
第6の態様に記載する基準電圧発生回路において、
前記基準電圧生成部は、定電流生成部と定電圧生成部とを有しており、
前記定電流生成部は、飽和結線された第1のMOSトランジスタとゲートとソースが接続されたディプレッション型の第2のMOSトランジスタとを直列に接続して形成し、
前記定電圧生成部は、前記第1のMOSトランジスタとミラー接続した第3のMOSトランジスタと、前記増幅回路を兼用する第4のMOSトランジスタとを直列に接続して前記第4のMOSトランジスタのゲート・ソース間電圧で前記基準電圧を生成する一方、第5のMOSトランジスタで形成した前記出力トランジスタは、前記定電圧生成部に対してソースフォロアとなるよう前記第3のMOSトランジスタと前記第4のMOSトランジスタとの間にそのゲートが接続され、
前記電圧調整部は、前記第4のMOSトランジスタのゲートに前記フィードバック電圧を供給するように構成したことを特徴とする基準電圧発生回路。
前記スイッチ手段は、ゲートに印加される電圧によりオン・オフされる第6のMOSトランジスタで形成したことを特徴とする基準電圧発生回路にある。
第6の態様に記載する基準電圧発生回路において、
前記基準電圧生成部は、定電流生成部と定電圧生成部とを有しており、
前記定電流生成部は、飽和結線された第1のMOSトランジスタとゲートとソースが接続されたディプレッション型の第2のMOSトランジスタとを直列に接続して形成し、
前記定電圧生成部は、前記第1のMOSトランジスタとミラー接続した第3のMOSトランジスタと、前記増幅回路を兼用する第4のMOSトランジスタとを直列に接続して前記第4のMOSトランジスタのゲート・ソース間電圧で前記基準電圧を生成する一方、第5のMOSトランジスタで形成した前記出力トランジスタは、前記定電圧生成部に対してソースフォロアとなるよう前記第3のMOSトランジスタと前記第4のMOSトランジスタとの間にそのゲートが接続され、
前記電圧調整部は、前記第4のMOSトランジスタのゲートに前記フィードバック電圧を供給するように構成したことを特徴とする基準電圧発生回路。
前記スイッチ手段は、ゲートに印加される電圧によりオン・オフされる第6のMOSトランジスタで形成したことを特徴とする基準電圧発生回路にある。
本態様によれば、各基準電圧発生回路の定電流生成部で生成した定電流に基づき定電圧生成部で第4のMOSトランジスタのゲート・ソース間電圧として規定される電圧で所定の基準電圧を得る。ここで、電圧調整部からは、出力端子を所定の基準出力電圧になるように調整した状態で検出される所定の電圧がフィードバック電圧として、第4のMOSトランジスタに供給され、ソースフォロアとなっている出力トランジスタの出力を制御する。この結果、各出力端子には、各定電圧生成部で生成した、基準電圧に基づき固有の温度特性を有する所定の基準出力電圧が安定的に生成される。
また、各温度特性の交点位置は、第6のMOSトランジスタのゲートに印加される電圧により第6のMOSトランジスタをオン・オフして特定の基準電圧源の基準電圧を逐次選択することで容易に調整することができる。
また、各温度特性の交点位置は、第6のMOSトランジスタのゲートに印加される電圧により第6のMOSトランジスタをオン・オフして特定の基準電圧源の基準電圧を逐次選択することで容易に調整することができる。
本発明の第8の態様は、
第7の態様に記載する基準電圧発生回路において、
前記定電流生成部は、その第1のMOSトランジスタを、前記定電圧生成部の第3のMOSトランジスタにそれぞれ共通にミラー接続することにより各定電圧生成部に共通に形成したものであることを特徴とする基準電圧発生回路にある。
第7の態様に記載する基準電圧発生回路において、
前記定電流生成部は、その第1のMOSトランジスタを、前記定電圧生成部の第3のMOSトランジスタにそれぞれ共通にミラー接続することにより各定電圧生成部に共通に形成したものであることを特徴とする基準電圧発生回路にある。
本態様によれば、定電流生成部を複数の定電圧生成部で共用することができる。この結果、定電流生成部における部品点数や、消費電流の削減を図り得ばかりでなく、定電流生成部の特性を容易に揃えることもできる。
本発明の第9の態様は、
第7または第8の態様に記載する基準電圧発生回路において、
前記電圧調整部は、一端が前記出力トランジスタおよび前記出力端子にそれぞれ接続されるとともに、複数の抵抗素子を直列に接続して構成するとともに、前記出力端子にそれぞれ基準出力電圧が生成されるように調整した状態で前記抵抗素子の分割比で規定される前記フィードバック電圧を第4のMOSトランジスタのゲートにそれぞれ供給するように構成することにより各定電圧生成部および各出力トラジスタに共通に形成したものであることを特徴とする基準電圧発生回路にある。
第7または第8の態様に記載する基準電圧発生回路において、
前記電圧調整部は、一端が前記出力トランジスタおよび前記出力端子にそれぞれ接続されるとともに、複数の抵抗素子を直列に接続して構成するとともに、前記出力端子にそれぞれ基準出力電圧が生成されるように調整した状態で前記抵抗素子の分割比で規定される前記フィードバック電圧を第4のMOSトランジスタのゲートにそれぞれ供給するように構成することにより各定電圧生成部および各出力トラジスタに共通に形成したものであることを特徴とする基準電圧発生回路にある。
本態様によれば、電圧調整部を複数の基準電圧源で共用することができる。この結果、電圧調整部における部品点数や、消費電流の削減を図り得ばかりでなく、電圧調整部の特性を容易に揃えることもできる。
本発明によれば、当該基準電圧発生回路の共通出力端子から得る最大基準出力電圧の温度特性を、各基準電圧生成部の各温度特性の温度範囲を重畳した広い温度範囲で平坦な特性を有するものとすることができる。
図1は本発明の基準電圧発生回路を示すブロック図である。同図に示すように、本発明に係る基準電圧発生回路は、環境温度に対する出力電圧特性を表す温度特性がそれぞれ異なる複数の基準電圧源I−1,I−2,・・・,I−N(Nは自然数)を組み合わせて形成したものである。
各基準電圧源I−1,I−2,・・・,I−Nは、基準電圧生成部A−1,A−2,・・・,A−N、増幅回路B−1,B−2,・・・,B−N、出力トランジスタC−1,C−2,・・・,C−N、電圧調整部D−1,D−2,・・・,D−N、出力端子OUT−1,OUT−2,・・・,OUT−Nおよびスイッチ手段E−1,E−2,・・・,E−Nをそれぞれ有している。
ここで、基準電圧生成部A−1,A−2,・・・,A−Nは、ピーク電圧となる温度が固有の温度特性を有する所定の基準電圧Vref−1, Vref−2,・・・, Vref−Nを生成する。基準電圧Vref−1, Vref−2,・・・, Vref−Nは増幅回路B−1,B−2,・・・,B−Nの一方の入力となる。増幅回路B−1,B−2,・・・,B−Nの他方の入力には、電圧調整部D−1,D−2,・・・,D−Nから所定のフィードバック電圧FB−1,FB−2,・・・,FB−Nが供給される。電圧調整部D−1,D−2,・・・,D−Nは、出力トランジスタC−1,C−2,・・・,C−Nを介して制御される出力端子OUT−1,OUT−2,・・・,OUT−Nの電圧が所定の基準出力電圧VREF−1, VREF−2,・・・, VREF−Nになるように調整するとともに、基準出力電圧VREF−1, VREF−2,・・・, VREF−Nを与えるフィードバック電圧FB−1,FB−2,・・・,FB−Nを増幅回路B−1,B−2,・・・,B−Nにフィードバックする。この結果、増幅回路B−1,B−2,・・・,B−Nの出力で出力トランジスタC−1,C−2,・・・,C−Nが制御され、出力端子OUT−1,OUT−2,・・・,OUT−Nが所定の基準出力電圧VREF−1, VREF−2,・・・, VREF−Nに保持される。N個の出力端子OUT−1,OUT−2,・・・,OUT−Nは、並列に接続されて一本の共通出力端子OUTCOMに纏められている。したがって、共通出力端子OUTCOMには基準出力電圧VREF−1, VREF−2,・・・, VREF−Nのうちの最大電圧である最大基準出力電圧VREFMAXが出力される。
このように本発明においては、基準電圧源I−1,I−2,・・・,I−NをN個、並列に接続して基準電圧回路を形成しており、各基準電圧源I−1,・・・,I−Nの各基準電圧生成部A−1,A−2,・・・,A−Nで生成される基準電圧Vref−1, Vref−2,・・・, Vref−N
が異なっていても、電圧調整部D−1,D−2,・・・,D−Nでの調整により、所定の基準で合わせ込んだ基準出力電圧VREF−1, VREF−2,・・・, VREF−Nが出力トランジスタC−1,C−2,・・・,C−Nを介して出力端子OUT−1,OUT−2,・・・,OUT−Nに生成される。ここで、基準出力電圧VREF−1, VREF−2,・・・, VREF−Nは、基準電圧Vref−1, Vref−2,・・・, Vref−Nの温度特性を反映した固有の温度特性を有している。そこで、基準出力電圧VREF−1, VREF−2,・・・, VREF−Nの中から温度分布に沿って最大の基準出力電圧VREF−1, VREF−2,・・・, VREF−Nを選択することで得られる最大基準出力電圧VREFMAXは、広い温度範囲で平坦な温度特性を有するものとなる。
が異なっていても、電圧調整部D−1,D−2,・・・,D−Nでの調整により、所定の基準で合わせ込んだ基準出力電圧VREF−1, VREF−2,・・・, VREF−Nが出力トランジスタC−1,C−2,・・・,C−Nを介して出力端子OUT−1,OUT−2,・・・,OUT−Nに生成される。ここで、基準出力電圧VREF−1, VREF−2,・・・, VREF−Nは、基準電圧Vref−1, Vref−2,・・・, Vref−Nの温度特性を反映した固有の温度特性を有している。そこで、基準出力電圧VREF−1, VREF−2,・・・, VREF−Nの中から温度分布に沿って最大の基準出力電圧VREF−1, VREF−2,・・・, VREF−Nを選択することで得られる最大基準出力電圧VREFMAXは、広い温度範囲で平坦な温度特性を有するものとなる。
スイッチ手段E−1,E−2,・・・,E−Nは、電源VDDと出力端子OUT−1,OUT−2,・・・,OUT−Nとの間に、出力トランジスタC−1,C−2,・・・,C−Nに対して直列に接続されおり、そのオン・オフにより出力トランジスタC−1,C−2,・・・,C−Nを介した基準出力電圧VREF−1, VREF−2,・・・, VREF−Nの出力端子OUT−1,OUT−2,・・・,OUT−Nへの送出を適宜選択する。すなわち、後に詳述する、基準電圧Vref−1, Vref−2,・・・, Vref−Nの所定の調整時に、選択的に電源VDDと出力端子OUT−1,OUT−2,・・・,OUT−Nとの間を遮断する。スイッチ手段E−1,E−2,・・・,E−Nは、基準電圧源I−1、・・・I−Nと増幅回路B−1,B−2,・・・,B−Nとの間に接続しても同様の機能を発揮させることができる。
上述の如く本形態に係る基準電圧発生回路は、ピーク電圧となる温度が固有の温度特性を有する基準出力電圧VREF−1, VREF−2,・・・, VREF−Nを出力する基準電圧源I−1,I−2,・・・,I−NをN個組み合わせている。そこで、これらの出力電圧である基準出力電圧VREF−1, VREF−2,・・・, VREF−Nの中から温度分布に沿って、最大値を与える最大基準出力電圧VREFMAXは広い温度範囲で平滑な特性となる。ここで、基準電圧源I−1,・・・,I−Nの数が増加すれば増加するほど、最大基準出力電圧VREFMAXの温度分布特性は、基本的には平滑化される。ただ、3個以上(N≧3)の基準電圧I−1,I−2,・・・,I−Nを組み合せた場合において最大基準出力電圧VREFMAXの温度分布を平滑化のために最適化するには、3個以上の基準出力電圧VREF−1, VREF−2,・・・, VREF−Nを予め的確に調整しておく必要がある。なお、基準電圧源I−1,I−2が2個(N=2)で、2種類の温度特性曲線を組み合わせる場合は、温度特性曲線同士の交点が1個であるので、本発明に係る特別な調整をしなくても最大基準出力電圧VREFMAXをある程度平滑なものとすることができる。そこで、本願発明に係る調整対象からは除いた。
上述の如き最適化のための調整方法はNが偶数の場合と、奇数の場合とでその内容が異なる。そこで、基準電圧源I−1,I−2,・・・,I−Nが偶数個(N≧4)の場合、および奇数個(N≧3)の場合に分けて説明する。
<Nが偶数の場合>
1)N=4の場合
図2はN=4の場合の温度特性を示すグラフである。同図に示すように、この場合にはピーク電圧VP1,VP2,VP3,VP4を与える温度が異なる4種類の基準出力電圧VREF−1, VREF−2,VREF−3, VREF−4を有する。そこで、まず最小の特性番号1を一方側の開始番号とした場合の特性番号1(VREF−1)の温度特性と、最大の特性番号4を他方側の開始番号とした場合の特性番号4(VREF−4)の温度特性とを組み合わせて所定の温度(本例では25℃)で交点番号1の交点I1を持つように各温度特性を調整する。
1)N=4の場合
図2はN=4の場合の温度特性を示すグラフである。同図に示すように、この場合にはピーク電圧VP1,VP2,VP3,VP4を与える温度が異なる4種類の基準出力電圧VREF−1, VREF−2,VREF−3, VREF−4を有する。そこで、まず最小の特性番号1を一方側の開始番号とした場合の特性番号1(VREF−1)の温度特性と、最大の特性番号4を他方側の開始番号とした場合の特性番号4(VREF−4)の温度特性とを組み合わせて所定の温度(本例では25℃)で交点番号1の交点I1を持つように各温度特性を調整する。
次に、前記一方側における直近の特性番号1に1を加算した特性番号2(VREF−2)の温度特性と、前記他方側における直近の特性番号4から1を減じた特性番号3(VREF−3)の温度特性とを組み合わせる。この際、基準出力電圧VREF−2,VREF−3が、直近の交点番号1の交点I1を含むと同時に、前記一方側における直近の特性番号1に対応する温度特性における基準出力電圧VREF−1および前記他方側における直近の特性番号4に対応する温度特性における基準出力電圧VREF−4よりも高い電圧領域で交点I2を持つように、各基準出力電圧 VREF−2,VREF−3を調整する。この調整の具体的内容に関しては後に詳述する。
ここで、本例では(交点I2の温度)=(交点I1の温度)としている。このように(交点I2の温度)=(交点I1の温度)とすることは必須ではないが、同一温度とすることで、所定の調整を最も合理的に行うことができる。特定の温度(25℃)に合わせて2種類の温度特性の交点I1,I2を定めれば良いからである。
また、図2に示す場合は、基準出力電圧VREF−1, VREF−2,VREF−3, VREF−4のピーク電圧VP1,VP2,VP3,VP4を一定電圧に揃えてある。このように、一定電圧に揃える必要は必ずしもないが、揃えることで最大基準出力電圧VREFMAXの温度分布特性を最も平滑化することができる。
2)N≧6の場合
最小の特性番号1を一方側の開始番号とした場合の特性番号1(VREF−1)の温度特性と、最大の特性番号2n(n≧2の自然数)(=6,8,10・・・)を他方側の開始番号とした場合の特性番号2n(=6,8,10・・・)(VREF−N(=6,8,10・・・))の温度特性とを組み合わせて所定の温度(本例では25℃)で交点番号1の交点I1を持つように各温度特性を調整する。
最小の特性番号1を一方側の開始番号とした場合の特性番号1(VREF−1)の温度特性と、最大の特性番号2n(n≧2の自然数)(=6,8,10・・・)を他方側の開始番号とした場合の特性番号2n(=6,8,10・・・)(VREF−N(=6,8,10・・・))の温度特性とを組み合わせて所定の温度(本例では25℃)で交点番号1の交点I1を持つように各温度特性を調整する。
次に、前記一方側における直近の特性番号に1を加算した特性番号2の温度特性と、前記他方側における直近の特性番号2nから1を減じた特性番号(2n−1)(VREF−(N−1))の温度特性とを組み合わせ、直近の交点番号1の交点I1を含むと同時に、前記一方側における直近の特性番号1に対応する温度特性における基準出力電圧VREF−1および前記他方側における直近の特性番号2nに対応する温度特性における基準出力電圧VREF−Nよりも高い電圧領域で交点I2を持つように各温度特性を調整する。
さらに、直近の交点番号に1を加算した交点番号の交点を持つ温度特性を上述と同一条件の電圧領域で組み合わせることによりn組の組み合わせを順次形成する。
<Nが奇数の場合>
1)N=3の場合
図3はN=3の場合の温度特性を示すグラフである。同図に示すように、この場合にはピーク電圧VP1,VP2,VP3を与える温度が異なる3種類の基準出力電圧VREF−1, VREF−2,VREF−3を有する。そこで、まず最小の特性番号1を一方側の開始番号とした場合の特性番号1(VREF−1)の温度特性と、最大の特性番号3を他方側の開始番号とした場合の特性番号3(VREF−3)の温度特性とを組み合わせて所定の温度(本例では25℃)で交点番号1の交点I1を持つように各温度特性を調整する。
1)N=3の場合
図3はN=3の場合の温度特性を示すグラフである。同図に示すように、この場合にはピーク電圧VP1,VP2,VP3を与える温度が異なる3種類の基準出力電圧VREF−1, VREF−2,VREF−3を有する。そこで、まず最小の特性番号1を一方側の開始番号とした場合の特性番号1(VREF−1)の温度特性と、最大の特性番号3を他方側の開始番号とした場合の特性番号3(VREF−3)の温度特性とを組み合わせて所定の温度(本例では25℃)で交点番号1の交点I1を持つように各温度特性を調整する。
ここで、前記一方側における直近の特性番号1に1を加算した特性番号2(VREF−2)の温度特性と、前記他方側における直近の特性番号3から1を減じた特性番号2(VREF−2)の温度特性とは同じものである。そこで、特性番号2(VREF−2)のピーク電圧VP2が、直近の交点番号1の交点I1を含み、かつ前記一方側における直近の特性番号1(VREF−1)の温度特性の基準出力電圧VREF−1および前記他方側における直近の特性番号3(VREF−3)の温度特性の基準出力電圧VREF−3よりも大きい電圧領域にピーク電圧VP2が存在するように基準出力電圧VREF−2を調整する。この調整の具体的内容に関しては後に詳述する。
ここで、図3に示す場合は、基準出力電圧VREF−1, VREF−2,VREF−3のピーク電圧VP1,VP2,VP3を一定電圧に揃えてある。このように、一定電圧に揃える必要は必ずしもないが、揃えることで最大基準出力電圧VREFMAXの温度分布特性を最も平滑化することができる。
2)N=5の場合
図4はN=5の場合の温度特性を示すグラフである。同図に示すように、この場合にはピーク電圧VP1,VP2,VP3,VP4,VP5を与える温度が異なる5種類の基準出力電圧VREF−1, VREF−2,VREF−3, VREF−4,VREF−5を有する。そこで、まず最小の特性番号1を一方側の開始番号とした場合の特性番号1(VREF−1)の温度特性と、最大の特性番号5を他方側の開始番号とした場合の特性番号5(VREF−5)の温度特性とを組み合わせて所定の温度(本例では25℃)で交点番号1の交点I1を持つように各温度特性を調整する。
図4はN=5の場合の温度特性を示すグラフである。同図に示すように、この場合にはピーク電圧VP1,VP2,VP3,VP4,VP5を与える温度が異なる5種類の基準出力電圧VREF−1, VREF−2,VREF−3, VREF−4,VREF−5を有する。そこで、まず最小の特性番号1を一方側の開始番号とした場合の特性番号1(VREF−1)の温度特性と、最大の特性番号5を他方側の開始番号とした場合の特性番号5(VREF−5)の温度特性とを組み合わせて所定の温度(本例では25℃)で交点番号1の交点I1を持つように各温度特性を調整する。
次に、前記一方側における直近の特性番号1に1を加算した特性番号2の温度特性(VREF−2)と、前記他方側における直近の特性番号5から1を減じた特性番号4の温度特性とを組み合わせ、直近の交点番号1の交点I1を含むとともに前記一方側における前記直近の特性番号1に対応する温度特性(VREF−1)における基準出力電圧VREF−1および前記他方側における前記直近の特性番号5に対応する温度特性(VREF−5)における基準出力電圧VREF−5よりも高い電圧領域で交点を持つように基準出力電圧VREF−2, VREF−4を調整して直近の交点番号に1を加算した交点番号2の交点I2を持つ基準出力電圧 VREF−2, VREF−4の組み合わせを形成する。
さらに、上記2組の組み合わせから外れた特性番号3の温度特性(VREF−3)に関してはそのピーク電圧VP3が、直近の交点番号2の交点I2を含むとともに、前記一方側における直近の特性番号2(VREF−2)の基準出力電圧VREF−2および前記他方側における直近の特性番号4の温度特性(VREF−4)の基準出力電圧VREF−4よりも大きい電圧領域にピーク電圧VP3が存在するように調整する。この調整の具体的内容に関しては後に詳述する。
ここで、本例では(交点I2の温度)=(交点I1の温度)としている。このように(交点I2の温度)=(交点I1の温度)とすることは必須ではないが、同一温度とすることで、所定の調整を最も合理的に行うことができる。特定の温度(25℃)に合わせて2種類の温度特性の交点I1,I2を定めれば良いからである。
また、図4に示す場合は、基準出力電圧VREF−1, VREF−2,VREF−3, VREF−4, VREF−5のピーク電圧VP1,VP2,VP3,VP4,VP5を一定電圧に揃えてある。このように、一定電圧に揃える必要は必ずしもないが、揃えることで最大基準出力電圧VREFMAXの温度分布特性を可及的に平滑化することができる。
3)N≧7の場合
この場合にはピーク電圧VP1,VP2,・・・,VPNを与える温度が異なるN種類の基準出力電圧VREF−1, VREF−2,・・・,VREF−Nを有する。そこで、まず最小の特性番号1を一方側の開始番号とした場合の特性番号1(VREF−1)の温度特性と、最大の特性番号(2n+1)(nは自然数)を他方側の開始番号とした場合の特性番号(2n+1)(=7,9,11・・・)(VREF−N(=7,9,11・・・))の温度特性とを組み合わせて所定の温度(本例では25℃)で交点番号1の交点を持つように各温度特性を調整する。
この場合にはピーク電圧VP1,VP2,・・・,VPNを与える温度が異なるN種類の基準出力電圧VREF−1, VREF−2,・・・,VREF−Nを有する。そこで、まず最小の特性番号1を一方側の開始番号とした場合の特性番号1(VREF−1)の温度特性と、最大の特性番号(2n+1)(nは自然数)を他方側の開始番号とした場合の特性番号(2n+1)(=7,9,11・・・)(VREF−N(=7,9,11・・・))の温度特性とを組み合わせて所定の温度(本例では25℃)で交点番号1の交点を持つように各温度特性を調整する。
次に、前記一方側における直近の特性番号に1を加算した特性番号の温度特性と、前記他方側における直近の特性番号から1を減じた特性番号の温度特性とを組み合わせ、直近の交点番号の交点を含むとともに前記一方側における前記直近の特性番号に対応する温度特性における基準出力電圧(VREF−(1,2,3・・・))および前記他方側における前記直近の特性番号に対応する温度特性における基準出力電圧(VREF−(N、N−1、N−2・・・))よりも高い電圧領域で交点を持つように基準出力電圧(VREF−(1,2,3・・・))および基準出力電圧(VREF−(N、N−1、N−2・・・))を調整して直近の交点番号に1を加算した交点番号の交点を持つ温度特性の組み合わせをn組、順次形成する。
続いて、n組の組み合わせから外れた特性番号(n+1)の温度特性に関してはそのピーク電圧VP(n+1)が、直近の交点番号nの交点Inを含み、かつ前記一方側および前記他方側における直近の特性番号(n)および特性番号(n+2)の温度特性の基準出力電圧(VREF−n)および基準出力電圧(VREF−(n+2))よりも大きい電圧領域にピーク電圧VP(n+1)が存在するように調整する。
次に、上記基準電圧発生回路のさらに具体的な構成を示す本発明の3個の実施の形態に関し図5〜図7に基づき詳細に説明する。
<第1の実施の形態(N=4)>
図5は本発明の第1の実施の形態に係る基準電圧発生回路を示すブロック図である。本形態は、4種類の基準出力電圧VREF−1, VREF−2,VREF−3, VREF−4を生成する回路である。したがって、前述のN=4の調整方法が適用され、図2に示す最大基準出力電圧VREFMAXを出力する。
図5は本発明の第1の実施の形態に係る基準電圧発生回路を示すブロック図である。本形態は、4種類の基準出力電圧VREF−1, VREF−2,VREF−3, VREF−4を生成する回路である。したがって、前述のN=4の調整方法が適用され、図2に示す最大基準出力電圧VREFMAXを出力する。
本形態は、図1に示す基準電圧生成部Aが4段の場合である。さらに詳言すると、定電流生成部1と定電圧生成部2−1とで一つの基準電圧生成部A−1(図1参照;以下同じ)を形成している。同様に、定電流生成部1と定電圧生成部2−2とで基準電圧生成部A−2(図1参照;以下同じ)を、定電流生成部1と定電圧生成部2−3とで基準電圧生成部A−3を、定電流生成部1と定電圧生成部2−4とで基準電圧生成部A−4をそれぞれ形成している。すなわち、本形態では、定電圧生成部1は、4個の基準電圧生成部A−1,A−2,A−3,A−4で共用している。このように共用することで、定電流生成部1を構成する素子の部品点数や、消費電流の削減を図り得るばかりでなく、定電流生成部1の特性を容易に揃えることもできる。ただ、このように構成とすることは必須ではない。
さらに、定電流生成部1は、飽和結線された第1のMOSトランジスタTR1とゲートとソースが接続されたディプレッション型の第2のMOSトランジスタTR2とを直列に接続して形成してある。定電圧生成部2−1は、第1のMOSトランジスタTR1とミラー接続した第3のMOSトランジスタTR3−1と、増幅回路B−1(図1参照;以下同じ)を兼用する第4のMOSトランジスタTR4−1とを直列に接続して第4のMOSトランジスタTR4−1のゲート・ソース間電圧VGS−1で基準電圧Vref―1を生成する。
同様に、定電圧生成部2−2は、第1のMOSトランジスタTR1とミラー接続した第3のMOSトランジスタTR3−2と、増幅回路B−2を兼用する第4のMOSトランジスタTR4−2とを直列に接続して第4のMOSトランジスタTR4−2のゲート・ソース間電圧VGS−2で基準電圧Vref−2を生成する。また、定電圧生成部2−3は、第1のMOSトランジスタTR1とミラー接続した第3のMOSトランジスタTR3−3と、増幅回路B−3を兼用する第4のMOSトランジスタTR4−3とを直列に接続して第4のMOSトランジスタTR4−3のゲート・ソース間電圧VGS−3で基準電圧Vref−3を生成する。さらにい、定電圧生成部2−4は、第1のMOSトランジスタTR1とミラー接続した第3のMOSトランジスタTR3−4と、増幅回路B−4を兼用する第4のMOSトランジスタTR4−4とを直列に接続して第4のMOSトランジスタTR4−4のゲート・ソース間電圧VGS−4で基準電圧Vref−4を生成する。
ここで、基準電圧Vref−1、Vref−2、Vref−3、Vref−4はピーク電圧となる温度が異なる固有の温度特性を有している。そして、本形態では基準電圧Vref−1のピーク電圧となる温度から順に、基準電圧Vref−4のピーク電圧となる温度に向けて徐々に高温に移行するように設定してある。かかる設定は第4のMOSトランジスタTR4−1〜4−4のW/L(W=MOSトランジスタのチャンネル幅、L=チャンネルの長さ)を選択することで任意に設定することができる。
基準電圧源I−1(図1参照;以下同じ)の出力トランジスタとなる第5のMOSトランジスタTR5−1は、第3のトランジスタTR3−1と第4のトランジスタTR4−1との間に、そのゲートが接続されるとともに、定電圧生成部2−1にソースフォロアとなるようにそのソースが出力端子OUT−1に接続されている。同様に、基準電圧源I−2の出力トランジスタとなるMOSトランジスタTR5−2は、第3のトランジスタTR3−2と第4のMOSトランジスタTR4−2との間に、そのゲートが接続されるとともに、定電圧生成部2−2にソースフォロアとなるようにそのソースが出力端子OUT−2に接続されている。また、基準電圧源I−3の出力トランジスタとなるMOSトランジスタTR5−3は、第3のトランジスタTR3−3と第4のMOSトランジスタTR4−3との間に、そのゲートが接続されるとともに、定電圧生成部2−3にソースフォロアとなるようにそのソースが出力端子OUT−3に接続されている。さらに、基準電圧源I−4の出力トランジスタとなるMOSトランジスタTR5−4は、第3のトランジスタTR3−4と第4のMOSトランジスタTR4−4との間に、そのゲートが接続されるとともに、定電圧生成部2−4にソースフォロアとなるようにそのソースが出力端子OUT−4に接続されている。
基準電圧源Iの出力端子OUT−1,OUT−2,OUT−3,OUT−4は並列に接続され、共通出力端子OUTCOMとして一本に纏められている。この結果、共通出力端子OUTCOMには基準出力電圧VREF−1,VREF−2のうち最大の最大基準出力電圧VREFMAXが生成される。
本形態の如く、複数段の基準電圧源Iを並列に接続した場合、出力トランジスタCにより出力される複数種類の基準出力電圧VREFは、所定の基準で合わせ込んでおく必要がある。すなわち、本形態は基準電圧源Iが4段の場合であるので、4種類の基準出力電圧VREF−1,VREF−2,VREF−3,VREF−4が生成される。そこで、前述の如く基準出力電圧VREF−1,VREF−2,VREF−3,VREF−4は、図2に示す温度特性を有するように調整してある。
かかる調整は電圧調整部D4における所定の調整の結果実現される。本形態における電圧調整部D4は、一端が出力端子OUT−1,OUT−2,OUT−3,OUT−4にそれぞれ接続されるとともに他端が接地されており、出力トランジスタであるMOSトランジスタTR5−1,TR5−2,TR5−3,TR5−4の出力電圧である基準出力電圧VREF−1,VREF−2,VREF−3,VREF−4を調整可能に形成されている。そして、それぞれ所定の基準出力電圧VREF−1,VREF−2,VREF−3,VREF−4になるように電圧調整部D4で検出される電圧をフィードバック電圧FB−1,FB−2,FB−3,FB−4として第4のMOSトランジスタTR4−1、TR4−2,TR4−3,TR4−4にフィードバックしている。
本形態における電圧調整部D4は、複数(本形態では5個)の可変抵抗素子R1,R2,R3,R4および固定値の抵抗素子Rfixを直列に接続して構成するとともに、基準出力電圧VREF−1,VREF−2,VREF−3,VREF−4がそれぞれ生成されるように調整した状態で可変抵抗素子R1,R2,R3および固定値の抵抗素子Rfixの分割比で規定されるフィードバック電圧FB−1,FB−2,FB−3,FB−4を第4のMOSトランジスタTR4−1、TR4−2,TR4−3,TR4−4のゲートにそれぞれ供給するように構成してある。すなわち、本形態では、電圧調整部D4は、4個の基準電圧源I−1〜I−4で共用している。このように共用することで、電圧調整部D4での消費電流の削減を図り得るばかりでなく、電圧調整部D4の特性を容易に揃えることもできる。ただ、このように構成とすることは必須ではない。
本形態に係る基準電圧回路では、出力トランジスタであるMOSトランジスタTR5−1,TR5−2,TR5−3,TR5−4に直列にスイッチング素子であるMOSトランジスタTR6−1,TR6−2,TR6−3,TR6−4が接続してあり、MOSトランジスタTR6−1,TR6−2,TR6−3,TR6−4のON/OFFを制御することにより可変抵抗素子R1〜R3および固定値の抵抗素子Rfixの抵抗値の調整による基準電圧Vref−1,Vref−2,Vref−3,Vref−4の調整を容易かつ合理的に実施し得るように構成してある。
スイッチング素子であるMOSトランジスタTR6−1,TR6−2,TR6−3,TR6−4のON/OFF制御および電圧調整部D4により基準出力電圧VREF−1,VREF−2,VREF−3,VREF−4が図2に示す温度特性を有するようにするための調整は、次のような手順による。
<N=4の場合>
1)調整前の抵抗値(初期値)
ini_R1,ini_R2,ini_R3,ini_R4,Rfix
ここで、ini_R1,ini_R2,ini_R3,ini_R4,Rfixは設計値として適宜設定する。
2)調整前の基準電圧値(初期値)
ini_Vref1, ini_Vref2, ini_Vref3, ini_Vref4
ここで、Vref1は、MOSトランジスタTR6−1をオン状態、その他のMOSトランジスタTR6−2〜TR6−4をオフ状態とした場合の、出力端子OUT−1の電圧として実測により得る。以下、同様に、Vref2は、MOSトランジスタTR6−2をオン状態、その他をオフ状態とした場合の、出力端子OUT−2の電圧、Vref3は、MOSトランジスタTR6−3をオン状態、その他をオフ状態とした場合の、出力端子OUT−3の電圧、Vref4は、MOSトランジスタTR6−4をオン状態、その他をオフ状態とした場合の、出力端子OUT−4の電圧としてそれぞれ実測により得る。
3)求めたい調整後の抵抗値と基準電圧値
3−1)調整後の抵抗値
tar_R1, tar_R2, tar_R3, tar_R4
3−2)調整後の基準電圧値
tar_Vref1, tar_Vref2, tar_Vref3, tar_Vref4,
tar_Vref1 = Vref1とVref4の25℃での交点
tar_Vref2 = Vref2とVref3の25℃での交点
tar_Vref3 = Vref3とVref2の25℃での交点
tar_Vref4 = Vref1とVref4の25℃での交点
1)調整前の抵抗値(初期値)
ini_R1,ini_R2,ini_R3,ini_R4,Rfix
ここで、ini_R1,ini_R2,ini_R3,ini_R4,Rfixは設計値として適宜設定する。
2)調整前の基準電圧値(初期値)
ini_Vref1, ini_Vref2, ini_Vref3, ini_Vref4
ここで、Vref1は、MOSトランジスタTR6−1をオン状態、その他のMOSトランジスタTR6−2〜TR6−4をオフ状態とした場合の、出力端子OUT−1の電圧として実測により得る。以下、同様に、Vref2は、MOSトランジスタTR6−2をオン状態、その他をオフ状態とした場合の、出力端子OUT−2の電圧、Vref3は、MOSトランジスタTR6−3をオン状態、その他をオフ状態とした場合の、出力端子OUT−3の電圧、Vref4は、MOSトランジスタTR6−4をオン状態、その他をオフ状態とした場合の、出力端子OUT−4の電圧としてそれぞれ実測により得る。
3)求めたい調整後の抵抗値と基準電圧値
3−1)調整後の抵抗値
tar_R1, tar_R2, tar_R3, tar_R4
3−2)調整後の基準電圧値
tar_Vref1, tar_Vref2, tar_Vref3, tar_Vref4,
tar_Vref1 = Vref1とVref4の25℃での交点
tar_Vref2 = Vref2とVref3の25℃での交点
tar_Vref3 = Vref3とVref2の25℃での交点
tar_Vref4 = Vref1とVref4の25℃での交点
<手順1>
調整前の上記値に基づき各フィードバック電圧FB-1〜FB-4を求める。具体的には次の演算を行う。
FB-1=ini_Vref1×(ini_R2+ini_R3+ini_R4+Rfix)/(ini_R1+ini_R2+ini_R3+ini_R4+Rfix)
FB-2=ini_Vref2×(ini_R3+ini_R4+Rfix)/( ini_R1+ini_R2+ini_R3+ini_R4+Rfix)
FB-3=ini_Vref3×(ini_R4+Rfix)/( ini_R1+ini_R2+ini_R3+ini_R4+Rfix)
FB-4=ini_Vref4×(Rfix)/( ini_R1+ini_R2+ini_R3+ini_R4+Rfix)
<手順2>
目標値のtar_Vref4から合計抵抗(tar_R1+tar_R2+tar_R3+tar_R4)を求める。具体的には次の演算を行う。
(tar_R1+tar_R2+tar_R3+tar_R4) = tar_Xと置くと
FB-4 = tar_Vref4×(Rfix)/( tar_X+Rfix)
tar_X = tar_Vref4×Rfix/FB-4-Rfix
<手順3>
目標値tar_Vref3よりtar_R4を求める。具体的には次の演算を行う。
FB-3 = tar_Vref3×(tar_R4+Rfix)/( tar_X+Rfix)
(tar_R4+Rfix)=FB-3×( tar_X+Rfix)/ tar_Vref3
tar_R4=FB-3×( tar_X+Rfix)/ tar_Vref3 -Rfix
<手順4>
目標値tar_Vref2よりtar_R3を求める。具体的には次の演算を行う。
FB-2 = tar_Vref2×(tar_R3+tar_R4+Rfix)/( tar_X+Rfix)
(tar_R3+tar_R4+Rfix)=FB-2×( tar_X+Rfix)/tar_Vref2
tar_R3=FB-2×( tar_X+Rfix)/tar_Vref2-(tar_R4+Rfix)
<手順5>
目標値tar_Vref1よりtar_R2を求める。具体的には次の演算を行う。
FB-1 = tar_Vref1×(tar_R2+tar_R3+tar_R4+Rfix)/( tar_X+Rfix)
(tar_R2+tar_R3+tar_R4+Rfix)=FB-1×( tar_X+Rfix)/tar_Vref1
tar_R2=FB-1×( tar_X+Rfix)/tar_Vref1-(tar_R3+tar_R4+Rfix)
<手順6>
合計抵抗tar_Xよりtar_R1を求める。具体的には次の演算を行う。
tar_R1 = tar_X - tar_R2 - tar_R3 - tar_R4
以上により調整後の抵抗値がそれぞれ求められる。
調整前の上記値に基づき各フィードバック電圧FB-1〜FB-4を求める。具体的には次の演算を行う。
FB-1=ini_Vref1×(ini_R2+ini_R3+ini_R4+Rfix)/(ini_R1+ini_R2+ini_R3+ini_R4+Rfix)
FB-2=ini_Vref2×(ini_R3+ini_R4+Rfix)/( ini_R1+ini_R2+ini_R3+ini_R4+Rfix)
FB-3=ini_Vref3×(ini_R4+Rfix)/( ini_R1+ini_R2+ini_R3+ini_R4+Rfix)
FB-4=ini_Vref4×(Rfix)/( ini_R1+ini_R2+ini_R3+ini_R4+Rfix)
<手順2>
目標値のtar_Vref4から合計抵抗(tar_R1+tar_R2+tar_R3+tar_R4)を求める。具体的には次の演算を行う。
(tar_R1+tar_R2+tar_R3+tar_R4) = tar_Xと置くと
FB-4 = tar_Vref4×(Rfix)/( tar_X+Rfix)
tar_X = tar_Vref4×Rfix/FB-4-Rfix
<手順3>
目標値tar_Vref3よりtar_R4を求める。具体的には次の演算を行う。
FB-3 = tar_Vref3×(tar_R4+Rfix)/( tar_X+Rfix)
(tar_R4+Rfix)=FB-3×( tar_X+Rfix)/ tar_Vref3
tar_R4=FB-3×( tar_X+Rfix)/ tar_Vref3 -Rfix
<手順4>
目標値tar_Vref2よりtar_R3を求める。具体的には次の演算を行う。
FB-2 = tar_Vref2×(tar_R3+tar_R4+Rfix)/( tar_X+Rfix)
(tar_R3+tar_R4+Rfix)=FB-2×( tar_X+Rfix)/tar_Vref2
tar_R3=FB-2×( tar_X+Rfix)/tar_Vref2-(tar_R4+Rfix)
<手順5>
目標値tar_Vref1よりtar_R2を求める。具体的には次の演算を行う。
FB-1 = tar_Vref1×(tar_R2+tar_R3+tar_R4+Rfix)/( tar_X+Rfix)
(tar_R2+tar_R3+tar_R4+Rfix)=FB-1×( tar_X+Rfix)/tar_Vref1
tar_R2=FB-1×( tar_X+Rfix)/tar_Vref1-(tar_R3+tar_R4+Rfix)
<手順6>
合計抵抗tar_Xよりtar_R1を求める。具体的には次の演算を行う。
tar_R1 = tar_X - tar_R2 - tar_R3 - tar_R4
以上により調整後の抵抗値がそれぞれ求められる。
かかる本形態によれば、各定電圧生成部2−1,2−2,2−3,2−4で生成される基準電圧Vref−1,Vref−2,Vref−3,Vref−4に基づき電圧調整部D4における調整により出力端子OUT−1, OUT−2,OUT−3, OUT−4に、ピーク電圧VP1,VP2,VP3,VP4を与える温度が異なる固有の温度特性を有する4種類の基準出力電圧VREF−1,VREF−2,VREF−3,VREF−4を生成させ、さらに各基準出力電圧VREF−1,VREF−2,VREF−3,VREF−4のうち最大の最大基準出力電圧VREFMAXを共通出力端子OUTCOMに選択的に出力させることができる。すなわち、本形態は4段の基準電圧源I−1,I−2,I−3,I−4を有するので、図2の温度特性に示すように、ピーク電圧VP1,VP2,VP3,VP4を与える温度が異なる4種類の温度特性を重畳した温度特性を有するものとなる。
この結果、本形態では、単独の基準電圧源Iでは、図2に点線で示すように、端部が低下する傾向を示す4種類の基準出力電圧VREF−1,VREF−2,VREF−3,VREF−4のうち大きい方を選択することができる。このため、図2中に太線で示す最大基準出力電圧VREFMAXは、単独の基準出力電圧VREF−1,VREF−2,VREF−3,VREF−4の温度特性の両端部の領域の低下電圧を、別のより大きな基準出力電圧VREF−1,VREF−2,VREF−3,VREF−4で代替した特性となる。この結果、共通出力端子OUTCOMを介して得られる最終的な出力電圧である最大基準出力電圧VREFMAXの温度特性を、各基準電圧生成部Iの各基準電圧VREF−1,VREF−2,VREF−3,VREF−4の温度範囲の全域において最大電圧部分が連続する平坦な特性を有するものとすることができる。
<第2の実施の形態(N=3)>
図6は本発明の第2の実施の形態に係る基準電圧発生回路を示すブロック図である。本形態は、3種類の基準出力電圧VREF−1, VREF−2,VREF−3を生成する回路である。したがって、前述のN=3の調整方法が適用され、図3に示す最大基準出力電圧VREFMAXを出力する。
図6は本発明の第2の実施の形態に係る基準電圧発生回路を示すブロック図である。本形態は、3種類の基準出力電圧VREF−1, VREF−2,VREF−3を生成する回路である。したがって、前述のN=3の調整方法が適用され、図3に示す最大基準出力電圧VREFMAXを出力する。
本形態は、図1に示す基準電圧源Iが3段の場合である。したがって、図6に示す基準電圧発生回路は、定電流生成部1と、3個づつの定電圧生成部2−1,2−2,2−3、出力トランジスタであるMOSトランジスタ5−1,TR5−2,TR5−3、スイッチング素子であるMOSトランジスタTR6−1,TR6−2,TR6−3とともに、可変抵抗素子R1〜R3および固定値の抵抗素子Rfixからなる1個の電圧調整部D3を有している。すなわち、図5に示す基準電圧発生回路から定電圧生成部2−4、出力トランジスタであるMOSトランジスタ5−4、スイッチング素子であるMOSトランジスタTR6−4を削除するとともに、電圧調整部D4から可変抵抗素子R4を削除したものである。ただ、各部の構成要素自体は同一である。そこで、同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
スイッチング素子であるMOSトランジスタTR6−1,TR6−2,TR6−3のON/OFF制御および電圧調整部D3により基準出力電圧VREF−1,VREF−2,VREF−3が図3に示す温度特性を有するようにするための調整は、具体的には次のような手順による。
<N=3の場合>
1)調整前の抵抗値(初期値)
ini_R1,ini_R2,ini_R3,Rfix
ここで、ini_R1,ini_R2,ini_R3,Rfixは設計値として適宜設定する。
2)調整前の基準値(初期値)
ini_Vref1, ini_Vref2, ini_Vref3,
ここで、Vref1は、MOSトランジスタTR6−1をオン状態、その他のMOSトランジスタTR6−2、TR6−3をオフ状態とした場合の、出力端子OUT−1の電圧として実測により得る。以下、同様に、Vref2は、MOSトランジスタTR6−2をオン状態、その他をオフ状態とした場合の、出力端子OUT−2の電圧、Vref3は、MOSトランジスタTR6−3をオン状態、その他をオフ状態とした場合の、出力端子OUT−3の電圧としてそれぞれ実測により得る。
3)求めたい調整後の抵抗値と基準電圧値
3−1)調整後の抵抗値
tar_R1, tar_R2, tar_R3
3−2)調整前の基準電圧値
tar_Vref1, tar_Vref2, tar_Vref3,
tar_Vref1 = Vref1とVref3の25℃での交点
tar_Vref2 = Vref1の頂点となる25℃のVref値
tar_Vref3 = Vref1とVref3の25℃での交点
<手順1>
調整前の上記値に基づきフィードバック電圧FB-1〜FB-3を求める。
FB-1=ini_Vref1×(ini_R2+ini_R3+Rfix)/( ini_R1+ini_R2+ini_R3+Rfix)
FB-2=ini_Vref2×(ini_R3+Rfix)/( ini_R1+ini_R2+ini_R3+Rfix)
FB-3=ini_Vref3×(Rfix)/( ini_R1+ini_R2+ini_R3+Rfix)
<手順2>
目標値のtar_Vref3から合計抵抗(tar_R1+tar_R2+tar_R3)を求める
(tar_R1+tar_R2+tar_R3) = tar_Xと置くと、
FB-3 = tar_Vref3(Rfix)/( tar_X+Rfix)
tar_X = tar_Vref3×Rfix/FB-3-Rfix
<手順3>
目標値tar_Vref2よりtar_R3を求める。
FB-2 = tar_Vref2×(tar_R3+Rfix)/(tar_X+Rfix)
(tar_R3+Rfix)=FB-2×(tar_X+Rfix)/ tar_Vref2
tar_R3=FB-2×( tar_X+Rfix)/ tar_Vref2 -Rfix
<手順4>
目標値tar_Vref1よりtar_R2を求める。
FB-1 = tar_Vref1×(tar_R2+tar_R3+Rfix)/(tar_X+Rfix)
(tar_R2+tar_R3+Rfix)=FB-1×(tar_X+Rfix)/tar_Vref1
tar_R2=FB-1×( tar_X+Rfix)/tar_Vref1-(tar_R3+Rfix)
<手順5>
合計抵抗tar_Xよりtar_R1を求める。
tar_R1 = tar_X - tar_R2 - tar_R3
以上により調整後の抵抗値がそれぞれ求められる
1)調整前の抵抗値(初期値)
ini_R1,ini_R2,ini_R3,Rfix
ここで、ini_R1,ini_R2,ini_R3,Rfixは設計値として適宜設定する。
2)調整前の基準値(初期値)
ini_Vref1, ini_Vref2, ini_Vref3,
ここで、Vref1は、MOSトランジスタTR6−1をオン状態、その他のMOSトランジスタTR6−2、TR6−3をオフ状態とした場合の、出力端子OUT−1の電圧として実測により得る。以下、同様に、Vref2は、MOSトランジスタTR6−2をオン状態、その他をオフ状態とした場合の、出力端子OUT−2の電圧、Vref3は、MOSトランジスタTR6−3をオン状態、その他をオフ状態とした場合の、出力端子OUT−3の電圧としてそれぞれ実測により得る。
3)求めたい調整後の抵抗値と基準電圧値
3−1)調整後の抵抗値
tar_R1, tar_R2, tar_R3
3−2)調整前の基準電圧値
tar_Vref1, tar_Vref2, tar_Vref3,
tar_Vref1 = Vref1とVref3の25℃での交点
tar_Vref2 = Vref1の頂点となる25℃のVref値
tar_Vref3 = Vref1とVref3の25℃での交点
<手順1>
調整前の上記値に基づきフィードバック電圧FB-1〜FB-3を求める。
FB-1=ini_Vref1×(ini_R2+ini_R3+Rfix)/( ini_R1+ini_R2+ini_R3+Rfix)
FB-2=ini_Vref2×(ini_R3+Rfix)/( ini_R1+ini_R2+ini_R3+Rfix)
FB-3=ini_Vref3×(Rfix)/( ini_R1+ini_R2+ini_R3+Rfix)
<手順2>
目標値のtar_Vref3から合計抵抗(tar_R1+tar_R2+tar_R3)を求める
(tar_R1+tar_R2+tar_R3) = tar_Xと置くと、
FB-3 = tar_Vref3(Rfix)/( tar_X+Rfix)
tar_X = tar_Vref3×Rfix/FB-3-Rfix
<手順3>
目標値tar_Vref2よりtar_R3を求める。
FB-2 = tar_Vref2×(tar_R3+Rfix)/(tar_X+Rfix)
(tar_R3+Rfix)=FB-2×(tar_X+Rfix)/ tar_Vref2
tar_R3=FB-2×( tar_X+Rfix)/ tar_Vref2 -Rfix
<手順4>
目標値tar_Vref1よりtar_R2を求める。
FB-1 = tar_Vref1×(tar_R2+tar_R3+Rfix)/(tar_X+Rfix)
(tar_R2+tar_R3+Rfix)=FB-1×(tar_X+Rfix)/tar_Vref1
tar_R2=FB-1×( tar_X+Rfix)/tar_Vref1-(tar_R3+Rfix)
<手順5>
合計抵抗tar_Xよりtar_R1を求める。
tar_R1 = tar_X - tar_R2 - tar_R3
以上により調整後の抵抗値がそれぞれ求められる
かかる本形態によれば、共通出力端子OUTCOMを介して得られる最終的な出力電圧である最大基準出力電圧VREFMAXの温度特性を、図3に太線で示すような特性とすることができる。すなわち、各基準電圧生成部Iの各基準電圧VREF−1〜VREF−3の温度範囲の全域において最大電圧部分を重畳した平坦な特性を有するものとすることができる。
<第3の実施の形態(N=5)>
図7は本発明の第3の実施の形態に係る基準電圧発生回路を示すブロック図である。本形態は、5種類の基準出力電圧VREF−1, VREF−2,VREF−3, VREF−4,VREF−5を生成する回路である。したがって、前述のN=5の調整方法が適用され、図4に示す最大基準出力電圧VREFMAXを出力する。
図7は本発明の第3の実施の形態に係る基準電圧発生回路を示すブロック図である。本形態は、5種類の基準出力電圧VREF−1, VREF−2,VREF−3, VREF−4,VREF−5を生成する回路である。したがって、前述のN=5の調整方法が適用され、図4に示す最大基準出力電圧VREFMAXを出力する。
本形態は、図1に示す基準電圧源Iが5段の場合である。したがって、図7に示す基準電圧発生回路は、定電流生成部1と、5個づつの定電圧生成部2−1,2−2,2−3,2−4,2−5、出力トランジスタであるMOSトランジスタ5−1,TR5−2,TR5−3,TR5−4,TR5−5、スイッチング素子であるMOSトランジスタTR6−1,TR6−2,TR6−3,TR6−4,TR6−5とともに、可変抵抗素子R1〜R5および固定値の抵抗素子Rfixからなる1個の電圧調整部D5を有している。すなわち、図5に示す基準電圧回路に定電圧生成部2−5、出力トランジスタであるMOSトランジスタ5−5、スイッチング素子であるMOSトランジスタTR6−5を追加するとともに、電圧調整部D5に可変抵抗素子R5を追加したものである。ただ、各部の構成要素自体は同一である。そこで、同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
スイッチング素子であるMOSトランジスタTR6−1,TR6−2,TR6−3,TR6−4,TR6−5のON/OFF制御および電圧調整部D5により基準出力電圧VREF−1,VREF−2,VREF−3,VREF−4,VREF−5が図5に示す温度特性を有するようにするための調整は、具体的には次のような手順による。
<N=5の場合>
1)調整前の抵抗値(初期値)
ini_R1,ini_R2,ini_R3,ini_R4,ini_R5,Rfix
ここで、ini_R1,ini_R2,ini_R3,ini_R4, ini_R5,Rfixは設計値として適宜設定する。
2)調整前の基準電圧値(初期値)
ini_Vref1, ini_Vref2, ini_Vref3, ini_Vref4, ini_Vref5
ここで、Vref1は、MOSトランジスタTR6−1をオン状態、その他のMOSトランジスタTR6−2〜TR6−5をオフ状態とした場合の、出力端子OUT−1の電圧として実測により得る。以下、同様に、Vref2は、MOSトランジスタTR6−2をオン状態、その他をオフ状態とした場合の、出力端子OUT−2の電圧、Vref3は、MOSトランジスタTR6−3をオン状態、その他をオフ状態とした場合の、出力端子OUT−3の電圧、Vref4は、MOSトランジスタTR6−4をオン状態、その他をオフ状態とした場合の、出力端子OUT−4の電圧、Vref5は、MOSトランジスタTR6−5をオン状態、その他をオフ状態とした場合の、出力端子OUT−5の電圧としてそれぞれ実測により得る。
3)求めたい調整後の抵抗値と基準電圧値
3−1)調整後の抵抗値
tar_R1, tar_R2, tar_R3, tar_R4, tar_R5
3−2)調整後の基準電圧値
tar_Vref1, tar_Vref2, tar_Vref3, tar_Vref4, tar_Vref5,
tar_Vref1 = Vref1とVref5の25℃での交点
tar_Vref2 = Vref2とVref4の25℃での交点
tar_Vref3 = Vref3の頂点となる25℃のVref値
tar_Vref4 = Vref2とVref4の25℃での交点
tar_Vref5 = Vref1とVref5の25℃での交点
<手順1>
調整前の値より各フィードバック電圧FB-1〜FB-4を求める
FB-1=ini_Vref1×(ini_R2+ini_R3+ini_R4+ini_R5+Rfix)/(ini_R1+ini_R2+ini_R3+ini_R4+ini_R5+Rfix)
FB-2=ini_Vref2×(ini_R3+ini_R4+ini_R5+Rfix)/(ini_R1+ini_R2+ini_R3+ini_R4+ini_R5+Rfix)
FB-3=ini_Vref3×(ini_R4+ini_R5+Rfix)/(ini_R1+ini_R2+ini_R3+ini_R4+ini_R5+Rfix)
FB-4=ini_Vref4×(ini_R5+Rfix)/(ini_R1+ini_R2+ini_R3+ini_R4+ini_R5+Rfix)
FB-5=ini_Vref5×(Rfix)/(ini_R1+ini_R2+ini_R3+ini_R4+ini_R5+Rfix)
<手順2>
目標値のtar_Vref5から合計抵抗(tar_R1+tar_R2+tar_R3+tar_R4+tar_R5)を求める
(tar_R1+tar_R2+tar_R3+tar_R4+tar_R5) = tar_Xと置くと、
FB-5 = tar_Vref5×(Rfix)/(tar_X+Rfix)
tar_X = tar_Vref5×Rfix/FB-5-Rfix
<手順3>
目標値tar_Vref4よりtar_R5を求める。
FB-4 = tar_Vref4×(tar_R5+Rfix)/(tar_X+Rfix)
(tar_R5+Rfix)=FB-4×(tar_X+Rfix)/ tar_Vref4
tar_R5=FB-4×( tar_X+Rfix)/ tar_Vref4 -Rfix
<手順4>
目標値tar_Vref3よりtar_R4を求める
FB-3 = tar_Vref3×(tar_R4+tar_R5+Rfix)/(tar_X+Rfix)
(tar_R4+tar_R5+Rfix)=FB-3×(tar_X+Rfix)/tar_Vref3
tar_R4=FB-3×( tar_X+Rfix)/tar_Vref3 -(tar_R5+Rfix)
<手順5>
目標値tar_Vref2よりtar_R3を求める
FB-2 = tar_Vref2×(tar_R3+tar_R4+tar_R5+Rfix)/(tar_X+Rfix)
(tar_R3+tar_R4+tar_R5+Rfix)=FB-2×(tar_X+Rfix)/tar_Vref2
tar_R3=FB-2×( tar_X+Rfix)/tar_Vref2-(tar_R4+tar_R5+Rfix)
<手順6>
目標値tar_Vref1よりtar_R2を求める
FB-1 = tar_Vref1×(tar_R2+tar_R3+tar_R4+tar_R5+Rfix)/(tar_X+Rfix)
(tar_R2+tar_R3+tar_R4+tar_R5+Rfix)=FB-1×(tar_X+Rfix)/tar_Vref1
tar_R2=FB-1×( tar_X+Rfix)/tar_Vref1-(tar_R3+tar_R4+tar_R5+Rfix)
<手順7>
合計抵抗tar_Xよりtar_R1を求める
tar_R1=tar_X - tar_R2 - tar_R3 - tar_R4 - tar_R5
以上により調整後の抵抗値がそれぞれ求められる。
1)調整前の抵抗値(初期値)
ini_R1,ini_R2,ini_R3,ini_R4,ini_R5,Rfix
ここで、ini_R1,ini_R2,ini_R3,ini_R4, ini_R5,Rfixは設計値として適宜設定する。
2)調整前の基準電圧値(初期値)
ini_Vref1, ini_Vref2, ini_Vref3, ini_Vref4, ini_Vref5
ここで、Vref1は、MOSトランジスタTR6−1をオン状態、その他のMOSトランジスタTR6−2〜TR6−5をオフ状態とした場合の、出力端子OUT−1の電圧として実測により得る。以下、同様に、Vref2は、MOSトランジスタTR6−2をオン状態、その他をオフ状態とした場合の、出力端子OUT−2の電圧、Vref3は、MOSトランジスタTR6−3をオン状態、その他をオフ状態とした場合の、出力端子OUT−3の電圧、Vref4は、MOSトランジスタTR6−4をオン状態、その他をオフ状態とした場合の、出力端子OUT−4の電圧、Vref5は、MOSトランジスタTR6−5をオン状態、その他をオフ状態とした場合の、出力端子OUT−5の電圧としてそれぞれ実測により得る。
3)求めたい調整後の抵抗値と基準電圧値
3−1)調整後の抵抗値
tar_R1, tar_R2, tar_R3, tar_R4, tar_R5
3−2)調整後の基準電圧値
tar_Vref1, tar_Vref2, tar_Vref3, tar_Vref4, tar_Vref5,
tar_Vref1 = Vref1とVref5の25℃での交点
tar_Vref2 = Vref2とVref4の25℃での交点
tar_Vref3 = Vref3の頂点となる25℃のVref値
tar_Vref4 = Vref2とVref4の25℃での交点
tar_Vref5 = Vref1とVref5の25℃での交点
<手順1>
調整前の値より各フィードバック電圧FB-1〜FB-4を求める
FB-1=ini_Vref1×(ini_R2+ini_R3+ini_R4+ini_R5+Rfix)/(ini_R1+ini_R2+ini_R3+ini_R4+ini_R5+Rfix)
FB-2=ini_Vref2×(ini_R3+ini_R4+ini_R5+Rfix)/(ini_R1+ini_R2+ini_R3+ini_R4+ini_R5+Rfix)
FB-3=ini_Vref3×(ini_R4+ini_R5+Rfix)/(ini_R1+ini_R2+ini_R3+ini_R4+ini_R5+Rfix)
FB-4=ini_Vref4×(ini_R5+Rfix)/(ini_R1+ini_R2+ini_R3+ini_R4+ini_R5+Rfix)
FB-5=ini_Vref5×(Rfix)/(ini_R1+ini_R2+ini_R3+ini_R4+ini_R5+Rfix)
<手順2>
目標値のtar_Vref5から合計抵抗(tar_R1+tar_R2+tar_R3+tar_R4+tar_R5)を求める
(tar_R1+tar_R2+tar_R3+tar_R4+tar_R5) = tar_Xと置くと、
FB-5 = tar_Vref5×(Rfix)/(tar_X+Rfix)
tar_X = tar_Vref5×Rfix/FB-5-Rfix
<手順3>
目標値tar_Vref4よりtar_R5を求める。
FB-4 = tar_Vref4×(tar_R5+Rfix)/(tar_X+Rfix)
(tar_R5+Rfix)=FB-4×(tar_X+Rfix)/ tar_Vref4
tar_R5=FB-4×( tar_X+Rfix)/ tar_Vref4 -Rfix
<手順4>
目標値tar_Vref3よりtar_R4を求める
FB-3 = tar_Vref3×(tar_R4+tar_R5+Rfix)/(tar_X+Rfix)
(tar_R4+tar_R5+Rfix)=FB-3×(tar_X+Rfix)/tar_Vref3
tar_R4=FB-3×( tar_X+Rfix)/tar_Vref3 -(tar_R5+Rfix)
<手順5>
目標値tar_Vref2よりtar_R3を求める
FB-2 = tar_Vref2×(tar_R3+tar_R4+tar_R5+Rfix)/(tar_X+Rfix)
(tar_R3+tar_R4+tar_R5+Rfix)=FB-2×(tar_X+Rfix)/tar_Vref2
tar_R3=FB-2×( tar_X+Rfix)/tar_Vref2-(tar_R4+tar_R5+Rfix)
<手順6>
目標値tar_Vref1よりtar_R2を求める
FB-1 = tar_Vref1×(tar_R2+tar_R3+tar_R4+tar_R5+Rfix)/(tar_X+Rfix)
(tar_R2+tar_R3+tar_R4+tar_R5+Rfix)=FB-1×(tar_X+Rfix)/tar_Vref1
tar_R2=FB-1×( tar_X+Rfix)/tar_Vref1-(tar_R3+tar_R4+tar_R5+Rfix)
<手順7>
合計抵抗tar_Xよりtar_R1を求める
tar_R1=tar_X - tar_R2 - tar_R3 - tar_R4 - tar_R5
以上により調整後の抵抗値がそれぞれ求められる。
かかる本形態によれば、共通出力端子OUTCOMを介して得られる最終的な出力電圧である最大基準出力電圧VREFMAXの温度特性を、図4に太線で示すような特性とすることができる。すなわち、各基準電圧生成部Iの各基準電圧VREF−1〜VREF−5の温度範囲の全域において最大電圧部分を重畳した平坦な特性を有するものとすることができる。
なお、図5〜図7に図示はしないが、実際には、定電流生成部1および定電圧生成部2−1〜2−5にはカスコード回路が組み合わされており、各カスコード回路により電源電圧の変動を抑制する構造となっている。
本発明は安定的な基準の定電圧を必要とする半導体装置等を製造する産業分野において有効に利用することができる。
I−1〜I−N 基準電圧源
A−1〜A−N 基準電圧生成部
B−1〜B−N 増幅回路
C−1〜C−N 出力トランジスタ
D−1〜D−N 電圧調整部
E−1〜E−N スイッチ手段
OUT−1〜OUT−N 出力端子
OUTCOM 共通出力端子
Vref−1〜Vref−5 基準電圧
VREF−1〜VREF−5 基準電圧
FB−1〜FB−5 フィードバック電圧
VGS−1〜VGS−5 ゲート・ソース間電圧
VREFMAX 最大基準出力電圧
1 定電流生成部
2−1〜2−5 定電圧生成部
TR1 第1のトランジスタ
TR2 第2のトランジスタ
TR3−1〜TR3−5 第3のトランジスタ
TR4−1〜TR4−5 第4のトランジスタ
TR5−1〜TR5−5 MOSトランジスタ(出力トランジスタ)
TR6−1〜TR6−5 MOSトランジスタ(スイッチング素子)
R1〜R5 可変抵抗素子
Rfix 抵抗素子
A−1〜A−N 基準電圧生成部
B−1〜B−N 増幅回路
C−1〜C−N 出力トランジスタ
D−1〜D−N 電圧調整部
E−1〜E−N スイッチ手段
OUT−1〜OUT−N 出力端子
OUTCOM 共通出力端子
Vref−1〜Vref−5 基準電圧
VREF−1〜VREF−5 基準電圧
FB−1〜FB−5 フィードバック電圧
VGS−1〜VGS−5 ゲート・ソース間電圧
VREFMAX 最大基準出力電圧
1 定電流生成部
2−1〜2−5 定電圧生成部
TR1 第1のトランジスタ
TR2 第2のトランジスタ
TR3−1〜TR3−5 第3のトランジスタ
TR4−1〜TR4−5 第4のトランジスタ
TR5−1〜TR5−5 MOSトランジスタ(出力トランジスタ)
TR6−1〜TR6−5 MOSトランジスタ(スイッチング素子)
R1〜R5 可変抵抗素子
Rfix 抵抗素子
Claims (9)
- 環境温度に対する出力電圧特性を表す温度特性が異なる複数の基準電圧源を組み合わせて形成した基準電圧発生回路における基準電圧の調整方法であって、
前記各基準電圧源が生成するピーク電圧となる温度がそれぞれ異なる固有の温度特性のうち、前記ピーク電圧が最も低い温度の温度特性または高い温度の温度特性から前記ピーク電圧を与える温度に沿って1から順に特性番号を付与し、
最大の特性番号が4以上の偶数の場合は、
最小の特性番号1を一方側の開始番号とした場合の特性番号1の温度特性と、最大の特性番号2n(n≧2の自然数)を他方側の開始番号とした場合の特性番号2nの温度特性とを組み合わせて所定の温度で交点番号1の交点を持つように各温度特性を調整し、
同様に、前記一方側における直近の特性番号に1を加算した特性番号の温度特性と、前記他方側における直近の特性番号から1を減じた特性番号の温度特性とを組み合わせ、直近の交点番号の交点を含むとともに前記一方側における前記直近の特性番号に対応する温度特性における出力電圧および前記他方側における前記直近の特性番号に対応する温度特性における出力電圧よりも高い電圧領域で交点を持つように各温度特性を調整して前記直近の交点番号に1を加算した交点番号の交点を持つ前記温度特性のn組の組み合わせを順次形成することを特徴とする基準電圧発生回路における基準電圧の調整方法。 - 環境温度に対する出力電圧特性を表す温度特性が異なる複数の基準電圧源を組み合わせて形成した基準電圧発生回路における基準電圧の調整方法であって、
前記各基準電圧源が生成するピーク電圧となる温度がそれぞれ異なる固有の温度特性のうち、前記ピーク電圧が最も低い温度の温度特性または高い温度の温度特性から前記ピーク電圧を与える温度に沿って1から順に特性番号を付与し、
最大の特性番号が奇数である3の場合は、
最小の特性番号1を一方側の開始番号とした場合の特性番号1の温度特性と、最大の特性番号3を他方側の開始番号とした場合の特性番号3の温度特性とを組み合わせて所定の温度で交点番号1の交点を持つように各温度特性を調整し、
さらに前記組み合わせから外れた特性番号2の温度特性に関してはそのピーク電圧が、直近の交点番号1の交点を含み、かつ前記一方側の直近の特性番号1の温度特性の出力電圧および前記他方側における直近の特性番号3の温度特性の出力電圧よりも大きい電圧領域にピーク電圧が存在するように調整したことを特徴とする基準電圧発生回路における基準電圧の調整方法。 - 環境温度に対する出力電圧特性を表す温度特性が異なる複数の基準電圧源を組み合わせて形成した基準電圧発生回路における基準電圧の調整方法であって、
前記各基準電圧源が生成するピーク電圧となる温度がそれぞれ異なる固有の温度特性のうち、前記ピーク電圧が最も低い温度の温度特性または高い温度の温度特性から前記ピーク電圧を与える温度に沿って1から順に特性番号を付与し、
最大の特性番号が5以上の奇数の場合は、
最小の特性番号1を一方側の開始番号とした場合の特性番号1の温度特性と、最大の特性番号(2n+1)(n≧2の自然数)を他方側の開始番号とした場合の特性番号(2n+1)の温度特性とを組み合わせて所定の温度で交点番号1の交点を持つように各温度特性を調整し、
同様に、前記一方側における直近の特性番号に1を加算した特性番号の温度特性と、前記他方側における直近の特性番号から1を減じた特性番号の温度特性とを組み合わせ、直近の交点番号の交点を含むとともに前記一方側における前記直近の特性番号に対応する温度特性における出力電圧および前記他方側における前記直近の特性番号に対応する温度特性における出力電圧よりも高い電圧領域で交点を持つように各温度特性を調整して前記直近の交点番号に1を加算した交点番号の交点を持つ前記温度特性のn組の組み合わせを順次形成し、
さらに前記n組の組み合わせから外れた特性番号の温度特性に関してはそのピーク電圧が、直近の交点番号の交点を含み、かつ前記一方側および前記他方側における直近の特性番号の温度特性の出力電圧よりも大きい電圧領域にピーク電圧が存在するように調整したことを特徴とする基準電圧発生回路における基準電圧の調整方法。 - 請求項1〜請求項3のいずれか一つに記載する基準電圧発生回路における基準電圧の調整方法において、
前記各組の交点は、各交点番号に対応するすべての交点において一定温度としたことを特徴とする基準電圧発生回路における温度特性の調整方法。 - 請求項1〜請求項4のいずれか一つに記載する基準電圧発生回路における基準電圧の調整方法おいて、
各ピーク電圧は所定電圧に揃えてあることを特徴とする基準電圧発生回路における温度特性の調整方法。 - 環境温度に対する出力電圧特性を表す温度特性が異なる複数の基準電圧源を組み合わせて形成した基準電圧発生回路であって、
前記各基準電圧源は、基準電圧生成部と、増幅回路、出力トランジスタ、電圧調整部、出力端子、およびスイッチ手段をそれぞれ有しており、
さらに前記基準電圧生成部は、ピーク電圧となる温度が異なる固有の温度特性を有するとともに請求項1~請求項5のいずれか一つに記載する基準電圧の調整方法により調整された所定の基準電圧を生成し、
前記増幅回路は、前記基準電圧と、前記電圧調整部からフィードバックされるフィードバック電圧とを比較して両者が一致するように前記出力トランジスタを制御し、
前記出力トランジスタは、前記出力端子に接続されて前記出力端子に生成される出力電圧を制御し、
前記電圧調整部は、前記出力端子に接続され、前記出力電圧が所定の基準出力電圧になるように調整可能に形成されるとともに、当該電圧調整部で検出される電圧を前記フィードバック電圧とし、
前記出力端子は、纏めて一本の共通出力端子に接続され、各基準出力電圧のうちの最大電圧である最大基準出力電圧が前記共通出力端子に得られるように構成するとともに、
前記スイッチ手段は、電源と前記出力端子との間に、前記出力トランジスタに対して直列に接続されていることを特徴とする基準電圧発生回路。 - 請求項6に記載する基準電圧発生回路において、
前記基準電圧生成部は、定電流生成部と定電圧生成部とを有しており、
前記定電流生成部は、飽和結線された第1のMOSトランジスタとゲートとソースが接続されたディプレッション型の第2のMOSトランジスタとを直列に接続して形成し、
前記定電圧生成部は、前記第1のMOSトランジスタとミラー接続した第3のMOSトランジスタと、前記増幅回路を兼用する第4のMOSトランジスタとを直列に接続して前記第4のMOSトランジスタのゲート・ソース間電圧で前記基準電圧を生成する一方、第5のMOSトランジスタで形成した前記出力トランジスタは、前記定電圧生成部に対してソースフォロアとなるよう前記第3のMOSトランジスタと前記第4のMOSトランジスタとの間にそのゲートが接続され、
前記電圧調整部は、前記第4のMOSトランジスタのゲートに前記フィードバック電圧を供給するように構成したことを特徴とする基準電圧発生回路。
前記スイッチ手段は、ゲートに印加される電圧によりオン・オフされる第6のMOSトランジスタで形成したことを特徴とする基準電圧発生回路。 - 請求項7に記載する基準電圧発生回路において、
前記定電流生成部は、その第1のMOSトランジスタを、前記定電圧生成部の第3のMOSトランジスタにそれぞれ共通にミラー接続することにより各定電圧生成部に共通に形成したものであることを特徴とする基準電圧発生回路。 - 請求項7または請求項8に記載する基準電圧発生回路において、
前記電圧調整部は、一端が前記出力トランジスタおよび前記出力端子にそれぞれ接続されるとともに、複数の抵抗素子を直列に接続して構成するとともに、前記出力端子にそれぞれ基準出力電圧が生成されるように調整した状態で前記抵抗素子の分割比で規定される前記フィードバック電圧を第4のMOSトランジスタのゲートにそれぞれ供給するように構成することにより各定電圧生成部および各出力トラジスタに共通に形成したものであることを特徴とする基準電圧発生回路。
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