JP4476323B2 - 基準電圧発生回路 - Google Patents
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Description
以下に示すのは、例えば特許文献1に開示されている基準電圧発生回路の例である。
図7で示す従来の基準電圧発生回路は、コレクタとベースを接続(ダイオード接続)した互いに電流密度の異なる2つのPNPバイポーラトランジスタ(以下PNPトランジスタと略す。)Q10、Q11と、抵抗R10、R11、R12、差動増幅回路11、スタートアップ回路12を有している。PNPトランジスタQ10、Q11のコレクタ及びベースは接地端子GNDに接続し、PNPトランジスタQ10のエミッタには抵抗R10、R11が直列に接続され、PNPトランジスタQ11のエミッタには抵抗R12が接続される。抵抗R11と抵抗R12の他方の端子は互いに接続されている。なお、抵抗R11と抵抗R12の抵抗値は等しい。差動増幅回路11の反転入力端子(−)は抵抗R10、R11の間に接続し、非反転入力端子(+)は抵抗R12とPNPトランジスタQ11のエミッタ間に接続している。差動増幅回路11の出力端子は抵抗R11、R12の他方の端子に接続している。また、スタートアップ回路12は、差動増幅回路11の出力端子と非反転入力端子との間に接続している。
また、スタートアップ回路を用いると電源変動などのノイズに弱くなり、突発的に電源オフの状態が起こりえる携帯機器では安定した動作を保証することが難しくなるという問題があった。
図1は、本実施の形態の基準電圧発生回路の回路図である。
本実施の形態の基準電圧発生回路は、エミッタ接合面積が異なり互いに電流密度の異なる1対のPN接合素子であるPNPトランジスタQ1、Q2と、差動増幅回路1、2と、定電流を供給するバイアス回路3と、基準電圧の発生を検出し検出信号Voutを生成する検出回路4と、バイアス回路3からの定電流をPNPトランジスタQ1、Q2に供給するPMOSトランジスタMP1、MP2と、抵抗R1、R2とを有している。
バイアス回路3にて設定された電圧がPMOSトランジスタMP1、MP2のゲートに供給されると、PNPトランジスタQ1、Q2にそれぞれ、所定の定電流I1、I2が流れる。この電流により生じたベース・エミッタ間の電圧Vbe1、Vbe2のうち、電圧Vbe1は差動増幅回路1の非反転入力端子に入力され、電圧Vbe2は差動増幅回路2の非反転入力端子に入力される。差動増幅回路1は、出力を自身の反転入力端子にフィードバックしており、バッファとして機能する。そのため、差動増幅回路1の出力電圧は電圧Vbe1に等しくなる。差動増幅回路2では2つの入力端子の電圧が等しくなったときに基準電圧Vrefを出力する。フィードバックにより差動増幅回路2の反転入力端子の電圧が、非反転入力端子の電圧Vbe2に等しくなるときの差動増幅回路1、2間の電流は、差動増幅回路2の入力インピーダンスは理想的には無限大なので、(Vbe1−Vbe2)/R1=(Vbe2−Vref)/R2なる条件を満たす。これから基準電圧Vrefは、Vref=Vbe2+(R2/R1)×(Vbe2−Vbe1)で与えられる。ここで、電圧Vbe2と(Vbe2−Vbe1)とは逆向きの温度依存性をもつので、抵抗比(R2/R1)を適切な値とすることによって、温度係数を相殺でき温度に依存しない基準電圧Vrefが得られる。
図2は、本実施の形態のバイアス回路の回路図である。
本実施の形態のバイアス回路3は、NMOSトランジスタMN1、MN2、MN3とPMOSトランジスタMP3、抵抗R3、R4により構成されている。
横軸が電源電圧VDD、縦軸が基準電圧及び消費電流を示している。この図のように、電源電圧VDDが上昇しても、基準電圧発生回路の消費電流の増加が抑制されていることがわかる。これにより広い電圧範囲で低電力化を実現できる。
次に本実施の形態の検出回路4の詳細を説明する。
なお、ここでは図1で示した基準電圧を出力する差動増幅回路2の詳細な回路構成もあわせて示している。
横軸が時間、縦軸が電圧である。
ここでは、2種類の電源立ち上げの時間における基準電圧と検出信号の過渡特性を示している。実線が電源の立ち上がりを速くした場合、点線が遅くした場合を示している。図のようにいずれの場合でも検出信号は基準電圧の立ち上がりに追随してH(High)レベルになることがわかる。
横軸が電源電圧VDD、縦軸が基準電圧Vref及び検出信号Vout/VDDである。
3 バイアス回路
4 検出回路
5、6 端子
MP1、MP2 PMOSトランジスタ
GND 接地端子
Q1、Q2 PNPトランジスタ
R1、R2 抵抗
Vdd 電源線
Claims (5)
- 第1電流密度を流す第1のPN接合素子と、
前記第1電流密度とは異なる第2電流密度の電流を流す第2のPN接合素子と、
前記第1のPN接合素子で発生する電圧を非反転入力端子に入力し、反転入力端子に自身の出力信号を入力する第1の差動増幅回路と、
前記第2のPN接合素子で発生する電圧を非反転入力端子に入力し、反転入力端子に第1の抵抗を介して前記第1の差動増幅回路の出力信号及び、第2の抵抗を介して自身の出力信号を入力して基準電圧を生成する第2の差動増幅回路と、
前記第1のPN接合素子と第1電源線との間に設けられた第1トランジスタと、
前記第2のPN接合素子と前記第1電源線との間に設けられた第2トランジスタと、
前記第1電源線と第2電源線との間に接続された第1カレントミラー回路と、
前記第2電源線をソースに接続し、ドレインを前記第1電源線に接続し、ゲートを前記第1カレントミラー回路に接続するとともに第3の抵抗を介して前記ソースに接続した第3トランジスタと、
前記第3トランジスタの前記ゲート及び前記第3の抵抗に接続されるとともに、前記第1トランジスタと第2カレントミラー回路を構成し、かつ前記第2トランジスタと第3カレントミラーを構成する第4トランジスタと、
を有することを特徴とする基準電圧発生回路。 - 前記第1のPN接合素子で発生する電圧をV1、前記第2のPN接合素子で発生する電圧をV2、前記第1の抵抗をR1、前記第2の抵抗をR2とすると、前記基準電圧Vrefは、Vref=V2+(R2/R1)×(V2−V1)で与えられることを特徴とする請求項1記載の基準電圧発生回路。
- 前記第1または前記第2のPN接合素子は、自身のコレクタとベースを接続したPNPバイポーラトランジスタであることを特徴とする請求項1記載の基準電圧発生回路。
- 前記基準電圧が発生していることを検出する検出回路を更に有することを特徴とする請求項1記載の基準電圧発生回路。
- 前記検出回路は、前記基準電圧の発生を検出すると、半導体集積回路の電源投入時に内部回路を初期状態にするパワーオンリセット信号を出力することを特徴とする請求項4記載の基準電圧発生回路。
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