JP2818289B2 - 精密基準電圧源 - Google Patents
精密基準電圧源Info
- Publication number
- JP2818289B2 JP2818289B2 JP2504874A JP50487490A JP2818289B2 JP 2818289 B2 JP2818289 B2 JP 2818289B2 JP 2504874 A JP2504874 A JP 2504874A JP 50487490 A JP50487490 A JP 50487490A JP 2818289 B2 JP2818289 B2 JP 2818289B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resistor
- reference voltage
- voltage source
- partial
- source according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
- G05F3/02—Regulating voltage or current
- G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is dc
- G05F3/10—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
- G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
- G05F3/20—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
- G05F3/30—Regulators using the difference between the base-emitter voltages of two bipolar transistors operating at different current densities
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Amplifiers (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 従来の技術 本発明は、請求項１の上位概念に記載の精密基準電圧
源に関する。
源に関する。
車両用のモノリシック集積回路の特性データに対する
要求はますます高くなっている。−40℃≦Tj≦＋150℃
以上という大きな温度範囲のため、極めて小さなないし
所定通り前以て決めることができる温度係数（TK）およ
び僅かなピエゾ感度を有する基準電圧源が特に重要であ
る。
要求はますます高くなっている。−40℃≦Tj≦＋150℃
以上という大きな温度範囲のため、極めて小さなないし
所定通り前以て決めることができる温度係数（TK）およ
び僅かなピエゾ感度を有する基準電圧源が特に重要であ
る。
G.C.M.Meijer,P.C.SchmaleおよびK.van Zalinge著の
論文“A New Curvature−Corrected Bandgap Referenc
e"（IEEE Journal of Solid−State Circuits,Vol.SC−
17,Nr.6,1982年12月）から既に、請求項１の上位概念に
記載の精密基準電圧源が公知であるが、それは、4mm2の
面積のチップ上に47の素子を含んでおりかつニッケル−
クロム抵抗技術を用いたIC製造工程を要求する。その温
度係数は、25℃≦Tj≦85℃の温度範囲において50ppmを
有していることが記載されている。
論文“A New Curvature−Corrected Bandgap Referenc
e"（IEEE Journal of Solid−State Circuits,Vol.SC−
17,Nr.6,1982年12月）から既に、請求項１の上位概念に
記載の精密基準電圧源が公知であるが、それは、4mm2の
面積のチップ上に47の素子を含んでおりかつニッケル−
クロム抵抗技術を用いたIC製造工程を要求する。その温
度係数は、25℃≦Tj≦85℃の温度範囲において50ppmを
有していることが記載されている。
A.P.Brokaw著の論文“A Simple Three−Terminal IC
Bandgap−Reference"（IEEE Jounal of Solid−State C
ircuits,Vol.SC−9,Nr.6,1974年12月）から更に既に、
1.47mm2の面積のチップ上に29の素子を含んでおりかつ
同じくニッケル−クロム抵抗技術によって製造される、
バンドギャップ原理に従って動作するモノリシックに集
積された基準電圧源が公知である。その温度係数は、−
55℃≦Tj≦125℃の温度範囲に対して5ppmないし60ppmを
有しているこが記載されている。
Bandgap−Reference"（IEEE Jounal of Solid−State C
ircuits,Vol.SC−9,Nr.6,1974年12月）から更に既に、
1.47mm2の面積のチップ上に29の素子を含んでおりかつ
同じくニッケル−クロム抵抗技術によって製造される、
バンドギャップ原理に従って動作するモノリシックに集
積された基準電圧源が公知である。その温度係数は、−
55℃≦Tj≦125℃の温度範囲に対して5ppmないし60ppmを
有しているこが記載されている。
米国特許第4490670号明細書から、バンドギャップ原
理に従って動作する、モノリシック集積された基準電圧
源が公知であり、個々では基準電圧の温度依存性が線形
化されている。この公知の回路装置では、線形化のため
に、それぞれ基準トランジスタが配属されている３つの
電流源が必要であり、かつ更に線形化のために必要な抵
抗がこの電流路の外部に３つの基準トランジスタの１つ
のエミッターコレクタ間に並列に接続されている。
理に従って動作する、モノリシック集積された基準電圧
源が公知であり、個々では基準電圧の温度依存性が線形
化されている。この公知の回路装置では、線形化のため
に、それぞれ基準トランジスタが配属されている３つの
電流源が必要であり、かつ更に線形化のために必要な抵
抗がこの電流路の外部に３つの基準トランジスタの１つ
のエミッターコレクタ間に並列に接続されている。
ドイツ連邦共和国特許出願公開第219977号公報から、
更に、請求項１の上位概念に記載の基準電圧源が公知で
ある。この基準電圧源は、線形化のために、第１および
第２の基準トランジスタおよび第１および第２の抵抗の
他に、別の基準トランジスタおよびこの別の基準トラン
ジスタと協働する２つの別の抵抗を必要とする。
更に、請求項１の上位概念に記載の基準電圧源が公知で
ある。この基準電圧源は、線形化のために、第１および
第２の基準トランジスタおよび第１および第２の抵抗の
他に、別の基準トランジスタおよびこの別の基準トラン
ジスタと協働する２つの別の抵抗を必要とする。
米国特許第4250445号明細書から更に、請求項１の上
位概念に記載の基準電圧源が公知であり、ここでは２つ
の抵抗がニッケル・クロム膜抵抗として形成されており
かつ従って温度係数「零」ないし非常に小さな温度係数
を有している。この公知の基準電圧源では、基準電圧の
２次の項は、温度と線形の関係にある温度係数を持って
いる抵抗によって既に補償可能である。しかしこの基準
電圧源は、ニッケル・クロム膜抵抗の製造のために、付
加的な工程、即ち所属のホトラックプロセスを含むニッ
ケル・クロム膜抵抗の被着が必要であり、このためにコ
ストが著しく高くなる。
位概念に記載の基準電圧源が公知であり、ここでは２つ
の抵抗がニッケル・クロム膜抵抗として形成されており
かつ従って温度係数「零」ないし非常に小さな温度係数
を有している。この公知の基準電圧源では、基準電圧の
２次の項は、温度と線形の関係にある温度係数を持って
いる抵抗によって既に補償可能である。しかしこの基準
電圧源は、ニッケル・クロム膜抵抗の製造のために、付
加的な工程、即ち所属のホトラックプロセスを含むニッ
ケル・クロム膜抵抗の被着が必要であり、このためにコ
ストが著しく高くなる。
発明の利点 これに対して請求項１の特徴部分に記載の構成を有す
る本発明の精密基準電圧源は、そこでは基準電圧の温度
係数のほぼ放物線状の経過が簡単な手段でかつ特別なプ
ロセスを必要とすることなく直線化されかつそこではピ
エゾ感度が低減されているという利点を有している。そ
の他の利点は請求項２から15までに記載されている。
る本発明の精密基準電圧源は、そこでは基準電圧の温度
係数のほぼ放物線状の経過が簡単な手段でかつ特別なプ
ロセスを必要とすることなく直線化されかつそこではピ
エゾ感度が低減されているという利点を有している。そ
の他の利点は請求項２から15までに記載されている。
シリコンのバンドギャップ電圧の温度係数は高次の項
を含んでいる（Y.P.Tsividis著“Accurate Analysis of
Temperature Effects in IC−VBE Characteristics wi
th Applikation to Bandgap Reference Sources",IEEE
Journal of Solid−State Circuits,Vol.SC−15,Nr.6,1
980年12月）。
を含んでいる（Y.P.Tsividis著“Accurate Analysis of
Temperature Effects in IC−VBE Characteristics wi
th Applikation to Bandgap Reference Sources",IEEE
Journal of Solid−State Circuits,Vol.SC−15,Nr.6,1
980年12月）。
モノリシックに集積された回路に対しては次の帯域が
使用可能である：サブストレート（P-），絶緑拡散層
（ｐ−p+），エピタキシャル層（N+），埋め込み拡散層
（N+），ディープコレクタ拡散層（N+），ベース拡散層
（Ｐ），エミッタ拡散層（N+），金属化部および場合に
応じて、ドーピングされたポリシリコンないし（“ヒュ
ーズドリンク”用の）Cr/Ni抵抗のような別の帯域；例
えば上側または下側の絶緑拡散層またはベース接続拡散
層のような別の帯域の工程次第では存在する可能性があ
る。
使用可能である：サブストレート（P-），絶緑拡散層
（ｐ−p+），エピタキシャル層（N+），埋め込み拡散層
（N+），ディープコレクタ拡散層（N+），ベース拡散層
（Ｐ），エミッタ拡散層（N+），金属化部および場合に
応じて、ドーピングされたポリシリコンないし（“ヒュ
ーズドリンク”用の）Cr/Ni抵抗のような別の帯域；例
えば上側または下側の絶緑拡散層またはベース接続拡散
層のような別の帯域の工程次第では存在する可能性があ
る。
これら帯域の固有ないし表面抵抗 Ｒ（ΔＴ）＝RTo［１＋α（ΔＴ）＋β（ΔＴ）２＋γ（ΔＴ）３］ の温度係数を考慮すると、N+ドーピングないし金属帯域
のような（殆ど）リニアな温度係数を有する帯域および
Ｐドーピング帯域のような比較的高次の項に多かれ少な
か高い成分を有するような帯域が明らかである。同様
に、多かれ少なかれ高いピエゾ感度を有する帯域も明ら
かである。
のような（殆ど）リニアな温度係数を有する帯域および
Ｐドーピング帯域のような比較的高次の項に多かれ少な
か高い成分を有するような帯域が明らかである。同様
に、多かれ少なかれ高いピエゾ感度を有する帯域も明ら
かである。
そこで本発明の対象は、バンドギャップ電圧のほぼ放
物線状の温度経過を公知の場合に比べて著しく線形にす
る、即ち比較的高次の項にも成分を有する温度系数を有
する抵抗によって補償することに基づいている。十分押
し分ない補償は既に、２次の項の考慮によって実現され
る。大きな２次の項および小さな２次の項を有する帯域
があるので、正確な値は少なくとも２つの異なった帯域
の適当な組み合わせによって実現される。これにより公
知の技術に比して、回路および製造技術が格段に簡単化
されるのみならず、このことに関連してチップ面積も著
しく縮小される。後者は次の理由から特別重要である： 確かに付加的な素子によってコスト高につくが、理論
的に申し分ない補償を得たとされる、5ppmないし50ppm
を有する温度係数を有する先に示した例ではまだ相対的
に大きすぎるので、それらには、例えば温度に依存する
機械的な応力の結果としてそれら素子のピエゾ感度のよ
うな、別の効果が生じる（このことについて参考になる
のは、G.C.M.Meijer著：“Integrated Circuits and Co
mponents for Bandgap References and Temperature Tr
ansducrs",Dissertation TH Deft,1982年３月18日,18で
ある）。僅かなチップ面積しか要求しない回路は、本発
明に相応してクリチカルレジスタンスの形成に対してあ
まりピエゾ感度のよくない帯域を使用しかつこれに基づ
いてレイアウト補償方法において使用するときとりわ
け、極めて容易に実現可能である。
物線状の温度経過を公知の場合に比べて著しく線形にす
る、即ち比較的高次の項にも成分を有する温度系数を有
する抵抗によって補償することに基づいている。十分押
し分ない補償は既に、２次の項の考慮によって実現され
る。大きな２次の項および小さな２次の項を有する帯域
があるので、正確な値は少なくとも２つの異なった帯域
の適当な組み合わせによって実現される。これにより公
知の技術に比して、回路および製造技術が格段に簡単化
されるのみならず、このことに関連してチップ面積も著
しく縮小される。後者は次の理由から特別重要である： 確かに付加的な素子によってコスト高につくが、理論
的に申し分ない補償を得たとされる、5ppmないし50ppm
を有する温度係数を有する先に示した例ではまだ相対的
に大きすぎるので、それらには、例えば温度に依存する
機械的な応力の結果としてそれら素子のピエゾ感度のよ
うな、別の効果が生じる（このことについて参考になる
のは、G.C.M.Meijer著：“Integrated Circuits and Co
mponents for Bandgap References and Temperature Tr
ansducrs",Dissertation TH Deft,1982年３月18日,18で
ある）。僅かなチップ面積しか要求しない回路は、本発
明に相応してクリチカルレジスタンスの形成に対してあ
まりピエゾ感度のよくない帯域を使用しかつこれに基づ
いてレイアウト補償方法において使用するときとりわ
け、極めて容易に実現可能である。
図面 本発明を第１図ないし第11図に基づいて説明する。第
１図は、ブロコウ（Brokaw）によるバンドギャップ基準
の基本回路および始動回路を示している。第２図ないし
第４図には、−40℃≦Tj≦＋160℃の温度範囲において
３つの異なった温度係数を有する抵抗に対する回路例の
基準電圧の温度特性が示されている。第５図および第６
図は、第１図の回路の本発明による変形例を示してお
り、第７図は、これにより発生される、基準電圧の温度
特性を示している。第８図には、ピエゾ感度を低減する
ための回路が示されており、第９図には、そのために交
差結合されたラテラルトランジスタのレイアウトが示さ
れており、第10図および第11図にも、クリチカルNPN基
準トランジスタに対する配置のレイアウトが示されてい
る。
１図は、ブロコウ（Brokaw）によるバンドギャップ基準
の基本回路および始動回路を示している。第２図ないし
第４図には、−40℃≦Tj≦＋160℃の温度範囲において
３つの異なった温度係数を有する抵抗に対する回路例の
基準電圧の温度特性が示されている。第５図および第６
図は、第１図の回路の本発明による変形例を示してお
り、第７図は、これにより発生される、基準電圧の温度
特性を示している。第８図には、ピエゾ感度を低減する
ための回路が示されており、第９図には、そのために交
差結合されたラテラルトランジスタのレイアウトが示さ
れており、第10図および第11図にも、クリチカルNPN基
準トランジスタに対する配置のレイアウトが示されてい
る。
実施例の説明 第１図のバンドギャップの基準は２つの基準トランジ
スタ23および24から成っており、その際トランジスタ24
は通例、２≦Ｋ≦16であるＫ個の同じトランジスタ23の
並列回路によって形成されている。InKの依存性のた
め、Ｋ＝４で既に十分でありかつ８以上のＫは殆ど使用
されない。個の装置は抵抗22とともに抵抗21に温度に比
例する電圧を発生する。この電圧は、正しく設計されて
いる場合トランジスタ23のベースーエミッタ電圧の負の
温度特性を既に申し分なく補償する。回路点17と15との
間の電位差は和電圧を表わしている。それはまさに、
（シリコンの）バンド間隔の電位に正確に相応してい
る。
スタ23および24から成っており、その際トランジスタ24
は通例、２≦Ｋ≦16であるＫ個の同じトランジスタ23の
並列回路によって形成されている。InKの依存性のた
め、Ｋ＝４で既に十分でありかつ８以上のＫは殆ど使用
されない。個の装置は抵抗22とともに抵抗21に温度に比
例する電圧を発生する。この電圧は、正しく設計されて
いる場合トランジスタ23のベースーエミッタ電圧の負の
温度特性を既に申し分なく補償する。回路点17と15との
間の電位差は和電圧を表わしている。それはまさに、
（シリコンの）バンド間隔の電位に正確に相応してい
る。
２つの基準トランジスタ23,24は２つのラテラルトラ
ンジスタ25,26を有するカレントミラーに基づいて動作
する。カレントミラーの共通のベースはPNPエミッタフ
ォロア27を介して基準トランジスタ24のコレクタに接続
されている。相応にPNPエミッタフォロア６によってト
ランジスタ23のコレクタから出力結合され、エミッタフ
ォロア６のエミッタはNPNエミッタフォロア７のベース
に接続されている。バンドギャップ電圧より大きな電圧
を得るために、トランジスタ７のエミッタは回路点17に
直接接続されておらず、抵抗８を介して回転点17に接続
されている。従って端子18において取り出すべき基準電
圧は、抵抗8,9の変換比に相応して比較的高い。トラン
ジスタ25,26,27,6,7は、コンデンサ10を用いていダイナ
ミックに安定化されている演算増幅器を形成している。
同様に抵抗５を有するカレントミラーとして動作するト
ランジスタ４は回路に十分小さい“始動電流”を供給す
る。作動電圧のプラス極は端子16に接続されており、マ
イナス極は端子15に接続されている。
ンジスタ25,26を有するカレントミラーに基づいて動作
する。カレントミラーの共通のベースはPNPエミッタフ
ォロア27を介して基準トランジスタ24のコレクタに接続
されている。相応にPNPエミッタフォロア６によってト
ランジスタ23のコレクタから出力結合され、エミッタフ
ォロア６のエミッタはNPNエミッタフォロア７のベース
に接続されている。バンドギャップ電圧より大きな電圧
を得るために、トランジスタ７のエミッタは回路点17に
直接接続されておらず、抵抗８を介して回転点17に接続
されている。従って端子18において取り出すべき基準電
圧は、抵抗8,9の変換比に相応して比較的高い。トラン
ジスタ25,26,27,6,7は、コンデンサ10を用いていダイナ
ミックに安定化されている演算増幅器を形成している。
同様に抵抗５を有するカレントミラーとして動作するト
ランジスタ４は回路に十分小さい“始動電流”を供給す
る。作動電圧のプラス極は端子16に接続されており、マ
イナス極は端子15に接続されている。
第１図の回路における例の基準電圧の温度経過が第２
図に示されている。そこにはバンドギャップ電圧が、実
施例に対する−40℃と＋160℃との間の温度の関数とし
て示されており、そこでは水平方向の接線は温度範囲の
中央に位置しておりかつ簡単な基準の場合に通例そうで
あるように抵抗21および22はベース拡散を用いて形成さ
れている。ここから明らかであるように、基準電圧はほ
ぼ放物線状の温度経過を有している。この温度経過は周
知のように製造工程、即ちドーピングおよびドーピング
プロフィールに依存しており、従って別の実施例におい
てもなお高次の項を含んでいる可能性がある。両方の限
界温度において、−４‰の平均温度系数に相応して、偏
位は−5mVより多少上にある。
図に示されている。そこにはバンドギャップ電圧が、実
施例に対する−40℃と＋160℃との間の温度の関数とし
て示されており、そこでは水平方向の接線は温度範囲の
中央に位置しておりかつ簡単な基準の場合に通例そうで
あるように抵抗21および22はベース拡散を用いて形成さ
れている。ここから明らかであるように、基準電圧はほ
ぼ放物線状の温度経過を有している。この温度経過は周
知のように製造工程、即ちドーピングおよびドーピング
プロフィールに依存しており、従って別の実施例におい
てもなお高次の項を含んでいる可能性がある。両方の限
界温度において、−４‰の平均温度系数に相応して、偏
位は−5mVより多少上にある。
この例において温度特性は、抵抗21,22に対してベー
ス拡散に代わってエミッタ拡散を用いることで、第３図
からわかるように、既に著しく改善される。更に実施例
において−全く理論上−抵抗21および22が温度係数“0"
を有しているものとすれば、第４図に示されている計算
値は常時なお、比較的高次の成分を有する約−2.3mVの
偏差を示している。
ス拡散に代わってエミッタ拡散を用いることで、第３図
からわかるように、既に著しく改善される。更に実施例
において−全く理論上−抵抗21および22が温度係数“0"
を有しているものとすれば、第４図に示されている計算
値は常時なお、比較的高次の成分を有する約−2.3mVの
偏差を示している。
そこで依然としてほぼ放物線状であるこの経過は、第
１図において抵抗21に、抵抗22より高次の項に比較的大
きな成分を有する温度係数を与えることによって補償さ
れる。
１図において抵抗21に、抵抗22より高次の項に比較的大
きな成分を有する温度係数を与えることによって補償さ
れる。
第５図には、比較的大きな２次項β21を含んでいる、
本発明の工程の帯域を有する抵抗の実現に対する回路の
本発明の変形例が示されている。そこでβ22は常にβ21
より小さくなければならないので、この場合抵抗22は少
なくとも２つの部分抵抗32,42に分割されかつ補償抵抗4
2に対して比較的小さなβを有する帯域が使用されるべ
きである。２次項β21およびβ22の係数の差が0.74・10
-6にあるとき、この例に対する申し分ない補償が得られ
る。抵抗21,32をベース拡散を用いて実現しかつ抵抗42
をエミック拡散によって実現すれば、抵抗21に対しては
3,435Ω、抵抗32に対しては393Ω、抵抗42に対しては60
Ωを有する、第７図に示す温度特性が生じる。
本発明の工程の帯域を有する抵抗の実現に対する回路の
本発明の変形例が示されている。そこでβ22は常にβ21
より小さくなければならないので、この場合抵抗22は少
なくとも２つの部分抵抗32,42に分割されかつ補償抵抗4
2に対して比較的小さなβを有する帯域が使用されるべ
きである。２次項β21およびβ22の係数の差が0.74・10
-6にあるとき、この例に対する申し分ない補償が得られ
る。抵抗21,32をベース拡散を用いて実現しかつ抵抗42
をエミック拡散によって実現すれば、抵抗21に対しては
3,435Ω、抵抗32に対しては393Ω、抵抗42に対しては60
Ωを有する、第７図に示す温度特性が生じる。
上述のように、例えばエミッタ拡散または別の比較的
強くｎドーピングされた帯域のような、出来るだけ僅か
なピエゾ効果を有する帯域から成る抵抗が形成されるべ
きである。この場合２次の抵抗の温度系数は実際に高次
の項を含まない。このための解決法が第６図に示されて
いる。抵抗21は抵抗22より高い２次成分によって形成さ
れるように、この抵抗は部分抵抗31および41に分割され
かつ補償抵抗41は比較的大きな２次項を有する帯域を用
いて実現されるべきである。そこで差β21−β22は0.49
・10-6となるはずである。エミッタ拡散帯域が比較的高
次の項を含んでおらずかつ補償抵抗41に対して利用され
るベース拡散がここでも上述の例と同じ２次項を有して
いるとき、抵抗31は値3,135Ωを有し、抵抗22は値435Ω
を有し、ベース拡散41における補正は値300Ωとなる。
温度特性の経過は同様、第７図の温度経過に相応してい
る。
強くｎドーピングされた帯域のような、出来るだけ僅か
なピエゾ効果を有する帯域から成る抵抗が形成されるべ
きである。この場合２次の抵抗の温度系数は実際に高次
の項を含まない。このための解決法が第６図に示されて
いる。抵抗21は抵抗22より高い２次成分によって形成さ
れるように、この抵抗は部分抵抗31および41に分割され
かつ補償抵抗41は比較的大きな２次項を有する帯域を用
いて実現されるべきである。そこで差β21−β22は0.49
・10-6となるはずである。エミッタ拡散帯域が比較的高
次の項を含んでおらずかつ補償抵抗41に対して利用され
るベース拡散がここでも上述の例と同じ２次項を有して
いるとき、抵抗31は値3,135Ωを有し、抵抗22は値435Ω
を有し、ベース拡散41における補正は値300Ωとなる。
温度特性の経過は同様、第７図の温度経過に相応してい
る。
基準電圧の２次項の補償のために工程により規定され
るばらつきを考慮すると、抵抗42を用いた抵抗22におけ
る補正の際に結果的に生じる２次の項の差は0.3・10-6
≦β21−β22≦1.2・10-6の範囲にある。これに対して
抵抗21において抵抗41を用いて補償されると、0.2・10
-6≦β21≦0.8・10-6を有する範囲に調整することがで
きる。
るばらつきを考慮すると、抵抗42を用いた抵抗22におけ
る補正の際に結果的に生じる２次の項の差は0.3・10-6
≦β21−β22≦1.2・10-6の範囲にある。これに対して
抵抗21において抵抗41を用いて補償されると、0.2・10
-6≦β21≦0.8・10-6を有する範囲に調整することがで
きる。
結果的に生じる項β21およびβ22は、抵抗に対し使用
される領域の既知の項から計算される。抵抗21の範囲に
おける補償に対しては一般に β21＝（β31・R31＋β41・R41）・（R31＋R41）-1 ないし抵抗22の範囲における補償に対しては β22＝（β32R32＋β42・R42）・（R31＋R42）-1 が成り立つ。
される領域の既知の項から計算される。抵抗21の範囲に
おける補償に対しては一般に β21＝（β31・R31＋β41・R41）・（R31＋R41）-1 ないし抵抗22の範囲における補償に対しては β22＝（β32R32＋β42・R42）・（R31＋R42）-1 が成り立つ。
上記の文献から明らかであるように、基準電圧の温度
特性において高次の項も発生するとき、これらも考慮す
ると有利である。
特性において高次の項も発生するとき、これらも考慮す
ると有利である。
異なった温度係数を有する抵抗は全体の抵抗における
側方の下部拡散の異なった大きさの成分のため設計にお
ける抵抗の幅の変更によっても形成され、特に確かに２
次の項に僅かな差しか生じるべきでないかないし３次の
項が発生されるべきである。特別狭い抵抗の場合３次の
見かけの項を考察すべきである。温度係数は一般に製造
工程に依存するため、これに対して具体的なデータを挙
げることはできない。
側方の下部拡散の異なった大きさの成分のため設計にお
ける抵抗の幅の変更によっても形成され、特に確かに２
次の項に僅かな差しか生じるべきでないかないし３次の
項が発生されるべきである。特別狭い抵抗の場合３次の
見かけの項を考察すべきである。温度係数は一般に製造
工程に依存するため、これに対して具体的なデータを挙
げることはできない。
上述の補償はいわば、バンドギャップ電圧の最大値の
実際値がまた計算が基準に使用した温度にあるときにの
み正確に維持することができる。それ故にこの最大値に
基づいて調整すると有利である。
実際値がまた計算が基準に使用した温度にあるときにの
み正確に維持することができる。それ故にこの最大値に
基づいて調整すると有利である。
提案された解決法では抵抗21および22は複数の帯域に
よって形成されている。即ち、種々の工程のばらつき、
例えば分圧比のばらつきを来す抵抗のばらつきも考慮す
べきである。精密基準電圧源において分圧比は、補償抵
抗41または42の変化によってその目標値に調整されるべ
きである。ウェハサンプルにおける抵抗回路網の調整方
法は、A.B.Grebene著：“Bipolar and MOS Analog Inte
grated Circuit Design"（John Wiley ＆ Sons,1984
年、第155頁ないし第159頁）に記載されているが、それ
は本発明の対象でない。
よって形成されている。即ち、種々の工程のばらつき、
例えば分圧比のばらつきを来す抵抗のばらつきも考慮す
べきである。精密基準電圧源において分圧比は、補償抵
抗41または42の変化によってその目標値に調整されるべ
きである。ウェハサンプルにおける抵抗回路網の調整方
法は、A.B.Grebene著：“Bipolar and MOS Analog Inte
grated Circuit Design"（John Wiley ＆ Sons,1984
年、第155頁ないし第159頁）に記載されているが、それ
は本発明の対象でない。
本発明の精密基準電圧源は、４段の調整回路網を含め
て比較的低抵抗のエミッタ拡散を用いて形成された抵抗
31および22にも拘わらず約0.3mm2のチップ面積しか必要
としないが、ピエゾ感度を低減するための手段を設けた
方が有利である。それ故に２つのPNPラテラルトランジ
スタ25および26のコレクタは、第８図の回路に相応し
て、それぞれ２つの同じ部分コレクタに分割されており
かつ相互交差接続されている。トランジスタ25および26
の間に、一層高い作動温度に達するために、場合により
ベース電流を導出するために、別のトランジスタ11が挿
入されている。
て比較的低抵抗のエミッタ拡散を用いて形成された抵抗
31および22にも拘わらず約0.3mm2のチップ面積しか必要
としないが、ピエゾ感度を低減するための手段を設けた
方が有利である。それ故に２つのPNPラテラルトランジ
スタ25および26のコレクタは、第８図の回路に相応し
て、それぞれ２つの同じ部分コレクタに分割されており
かつ相互交差接続されている。トランジスタ25および26
の間に、一層高い作動温度に達するために、場合により
ベース電流を導出するために、別のトランジスタ11が挿
入されている。
このために可能なレイアウトが第９図に示されてい
る。NPN基準トランジスタ23および24も相互に対称に配
置されており、しかも第10図ではエミッタ比が1:2およ
び1:4であるように、第11図ではエミッタ比1:4および1:
8であるように配置されている。後者においては４つの
部分トランジスタ24のみが図示されている。空いている
場所に別の４つの部分トランジスタを充填することによ
ってほぼピエゾ補償された比1:8が容易に形成される。
固定配線はトランジスタ23の回りに８つの部分トランジ
スタ24を配置した場合でも問題ない。というのは８つの
部分トランジスタは唯一のコレクタタブ内に埋め込まれ
るからである。
る。NPN基準トランジスタ23および24も相互に対称に配
置されており、しかも第10図ではエミッタ比が1:2およ
び1:4であるように、第11図ではエミッタ比1:4および1:
8であるように配置されている。後者においては４つの
部分トランジスタ24のみが図示されている。空いている
場所に別の４つの部分トランジスタを充填することによ
ってほぼピエゾ補償された比1:8が容易に形成される。
固定配線はトランジスタ23の回りに８つの部分トランジ
スタ24を配置した場合でも問題ない。というのは８つの
部分トランジスタは唯一のコレクタタブ内に埋め込まれ
るからである。
精密基準電圧源はこれまでの方法では最新技術を駆使
したとしても殆ど所定通りには製造することができない
ので、通例は比較的大きな製造ロットからの高価な選択
品である。これに対して本発明の提案によれば選択基準
電圧源は標準技術で所定通りに製造される。本発明の基
準電圧源の所要面積は、従来の基準電圧源より殆ど大き
くない。
したとしても殆ど所定通りには製造することができない
ので、通例は比較的大きな製造ロットからの高価な選択
品である。これに対して本発明の提案によれば選択基準
電圧源は標準技術で所定通りに製造される。本発明の基
準電圧源の所要面積は、従来の基準電圧源より殆ど大き
くない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フィードラー，ゲルハルト ドイツ連邦共和国 Ｄ―7441 ネッカー タイル フィンゲン タールシュトラー セ 30 (72)発明者 ユンガー，アンドレアス ドイツ連邦共和国 Ｄ―7410 ロイトリ ンゲン ２ グルオバッハシュトラーセ 27 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G05F 3/30
Claims (15)
- 【請求項１】バンドギャップ原理に従ったモノリシック
に集積された精密基準電圧源であって、第１のNPN基準
トランジスタ（23）および第２のNPN基準トランジスタ
（24）を備え、該２つの基準トランジスタは、電流を２
つの電流路に分割するために相互に並列に接続されてお
りかつ該２つの基準トランジスタはそれぞれ、１つのエ
ミッタ電極、１つのコレクタ電極および１つのベース電
極を有しており、該２つの基準トランジスタ（23,24）
のベース電極は相互に接続されておりかつ基準電圧が取
出される出力端子（18）に接続されており、かつ更に第
１の抵抗（21）および第２の抵抗（22）から成る直列回
路が給電電位（15）から前記第２のNPN基準トランジス
タ（24）のエミッタ電極に導かれておりかつ前記第１の
NPN基準トランジスタ（23）のエミッタ電極は前記第１
の抵抗（21）と第２の抵抗（22）との間のノード点に接
続されており、前記２つのNPN基準トランジスタ（23,2
4）の電流路における電流を安定化するために用いられ
る、第１のPNPカーレントミラートランジスタ（25）お
よび第２のPNPカーレントミラートランジスタ（26）を
備えている形式のものにおいて、 該２つの、ラテラルトランジスタとして形成されている
PNPカーレントミラートランジスタ（25,26）に対するピ
エゾ効果の作用を低減するために、該２つのカーレント
ミラートランジスタのコレクタは容積が二等分されてお
りかつ半部はそれぞれ相互に交差接続されていることを
特徴とする精密基準電圧源（第８図，第９図）。 - 【請求項２】異なった電流密度によって駆動される前記
NPN基準トランジスタ（23,24）に対するピエゾ効果の作
用を低減するために、前記第２の基準トランジスタ（2
4）の、ピエゾ効果に関して少なくとも２つの同じ部分
トランジスタが第１の基準トランジスタ（23）に対して
対称的に配設されている請求項１記載の精密基準電圧
源。 - 【請求項３】前記２つの基準トランジスタ（23,24）に
おいて依然として残る高次の温度係数を補償するため
に、前記２つの抵抗（21,22）は少なくとも部分的に異
なった温度係数を有する領域によって形成されており、
かつ前記第１の抵抗（21）の温度係数の２次の項は、前
記第２の抵抗（22）の温度係数の２次の項より大きい請
求項１記載の精密基準電圧源。 - 【請求項４】温度係数の比較的大きな２次の項を有する
領域を用いて第１の抵抗（21）が形成されている場合第
２の抵抗（22）は、第１の部分抵抗（32）と第２の部分
抵抗（42）とから成る直列回路に分割されており、その
際前記第１の部分抵抗（32）は第１の抵抗（21）と同じ
領域を用いて実現されておりかつ補償抵抗として用いら
れる前記第２の部分抵抗（42）は比較的小さな２次の項
を有する領域を用いて実現されている請求項３記載の精
密基準電圧源（第５図）。 - 【請求項５】第１の抵抗（21）の温度係数β21の２次の
項と前記部分抵抗（32,42）の和によって結果的に発生
される第２の抵抗（22）の温度係数β22の２次の項との
差は、 0.3・10-6≦β21−β22≦1.2・10-6 の範囲にある請求項４記載の精密基準電圧源。 - 【請求項６】前記第１の抵抗（21）および第１の部分抵
抗（32）は、ベース拡散を用いて形成されておりかつ補
償拡散として用いられる第２の部分抵抗（42）はエミッ
タ拡散帯域によって形成されている請求項４記載の精密
基準電圧源（第５図）。 - 【請求項７】第２の抵抗（22）が比較的小さな２次の項
を有する領域によって形成されている場合第１の抵抗
（21）は、第３の部分抵抗（31）と第４の部分抵抗（4
1）とから成る直列回路に分割されており、前記第３の
部分抵抗（31）は前記第２の抵抗（22）と同じ領域を用
いて形成されておりかつ補償抵抗として用いられる前記
第４の部分抵抗（41）は比較的大きな２次の項を有する
領域を用いて実現されている請求項３記載の精密基準電
圧源（第６図）。 - 【請求項８】部分抵抗（31,41）の和によって結果的に
発生される第１の抵抗（21）の温度係数β21の２次の項
と第２の抵抗（22）の温度係数β22の２次の項との差
は、 0.2・10-6≦β21−β22≦0.8・10-6 の範囲にある請求項７記載の精密基準電圧源。 - 【請求項９】前記第２の抵抗（22）および第３の部分抵
抗（31）はエミッタ拡散を用いて形成されておりかつ補
償抵抗として用いられる第４の部分抵抗（41）はベース
拡領域を用いて形成されている請求項７記載の精密基準
電圧源（第６図）。 - 【請求項１０】回避できない製造のばらつきによって生
じる、基準電圧の目標値からずれている実際値は目標値
に調整される請求項３から９までのいずれか１項記載の
精密基準電圧源。 - 【請求項１１】補償抵抗として用いられる２つの部分抵
抗（41ないし42）の少なくとも１つを変化することによ
って調整が行われる請求項10記載の精密基準電圧源。 - 【請求項１２】第２の基準トランジスタ（24）は、４つ
ないし８つの同じ部分トランジスタから成っている請求
項２記載の精密基準電圧源（第10図，第11図）。 - 【請求項１３】異なった電流密度によって駆動される２
つの基準トランジスタ（23,24）に依然として残る高次
の温度係数を補正するために３次の項も考慮する請求項
３から12までのいずれか１項記載の精密基準電圧源。 - 【請求項１４】抵抗組み合わせ（21および22;31,41およ
び22;ないし21,32および42）の少なくとも１つの部分抵
抗の温度係数は設計上その幅を変化することによって変
化可能である請求項13記載の精密基準電圧源。 - 【請求項１５】温度係数“0"とは異なって生じた、基準
電圧の温度係数は、温度係数“0"に達するための分圧比
の値に関して抵抗［21,22;21,（32＋42）；または22,
（31＋41）］の分圧比の変化によって調整される請求項
３から14までのいずれか１項記載の精密基準電圧源。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3910511 | 1989-04-01 | ||
| DE4005756.9 | 1990-02-23 | ||
| DE3910511.3 | 1990-02-23 | ||
| DE4005756A DE4005756A1 (de) | 1989-04-01 | 1990-02-23 | Praezisions-referenzspannungsquelle |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04504320A JPH04504320A (ja) | 1992-07-30 |
| JP2818289B2 true JP2818289B2 (ja) | 1998-10-30 |
Family
ID=25879416
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2504874A Expired - Fee Related JP2818289B2 (ja) | 1989-04-01 | 1990-03-21 | 精密基準電圧源 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5258702A (ja) |
| EP (1) | EP0466717B1 (ja) |
| JP (1) | JP2818289B2 (ja) |
| DE (2) | DE4005756A1 (ja) |
| ES (1) | ES2042287T3 (ja) |
| WO (1) | WO1990012353A1 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR930001577A (ko) * | 1991-06-19 | 1993-01-16 | 김광호 | 기준전압 발생회로 |
| DE4344447B4 (de) * | 1993-12-24 | 2009-04-02 | Atmel Germany Gmbh | Konstantstromquelle |
| US5448158A (en) * | 1993-12-30 | 1995-09-05 | Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. | PTAT current source |
| US5701097A (en) * | 1995-08-15 | 1997-12-23 | Harris Corporation | Statistically based current generator circuit |
| US5783973A (en) | 1997-02-24 | 1998-07-21 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Temperature insensitive silicon oscillator and precision voltage reference formed therefrom |
| US6150871A (en) * | 1999-05-21 | 2000-11-21 | Micrel Incorporated | Low power voltage reference with improved line regulation |
| IT1313386B1 (it) * | 1999-06-09 | 2002-07-23 | St Microelectronics Srl | Metodo per ottenere un riferimento di tensione e di corrente costanteal variare della temperatura con un unico stadio band-gap. |
| JP2005122277A (ja) * | 2003-10-14 | 2005-05-12 | Denso Corp | バンドギャップ定電圧回路 |
| DE102004062357A1 (de) * | 2004-12-14 | 2006-07-06 | Atmel Germany Gmbh | Versorgungsschaltung zur Erzeugung eines Referenzstroms mit vorgebbarer Temperaturabhängigkeit |
| US20060170487A1 (en) * | 2005-01-31 | 2006-08-03 | International Business Machines Corporation | A voltage reference circuit for ultra-thin oxide technology and low voltage applications |
| US20130300395A1 (en) * | 2012-05-11 | 2013-11-14 | Gregory A. Maher | Accessory detection over temperature |
| RU2580458C1 (ru) * | 2015-02-25 | 2016-04-10 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Донской Государственный Технический Университет" (Дгту) | Источник опорного напряжения |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4242693A (en) * | 1978-12-26 | 1980-12-30 | Fairchild Camera & Instrument Corporation | Compensation of VBE non-linearities over temperature by using high base sheet resistivity devices |
| US4250445A (en) * | 1979-01-17 | 1981-02-10 | Analog Devices, Incorporated | Band-gap voltage reference with curvature correction |
| US4362984A (en) * | 1981-03-16 | 1982-12-07 | Texas Instruments Incorporated | Circuit to correct non-linear terms in bandgap voltage references |
| US4443753A (en) * | 1981-08-24 | 1984-04-17 | Advanced Micro Devices, Inc. | Second order temperature compensated band cap voltage reference |
| US4490670A (en) * | 1982-10-25 | 1984-12-25 | Advanced Micro Devices, Inc. | Voltage generator |
| GB8630980D0 (en) * | 1986-12-29 | 1987-02-04 | Motorola Inc | Bandgap reference circuit |
| US4808908A (en) * | 1988-02-16 | 1989-02-28 | Analog Devices, Inc. | Curvature correction of bipolar bandgap references |
| US4939442A (en) * | 1989-03-30 | 1990-07-03 | Texas Instruments Incorporated | Bandgap voltage reference and method with further temperature correction |
| US5053640A (en) * | 1989-10-25 | 1991-10-01 | Silicon General, Inc. | Bandgap voltage reference circuit |
-
1990
- 1990-02-23 DE DE4005756A patent/DE4005756A1/de not_active Withdrawn
- 1990-03-21 JP JP2504874A patent/JP2818289B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1990-03-21 US US07/768,283 patent/US5258702A/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-03-21 ES ES199090904754T patent/ES2042287T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1990-03-21 DE DE9090904754T patent/DE59002341D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1990-03-21 WO PCT/DE1990/000212 patent/WO1990012353A1/de active IP Right Grant
- 1990-03-21 EP EP90904754A patent/EP0466717B1/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04504320A (ja) | 1992-07-30 |
| DE59002341D1 (de) | 1993-09-16 |
| EP0466717A1 (de) | 1992-01-22 |
| DE4005756A1 (de) | 1990-10-04 |
| US5258702A (en) | 1993-11-02 |
| ES2042287T3 (es) | 1993-12-01 |
| WO1990012353A1 (de) | 1990-10-18 |
| EP0466717B1 (de) | 1993-08-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2818289B2 (ja) | 精密基準電圧源 | |
| US4087758A (en) | Reference voltage source circuit | |
| US4808908A (en) | Curvature correction of bipolar bandgap references | |
| EP0429198B1 (en) | Bandgap reference voltage circuit | |
| US5291122A (en) | Bandgap voltage reference circuit and method with low TCR resistor in parallel with high TCR and in series with low TCR portions of tail resistor | |
| US5900772A (en) | Bandgap reference circuit and method | |
| US4797577A (en) | Bandgap reference circuit having higher-order temperature compensation | |
| US5917311A (en) | Trimmable voltage regulator feedback network | |
| EP1359490B1 (en) | Bandgap voltage reference using differential pairs to perform temperature curvature compensation | |
| JPH08320730A (ja) | バンドギャップ電圧基準およびバンドギャップ基準電圧を生ずるための方法 | |
| US6373330B1 (en) | Bandgap circuit | |
| US5581174A (en) | Band-gap reference current source with compensation for saturation current spread of bipolar transistors | |
| US6150871A (en) | Low power voltage reference with improved line regulation | |
| KR100361715B1 (ko) | 전압기준회로용보정회로 | |
| JPH11121694A (ja) | 基準電圧発生回路およびその調整方法 | |
| WO2009021043A1 (en) | Method and apparatus for producing a low-noise, temperature-compensated band gap voltage reference | |
| CA1266723A (en) | Offset correction for sensor with temperature dependent sensitivity | |
| CN113703511A (zh) | 一种超低温漂的带隙基准电压源 | |
| US6509783B2 (en) | Generation of a voltage proportional to temperature with a negative variation | |
| US6175224B1 (en) | Regulator circuit having a bandgap generator coupled to a voltage sensor, and method | |
| WO2000072445A1 (en) | Stable voltage reference circuit | |
| US20050077952A1 (en) | Band gap constant voltage circuit | |
| US5237868A (en) | Thermal flow sensor for compensating gradient of flow rate characteristics | |
| JPH0714134B2 (ja) | フィルタ回路およびそれを用いたフィルタ装置 | |
| JPH06195142A (ja) | ベータ補償を有する温度補償型電圧レギュレータ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |