JP2897401B2 - 温度センサ回路 - Google Patents
温度センサ回路Info
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- JP2897401B2 JP2897401B2 JP2286120A JP28612090A JP2897401B2 JP 2897401 B2 JP2897401 B2 JP 2897401B2 JP 2286120 A JP2286120 A JP 2286120A JP 28612090 A JP28612090 A JP 28612090A JP 2897401 B2 JP2897401 B2 JP 2897401B2
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- Japan
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- gate
- circuit
- mos transistor
- mos
- temperature sensor
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は温度センサ回路に関し、特にトランジスタに
より構成された温度センサ回路に関する。
より構成された温度センサ回路に関する。
従来、この種の温度センサ回路は、第３図及び第４図
に示すような、バイポーラトランジスタによる回路が一
般的であり、MOS型集積回路上にMOS型トランジスタを用
いて実現した例はない。
に示すような、バイポーラトランジスタによる回路が一
般的であり、MOS型集積回路上にMOS型トランジスタを用
いて実現した例はない。
第３図及び第４図に示す従来の温度センサ回路におい
ては、バイポーラトランジスタQj（ｊ＝１〜ｎ、以下同
じ）のベース・エミッタ電圧VBEjは、これらバイポーラ
トランジスタの直流増幅率が十分高いのでベース電流を
無視すれば、 ここで、ISはバイポーラトランジスタの飽和電流 ｋはボルツマン定数 Ｔは絶対温度 ｑは単位電子電荷 である。
ては、バイポーラトランジスタQj（ｊ＝１〜ｎ、以下同
じ）のベース・エミッタ電圧VBEjは、これらバイポーラ
トランジスタの直流増幅率が十分高いのでベース電流を
無視すれば、 ここで、ISはバイポーラトランジスタの飽和電流 ｋはボルツマン定数 Ｔは絶対温度 ｑは単位電子電荷 である。
と表わせる。従って、第４図においては、 第３図においては、 と表わされ、いずれも絶対温度Ｔに比例した出力電圧VO
が得られる。
が得られる。
この従来の温度センサ回路では、バイポーラトランジ
スタQjで構成されているので、MOS型集積回路上に実現
する場合には、その寄生トランジスタを利用しており従
って十分に大きなトランジスタの直流増幅率が得にく
く、出力電圧VOの（３）式，（４）式からのずれが大き
くなるという欠点がある。
スタQjで構成されているので、MOS型集積回路上に実現
する場合には、その寄生トランジスタを利用しており従
って十分に大きなトランジスタの直流増幅率が得にく
く、出力電圧VOの（３）式，（４）式からのずれが大き
くなるという欠点がある。
また、これら従来の温度センサ回路は、差動出力とな
っていないために、Ａ−Ｄコンバータ等で受ける場合に
は基準電圧を必要とするという問題点があった。
っていないために、Ａ−Ｄコンバータ等で受ける場合に
は基準電圧を必要とするという問題点があった。
本発明の温度センサ回路は、ゲートを第１の出力端子
と接続すると共にこのゲートに基準電圧を印加する第１
のMOSトランジスタ、ソースをこの第１のMOSトランジス
タのソースと接続しゲート長対ゲート幅の比が前記第１
のMOSトランジスタとは異なる第２のMOSトランジスタ、
前記第１及び第２のMOSトランジスタのドレインと接続
する負荷回路、及び前記第１及び第２のMOSトランジス
タのソースと接続する定電流源を含む差動対回路と、前
記第２のMOSトランジスタのドレインからの差動対回路
の出力電圧を入力し出力端を第２の出力端子と接続する
と共に前記第２のMOSトランジスタのゲートと接続し、
前記第１及び第２のMOSトランジスタのドレイン電流が
等しくなるように制御する帰還手段とを有している。
と接続すると共にこのゲートに基準電圧を印加する第１
のMOSトランジスタ、ソースをこの第１のMOSトランジス
タのソースと接続しゲート長対ゲート幅の比が前記第１
のMOSトランジスタとは異なる第２のMOSトランジスタ、
前記第１及び第２のMOSトランジスタのドレインと接続
する負荷回路、及び前記第１及び第２のMOSトランジス
タのソースと接続する定電流源を含む差動対回路と、前
記第２のMOSトランジスタのドレインからの差動対回路
の出力電圧を入力し出力端を第２の出力端子と接続する
と共に前記第２のMOSトランジスタのゲートと接続し、
前記第１及び第２のMOSトランジスタのドレイン電流が
等しくなるように制御する帰還手段とを有している。
次に本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
第１図は本発明の一実施例を示す回路図である。
この実施例は、ゲートを第１の出力端子TM1と接続す
ると共にこのゲートに電圧源E1からの基準電圧VRを印加
する第１のMOSトランジスタM1、ソースをこの第１のMOS
トランジスタM1のソースと接続しゲート長対ゲート幅の
比が第１のMOSトランジスタM1とは異なる第２のMOSトラ
ンジスタM2、これら第１及び第２のMOSトランジスタM1,
M2のドレインと接続する負荷回路のMOSトランジスタM3,
M4、及び第１及び第２のMOSトランジスタM1,M2のソース
と接続する定電流源IAを含む差動対回路１と、第２のMO
Sトランジスタのドレインからの差動対回路の出力電圧
を入力し出力端を第２の出力端子TM2と接続すると共に
第２のMOSトランジスタM2のゲートと接続し、第１及び
第２のMOSトランジスタM1,M2のドレイン電流が等しくな
るように制御する帰還手段を形成するレベルシフト回路
２及び出力段回路３とを有する構成となっている。
ると共にこのゲートに電圧源E1からの基準電圧VRを印加
する第１のMOSトランジスタM1、ソースをこの第１のMOS
トランジスタM1のソースと接続しゲート長対ゲート幅の
比が第１のMOSトランジスタM1とは異なる第２のMOSトラ
ンジスタM2、これら第１及び第２のMOSトランジスタM1,
M2のドレインと接続する負荷回路のMOSトランジスタM3,
M4、及び第１及び第２のMOSトランジスタM1,M2のソース
と接続する定電流源IAを含む差動対回路１と、第２のMO
Sトランジスタのドレインからの差動対回路の出力電圧
を入力し出力端を第２の出力端子TM2と接続すると共に
第２のMOSトランジスタM2のゲートと接続し、第１及び
第２のMOSトランジスタM1,M2のドレイン電流が等しくな
るように制御する帰還手段を形成するレベルシフト回路
２及び出力段回路３とを有する構成となっている。
なお、レベルシフト回路２は、ゲートに差動対回路１
の出力電圧を入力するMOSトランジスタM5と、このMOSト
ランジスタM5のソースと接続する定電流源IBとで形成さ
れ、出力段回路３は、ゲートに差動対回路１の出力電圧
を入力するMOSトランジスタM6と、ゲートにMOSトランジ
スタM5と定電流源IBとの接続点の電圧を入力しドレイン
を出力端子TM2,MOSトランジスタM2のゲート，及びMOSト
ランジスタM6のドレインと接続するMOSトランジスタM7
と、位相補正用の抵抗R1及びコンデンサC1とで形成され
たコンプリンメンタル回路構成となっている。
の出力電圧を入力するMOSトランジスタM5と、このMOSト
ランジスタM5のソースと接続する定電流源IBとで形成さ
れ、出力段回路３は、ゲートに差動対回路１の出力電圧
を入力するMOSトランジスタM6と、ゲートにMOSトランジ
スタM5と定電流源IBとの接続点の電圧を入力しドレイン
を出力端子TM2,MOSトランジスタM2のゲート，及びMOSト
ランジスタM6のドレインと接続するMOSトランジスタM7
と、位相補正用の抵抗R1及びコンデンサC1とで形成され
たコンプリンメンタル回路構成となっている。
次に、この実施例の動作及び特性について説明する。
MOSトランジスタM1のゲート電圧Vgs1とMOSトランジス
タM2のゲート電圧Vgs2との関係は、MOSトランジスタM1,
M2のそれぞれのゲート長Ｌとゲート幅Ｗとの比をW1／
L1，W2／L2とし、ドレイン電流をId1，Id2とすれば Id1＝α（Vgs1−Vt）2 …（５） Id2＝ｋα（Vgs2−Vt）2 …（６） Id1＋Id2＝IO …（７） ΔVi＝Vgs1−Vgs2 …（８） 但し ここでμｎは電子のモビリティ Coxはゲート酸化膜容量 である。
タM2のゲート電圧Vgs2との関係は、MOSトランジスタM1,
M2のそれぞれのゲート長Ｌとゲート幅Ｗとの比をW1／
L1，W2／L2とし、ドレイン電流をId1，Id2とすれば Id1＝α（Vgs1−Vt）2 …（５） Id2＝ｋα（Vgs2−Vt）2 …（６） Id1＋Id2＝IO …（７） ΔVi＝Vgs1−Vgs2 …（８） 但し ここでμｎは電子のモビリティ Coxはゲート酸化膜容量 である。
ここで（７）式より と表わせる。
このとき（５）式，（６）式は 従って（11）式が成り立つときの入力電圧（ΔVi）O
は（12）式から（13）式を減じると 従って、MOSトランジスタM1,M2のドレイン電流Id1，I
d2が等しくなる時のMOSトランジスタM1,M2のゲート間電
圧（ΔVi）0、すなわち出力電圧VOUTは、モビリティの
平方根に反比例する。
は（12）式から（13）式を減じると 従って、MOSトランジスタM1,M2のドレイン電流Id1，I
d2が等しくなる時のMOSトランジスタM1,M2のゲート間電
圧（ΔVi）0、すなわち出力電圧VOUTは、モビリティの
平方根に反比例する。
ここでモビリティμｎは温度の関数であり、温度T1と
温度T2でのモビリティμｎ（T1）とμｎ（T2）との関係
は と表わせる。従って温度Ｔについて と表わせる。
温度T2でのモビリティμｎ（T1）とμｎ（T2）との関係
は と表わせる。従って温度Ｔについて と表わせる。
（16）式の関係をT0＝300゜Kとして表わしたものが第
２図である。このように、出力電圧VOUT（ゲート間電圧
（ΔVi）0）は温度Ｔに比例する。
２図である。このように、出力電圧VOUT（ゲート間電圧
（ΔVi）0）は温度Ｔに比例する。
こうしてMOSトランジスタによる差動出力型の温度セ
ンサ回路が実現できる。
ンサ回路が実現できる。
以上説明したように本発明は、第１及び第２のMOSト
ランジスタを含んで形成された差動対回路と、この差動
対回路を形成する第２のMOSトランジスタのドレイン出
力を入力して出力電圧をこのMOSトランジスタのゲート
に帰還し、差動対回路の第１及び第２のMOSトランジス
タのドレイン電流が等しくなるように制御する帰還手段
とを設けた構成とすることにより、特性が良好な差動出
力型の温度センサ回路をMOSトランジスタで実現するこ
とができる効果がある。
ランジスタを含んで形成された差動対回路と、この差動
対回路を形成する第２のMOSトランジスタのドレイン出
力を入力して出力電圧をこのMOSトランジスタのゲート
に帰還し、差動対回路の第１及び第２のMOSトランジス
タのドレイン電流が等しくなるように制御する帰還手段
とを設けた構成とすることにより、特性が良好な差動出
力型の温度センサ回路をMOSトランジスタで実現するこ
とができる効果がある。
第１図及び第２図はそれぞれ本発明の一実施例を示す回
路図及びこの実施例の温度対出力電圧の特性図、第３図
及び第４図はそれぞれ従来の温度センサ回路の第１及び
第２の例を示す回路図である。 １……差動対回路、２……レベルシフト回路、３……出
力段回路、I1〜In,IA，IB……定電流源、M1〜M7……MOS
トランジスタ、Q1〜Qn……バイポーラトランジスタ。
路図及びこの実施例の温度対出力電圧の特性図、第３図
及び第４図はそれぞれ従来の温度センサ回路の第１及び
第２の例を示す回路図である。 １……差動対回路、２……レベルシフト回路、３……出
力段回路、I1〜In,IA，IB……定電流源、M1〜M7……MOS
トランジスタ、Q1〜Qn……バイポーラトランジスタ。
Claims (1)
- 【請求項１】ゲートを第１の出力端子と接続すると共に
このゲートに基準電圧を印加する第１のMOSトランジス
タ、ソースをこの第１のMOSトランジスタのソースと接
続しゲート長対ゲート幅の比が前記第１のMOSトランジ
スタとは異なる第２のMOSトランジスタ、前記第１及び
第２のMOSトランジスタのドレインと接続する負荷回
路、及び前記第１及び第２のMOSトランジスタのソース
と接続する定電流源を含む差動対回路と、前記第２のMO
Sトランジスタのドレインからの差動対回路の出力電圧
を入力し出力端を第２の出力端子と接続すると共に前記
第２のMOSトランジスタのゲートと接続し、前記第１及
び第２のMOSトランジスタのドレイン電流が等しくなる
ように制御する帰還手段とを有することを特徴とする温
度センサ回路。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2286120A JP2897401B2 (ja) | 1990-10-24 | 1990-10-24 | 温度センサ回路 |
| US08/198,581 US5512855A (en) | 1990-10-24 | 1994-02-18 | Constant-current circuit operating in saturation region |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2286120A JP2897401B2 (ja) | 1990-10-24 | 1990-10-24 | 温度センサ回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04160328A JPH04160328A (ja) | 1992-06-03 |
| JP2897401B2 true JP2897401B2 (ja) | 1999-05-31 |
Family
ID=17700193
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2286120A Expired - Lifetime JP2897401B2 (ja) | 1990-10-24 | 1990-10-24 | 温度センサ回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2897401B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6253418B2 (ja) * | 2014-01-17 | 2017-12-27 | エスアイアイ・セミコンダクタ株式会社 | ボルテージレギュレータおよび半導体装置 |
-
1990
- 1990-10-24 JP JP2286120A patent/JP2897401B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04160328A (ja) | 1992-06-03 |
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