JP2679062B2 - 定電圧発生回路 - Google Patents
定電圧発生回路Info
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は定電圧発生回路に係り、特に0.9V程度の電圧
で動作し、集積回路等で基準電圧として用いられる定電
圧を発生する定電圧発生回路に関する。 従来の技術 集積回路（IC）などでは、温度や電源電圧に対して安
定な基準電圧が必要となる。このような基準電圧を発生
する定電圧発生回路としては第７図に示すようなバンド
ギャップツェナー回路が従来より採用されている。 バンドギャップツェナー回路の出力電圧はVBE24:トランジスタQ24のベース−エミッタ間電圧 VBE25:トランジスタQ25のベース−エミッタ間電圧 VBE26:トランジスタQ26のベース−エミッタ間電圧 T:絶対温度、k:ボルツマン定数 q:電荷 で表わされる。 VBE26は負の温度係数、｛（KT/q）ln（I9/I10）｝は
正の温度度係数を持つため、電流I9、I10、抵抗R14、R
15、R16等の値を適当に定めることにより温度係数を零
としている。このときの条件としてはVz＝Eg（Eg:エネ
ルギーバンドギャップ電圧）で全体の温度係数を零にで
きることが知られている。例えば、シリコンのエネルギ
ーバンドギャップ電圧Egは1.205（Ｖ）である。 発明が解決しようとする問題点 近年、１本のバッテリで動作する機器が増加し、これ
に伴ない、0.9V近くまで安定に基準電圧を発生できる定
電圧発生回路が必要とされている。 しかるにバンドギャップツェナー回路は印加電圧V2が
エネルギーバンドギャップ電圧Egと等しいときのみ温度
特性が零となり基準電圧発生回路として使用可能となる
ため、印加電圧VzがEg以下の範囲では使用できない。 また、一般に0.9V程度の印加電圧で動作する定電流
源、定電圧源としては第８図に示すような回路が考えら
れる。第８図の回路の抵抗R18の両端の電圧ΔV BEは 但し、I11＝I12 （A30:トランジスタQ30のエミッタ面積、 A31:トランジスタQ31のエミッタ面積） で表わされ、従って、 となり、抵抗R18の両端にΔVBEなる定電圧源がまた、カ
レントミラー回路Q27〜Q29より定電流源が得られる。 しかしながらΔVBEは式（１）より正の温度係数を持
つため、温度特性が悪く、また、トランジスタQ27〜Q31
のコレクタ−エミッタ電圧VCEが電源電圧によって大幅
に変化する事からトランジスタのアーリー効果によって
出力電流も変化してしまい、電源電圧特性も悪いため、
基準電圧として使えない。 さらに、第９図に示すような理想的なカレントミラー
回路17と回路が起動した後に切り離せる起動回路18によ
りトランジスタQ27、Q28及び抵抗R17〜R19よりなる定電
圧回路19を駆動するならば第９図回路で温度係数零の定
電圧発生回路は形成できる。しかし、比較的大きな起動
電流が必要となり、起動後の回路の切り離しなど回路の
起動の点で実際的でない等の問題点があった。 本発明は上記の点に鑑みてなされたもので比較的低い
電圧（0.9V程度）でも温度特性、電源電圧特性の良い定
電圧発生回路を提供することを目的とする。 問題点を解決するための手段 本発明は、電流を出力するカレントミラー回路と、 前記カレントミラー回路を起動する第１の起動回路
と、 前記カレントミラー回路から出力された前記電流に応
じて出力電流を生成する定電流回路と、 前記定電流回路で生成された前記出力電流に応じて定
電圧を生成する定電圧生成回路と、 前記定電流生成回路で生成された前記出力電流に応じ
て前記カレントミラー回路の前記電流を制御するフィー
ドバックアンプと、 前記定電流生成回路が動作していないときに、前記フ
ィードバックアンプを起動させ、前記定電流生成回路が
動作された後は、前記フィードバックアンプから切断さ
れ、前記フィードバックアンプを前記定電流生成回路の
前記出力電流に応じて起動させる第２の起動回路とを有
することを特徴とする。 作用 本発明によれば、第１の起動回路によりカレントミラ
ー回路を起動させ、カレントミラー回路から電流を出力
させ、定電流生成回路を起動させ、このとき、第２の起
動回路によりフィードバックアンプを制御して、カレン
トミラー回路の起動を妨げないようにし、定電流生成回
路起動後は、第２の起動回路を切断して、定電流生成回
路で生成される出力電流に応じてフィードバックアンプ
を制御することにより、低電源電圧での起動が可能とな
る。 実施例 第１図は本発明の一実施例の回路図を示す。図中、２
はカレントミラー回路、３は定電圧回路、1,4は起動回
路を示す。 カレントミラー回路２のトランジスタQ5〜Q7及び抵抗
R2はフィードバックアンプを構成していて、電源電圧変
動により生ずるアーリー効果の影響を受けないように工
夫されている。また、起動回路1,4は抵抗R1及びトラン
ジスタQ8,Q9で構成され、抵抗R1に流れる微小電流によ
り回路は起動する。 次に回路の動作を説明する。電源電圧VCCが印加され
ると抵抗R1に微小電流が流れ、カレントミラー回路２の
NPNトランジスタQ6のベース電圧を上昇させ、トランジ
スタQ6を動作させる。このため、カレントミラー回路２
のPNPトランジスタQ1〜Q4のベース電圧が降下し、トラ
ンジスタQ1〜Q4に電流が流れ始める。 このとき、カレントミラー回路２のトランジスタQ3に
流れる電流I4は起動回路４を構成するNPNトランジスタQ
8,Q9を動作させる。このため、カレントミラー回路２の
トランジスタQ2より電流が流れ、トランジスタQ8及び抵
抗R3を介して接地に流れる。I6＋I7≦I3となると、トラ
ンジスタQ7のベース電圧が上昇し、トランジスタQ7に電
流が流れ、カレントミラー回路２が起動し始める。カレ
ントミラー回路２のトランジスタQ1に電流が流れるとト
ランジスタQ6のベース電圧がさらに上昇し、カレントミ
ラー回路２に流れる電流を増加させる。 カレントミラー回路２の出力電流は定電圧回路３のト
ランジスタQ10,Q11にも供給されているが、トランジス
タQ10,Q11が起動する前は電流I5は抵抗R4,R5に流れる電
流I8と等しく、トランジスタQ10,Q11はI5＜VBE/R5では
起動しない。このため、トランジスタQ10に流す電流を
起動回路４により、トランジスタQ10が起動するまで流
してやる必要がある。 電流I5が十分大となりトランジスタQ10が起動すると
カレントミラー回路２の出力電流I3のほとんどがトラン
ジスタQ10に流れるようになる。 第２図はカレントミラー回路２の出力電流I4,I5に対
するトランジスタQ8,Q10に流れる電流I6,I7の変化を示
す図である。第２図に示すようにトランジスタQ10が起
動し、カレントミラー回路の出力電流I4,I5がさらに増
加すると電流I7はさらに増加し、電流I7の増加に伴い電
流I6は減少する。 定電圧回路３が安定状態（I7≒I5）となると抵抗R3の
両端に表われる出力電圧Vrefは で表わされる。また、トランジスタQ10のエミッタ面積A
10を、トランジスタQ11をエミッタ面積A11より大きく設
定し、その面積比をA10/A11とすると、 となる。したがって、 これより、 となる。ここでとすれば、第１項は正となり、第２項dVBE11/dTは負で
あるため、I5,I7,A10,A11,R4,R5を適当な値に選定する
ことにより温度係数をほぼ零にすることができる。 なお、このとき、起動回路４においては I6/I4＝（A8/A9）ｅ−qVref/kT＜0.1 A8:トランジスタQ8のエミッタ面積 A9:トランジスタQ9のエミッタ面積 なる関係に設定する必要がある。 また、一般にこの種の定電圧源は第３図（Ａ）に示す
ように湾曲していて、広い温度範囲に於いてフラットな
温度特性を得ることは難しい。しかし、本実施例の回路
で回路起動後においてもトランジスタQ8に電流I6を若干
流し続けることにより、電流I6が正の温度特性を有し、
かつ回路に対して高温になるほど影響が強くなることか
ら、第３図（Ｂ）に示す如く高温側での温度特性の湾曲
を補正し、より広い温度範囲でフラットな温度特性を得
ることができる。 第４図、第５図、第６図は本発明の他の実施例の回路
図を示す。第４図示の回路はPNPトランジスタQ12〜
Q14、NPNトランジスタQ15〜Q17及び抵抗R7よりなるカレ
ントミラー回路６、NPNトランジスタQ19,Q20及び抵抗R8
〜R10となる定電圧回路７、NPNトランジスタQ18及び抵
抗R6とよりなる起動回路5,8とにより形成されていて、
第１図回路の起動回路４を構成していた２つのトランジ
スタQ8,Q9を一つのトランジスタQ18で併用した構成とさ
れている。その動作は第１図回路とほぼ同様であるが、
トランジスタQ18は起動回路５を構成する抵抗R6により
流れる微小電流により動作する。第４図示回路のような
構成とすることにより回路を簡略化できる。 第５図に示す回路はカレントミラー回路10、及び、起
動回路9,12は第１図示の回路とほぼ同様な構成とされて
いて、定電圧回路11の起動回路12側からの電流入力端及
び電圧出力用抵抗R11の取り付け位置が異なるが、その
動作は第１図の回路とほぼ同様である。 また、第６図に示す回路は定電圧回路15、起動回路1
3、カレントミラー回路14の構成は第１図回路とほぼ同
様で、起動回路16と定電圧回路15とに抵抗を独立させ、
出力電圧はカレントミラー回路の出力に抵抗R13を設け
取り出すようにした。第６図に示す回路とすると、抵抗
R13の値を変えることにより比較的自由に出力電圧Vref
を設定することが可能となる。 発明の効果 上述の如く、本発明によれば、第１の起動回路により
カレントミラー回路を起動させ、カレントミラー回路か
ら電流を出力させ、定電流生成回路を起動させ、このと
き、第２の起動回路によりフィードバックアンプを制御
して、カレントミラー回路の起動を妨げないようにし、
定電流生成回路起動後は、第２の起動回路を切断して、
定電流生成回路で生成される出力電流に応じてフィード
バックアンプを制御することにより、低電源電圧での起
動が可能となる等の特長を有する。
で動作し、集積回路等で基準電圧として用いられる定電
圧を発生する定電圧発生回路に関する。 従来の技術 集積回路（IC）などでは、温度や電源電圧に対して安
定な基準電圧が必要となる。このような基準電圧を発生
する定電圧発生回路としては第７図に示すようなバンド
ギャップツェナー回路が従来より採用されている。 バンドギャップツェナー回路の出力電圧はVBE24:トランジスタQ24のベース−エミッタ間電圧 VBE25:トランジスタQ25のベース−エミッタ間電圧 VBE26:トランジスタQ26のベース−エミッタ間電圧 T:絶対温度、k:ボルツマン定数 q:電荷 で表わされる。 VBE26は負の温度係数、｛（KT/q）ln（I9/I10）｝は
正の温度度係数を持つため、電流I9、I10、抵抗R14、R
15、R16等の値を適当に定めることにより温度係数を零
としている。このときの条件としてはVz＝Eg（Eg:エネ
ルギーバンドギャップ電圧）で全体の温度係数を零にで
きることが知られている。例えば、シリコンのエネルギ
ーバンドギャップ電圧Egは1.205（Ｖ）である。 発明が解決しようとする問題点 近年、１本のバッテリで動作する機器が増加し、これ
に伴ない、0.9V近くまで安定に基準電圧を発生できる定
電圧発生回路が必要とされている。 しかるにバンドギャップツェナー回路は印加電圧V2が
エネルギーバンドギャップ電圧Egと等しいときのみ温度
特性が零となり基準電圧発生回路として使用可能となる
ため、印加電圧VzがEg以下の範囲では使用できない。 また、一般に0.9V程度の印加電圧で動作する定電流
源、定電圧源としては第８図に示すような回路が考えら
れる。第８図の回路の抵抗R18の両端の電圧ΔV BEは 但し、I11＝I12 （A30:トランジスタQ30のエミッタ面積、 A31:トランジスタQ31のエミッタ面積） で表わされ、従って、 となり、抵抗R18の両端にΔVBEなる定電圧源がまた、カ
レントミラー回路Q27〜Q29より定電流源が得られる。 しかしながらΔVBEは式（１）より正の温度係数を持
つため、温度特性が悪く、また、トランジスタQ27〜Q31
のコレクタ−エミッタ電圧VCEが電源電圧によって大幅
に変化する事からトランジスタのアーリー効果によって
出力電流も変化してしまい、電源電圧特性も悪いため、
基準電圧として使えない。 さらに、第９図に示すような理想的なカレントミラー
回路17と回路が起動した後に切り離せる起動回路18によ
りトランジスタQ27、Q28及び抵抗R17〜R19よりなる定電
圧回路19を駆動するならば第９図回路で温度係数零の定
電圧発生回路は形成できる。しかし、比較的大きな起動
電流が必要となり、起動後の回路の切り離しなど回路の
起動の点で実際的でない等の問題点があった。 本発明は上記の点に鑑みてなされたもので比較的低い
電圧（0.9V程度）でも温度特性、電源電圧特性の良い定
電圧発生回路を提供することを目的とする。 問題点を解決するための手段 本発明は、電流を出力するカレントミラー回路と、 前記カレントミラー回路を起動する第１の起動回路
と、 前記カレントミラー回路から出力された前記電流に応
じて出力電流を生成する定電流回路と、 前記定電流回路で生成された前記出力電流に応じて定
電圧を生成する定電圧生成回路と、 前記定電流生成回路で生成された前記出力電流に応じ
て前記カレントミラー回路の前記電流を制御するフィー
ドバックアンプと、 前記定電流生成回路が動作していないときに、前記フ
ィードバックアンプを起動させ、前記定電流生成回路が
動作された後は、前記フィードバックアンプから切断さ
れ、前記フィードバックアンプを前記定電流生成回路の
前記出力電流に応じて起動させる第２の起動回路とを有
することを特徴とする。 作用 本発明によれば、第１の起動回路によりカレントミラ
ー回路を起動させ、カレントミラー回路から電流を出力
させ、定電流生成回路を起動させ、このとき、第２の起
動回路によりフィードバックアンプを制御して、カレン
トミラー回路の起動を妨げないようにし、定電流生成回
路起動後は、第２の起動回路を切断して、定電流生成回
路で生成される出力電流に応じてフィードバックアンプ
を制御することにより、低電源電圧での起動が可能とな
る。 実施例 第１図は本発明の一実施例の回路図を示す。図中、２
はカレントミラー回路、３は定電圧回路、1,4は起動回
路を示す。 カレントミラー回路２のトランジスタQ5〜Q7及び抵抗
R2はフィードバックアンプを構成していて、電源電圧変
動により生ずるアーリー効果の影響を受けないように工
夫されている。また、起動回路1,4は抵抗R1及びトラン
ジスタQ8,Q9で構成され、抵抗R1に流れる微小電流によ
り回路は起動する。 次に回路の動作を説明する。電源電圧VCCが印加され
ると抵抗R1に微小電流が流れ、カレントミラー回路２の
NPNトランジスタQ6のベース電圧を上昇させ、トランジ
スタQ6を動作させる。このため、カレントミラー回路２
のPNPトランジスタQ1〜Q4のベース電圧が降下し、トラ
ンジスタQ1〜Q4に電流が流れ始める。 このとき、カレントミラー回路２のトランジスタQ3に
流れる電流I4は起動回路４を構成するNPNトランジスタQ
8,Q9を動作させる。このため、カレントミラー回路２の
トランジスタQ2より電流が流れ、トランジスタQ8及び抵
抗R3を介して接地に流れる。I6＋I7≦I3となると、トラ
ンジスタQ7のベース電圧が上昇し、トランジスタQ7に電
流が流れ、カレントミラー回路２が起動し始める。カレ
ントミラー回路２のトランジスタQ1に電流が流れるとト
ランジスタQ6のベース電圧がさらに上昇し、カレントミ
ラー回路２に流れる電流を増加させる。 カレントミラー回路２の出力電流は定電圧回路３のト
ランジスタQ10,Q11にも供給されているが、トランジス
タQ10,Q11が起動する前は電流I5は抵抗R4,R5に流れる電
流I8と等しく、トランジスタQ10,Q11はI5＜VBE/R5では
起動しない。このため、トランジスタQ10に流す電流を
起動回路４により、トランジスタQ10が起動するまで流
してやる必要がある。 電流I5が十分大となりトランジスタQ10が起動すると
カレントミラー回路２の出力電流I3のほとんどがトラン
ジスタQ10に流れるようになる。 第２図はカレントミラー回路２の出力電流I4,I5に対
するトランジスタQ8,Q10に流れる電流I6,I7の変化を示
す図である。第２図に示すようにトランジスタQ10が起
動し、カレントミラー回路の出力電流I4,I5がさらに増
加すると電流I7はさらに増加し、電流I7の増加に伴い電
流I6は減少する。 定電圧回路３が安定状態（I7≒I5）となると抵抗R3の
両端に表われる出力電圧Vrefは で表わされる。また、トランジスタQ10のエミッタ面積A
10を、トランジスタQ11をエミッタ面積A11より大きく設
定し、その面積比をA10/A11とすると、 となる。したがって、 これより、 となる。ここでとすれば、第１項は正となり、第２項dVBE11/dTは負で
あるため、I5,I7,A10,A11,R4,R5を適当な値に選定する
ことにより温度係数をほぼ零にすることができる。 なお、このとき、起動回路４においては I6/I4＝（A8/A9）ｅ−qVref/kT＜0.1 A8:トランジスタQ8のエミッタ面積 A9:トランジスタQ9のエミッタ面積 なる関係に設定する必要がある。 また、一般にこの種の定電圧源は第３図（Ａ）に示す
ように湾曲していて、広い温度範囲に於いてフラットな
温度特性を得ることは難しい。しかし、本実施例の回路
で回路起動後においてもトランジスタQ8に電流I6を若干
流し続けることにより、電流I6が正の温度特性を有し、
かつ回路に対して高温になるほど影響が強くなることか
ら、第３図（Ｂ）に示す如く高温側での温度特性の湾曲
を補正し、より広い温度範囲でフラットな温度特性を得
ることができる。 第４図、第５図、第６図は本発明の他の実施例の回路
図を示す。第４図示の回路はPNPトランジスタQ12〜
Q14、NPNトランジスタQ15〜Q17及び抵抗R7よりなるカレ
ントミラー回路６、NPNトランジスタQ19,Q20及び抵抗R8
〜R10となる定電圧回路７、NPNトランジスタQ18及び抵
抗R6とよりなる起動回路5,8とにより形成されていて、
第１図回路の起動回路４を構成していた２つのトランジ
スタQ8,Q9を一つのトランジスタQ18で併用した構成とさ
れている。その動作は第１図回路とほぼ同様であるが、
トランジスタQ18は起動回路５を構成する抵抗R6により
流れる微小電流により動作する。第４図示回路のような
構成とすることにより回路を簡略化できる。 第５図に示す回路はカレントミラー回路10、及び、起
動回路9,12は第１図示の回路とほぼ同様な構成とされて
いて、定電圧回路11の起動回路12側からの電流入力端及
び電圧出力用抵抗R11の取り付け位置が異なるが、その
動作は第１図の回路とほぼ同様である。 また、第６図に示す回路は定電圧回路15、起動回路1
3、カレントミラー回路14の構成は第１図回路とほぼ同
様で、起動回路16と定電圧回路15とに抵抗を独立させ、
出力電圧はカレントミラー回路の出力に抵抗R13を設け
取り出すようにした。第６図に示す回路とすると、抵抗
R13の値を変えることにより比較的自由に出力電圧Vref
を設定することが可能となる。 発明の効果 上述の如く、本発明によれば、第１の起動回路により
カレントミラー回路を起動させ、カレントミラー回路か
ら電流を出力させ、定電流生成回路を起動させ、このと
き、第２の起動回路によりフィードバックアンプを制御
して、カレントミラー回路の起動を妨げないようにし、
定電流生成回路起動後は、第２の起動回路を切断して、
定電流生成回路で生成される出力電流に応じてフィード
バックアンプを制御することにより、低電源電圧での起
動が可能となる等の特長を有する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例の回路図、第２図は第１図の
回路の動作を説明するための図、第３図は第１図の回路
の温度特性を示す図、第４図、第５図、第６図は本発明
の他の実施例の回路図、第７図、第８図は従来の定電圧
発生回路の回路図、第９図は理想的な回路の一例の回路
図を示す。 1,4……起動回路、２……カレントミラー回路、３……
定電圧回路。
回路の動作を説明するための図、第３図は第１図の回路
の温度特性を示す図、第４図、第５図、第６図は本発明
の他の実施例の回路図、第７図、第８図は従来の定電圧
発生回路の回路図、第９図は理想的な回路の一例の回路
図を示す。 1,4……起動回路、２……カレントミラー回路、３……
定電圧回路。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．電流を出力するカレントミラー回路と、 前記カレントミラー回路を起動する第１の起動回路と、 前記カレントミラー回路から出力された前記電流に応じ
て出力電流を生成する定電流回路と、 前記定電流回路で生成された前記出力電流に応じて定電
圧を生成する定電圧生成回路と、 前記定電流生成回路で生成された前記出力電流に応じて
前記カレントミラー回路の前記電流を制御するフィード
バックアンプと、 前記定電流生成回路が動作していないときに、前記フィ
ードバックアンプを起動させ、前記定電流生成回路が動
作された後は、前記フィードバックアンプから切断さ
れ、前記フィードバックアンプを前記定電流生成回路の
前記出力電流に応じて起動させる第２の起動回路とを有
することを特徴とする定電圧発生回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62302892A JP2679062B2 (ja) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | 定電圧発生回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62302892A JP2679062B2 (ja) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | 定電圧発生回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01144107A JPH01144107A (ja) | 1989-06-06 |
| JP2679062B2 true JP2679062B2 (ja) | 1997-11-19 |
Family
ID=17914358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62302892A Expired - Lifetime JP2679062B2 (ja) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | 定電圧発生回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2679062B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2775030B2 (ja) * | 1988-08-29 | 1998-07-09 | 新日本無線株式会社 | 定電流回路 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0816855B2 (ja) * | 1984-07-17 | 1996-02-21 | ロ−ム株式会社 | 定電流発生回路 |
-
1987
- 1987-11-30 JP JP62302892A patent/JP2679062B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01144107A (ja) | 1989-06-06 |
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