JP2793393B2 - バンドギャップリファレンス回路 - Google Patents
バンドギャップリファレンス回路Info
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Description
に関し、特にシリコン半導体のバンドギャップ電圧を利
用して基準電圧を発生しリニア集積回路の基準電圧発生
に使用されるバンドギャップリファレンス回路に関する
ものである。
一例を図2に示す。図において、ダイオード接続構成と
されたトランジスタQ1 のエミッタは負電源VEEに接続
され、そのコレクタが抵抗R1 を介して回路出力Vout
となっている。
接続され、トランジスタQ2 のエミッタは抵抗R3 を介
してVEEに接続されている。このトランジスタQ2 のコ
レクタはトランジスタQ3 のベースに接続されると共に
抵抗R2 を介して回路出力VOUT に接続されている。
され、そのコレクタは電流源Iにより電流が供給されて
いると共にトランジスタQ4 のベースに接続されてい
る。トランジスタQ4 のコレクタは正電源VCCに接続さ
れており、そのエミッタは回路出力VOUT に接続されて
いる。
回路が安定動作点にあるものとすると、各トランジスタ
1 〜Q3 のベース・エミッタ間電圧を夫々VBE1 〜VBE
3 とすれば、出力VOUT と負電源VEEとの間に生ずる基
準電圧VREF は、 VREF =VBE3 +(R2 /R3 )(VBE1 −VBE2)……(1) となる。
定数をk,電子の電荷をq,エミッタ面積係数をA,エ
ミッタ電流をIE ,飽和電流をIs とすると、 VBE=(kT/q)ln (IE /AIS )……(2) と表わされる。
タ電流をI1 ,I2 、エミッタ面積係数をA1 ,A2 、
飽和電流をIS1,IS2とすれば、 VBE1 −VBE2 =(kT/q)ln(I1 A2 /I2 A1 )……(3) なる式が得られる。但し、IS1=IS2,I1 A2 >I2
A1 とする。
おり、VGOはシリコンのバンドギャップ電圧(約1.2
v)である。
ると、 dVREF /dT=(VBE3 −VGO)/T+(R2 /R3)( k/q) ln (I1 A2 /I2 A1)……(5) となる。
と、 VBE3 −VGO+(R2 /R3 )(kT/q)ln(I1 A2 /I2 A1 )=O ……(6) となるから、(6)式と(1)式とにより、VREF =V
GOが得られ、結果的にVREF を約1.2v(VGO)となる様
に、R2 ,R3 ,A1 ,A2 ,I1 ,I2 を設定するこ
とによって、温度により変動しない基準電圧が得られる
ことになるのである。
り構成されるので、電源電圧変動によってトランジスタ
Q3 のコレクタ電流I3 が変動する。よって、トランジ
スタQ3 のVBE3 及びベース電流が変動し、この変動が
電流I1 ,I2 に伝達され、その結果基準電圧VBEF の
値が変動するという欠点がある。
REF の変動を△VREF とすると、 △VREF ={(kT/q)(△I3 /I3 )+R2(△I3 /hfe3 )} /[I−(kT/qI1 )(R2 /R1 ) /{R3 +(kT/qI2 )}]……(7) と表わされる。
流,△I3 は電源電圧変動によるI3 の変化量,hfe3
はトランジスタQ3 の電流増幅率である。
Ω,VREF =1.32v,電源電圧5vの状態から−5%変
動したとすると、そのときのトランジスタQ3 のコレク
タ電流の変動量△I3 =−25μAとし、I1 =169 μ
A,I2 =165 μA,I3 =280 μA,hfe3 =60,
R1 =R2 =3KΩ,R3 =275 Ωを(7)式に代入す
ると、△VREF =−5.5mv となり、電源電圧変動−5%
に対する基準電圧VREFの変動の減衰量は約21dBとな
る。
回路では、電流源Iが抵抗によって構成されているの
で、電源電圧変動によってトランジスタQ3 のコレクタ
電流が変動し、結果的にVREF が変化してしまい、この
変動量を小さくすることが困難となっている。
出力基準電圧の変化量を極力少くすることができるバン
ドギャップリファレンス回路を提供することである。
ス回路はエミッタが第1の抵抗を介して第1の電源に接
続されコレクタとベースとが共通接続された第1のトラ
ンジスタと、エミッタが前記第1の電源に接続されベー
スが前記第1のトランジスタのベースに接続された第2
のトランジスタと、前記第1のトランジスタのコレクタ
に接続された第2の抵抗と、前記第1及び第2のトラン
ジスタに対して電流を供給する第3及び第4のトランジ
スタからなる第1のカレントミラー回路と、前記第3及
び第4のトランジスタに対して第2の電源から電流を供
給すべく前記各トランジスタとは逆導電型の第5及び第
6のトランジスタからなる第2のカレントミラー回路
と、前記第2の抵抗から基準電圧を導出する出力端子と
を含み、前記第2のカレントミラー回路の入力側トラン
ジスタの出力電流を前記第1のカレントミラー回路の出
力側トランジスタに供給し、前記第2のカレントミラー
回路の出力側トランジスタの出力電流を前記第1のカレ
ントミラー回路の入力側トランジスタに供給するよう前
記第1及び第2のカレントミラー回路を相互接続したこ
とを特徴とする。
細に説明する。
本的には、バンドギャップリファレンス電圧を発生する
回路1と、この回路1に対してバイアスを与えるための
バイアス回路として動作するカレントミラー構成の第1
のカレントミラー回路2と、この第1のカレントミラー
回路2に対して電流を供給するための第2のカレントミ
ラー回路3と、全体回路の初期動作時(電源投入時)に
スタートアップをなすためのスタートアップ回路4とを
含む。
は、ダイオード接続構成の第1のトランジスタQ01と、
このトランジスタとベース共通接続された第2のトラン
ジスタQ02と、トランジスタQ01のエミッタとコレクタ
に夫々挿入された抵抗R01,R02とを有している。トラ
ンジスタQ01のエミッタは抵抗R01を介して,またトラ
ンジスタQ02のエミッタは直接に負電源VEEへ接続され
ている。そして、トランジスタQ01のコレクタ抵抗R02
が回路出力VOUT となっている。
ー回路2は、第3のトランジスタQ03と、このトランジ
スタとベース共通接続されてダイオード構成とされた第
4のトランジスタQ04と、これ等両トランジスタのエミ
ッタ出力に挿入された抵抗R03,R04と、トランジスタ
Q04のコレクタに挿入された抵抗R05とを有する。
電流I1,I2 がトランジスタQ01,Q02の各供給バイ
アス電流となっている。
ネル型の第5及び第6のMOS トランジスタからなり、第
5のトランジスタQ05のゲートドレイン間が接続され、
このトランジスタは第6のトランジスタQ06のゲートと
共通接続されている。
ジスタQ03への供給電流となり、トランジスタQ06のド
レイン出力がトランジスタQ04への供給電流となる。両
トランジスタQ05,Q06のソースは正電源に接続されて
いる。 尚、これ等MOS トランジスタはPNP 型(トラン
ジスタQ01〜Q04とは逆導電型)のバイポーラトランジ
スタであっても良い。
n段のバイポーラトランジスタ素子の直列接続回路であ
り、この段数nは後に述べるが適宜選定される。
ラー回路3の入力側トランジスタQ05のドレイン出力と
カレントミラー回路2の入力側トランジスタQ04のコレ
クタ入力との間に挿入され、電源投入時にオンとなって
カレントミラー回路3からカレントミラー回路4へ起動
電流を供給し、定常時にはオフとなるものである。
は、トランジスタQ01,Q02のベース・エミッタ間電圧
をVBE1 ,VBE2 とすれば、出力VOUT と負電源VEEと
の間の電圧VREF は、 VREF =VBE2 +(R02/R01)(VBE2 −VBE1 )……(8) となる。
をVGOに略等しくなる様に、R01,R02,I1 ,I2 ,
A1,A2 を設定すれば、温度によって変動しない基準
電圧が得られる。
カレントミラー回路2及び3が互いに電流結合をしてお
り、よってバンドギャップリファレンス発生回路1から
正電源側を見たインピーダンスは極めて高くなり、電流
I1 ,I2 は電源変動に対する影響をほとんど受けず、
電源電圧変動に強い基準電圧VREF が得られるのであ
る。
レントミラー回路2を見たときのインピーダンスは高
く、よって電源投入時に第1のカレントミラー回路2へ
起動電流が充分供給されにくい。
挿入して、カレントミラー回路3の入力側トランジスタ
Q05の出力電流を、このスタートアップ回路4のオン動
作により流して、カレントミラー回路2の入力側トラン
ジスタQ04の入力へ導入し、両トランジスタQ03,Q04
のベース駆動電流を充分としているのである。
の各ダイオードがオフするように、ダイオード接続段数
nを決定しておけば良い。
2.75KΩ,R03=R04=1.2 KΩ,VREF =1.269 v,
電源電圧5vとし、この電源電圧5vが−5%変動した
とすると、基準電圧VREF の変動量は−1.4mv となり、
電源電圧変動−5%に対する基準電圧の変動の減衰量は
約33dBとなる。
dB程度であり、よって本発明の回路では約12dBの特性
改善となっていることが判る。
ー回路2の出力側トランジスタQ03の出力電流I1 を第
1のトランジスタQ01に供給し、入力側Q04の出力電流
I2を第2のトランジスタQ02に供給しているが、互い
に逆にしても良い。
の入力側トランジスタQ05と出力側トランジスタQ06の
位置関係も同様に逆となり、またスタートアップ回路4
の接続極性も逆となることは明らかである。
ャップリファレンス発生回路の供給電流源を互いに電流
結合した2段のカレントミラー回路により構成したの
で、バンドギャップリファレンス発生回路側から電源供
給源を見たインピーダンスが極めて高くなり、電源変動
に強い基準電圧を生成することができるという効果があ
る。
示す図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 エミッタが第1の抵抗を介して第1の電
源に接続されコレクタとベースとが共通接続された第1
のトランジスタと、エミッタが前記第1の電源に接続さ
れベースが前記第1のトランジスタのベースに接続され
た第2のトランジスタと、前記第1のトランジスタのコ
レクタに接続された第2の抵抗と、前記第1及び第2の
トランジスタに対して電流を供給する第3及び第4のト
ランジスタからなる第1のカレントミラー回路と、前記
第3及び第4のトランジスタに対して第2の電源から電
流を供給すべく前記各トランジスタとは逆導電型の第5
及び第6のトランジスタからなる第2のカレントミラー
回路と、前記第2の抵抗から基準電圧を導出する出力端
子とを含み、前記第2のカレントミラー回路の入力側ト
ランジスタの出力電流を前記第1のカレントミラー回路
の出力側トランジスタに供給し、前記第2のカレントミ
ラー回路の出力側トランジスタの出力電流を前記第1の
カレントミラー回路の入力側トランジスタに供給するよ
う前記第1及び第2のカレントミラー回路を相互接続し
たことを特徴とするバンドギャップリファレンス回路。 - 【請求項2】 回路電源投入時にオンとなって前記第2
のカレントミラー回路の入力側トランジスタの出力電流
を前記第1のカレントミラー回路の入力側トランジスタ
へ供給し、かつ定常時にはオフとなるスタートアップ手
段を、前記第2のカレントミラー回路の入力側トランジ
スタの出力と前記第1のカレントミラー回路の入力側ト
ランジスタの入力との間に接続したことを特徴とする請
求項1記載のバンドギャップリファレンス回路。 - 【請求項3】 前記スタートアップ手段は、タイオード
を複数段直列接続した構成であることを特徴とする請求
項2記載のバンドギャップリファレンス回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27307791A JP2793393B2 (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | バンドギャップリファレンス回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27307791A JP2793393B2 (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | バンドギャップリファレンス回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0588767A JPH0588767A (ja) | 1993-04-09 |
JP2793393B2 true JP2793393B2 (ja) | 1998-09-03 |
Family
ID=17522828
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP27307791A Expired - Fee Related JP2793393B2 (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | バンドギャップリファレンス回路 |
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JP2004362335A (ja) | 2003-06-05 | 2004-12-24 | Denso Corp | 基準電圧発生回路 |
JP5554081B2 (ja) * | 2010-02-16 | 2014-07-23 | ローム株式会社 | 基準電圧回路 |
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1991
- 1991-09-25 JP JP27307791A patent/JP2793393B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH0588767A (ja) | 1993-04-09 |
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