JP2985766B2 - 温度独立型の電圧監視回路 - Google Patents
温度独立型の電圧監視回路Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電圧監視回路に係
り、特にその設計および製作が容易で、温度変化に対し
て安定的な低電力型の電圧監視回路に関するものであ
る。
り、特にその設計および製作が容易で、温度変化に対し
て安定的な低電力型の電圧監視回路に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）等のシス
テムに電源印加時、または電源電圧の異常変動時にこれ
を感知してシステムを自動的にリセットさせるために電
源電圧の異常変動を正確に感知し、この感知信号によっ
てシステムを自動的にリセットさせてシステムの誤動作
を防止することができる電圧監視回路が採用されてい
る。このような電圧監視回路または初期リセット回路は
システムの小形化および携帯品化の趨勢により個別素子
の構成から集積回路化が進行している。
テムに電源印加時、または電源電圧の異常変動時にこれ
を感知してシステムを自動的にリセットさせるために電
源電圧の異常変動を正確に感知し、この感知信号によっ
てシステムを自動的にリセットさせてシステムの誤動作
を防止することができる電圧監視回路が採用されてい
る。このような電圧監視回路または初期リセット回路は
システムの小形化および携帯品化の趨勢により個別素子
の構成から集積回路化が進行している。
【０００３】図５は従来の電圧監視回路を図示してい
る。この図５の回路は電源電圧ＶＣＣが基準電圧部１に
印加され、この基準電圧部１の基準電圧が差動増幅器
（ＡＭＰ）３の反転入力端子（−）に印加され、電源電
圧ＶＣＣが抵抗Ｒ1 〜Ｒ3 により、分圧されて差動増幅
器３の非反転入力端子（＋）に印加される。さらに、差
動増幅器３の出力は反転増幅器２を介してトランジスタ
Ｑ１，Ｑ２のベースに印加され、トランジスタＱ２のコ
レクタが抵抗Ｒ2 ，Ｒ3 の接続点に接続され、トランジ
スタＱ１のコレクタから出力信号ＯＵＴが出力されるよ
うに構成されている。
る。この図５の回路は電源電圧ＶＣＣが基準電圧部１に
印加され、この基準電圧部１の基準電圧が差動増幅器
（ＡＭＰ）３の反転入力端子（−）に印加され、電源電
圧ＶＣＣが抵抗Ｒ1 〜Ｒ3 により、分圧されて差動増幅
器３の非反転入力端子（＋）に印加される。さらに、差
動増幅器３の出力は反転増幅器２を介してトランジスタ
Ｑ１，Ｑ２のベースに印加され、トランジスタＱ２のコ
レクタが抵抗Ｒ2 ，Ｒ3 の接続点に接続され、トランジ
スタＱ１のコレクタから出力信号ＯＵＴが出力されるよ
うに構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の回路においては温度に無関係に一定の基準電圧を供
給するために複雑な基準電圧部を使用しなければならな
いし、その基準電圧部から電力が消耗されてしまうの
で、低電力化には限界があった。またチップの面積が増
加されるという点もあった。さらに、リセット時にリセ
ット回路そのものの不安定な動作を防止するためにトラ
ンジスタＱ２および抵抗Ｒ3 から構成されるヒステリシ
ス回路を使用するため、回路が複雑になるという点もあ
った。
来の回路においては温度に無関係に一定の基準電圧を供
給するために複雑な基準電圧部を使用しなければならな
いし、その基準電圧部から電力が消耗されてしまうの
で、低電力化には限界があった。またチップの面積が増
加されるという点もあった。さらに、リセット時にリセ
ット回路そのものの不安定な動作を防止するためにトラ
ンジスタＱ２および抵抗Ｒ3 から構成されるヒステリシ
ス回路を使用するため、回路が複雑になるという点もあ
った。
【０００５】また、実公平７−４２１４５号に開示の電
圧監視回路においては、検出電圧をシリコンバンドギャ
ップ電圧のｎ倍に設定し、入力トランジスタの電流密度
が相互に異なる差動増幅器の入力端子間に連結された抵
抗に分配される電圧とオフセット入力電圧とが一致する
とき、差動増幅器の出力が反転されるようにしている。
前記実用新案公報の電圧監視回路は回路設計者がｎ値の
調整のみならず、差動増幅器の入力トランジスタの電流
密度をも調整しなければならないという不便性がある。
圧監視回路においては、検出電圧をシリコンバンドギャ
ップ電圧のｎ倍に設定し、入力トランジスタの電流密度
が相互に異なる差動増幅器の入力端子間に連結された抵
抗に分配される電圧とオフセット入力電圧とが一致する
とき、差動増幅器の出力が反転されるようにしている。
前記実用新案公報の電圧監視回路は回路設計者がｎ値の
調整のみならず、差動増幅器の入力トランジスタの電流
密度をも調整しなければならないという不便性がある。
【０００６】本発明の目的は、このような従来技術の問
題点を解決するために、低電力型でありながらも温度に
対して安定的な温度独立型の電圧監視回路を提供するこ
とにある。
題点を解決するために、低電力型でありながらも温度に
対して安定的な温度独立型の電圧監視回路を提供するこ
とにある。
【０００７】本発明のまた他の目的はその設計および製
作時に検出電圧の調整が容易な電圧監視回路を提供する
ことにある。
作時に検出電圧の調整が容易な電圧監視回路を提供する
ことにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の回路は温度変化に対して独立的に定まる監
視電圧と、被監視電圧の上昇に応答して自然ログ関数的
に上昇する基準電圧と、前記被監視電圧の上昇に応答し
て自然ログ関数と線形関数との和関数となるよう上昇す
る比較電圧とを発生させ、前記監視電圧より前記被監視
電圧が低い場合には前記基準電圧が前記比較電圧よりも
高く、前記監視電圧より前記被監視電圧が高い場合には
前記基準電圧が前記比較電圧よりも低くなるよう設定す
る電圧監視部と、前記基準電圧と前記比較電圧とを入力
して差動増幅し、前記基準電圧が前記比較電圧より高い
場合には高電位信号を発生し、前記基準電圧が前記比較
電圧以下の場合には低電位信号を発生する差動増幅部
と、前記差動増幅部の出力信号を反転させてその反転信
号を電圧監視信号として出力する出力部と、を具備する
ことを特徴とする。
に、本発明の回路は温度変化に対して独立的に定まる監
視電圧と、被監視電圧の上昇に応答して自然ログ関数的
に上昇する基準電圧と、前記被監視電圧の上昇に応答し
て自然ログ関数と線形関数との和関数となるよう上昇す
る比較電圧とを発生させ、前記監視電圧より前記被監視
電圧が低い場合には前記基準電圧が前記比較電圧よりも
高く、前記監視電圧より前記被監視電圧が高い場合には
前記基準電圧が前記比較電圧よりも低くなるよう設定す
る電圧監視部と、前記基準電圧と前記比較電圧とを入力
して差動増幅し、前記基準電圧が前記比較電圧より高い
場合には高電位信号を発生し、前記基準電圧が前記比較
電圧以下の場合には低電位信号を発生する差動増幅部
と、前記差動増幅部の出力信号を反転させてその反転信
号を電圧監視信号として出力する出力部と、を具備する
ことを特徴とする。
【０００９】前記電圧監視部の一実施例は監視電圧を所
定のレベル以上に設定するために、所定の電圧だけ前記
電源電圧をダウンさせて出力する電圧ダウン手段と、前
記電圧ダウン手段と接地との間に連結され、前記基準電
圧と前記比較電圧とをそれぞれ発生する電圧信号発生手
段とを具備する。
定のレベル以上に設定するために、所定の電圧だけ前記
電源電圧をダウンさせて出力する電圧ダウン手段と、前
記電圧ダウン手段と接地との間に連結され、前記基準電
圧と前記比較電圧とをそれぞれ発生する電圧信号発生手
段とを具備する。
【００１０】前記電圧ダウン手段は、前記監視電圧と前
記電圧信号発生手段との間に連結されたベース・エミッ
タ電圧マルチプル回路を具備する。
記電圧信号発生手段との間に連結されたベース・エミッ
タ電圧マルチプル回路を具備する。
【００１１】前記電圧信号発生手段は、エミッタが接地
され、コレクタとベースとが連結されたバイポーラトラ
ンジスタのベース・エミッタ間電圧を前記基準電圧とし
て発生する基準電圧発生部と、前記基準電圧部のバイポ
ーラトランジスタのエミッタ面積より広いエミッタ面積
をもち、抵抗を介してエミッタが接地に連結され、コレ
クタとベースとが連結されたバイポーラトランジスタの
コレクタ電圧を前記比較電圧として発生する比較電圧発
生部を包含する。
され、コレクタとベースとが連結されたバイポーラトラ
ンジスタのベース・エミッタ間電圧を前記基準電圧とし
て発生する基準電圧発生部と、前記基準電圧部のバイポ
ーラトランジスタのエミッタ面積より広いエミッタ面積
をもち、抵抗を介してエミッタが接地に連結され、コレ
クタとベースとが連結されたバイポーラトランジスタの
コレクタ電圧を前記比較電圧として発生する比較電圧発
生部を包含する。
【００１２】前記電圧監視部の他の実施例は、前記被監
視電圧と第１ノードとの間に連結された第１抵抗と、前
記第１ノードと接地との間に連結されて自然ログ関数的
に上昇する前記基準電圧を発生する基準電圧発生部と、
前記第１ノードと接地との間に連結されて自然ログ関数
と線形関数との和関数となるように上昇する前記比較電
圧を発生する比較電圧発生部とを具備する。
視電圧と第１ノードとの間に連結された第１抵抗と、前
記第１ノードと接地との間に連結されて自然ログ関数的
に上昇する前記基準電圧を発生する基準電圧発生部と、
前記第１ノードと接地との間に連結されて自然ログ関数
と線形関数との和関数となるように上昇する前記比較電
圧を発生する比較電圧発生部とを具備する。
【００１３】前記他の実施例の基準電圧発生部は、ベー
ス・エミッタ電圧マルチプル回路の接地電圧を基準とす
るベース・エミッタ間電圧を基準電圧として発生する。
ス・エミッタ電圧マルチプル回路の接地電圧を基準とす
るベース・エミッタ間電圧を基準電圧として発生する。
【００１４】前記他の実施例の比較電圧発生部は、前記
基準電圧発生部のバイポーラトランジスタのエミッタ面
積より広いエミッタ面積を有し、第２抵抗を通じてエミ
ッタが接地に連結され、コレクタとベースとの間に第３
抵抗が連結され、ベースと接地との間に第４抵抗が連結
されたバイポーラトランジスタのベース電圧を比較電圧
として発生する。
基準電圧発生部のバイポーラトランジスタのエミッタ面
積より広いエミッタ面積を有し、第２抵抗を通じてエミ
ッタが接地に連結され、コレクタとベースとの間に第３
抵抗が連結され、ベースと接地との間に第４抵抗が連結
されたバイポーラトランジスタのベース電圧を比較電圧
として発生する。
【００１５】本発明では、監視電圧が、負の温度係数を
もつバイポーラトランジスタのベース・エミッタ電圧の
定数倍と、正の温度係数をもつバイポーラトランジスタ
の熱電圧の定数倍との合計によって設定される。このよ
うな監視電圧と被監視電圧とを比較する。第１バイポー
ラトランジスタのベース・エミッタ電圧の自然ログ関数
と、抵抗の両端電圧の線形関数および第１パイポーラト
ランジスタのエミッタ面積より広い第２バイポーラトラ
ンジスタのベース・エミッタ電圧の自然ログ関数の和関
数との比較によって二つの関数の値が同一になるとき、
電圧検出動作が行なわれる。
もつバイポーラトランジスタのベース・エミッタ電圧の
定数倍と、正の温度係数をもつバイポーラトランジスタ
の熱電圧の定数倍との合計によって設定される。このよ
うな監視電圧と被監視電圧とを比較する。第１バイポー
ラトランジスタのベース・エミッタ電圧の自然ログ関数
と、抵抗の両端電圧の線形関数および第１パイポーラト
ランジスタのエミッタ面積より広い第２バイポーラトラ
ンジスタのベース・エミッタ電圧の自然ログ関数の和関
数との比較によって二つの関数の値が同一になるとき、
電圧検出動作が行なわれる。
【００１６】したがって、本発明においては監視電圧が
温度に対して非常に安定的であり、前記差動増幅器の変
形なしに電圧監視部から検出電圧のすべてのパラメータ
が設定されるので、その設計および製作が容易である。
温度に対して非常に安定的であり、前記差動増幅器の変
形なしに電圧監視部から検出電圧のすべてのパラメータ
が設定されるので、その設計および製作が容易である。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明による温度独立型の電圧監視回路の好ましい実施の
形態を詳細に説明する。
発明による温度独立型の電圧監視回路の好ましい実施の
形態を詳細に説明する。
【００１８】図１は本発明による電圧監視回路の好まし
い一実施例の回路構成を示している。電圧監視回路は３
個の外部接続端子１０，１２，１４をもつ。外部接続端
子１０はシステムの電源電圧ＶＣＣである被監視電圧が
印加される端子であり、外部接続端子１２はリセット電
圧が出力される端子であり、外部接続端子１４は接地端
子である。前記電圧監視回路は大別すると、電圧監視部
２０、差動増幅部３０、出力部４０から構成される。抵
抗Ｒ11はヒステリシス特性を持たせるための帰還抵抗で
ある。
い一実施例の回路構成を示している。電圧監視回路は３
個の外部接続端子１０，１２，１４をもつ。外部接続端
子１０はシステムの電源電圧ＶＣＣである被監視電圧が
印加される端子であり、外部接続端子１２はリセット電
圧が出力される端子であり、外部接続端子１４は接地端
子である。前記電圧監視回路は大別すると、電圧監視部
２０、差動増幅部３０、出力部４０から構成される。抵
抗Ｒ11はヒステリシス特性を持たせるための帰還抵抗で
ある。
【００１９】電圧監視部２０は、所定の電圧だけ監視電
圧ＶＳをダウンさせて出力する電圧ダウン手段２２と、
電圧ダウン手段２２と接地ＧＮＤとの間に連結され、基
準電圧と比較電圧とをそれぞれ発生する電圧信号発生手
段２４，２６とを包含する。
圧ＶＳをダウンさせて出力する電圧ダウン手段２２と、
電圧ダウン手段２２と接地ＧＮＤとの間に連結され、基
準電圧と比較電圧とをそれぞれ発生する電圧信号発生手
段２４，２６とを包含する。
【００２０】電圧ダウン手段２２は監視電圧ＶＳと電圧
信号発生手段２４，２６との間に連結された抵抗Ｒ12，
Ｒ13及びトランジスタＱ１１から構成されるベース・エ
ミッタ電圧マルチプル回路および抵抗Ｒ14を包含する。
ベース・エミッタ電圧マルチプル回路はネガチブ温度係
数を有するベース・エミッタ間電圧Ｖ BE を抵抗Ｒ 12 、Ｒ
13 により逓倍してコレクタとエミッタとの間に電圧印加
する。
信号発生手段２４，２６との間に連結された抵抗Ｒ12，
Ｒ13及びトランジスタＱ１１から構成されるベース・エ
ミッタ電圧マルチプル回路および抵抗Ｒ14を包含する。
ベース・エミッタ電圧マルチプル回路はネガチブ温度係
数を有するベース・エミッタ間電圧Ｖ BE を抵抗Ｒ 12 、Ｒ
13 により逓倍してコレクタとエミッタとの間に電圧印加
する。
【００２１】電圧信号発生手段２４，２６は基準電圧発
生部２４および比較電圧発生部２６を包含する。基準電
圧発生部２４は抵抗Ｒ15およびトランジスタＱ１２を具
備しており、エミッタが接地され、コレクタとベースと
が連結されたバイポーラトランジスタＱ１２のベース・
エミッタ電圧Ｖ BE を基準電圧ＶＡとして発生する。比較
電圧発生部２６は抵抗Ｒ16，Ｒ17およびトランジスタＱ
１３を具備しており、バイポーラトランジスタＱ１２の
エミッタ面積より広い、例えば５倍程度広いエミッタ面
積をもっており、抵抗Ｒ17を通じてエミッタが接地に連
結され、コレクタとベースとが連結されたバイポーラト
ランジスタＱ１３のコレクタ電圧を比較電圧ＶＢとして
発生する。
生部２４および比較電圧発生部２６を包含する。基準電
圧発生部２４は抵抗Ｒ15およびトランジスタＱ１２を具
備しており、エミッタが接地され、コレクタとベースと
が連結されたバイポーラトランジスタＱ１２のベース・
エミッタ電圧Ｖ BE を基準電圧ＶＡとして発生する。比較
電圧発生部２６は抵抗Ｒ16，Ｒ17およびトランジスタＱ
１３を具備しており、バイポーラトランジスタＱ１２の
エミッタ面積より広い、例えば５倍程度広いエミッタ面
積をもっており、抵抗Ｒ17を通じてエミッタが接地に連
結され、コレクタとベースとが連結されたバイポーラト
ランジスタＱ１３のコレクタ電圧を比較電圧ＶＢとして
発生する。
【００２２】差動増幅部３０は基準電圧と比較電圧とが
それぞれベースに印加される入力トランジスタＱ１７，
Ｑ１８、共通エミッタ抵抗Ｒ18、能動負荷トランジスタ
Ｑ１５，Ｑ１６から構成された差動増幅手段３２と、ト
ランジスタＱ１９および抵抗Ｒ19から構成された反転回
路手段３４と、トランジスタＱ２０，Ｑ２１，Ｑ２２お
よび抵抗Ｒ20〜Ｒ23から構成された駆動手段３６とを包
含する。
それぞれベースに印加される入力トランジスタＱ１７，
Ｑ１８、共通エミッタ抵抗Ｒ18、能動負荷トランジスタ
Ｑ１５，Ｑ１６から構成された差動増幅手段３２と、ト
ランジスタＱ１９および抵抗Ｒ19から構成された反転回
路手段３４と、トランジスタＱ２０，Ｑ２１，Ｑ２２お
よび抵抗Ｒ20〜Ｒ23から構成された駆動手段３６とを包
含する。
【００２３】出力部４０は出力用外部接続端子１２と接
地用外部接続端子１４との間にコレクタおよびエミッタ
がそれぞれ連結され、ベースに駆動手段３６の出力信号
が印加されるトランジスタＱ１４から構成される。
地用外部接続端子１４との間にコレクタおよびエミッタ
がそれぞれ連結され、ベースに駆動手段３６の出力信号
が印加されるトランジスタＱ１４から構成される。
【００２４】このように構成された本発明の一実施例の
動作は次のようである。
動作は次のようである。
【００２５】電圧監視部２０の監視電圧は次のように求
められる。
められる。
【００２６】基準電圧ＶＡと比較電圧ＶＢとが同一にな
るとき、差動増幅手段３２の出力状態がロウ状態からハ
イ状態に遷移される。したがって、トランジスタＱ１
２，Ｑ１３のコレクタ電流をＩc1，Ｉc2であるとする
と、ＶＡ＝ＶＢであるので、 Ｒ15＊Ｉc1＝Ｒ16＊Ｉc2 Ｉc1＝（Ｒ16／Ｒ15）＊Ｉc2になる。
るとき、差動増幅手段３２の出力状態がロウ状態からハ
イ状態に遷移される。したがって、トランジスタＱ１
２，Ｑ１３のコレクタ電流をＩc1，Ｉc2であるとする
と、ＶＡ＝ＶＢであるので、 Ｒ15＊Ｉc1＝Ｒ16＊Ｉc2 Ｉc1＝（Ｒ16／Ｒ15）＊Ｉc2になる。
【００２７】ここで、Ｒ15＝Ｒ16であるとすると、Ｉc1
＝Ｉc2になる。
＝Ｉc2になる。
【００２８】また、図３に示すように監視電圧ＶＳが印
加されると、基準電圧信号発生部２４及び比較電圧発生
部２６にそれぞれ電流が流れる。基準電圧ＶＡはトラン
ジスタＱ１２のベース・エミッタ間電圧であるから、コ
レクタ電流Ｉ c1 に対して自然ログ関数的に増加し、比較
電圧ＶＢはトランジスタＱ１３のベース・エミッタ間電
圧と抵抗Ｒ 17 の端子間電圧との和であるから、コレクタ
電流Ｉ c2 に対して自然ログ関数と線形関数との和の関数
的に増加する。トランジスタＱ１２，Ｑ１３のベース・
エミッタ間電圧をそれぞれＶ BE1 ，Ｖ BE2 とし、これを
数式によって表現するとＶ BE1 ＝Ｖ BE2 ＋Ｒ17＊Ｉc2と
表示することができ、次の数式（１）によって整理する
ことができる。
加されると、基準電圧信号発生部２４及び比較電圧発生
部２６にそれぞれ電流が流れる。基準電圧ＶＡはトラン
ジスタＱ１２のベース・エミッタ間電圧であるから、コ
レクタ電流Ｉ c1 に対して自然ログ関数的に増加し、比較
電圧ＶＢはトランジスタＱ１３のベース・エミッタ間電
圧と抵抗Ｒ 17 の端子間電圧との和であるから、コレクタ
電流Ｉ c2 に対して自然ログ関数と線形関数との和の関数
的に増加する。トランジスタＱ１２，Ｑ１３のベース・
エミッタ間電圧をそれぞれＶ BE1 ，Ｖ BE2 とし、これを
数式によって表現するとＶ BE1 ＝Ｖ BE2 ＋Ｒ17＊Ｉc2と
表示することができ、次の数式（１）によって整理する
ことができる。
【００２９】
【数１】
【００３０】ここで、Ｖ T は熱電圧で、Ｖ T ＝ｋＴ／ｑ
（ｋ：ボルツマン定数，Ｔ：絶対温度，ｑ：電子の電荷
量）と表わされる。またＩ s1 ，Ｉ s2 はトランジスタＱ１
２，Ｑ１３の逆方向飽和エミッタ電流である。数式
（１）からトランジスタＱ１２のエミッタ面積に比べト
ランジスタＱ１３の面積がｎ倍大面積に形成された場合
にはＩs2＝ｎ＊Ｉs1であり、Ｉc1＝Ｉc2であるので、コ
レクタ電流Ｉc2は次の数式（２）のように整理される。
（ｋ：ボルツマン定数，Ｔ：絶対温度，ｑ：電子の電荷
量）と表わされる。またＩ s1 ，Ｉ s2 はトランジスタＱ１
２，Ｑ１３の逆方向飽和エミッタ電流である。数式
（１）からトランジスタＱ１２のエミッタ面積に比べト
ランジスタＱ１３の面積がｎ倍大面積に形成された場合
にはＩs2＝ｎ＊Ｉs1であり、Ｉc1＝Ｉc2であるので、コ
レクタ電流Ｉc2は次の数式（２）のように整理される。
【００３１】
【数２】
【００３２】従って、監視電圧ＶＳを求めるために、電
圧方程式を整理すると、次の数式（３）のように表示さ
れる。
圧方程式を整理すると、次の数式（３）のように表示さ
れる。
【００３３】
【数３】
【００３４】従って、本発明の一実施例においてはＶ BE
は負の温度係数をもち、ＶT は正の温度係数をもち、
（２＋Ｒ 12 ／Ｒ 13 ）及びＫは温度係数を持たない。即
ち、半導体抵抗Ｒ 12 ，Ｒ 13 ，Ｒ 14 ，Ｒ 15 ，Ｒ 17 は単独で
はポジティブな温度係数を有するが、Ｒ 12 ／Ｒ 13 及びＫ
は分母と分子とが温度に対して同一比率で変化するため
温 度係数を持たなくなる。 そこで、数式（３）において
２＋（Ｒ12／Ｒ13）とＫ値とを精密に組合せることによ
り温度係数が極めて小さく、温度変化に対して安定した
動作をする回路を構成することができる。
は負の温度係数をもち、ＶT は正の温度係数をもち、
（２＋Ｒ 12 ／Ｒ 13 ）及びＫは温度係数を持たない。即
ち、半導体抵抗Ｒ 12 ，Ｒ 13 ，Ｒ 14 ，Ｒ 15 ，Ｒ 17 は単独で
はポジティブな温度係数を有するが、Ｒ 12 ／Ｒ 13 及びＫ
は分母と分子とが温度に対して同一比率で変化するため
温 度係数を持たなくなる。 そこで、数式（３）において
２＋（Ｒ12／Ｒ13）とＫ値とを精密に組合せることによ
り温度係数が極めて小さく、温度変化に対して安定した
動作をする回路を構成することができる。
【００３５】図４を参照すると、電圧監視回路は外部接
続端子１０，１４の両端に外部電源電圧、即ちシステム
の動作電圧ＶＣＣが投入されると、出力用外部接続端子
１２に出力される信号は初期にはロウ状態に維持され
る。即ち、被監視電圧ＶＣＣが監視電圧ＶＳより低い場
合には、差動増幅手段３２の出力がロウ状態に維持さ
れ、これにより反転回路手段３４の出力がハイ状態に維
持される。従って、駆動手段３６のトランジスタがすべ
てターンオンされて抵抗Ｒ11およびトランジスタＱ２２
を通じて一定の定電流が流れるようになる。このような
電流パスは抵抗Ｒ11の両端に電圧降下を発生させ、被監
視電圧ＶＣＣが次の数式（４）に到達するときまでは継
続維持される。即ち、出力がハイレベルになるまでは駆
動手段３６のトランジスタ全てがターンオンされている
ため、被監視電圧ＶＣＣが数式（４）を満すようになる
までターンオン電流が継続して流れる。
続端子１０，１４の両端に外部電源電圧、即ちシステム
の動作電圧ＶＣＣが投入されると、出力用外部接続端子
１２に出力される信号は初期にはロウ状態に維持され
る。即ち、被監視電圧ＶＣＣが監視電圧ＶＳより低い場
合には、差動増幅手段３２の出力がロウ状態に維持さ
れ、これにより反転回路手段３４の出力がハイ状態に維
持される。従って、駆動手段３６のトランジスタがすべ
てターンオンされて抵抗Ｒ11およびトランジスタＱ２２
を通じて一定の定電流が流れるようになる。このような
電流パスは抵抗Ｒ11の両端に電圧降下を発生させ、被監
視電圧ＶＣＣが次の数式（４）に到達するときまでは継
続維持される。即ち、出力がハイレベルになるまでは駆
動手段３６のトランジスタ全てがターンオンされている
ため、被監視電圧ＶＣＣが数式（４）を満すようになる
までターンオン電流が継続して流れる。
【００３６】 ＶＣＣ＝ＶＳ＋（Ｒ11×Ｉ） …（４） 従って、被監視電圧ＶＣＣが数式（４）に示しているよ
うに増加している間だけ電流パスが形成されて電流消耗
が発生する。即ち、被監視電圧ＶＣＣが数式（４）の値
以下では電圧監視部２０及び差動増幅部３０により電流
パスが形成される。このとき、出力部４０のトランジス
タＱ１４はターンオンされるので、外部接続端子１２の
出力状態は図４に示すようにロウ状態に維持される。従
って、被監視電圧ＶＣＣが数式（４）に示しているよう
に増加している間だけ電流パスが形成されて電流消耗が
発生する。このとき、出力部４０のトランジスタＱ１４
はターンオンされるので、外部接続端子１２の出力状態
は図４に示すようにロウ状態に維持される。
うに増加している間だけ電流パスが形成されて電流消耗
が発生する。即ち、被監視電圧ＶＣＣが数式（４）の値
以下では電圧監視部２０及び差動増幅部３０により電流
パスが形成される。このとき、出力部４０のトランジス
タＱ１４はターンオンされるので、外部接続端子１２の
出力状態は図４に示すようにロウ状態に維持される。従
って、被監視電圧ＶＣＣが数式（４）に示しているよう
に増加している間だけ電流パスが形成されて電流消耗が
発生する。このとき、出力部４０のトランジスタＱ１４
はターンオンされるので、外部接続端子１２の出力状態
は図４に示すようにロウ状態に維持される。
【００３７】被監視電圧ＶＣＣが数式（４）と同一の又
はそれ以上の電圧レベルに増加した場合には、基準電圧
ＶＡと比較電圧ＶＢとが同一になり、差動増幅手段３２
の出力がハイ状態に遷移され、これにより反転回路手段
３４の出力状態はロウ状態に遷移される。従って駆動手
段３６のすべてのトランジスタがターンオフされるの
で、駆動手段３６の出力状態もロウ状態となる。これに
より出力部４０のトランジスタＱ１４もターンオフされ
て外部接続端子１２の出力状態もロウ状態からハイ状態
に遷移される。
はそれ以上の電圧レベルに増加した場合には、基準電圧
ＶＡと比較電圧ＶＢとが同一になり、差動増幅手段３２
の出力がハイ状態に遷移され、これにより反転回路手段
３４の出力状態はロウ状態に遷移される。従って駆動手
段３６のすべてのトランジスタがターンオフされるの
で、駆動手段３６の出力状態もロウ状態となる。これに
より出力部４０のトランジスタＱ１４もターンオフされ
て外部接続端子１２の出力状態もロウ状態からハイ状態
に遷移される。
【００３８】反対に、被監視電圧ＶＣＣがダウンされる
場合には、抵抗Ｒ11を通じて流れる電流値が駆動手段３
６を通じて流れる電流値に比べ無視する程度に小さいの
で、抵抗Ｒ11の両端の電圧降下を無視することができ
る。従って、被監視電圧ＶＣＣが監視電圧ＶＳのレベル
以下に降下される場合にのみ電圧監視部２０で検出され
て差動増幅手段３２の出力状態がハイ状態からロウ状態
に遷移する。
場合には、抵抗Ｒ11を通じて流れる電流値が駆動手段３
６を通じて流れる電流値に比べ無視する程度に小さいの
で、抵抗Ｒ11の両端の電圧降下を無視することができ
る。従って、被監視電圧ＶＣＣが監視電圧ＶＳのレベル
以下に降下される場合にのみ電圧監視部２０で検出され
て差動増幅手段３２の出力状態がハイ状態からロウ状態
に遷移する。
【００３９】即ち、本発明においては被監視電圧ＶＣＣ
が数式（４）に示す電圧レベルより低いか高いかに応じ
て出力部４０のトランジスタＱ１４がターンオン又はタ
ーンオフし、抵抗Ｒ 11 を介して流れる電流により抵抗Ｒ
11 の両端に表われる電圧は図４に示すようにヒステリシ
ス特性をもつので、極めて簡単な回路構成によって出力
状態遷移時のチャタリング現象を防止することができ
る。また、初期に被監視電圧ＶＣＣが投入される短時間
の間のみ駆動手段３６を通じて電力が消耗されるのみ
で、その他の場合には電圧監視部２０および差動増幅手
段３２から極めて小さい電流が流れるのみであるから、
電力の消耗を最小化させることができる。また、電圧監
視部２０のパラメータのみ精密に調整するだけで、温度
に対して極めて安定した動作が保証されるので、その設
計および製作が容易である。
が数式（４）に示す電圧レベルより低いか高いかに応じ
て出力部４０のトランジスタＱ１４がターンオン又はタ
ーンオフし、抵抗Ｒ 11 を介して流れる電流により抵抗Ｒ
11 の両端に表われる電圧は図４に示すようにヒステリシ
ス特性をもつので、極めて簡単な回路構成によって出力
状態遷移時のチャタリング現象を防止することができ
る。また、初期に被監視電圧ＶＣＣが投入される短時間
の間のみ駆動手段３６を通じて電力が消耗されるのみ
で、その他の場合には電圧監視部２０および差動増幅手
段３２から極めて小さい電流が流れるのみであるから、
電力の消耗を最小化させることができる。また、電圧監
視部２０のパラメータのみ精密に調整するだけで、温度
に対して極めて安定した動作が保証されるので、その設
計および製作が容易である。
【００４０】上述の一実施例は被監視電圧が２．５Ｖ以
上の場合に望ましい回路構成である。
上の場合に望ましい回路構成である。
【００４１】図２に示す本発明の電圧監視回路の他の実
施例は被監視電圧が２．５Ｖ未満の場合に望ましい回路
構成を示す。図２の実施例は上述の一実施例と同一の部
分には同一の符号を付し、その具体的な説明は省略す
る。
施例は被監視電圧が２．５Ｖ未満の場合に望ましい回路
構成を示す。図２の実施例は上述の一実施例と同一の部
分には同一の符号を付し、その具体的な説明は省略す
る。
【００４２】図２の電圧監視部５０は、抵抗Ｒ32によっ
て構成され監視電圧ＶＳと第１ノードＮ１との間に連結
された電圧ダウン手段５２と、第１ノードＮ１と接地Ｇ
ＮＤとの間に連結されて自然ログ関数的に上昇する基準
電圧を発生する基準電圧発生部５４と、第１ノードＮ１
と接地ＧＮＤとの間に連結されて自然ログ関数と線形関
数との和関数になるように上昇する比較電圧を発生する
比較電圧発生部５６とを具備する。
て構成され監視電圧ＶＳと第１ノードＮ１との間に連結
された電圧ダウン手段５２と、第１ノードＮ１と接地Ｇ
ＮＤとの間に連結されて自然ログ関数的に上昇する基準
電圧を発生する基準電圧発生部５４と、第１ノードＮ１
と接地ＧＮＤとの間に連結されて自然ログ関数と線形関
数との和関数になるように上昇する比較電圧を発生する
比較電圧発生部５６とを具備する。
【００４３】基準電圧発生部５４は抵抗Ｒ33，Ｒ35，Ｒ
37およびトランジスタＱ３１によって構成され、ベース
・エミッタ電圧マルチプル回路のベース・エミッタ電圧
Ｖ BE を基準電圧ＶＡとして発生する。
37およびトランジスタＱ３１によって構成され、ベース
・エミッタ電圧マルチプル回路のベース・エミッタ電圧
Ｖ BE を基準電圧ＶＡとして発生する。
【００４４】比較電圧発生部５６は抵抗Ｒ34，Ｒ36，Ｒ
38，Ｒ39およびトランジスタＱ３２によって構成され、
トランジスタＱ３２は、基準電圧発生部５４のバイポー
ラトランジスタＱ３１のエミッタ面積よりｎ倍広いエミ
ッタ面積をもっており、第２抵抗Ｒ39を通じてエミッタ
が接地ＧＮＤに連結され、コレクタとベースとの間に第
３抵抗Ｒ36が連結され、ベースと接地ＧＮＤとの間に第
４抵抗Ｒ38が連結され、ベース・接地間電圧を比較電圧
ＶＢとして発生する。
38，Ｒ39およびトランジスタＱ３２によって構成され、
トランジスタＱ３２は、基準電圧発生部５４のバイポー
ラトランジスタＱ３１のエミッタ面積よりｎ倍広いエミ
ッタ面積をもっており、第２抵抗Ｒ39を通じてエミッタ
が接地ＧＮＤに連結され、コレクタとベースとの間に第
３抵抗Ｒ36が連結され、ベースと接地ＧＮＤとの間に第
４抵抗Ｒ38が連結され、ベース・接地間電圧を比較電圧
ＶＢとして発生する。
【００４５】電圧監視部５０の監視電圧ＶＳは次のよう
に求められる。
に求められる。
【００４６】基準電圧ＶＡと比較電圧ＶＢとが同一にな
るとき、差動増幅手段３２の出力状態がロウ状態からハ
イ状態に遷移される。したがって、トランジスタＱ３
１，Ｑ３２のコレクタ電流がＩc1，Ｉc2であるとする
と、ＶＡ＝ＶＢであるので、第２ノードＮ２からの電流
方程式は次の数式（５）のようになる。
るとき、差動増幅手段３２の出力状態がロウ状態からハ
イ状態に遷移される。したがって、トランジスタＱ３
１，Ｑ３２のコレクタ電流がＩc1，Ｉc2であるとする
と、ＶＡ＝ＶＢであるので、第２ノードＮ２からの電流
方程式は次の数式（５）のようになる。
【００４７】 Ｉ1 ＝Ｉ2 ＋Ｉ3 Ｉ1 ＝Ｉc2＋Ｖ BE ／Ｒ38 …（５） また、図３に示すように、基準電圧ＶＡは自然ログ関数
的に増加し、比較電圧ＶＢは自然ログ関数と線形関数と
の和の関数的に増加するので、これを数式によって表現
するとＶ BE1 ＝Ｖ BE2 ＋Ｒ39＊Ｉc2 と表示することがで
きるので、次の数式（６）によって整理することができ
る。
的に増加し、比較電圧ＶＢは自然ログ関数と線形関数と
の和の関数的に増加するので、これを数式によって表現
するとＶ BE1 ＝Ｖ BE2 ＋Ｒ39＊Ｉc2 と表示することがで
きるので、次の数式（６）によって整理することができ
る。
【００４８】
【数４】 ここで、Ｉ s1 ，Ｉ s2 はトランジスタＱ３１，Ｑ３２の逆
方向飽和エミッタ電流である。
方向飽和エミッタ電流である。
【００４９】数式（６）からトランジスタＱ３１のエミ
ッタ面積に比べトランジスタＱ３２の面積がｎ倍大面積
に形成された場合には、Ｉs2＝ｎ＊Ｉs1であり、Ｒ33＝
Ｒ34，Ｒ35＝Ｒ36，Ｒ37＝Ｒ38 とすると、コレクタ電流
Ｉc2は次の数式（７）のように整理される。
ッタ面積に比べトランジスタＱ３２の面積がｎ倍大面積
に形成された場合には、Ｉs2＝ｎ＊Ｉs1であり、Ｒ33＝
Ｒ34，Ｒ35＝Ｒ36，Ｒ37＝Ｒ38 とすると、コレクタ電流
Ｉc2は次の数式（７）のように整理される。
【００５０】
【数５】
【００５１】従って、数式（７）を数式（５）に代入す
ると、次の数式（８）によって表示される。
ると、次の数式（８）によって表示される。
【００５２】
【数６】
【００５３】したがって、監視電圧ＶＳを求めるために
電圧方程式を整理すると、次の数式（９）のように表示
される。
電圧方程式を整理すると、次の数式（９）のように表示
される。
【００５４】
【数７】
【００５５】従って、図２に示す本発明の他の実施例に
おいては、図１に示す実施例１と同様にＶ BE は負の温度
係数をもっており、ＶT は正の温度係数をもつので、数
式（９）において（２×Ｒ32＋Ｒ34＋Ｒ36＋Ｒ38）／Ｒ
38とＫ値とを精密に組合せると、温度係数が極めて小さ
く、温度に対して安定な動作をする回路を構成すること
ができる。本実施例は監視電圧が２．５Ｖ未満の場合に
使用すると、温度特性が安定する。
おいては、図１に示す実施例１と同様にＶ BE は負の温度
係数をもっており、ＶT は正の温度係数をもつので、数
式（９）において（２×Ｒ32＋Ｒ34＋Ｒ36＋Ｒ38）／Ｒ
38とＫ値とを精密に組合せると、温度係数が極めて小さ
く、温度に対して安定な動作をする回路を構成すること
ができる。本実施例は監視電圧が２．５Ｖ未満の場合に
使用すると、温度特性が安定する。
【図１】本発明による温度独立型の電圧監視回路の好ま
しい一実施例の構成を示した回路図。
しい一実施例の構成を示した回路図。
【図２】本発明による温度独立型の電圧監視回路の好ま
しい他の実施例の構成を示した回路図。
しい他の実施例の構成を示した回路図。
【図３】図１および図２の回路における基準電圧と比較
電圧の波形図。
電圧の波形図。
【図４】図１および図２の回路における被監視電圧に対
するリセット出力電圧の波形図。
するリセット出力電圧の波形図。
【図５】従来の電圧監視回路の構成を示した回路図。
２０，５０ 電圧監視部 ２２，５２ 電圧ダウン手段 ２４，５４ 基準電圧発生部 ２６，５６ 比較電圧発生部 ３０ 差動増幅部 ３２ 差動増幅手段 ３４ 反転回路手段 ３６ 駆動手段 ４０ 出力部
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01R 19/00 - 19/32 G01R 31/36 G05F 1/10
Claims (6)
- 【請求項１】 温度変化に対して独立的に定まる監視電
圧と、 被監視電圧の上昇に応答して自然ログ関数的に上昇する
基準電圧と、 前記被監視電圧の上昇に応答して自然ログ関数と線形関
数との和関数となるよう上昇する比較電圧とを発生さ
せ、 前記監視電圧より前記被監視電圧が低い場合には前記基
準電圧が前記比較電圧よりも高く、 前記監視電圧より前記被監視電圧が高い場合には前記基
準電圧が前記比較電圧よりも低くなるよう設定する電圧
監視部と、 前記基準電圧と前記比較電圧とを入力して差動増幅し、
前記基準電圧が前記比較電圧より高い場合には高電位信
号を発生し、前記基準電圧が前記比較電圧以下の場合に
は低電位信号を発生する差動増幅部と、 前記差動増幅部の出力信号を反転させてその反転信号を
電圧監視信号として出力する出力部とを具備し、 前記電圧監視部は、 所定の電圧だけ前記監視電圧をダウンさせて出力する電
圧ダウン手段と、 前記電圧ダウン手段と接地との間に連結され、前記基準
電圧と前記比較電圧とをそれぞれ発生する電圧信号発生
手段とを含み、 前記電圧信号発生手段は、 エミッタが接地され、コレクタとベースとが連結された
バイポーラトランジスタのベース・エミッタ間電圧を前
記基準電圧として発生する基準電圧発生部と、 前記基準電圧発生部の前記バイポーラトランジスタのエ
ミッタ面積より広いエミッタ面積をもち、抵抗を介して
エミッタが接地に連結され、コレクタとベースとが連結
されたバイポーラトランジスタのコレクタ電圧を前記比
較電圧として発生する比較電圧発生部とを包含すること
を特徴 とする温度独立型の電圧監視回路。 - 【請求項２】 前記電圧ダウン手段は、前記監視電圧と
前記電圧信号発生手段との間に連結されたベース・エミ
ッタ電圧マルチプル回路を具備することを特徴とする請
求項１記載の温度独立型の電圧監視回路。 - 【請求項３】 温度変化に対して独立的に定まる監視電
圧と、 被監視電圧の上昇に応答して自然ログ関数的に上昇する
基準電圧と、 前記被監視電圧の上昇に応答して自然ログ関数と線形関
数との和関数となるよう上昇する比較電圧とを発生さ
せ、 前記監視電圧より前記被監視電圧が低い場合には前記基
準電圧が前記比較電圧よりも高く、 前記監視電圧より前記被監視電圧が高い場合には前記基
準電圧が前記比較電圧よりも低くなるよう設定する電圧
監視部と、 前記基準電圧と前記比較電圧とを入力して差動増幅し、
前記基準電圧が前記比較電圧より高い場合には高電位信
号を発生し、前記基準電圧が前記比較電圧以下の場合に
は低電位信号を発生する差動増幅部と、 前記差動増幅部の出力信号を反転させてその反転信号を
電圧監視信号として出力する出力部とを具備し、 前記電圧監視部は、 前記監視電圧と第１ノードとの間に連結された第１抵抗
と、 前記第１ノードと接地との間に連結されて自然ログ関数
的に上昇する前記基準電圧を発生する基準電圧発生部
と、 前記第１ノードと接地との間に連結されて自然ログ関数
と線形関数との和関数となるよう上昇する前記比較電圧
を発生する比較電圧発生部とを具備することを特徴とす
る温度独立型の電圧監視回路。 - 【請求項４】 前記基準電圧発生部は、ベース・エミッ
タ電圧マルチプル回路の接地電圧を基準とするベース・
エミッタ間電圧を基準電圧として発生することを特徴と
する請求項３記載の温度独立型の電圧監視回路。 - 【請求項５】 前記比較電圧発生部は、前記基準電圧発
生部のバイポーラトランジスタのエミッタ面積より広い
エミッタ面積を有し、第２抵抗を通じてエミッタが接地
に連結され、コレクタとベースとの間に第３抵抗が連結
され、ベースと接地との間に第４抵抗が連結されたバイ
ポーラトランジスタのベース電圧を比較電圧として発生
することを特徴とする請求項３記載の温度独立型の電圧
監視回路。 - 【請求項６】 前記被監視電圧が印加される外部入力端
子と前記監視電圧部との間には帰還抵抗が連結され、前
記差動増幅部は出力ヒステリシス特性をもつことを特徴
とする請求項１又は３記載の温度独立型の電圧監視回
路。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019950014501A KR0156673B1 (ko) | 1995-06-01 | 1995-06-01 | 전원전압 감시회로 |
| KR1996P-5560 | 1996-03-04 | ||
| KR1995P-14501 | 1996-03-04 | ||
| KR1019960005560A KR100187640B1 (ko) | 1996-03-04 | 1996-03-04 | 온도 독립형 전압감시회로 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0933577A JPH0933577A (ja) | 1997-02-07 |
| JP2985766B2 true JP2985766B2 (ja) | 1999-12-06 |
Family
ID=26631059
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8110875A Expired - Fee Related JP2985766B2 (ja) | 1995-06-01 | 1996-05-01 | 温度独立型の電圧監視回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2985766B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4954850B2 (ja) * | 2007-11-08 | 2012-06-20 | パナソニック株式会社 | 定電圧回路 |
| CN107656131B (zh) * | 2017-09-25 | 2020-01-31 | 联想(北京)有限公司 | 一种过压检测电路及方法 |
-
1996
- 1996-05-01 JP JP8110875A patent/JP2985766B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0933577A (ja) | 1997-02-07 |
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