JP4517062B2 - Constant voltage generator - Google Patents

Constant voltage generator Download PDF

Info

Publication number
JP4517062B2
JP4517062B2 JP2004047968A JP2004047968A JP4517062B2 JP 4517062 B2 JP4517062 B2 JP 4517062B2 JP 2004047968 A JP2004047968 A JP 2004047968A JP 2004047968 A JP2004047968 A JP 2004047968A JP 4517062 B2 JP4517062 B2 JP 4517062B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
voltage
temperature coefficient
impedance element
circuit
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
Application number
JP2004047968A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2005242450A (en
Inventor
泰博 杉本
Original Assignee
泰博 杉本
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 泰博 杉本 filed Critical 泰博 杉本
Priority to JP2004047968A priority Critical patent/JP4517062B2/en
Publication of JP2005242450A publication Critical patent/JP2005242450A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4517062B2 publication Critical patent/JP4517062B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Description

本発明は、出力電圧の低い降圧形DC-DCコンバータ回路に適した、低出力電圧の定電圧発生回路および定電流発生回路に関する。   The present invention relates to a low output voltage constant voltage generation circuit and a constant current generation circuit suitable for a step-down DC-DC converter circuit having a low output voltage.

従来、この種の定電圧発生回路では、例えば、非特許文献1が知られている。非特許文献1に示される定電圧発生回路では、図2に示すような回路構成が使用され、温度および電源電圧の変動によらない、常に一定の電圧が発生される。   Conventionally, in this type of constant voltage generation circuit, for example, Non-Patent Document 1 is known. In the constant voltage generating circuit shown in Non-Patent Document 1, a circuit configuration as shown in FIG. 2 is used, and a constant voltage is always generated regardless of variations in temperature and power supply voltage.

図2において、第1のダイオード10、第2のダイオード20、インピーダンス素子(R3)30、およびA倍の差動利得を有する演算増幅器40により構成される回路は、温度の上昇に従って電流値が増加する正の温度係数を持つ電流を発生する。演算増幅器40は差動利得Aが大であれば、その2つの入力端子(+端子62および−端子61)の電圧が一致する。従って、インピーダンス素子300と320の値が等しい場合には、その中を流れる電流も等しい。ここで、この電流をIPとする。一方、ダイオード10のアノード・カソード接合面積に対し、ダイオード20のアノード・カソード接合面積はN倍に設定されている。この時、ダイオード10の両端の電圧をVBED1、ダイオード20の両端の電圧をVBED2、インピーダンス素子30の両端の電圧をvR3とすれば、vR3=VBED1−VBED2が成り立つことより、
R3=VTln(IP/IS)−VTln(IP/NIS)=VTlnN
が成り立つため、

Figure 0004517062
を得る。ただし、VT=kT/q、このVTを熱電圧と呼んでいる。k:ボルツマン定数、T:絶対温度、q:単位電荷である。 In FIG. 2, the circuit constituted by the first diode 10, the second diode 20, the impedance element (R3) 30, and the operational amplifier 40 having a differential gain of A times increases in current value as the temperature rises. Generates a current with a positive temperature coefficient. If the operational amplifier 40 has a large differential gain A, the voltages at its two input terminals (+ terminal 62 and −terminal 61) match. Accordingly, when the impedance elements 300 and 320 have the same value, the currents flowing through them are also equal. Here, let this current be I P. On the other hand, the anode / cathode junction area of the diode 20 is set to N times the anode / cathode junction area of the diode 10. At this time, the voltage across the diode 10 V BED1, V BED2 the voltage across the diode 20, if the voltage across v R3 impedance element 30, than to v R3 = V BED1 -V BED2 holds,
v R3 = V T ln (I P / I S ) −V T ln (I P / NI S ) = V T lnN
Because
Figure 0004517062
Get. However, V T = kT / q, and this V T is called a thermal voltage. k: Boltzmann constant, T: absolute temperature, q: unit charge.

(1)式より、IPは温度に比例して変化する電流となることがわかる。温度が上昇するとその値は増加するので、正の温度係数を持つ電流である。この電流IPはダイオード10に流れるので、端子62の電圧VBED1は、非特許文献1を参照して、

Figure 0004517062
と表される。ここでVGOは、0°Kにおけるシリコンのバンドギャップ電圧の推定値であり、Eは定数、γ=4−n、nは移動度の温度係数である。ここで、IP=GTαと置けば、
Figure 0004517062
と書ける。なお、αの値は(1)式より求まり、抵抗R3が温度係数を持たない場合には、ほぼ1である。(3)式より、VBED1は負の温度係数を持つ電圧であることがわかる。 From equation (1), it can be seen that I P is a current that varies in proportion to the temperature. Since the value increases as the temperature rises, the current has a positive temperature coefficient. Since this current I P flows through the diode 10, the voltage V BED1 at the terminal 62 can be determined by referring to Non-Patent Document 1.
Figure 0004517062
It is expressed. Here, V GO is an estimated value of the band gap voltage of silicon at 0 ° K, E is a constant, γ = 4-n, and n is a temperature coefficient of mobility. Here, if I P = GT α ,
Figure 0004517062
Can be written. Note that the value of α is obtained from equation (1), and is approximately 1 when the resistor R3 does not have a temperature coefficient. From equation (3), it can be seen that V BED1 is a voltage having a negative temperature coefficient.

(1)式のIPは正の温度係数を持ち、(3)式のVBED1は負の温度係数を持つ電圧であるから、両者を組み合わせることで温度変化のない電圧を得られることが期待される。実際、インピーダンス素子300に流れる電流はIPであることから、図2のVREFは、

Figure 0004517062
で表される電圧となる。ただし、K=(R1/R3)lnNである。(4)式を温度Tで微分して零とおけば、VREFの温度係数が零となる条件が求まる。 Since I P in equation (1) has a positive temperature coefficient and V BED1 in equation (3) has a negative temperature coefficient, it is expected that a voltage with no temperature change can be obtained by combining the two. Is done. Actually, since the current flowing through the impedance element 300 is I P , V REF in FIG.
Figure 0004517062
The voltage is represented by However, K = (R 1 / R 3 ) lnN. If the equation (4) is differentiated by the temperature T and set to zero, the condition that the temperature coefficient of V REF becomes zero can be obtained.

この条件は、

Figure 0004517062
より
Figure 0004517062
であるから、これより、
Figure 0004517062
となることがわかる。 This condition is
Figure 0004517062
Than
Figure 0004517062
So, from this,
Figure 0004517062
It turns out that it becomes.

(6)式はT=T0において温度係数が零となるVREF電圧の温度依存性を表す式である。今、T=T0=25℃の場合、VTは約26mVであり、γ=2.8、α=1、VGO=1.205 [V] とすると、VREFは、1.252[V]と計算される。温度が変化するとVREFは、この値を極大値として変化するが、(6)式よりわかるように、温度変化をする項はVTを含んだ項であり、この値は小さい。したがってVREFとして約1.25 [V]の電圧を設定すれば、これは温度依存性を持たない電圧と言える。 Equation (6) is an equation representing the temperature dependence of the V REF voltage at which the temperature coefficient becomes zero at T = T 0 . Now, when T = T 0 = 25 ° C., V T is about 26 mV. When γ = 2.8, α = 1, and V GO = 1.205 [V], V REF is 1.252 [ V]. When the temperature changes, V REF changes with this value as a maximum value. As can be seen from equation (6), the term that changes in temperature is a term that includes V T , and this value is small. Therefore, if a voltage of about 1.25 [V] is set as V REF , this can be said to be a voltage having no temperature dependence.

なお、図2の回路では、演算増幅器40の特性が電源電圧変動の影響を受けなければ、(6)式で示したVREFの値には変化が無いものと考えられる。差動利得Aの値が十分大きければこの条件が満足される。 In the circuit of FIG. 2, if the characteristic of the operational amplifier 40 is not affected by the fluctuation of the power supply voltage, it is considered that the value of V REF represented by the equation (6) does not change. If the value of the differential gain A is sufficiently large, this condition is satisfied.

以上より、図2の回路は、温度および電源電圧が変動した場合においても、常に一定の電圧値を供給することが出来る定電圧発生回路の機能を持つことがわかる。   From the above, it can be seen that the circuit of FIG. 2 has a function of a constant voltage generation circuit that can always supply a constant voltage value even when the temperature and the power supply voltage fluctuate.

第2の従来例としては、非特許文献2に記載の回路が知られている。この定電圧発生回路では図3に示すような回路構成が使用され、温度および電源電圧の変動によらない常に一定の電圧が発生される。   As a second conventional example, a circuit described in Non-Patent Document 2 is known. In this constant voltage generation circuit, a circuit configuration as shown in FIG. 3 is used, and a constant voltage is always generated regardless of variations in temperature and power supply voltage.

ただし、図3の回路は図2の回路の変形例ということが出来る。主にCMOS素子を使うプロセスで用いられる回路である。図3の回路の動作原理は図2のものと変わらない。図3におけるIPは、上記(1)式で示されるものと同一である。また、図3におけるVREFは、上記(6)式で示されるものと同一となる。なおVREFを図3の230番端子より取り出すのであれば、インピーダンス素子320(R2)は省略出来る。ただ回路の対称性およびバランスを保つ上で有用であるので、占有面積に余裕がある場合には残しておくこともある。 However, the circuit of FIG. 3 can be said to be a modification of the circuit of FIG. This is a circuit mainly used in a process using a CMOS element. The operation principle of the circuit of FIG. 3 is the same as that of FIG. I P in FIG. 3 is the same as that represented by the above formula (1). Also, V REF in FIG. 3 is the same as that represented by the above equation (6). If V REF is taken out from the terminal 230 in FIG. 3, the impedance element 320 (R2) can be omitted. However, since it is useful for maintaining the symmetry and balance of the circuit, it may be left if there is a margin in the occupied area.

図3において、PMOSトランジスタに流れる電流IPは電源電圧変動を受けない。これは、PMOSトランジスタが飽和領域で動作している場合には、ドレイン・ソース間電圧の変化はドレイン電流の値に影響しないということによるものである。図3において、電源電圧の変動により電源と端子230の電圧値が変化しても、PMOSトランジスタを流れる電流IPの値はゲート・ソース間電圧が変わらなければ変化しない。PMOSトランジスタのゲート端子は、演算増幅器40により常に端子61と端子62の電圧が一致する電流IPを発生するように制御されている。端子61と端子62の電圧はグラウンドを基準にして決定されるので電源電圧の変動とは無関係となり、温度が一定ならば電流IPは電源電圧の変化にかかわらず一定となる。 3, the current I P flowing through the PMOS transistor is not subject to power supply voltage variation. This is because when the PMOS transistor operates in the saturation region, the change in the drain-source voltage does not affect the drain current value. 3, even when the voltage value of the power source and the terminal 230 due to fluctuations in the power source voltage is changed, the value of the current I P flowing through the PMOS transistor does not change to be changed is the gate-source voltage. The gate terminal of the PMOS transistor is always controlled so that the voltage of the terminal 61 and the terminal 62 generates a matching current I P by the operational amplifier 40. Since the voltages at the terminals 61 and 62 are determined with reference to the ground, they are irrelevant to fluctuations in the power supply voltage, and if the temperature is constant, the current IP is constant regardless of changes in the power supply voltage.

図2と図3の回路の第1の違いは、電流IPを供給しているのが、図2では演算増幅器40であるのに対し、図3ではPMOSトランジスタであることである。回路を流れる電流IPを他の回路でも利用しようとする場合があるが、この用途として図3の回路が使われるのである。 The first difference between the circuits of FIG. 2 and FIG. 3 is that the current I P is supplied from the operational amplifier 40 in FIG. 2 to the PMOS transistor in FIG. The current I P flowing through the circuit may be used in other circuits, but the circuit shown in FIG. 3 is used for this purpose.

図2と図3の回路の第2の違いは、演算増幅器40の極性の違いである。図2では演算増幅器の正入力端子がダイオード10のアノードに、負入力端子が直列接続されたインピーダンス素子30とダイオード20のインピーダンス素子30側に接続されている。これに対し、図3では演算増幅器の負入力端子がダイオード10のアノードに、正入力端子が直列接続されたインピーダンス素子30とダイオード20のインピーダンス素子30側に接続されている。   A second difference between the circuits of FIGS. 2 and 3 is the difference in the polarity of the operational amplifier 40. In FIG. 2, the positive input terminal of the operational amplifier is connected to the anode of the diode 10, and the negative input terminal is connected to the impedance element 30 side of the diode 20 and the impedance element 30 connected in series. In contrast, in FIG. 3, the negative input terminal of the operational amplifier is connected to the anode of the diode 10, and the positive input terminal is connected to the impedance element 30 side of the diode 20 and the diode 20.

図2では、演算増幅器40の出力端子から、負入力端子に帰還される負帰還信号に対し(帰還率はダイオードの等価抵抗をRonとすれば、{(R3+Ron)/ (R2+ R3+Ron)}で計算される。)、正入力端子に帰還される正帰還信号(帰還率は(Ron)/ (R1+Ron))で計算される。)が小さくなり、回路が安定に動作するように、図の構成が選ばれている。これに対し図3では、ソース接地増幅回路として動作する。PMOSトランジスタで帰還信号の極性が反転するため、演算増幅器40の入力端子の極性についてもこれを反転させて、前記同様に回路動作の安定を計っているのである。   In FIG. 2, the negative feedback signal fed back from the output terminal of the operational amplifier 40 to the negative input terminal (the feedback factor is {(R3 + Ron) / (R2 + R3 + Ron, where Ron is the equivalent resistance of the diode). )}), And a positive feedback signal fed back to the positive input terminal (feedback rate is (Ron) / (R1 + Ron)). ) Is reduced, and the configuration of the figure is selected so that the circuit operates stably. On the other hand, in FIG. 3, it operates as a common source amplifier circuit. Since the polarity of the feedback signal is inverted by the PMOS transistor, the polarity of the input terminal of the operational amplifier 40 is also inverted to stabilize the circuit operation as described above.

P.R.Gray, P.J.Hurst, S.H.Lewis, and R.G.Meyer, “Analysis and Design of Analog Integrated Circuits”, Fourth Edition, p.323, JOHN WILEY & SONS, INC., 2001.P.R.Gray, P.J.Hurst, S.H.Lewis, and R.G.Meyer, “Analysis and Design of Analog Integrated Circuits”, Fourth Edition, p.323, JOHN WILEY & SONS, INC., 2001. R.Gregolian and G.C.Temes, “Analog MOS Integrated Circuits for Signal Processing”, p.559, JOHN WILEY & SONS, INC., 1986.R. Gregolian and G.C.Temes, “Analog MOS Integrated Circuits for Signal Processing”, p.559, JOHN WILEY & SONS, INC., 1986.

以上のように非特許文献1で提案されている図2および非特許文献2で提案されている図3の回路では、温度および電源電圧が変動した場合においても常に一定の電圧を発生させることが出来るが、この電圧は約1.25[V]である。この電圧より高い常に一定の電圧、又は低い常に一定の電圧、あるいは正の温度係数、又は負の温度係数を持つ電圧、温度係数を持たない定電流などを発生させるためには、この1.25[V]を基準にそれぞれを作成する必要がある。したがって個々に回路が必要となり、同一の回路構成で上記の要求を全て満足させることが出来ないので、種々の用途に対応する共通の回路ブロック(いわゆるIP)としての用途には不向きである。   As described above, the circuit of FIG. 2 proposed in Non-Patent Document 1 and the circuit of FIG. 3 proposed in Non-Patent Document 2 can always generate a constant voltage even when the temperature and the power supply voltage fluctuate. Although it is possible, this voltage is about 1.25 [V]. In order to generate an always constant voltage higher or lower than this voltage, or a voltage having a positive temperature coefficient, a negative temperature coefficient, a constant current having no temperature coefficient, etc. Each needs to be created based on [V]. Therefore, each circuit is required, and all the above requirements cannot be satisfied with the same circuit configuration, so that it is not suitable for use as a common circuit block (so-called IP) corresponding to various uses.

そこで本発明では、1.25[V]より高い常に一定の電圧、又は低い常に一定の電圧、あるいは正の温度係数、又は負の温度係数を持つ電圧、温度係数を持たない定電流などを発生させることが可能な同一の回路構成を提供することを目的とする。   Therefore, in the present invention, a constant voltage higher than 1.25 [V], a constant voltage lower than a constant voltage, a voltage having a positive temperature coefficient or a negative temperature coefficient, a constant current having no temperature coefficient, etc. are generated. It is an object of the present invention to provide an identical circuit configuration that can be implemented.

本発明の定電圧回路の第1の形態は、温度の上昇に従って電流値が増加する正の温度係数を持つ電流を発生する第1電流発生回路手段と、温度の上昇に従って電流値が減少する負の温度係数を持つ電流を発生する第2電流発生回路手段と、両電流を合成する合成回路手段とを備える。   A first form of the constant voltage circuit according to the present invention includes a first current generating circuit means for generating a current having a positive temperature coefficient whose current value increases as the temperature increases, and a negative current whose current value decreases as the temperature increases. Second current generating circuit means for generating a current having a temperature coefficient and a combining circuit means for combining both currents.

合成回路手段は、異なるインピーダンスを持つインピーダンス素子を直列に接続して構成し、一方のインピーダンス素子に前記正の温度係数を持つ電流および負の温度係数を持つ電流を供給し、他方のインピーダンス素子に正の温度係数を持つ電流又は負の温度係数を持つ電流を供給し、両インピーダンス素子の両端に温度変化によらない一定電圧を発生させる。正の温度係数を持つ電流および負の温度係数を持つ電流を供給するインピーダンス素子のインピーダンス値、及び/又は第2電流発生回路手段の電流値を定めるインピーダンス素子のインピーダンス値により出力電圧を設定する。   The combining circuit means is configured by connecting impedance elements having different impedances in series, supplying a current having the positive temperature coefficient and a current having a negative temperature coefficient to one impedance element, and supplying the other impedance element to the other impedance element. A current having a positive temperature coefficient or a current having a negative temperature coefficient is supplied to generate a constant voltage that does not depend on a temperature change at both ends of both impedance elements. The output voltage is set by the impedance value of the impedance element that supplies a current having a positive temperature coefficient and a current having a negative temperature coefficient and / or the impedance value of the impedance element that determines the current value of the second current generation circuit means.

本発明の定電圧回路の第2の形態は、温度の上昇に従って電流値が増加する正の温度係数を持つ電流を発生する第1電流発生回路手段と、第1電流発生回路手段が発生する正の温度係数を持つ電流をダイオードに供給し、かつ温度の上昇に従って電流値が減少する負の温度係数を持つ電流を発生する第2電流発生回路手段と、両電流を合成する合成回路手段とを備える。   The second form of the constant voltage circuit of the present invention includes a first current generating circuit means for generating a current having a positive temperature coefficient whose current value increases as the temperature rises, and a positive current generated by the first current generating circuit means. A second current generating circuit means for generating a current having a negative temperature coefficient that decreases the current value as the temperature rises, and a combining circuit means for synthesizing both currents. Prepare.

合成回路手段は、インピーダンス素子に前記正の温度係数を持つ電流および負の温度係数を持つ電流を供給することにより当該インピーダンス素子の両端に温度変化によらない一定電圧を発生させる。インピーダンス素子のインピーダンス値及び/又は第2電流発生回路手段の電流値を定めるインピーダンス素子のインピーダンス値により出力電圧を設定する。   The synthesizing circuit means generates a constant voltage not depending on the temperature change at both ends of the impedance element by supplying the impedance element with the current having the positive temperature coefficient and the current having the negative temperature coefficient. The output voltage is set according to the impedance value of the impedance element that determines the impedance value of the impedance element and / or the current value of the second current generation circuit means.

上記インピーダンス素子のインピーダンス値を適切に選ぶことにより、上記直列に接続されたインピーダンス素子の両端の電圧の温度係数を零とすることが出来る。   By appropriately selecting the impedance value of the impedance element, the temperature coefficient of the voltage across the impedance element connected in series can be made zero.

上記の定電圧発生回路において、正の温度係数を持つ電流を発生する回路手段は、非特許文献2で紹介した図3の回路と同一で、これは既知である。図3の回路は、第1のダイオードの両端の電圧と、第2のダイオードと第1のインピーダンス素子とを直列に接続した回路の両端の電圧が、常に等しくなるように演算増幅器により制御される電流源としてのMOSトランジスタを使用した回路である。このMOSトランジスタの電流は上記第1のダイオードと、上記第2のダイオードと第1のインピーダンス素子とを直列に接続した回路に流れている。この結果、第1のインピーダンス素子中を流れる電流、言い換えると演算増幅器により制御されるMOSトランジスタの電流IPは、正の温度係数を持った電流となる。 In the above constant voltage generation circuit, the circuit means for generating a current having a positive temperature coefficient is the same as the circuit of FIG. 3 introduced in Non-Patent Document 2, and this is known. The circuit of FIG. 3 is controlled by an operational amplifier so that the voltage across the first diode and the voltage across the circuit where the second diode and the first impedance element are connected in series are always equal. This circuit uses a MOS transistor as a current source. The current of the MOS transistor flows through a circuit in which the first diode, the second diode, and the first impedance element are connected in series. As a result, the current flowing through the first impedance element, in other words, the current I P of the MOS transistor controlled by the operational amplifier becomes a current having a positive temperature coefficient.

上記の定電圧発生回路において、負の温度係数を持つ電流を発生する回路手段は、上記第1のダイオード、あるいは上記第2のダイオードの両端の電圧を、演算増幅器と第1のトランジスタを用いて、第2のインピーダンス素子の両端に印加せしめたものである。ダイオードの両端の電圧は負の温度係数を持っているので、この電圧を第2のインピーダンス素子の両端に印加すると、該第2のインピーダンス中を流れる電流は、上記第1、あるいは第2のダイオードの両端の電圧を、上記第2のインピーダンス素子のインピーダンス値で除した電流であり、これは負の温度係数を持つということがわかる。   In the above constant voltage generation circuit, the circuit means for generating a current having a negative temperature coefficient is obtained by using the operational amplifier and the first transistor to obtain the voltage across the first diode or the second diode. , Applied to both ends of the second impedance element. Since the voltage across the diode has a negative temperature coefficient, when this voltage is applied across the second impedance element, the current flowing through the second impedance is changed to the first or second diode. Is obtained by dividing the voltage at both ends by the impedance value of the second impedance element, and it can be seen that this has a negative temperature coefficient.

したがって、上記の回路手段により作成された、正の温度係数を持つ電流と、負の温度係数を持つ電流とを、上記電流の合成手段に加えると、温度および電源電圧の変化に依らず、常に一定の電圧を発生することが出来る。   Therefore, when a current having a positive temperature coefficient and a current having a negative temperature coefficient created by the circuit means are added to the current combining means, the current means is always independent of changes in temperature and power supply voltage. A constant voltage can be generated.

更に、上記の定電圧発生回路を用いて、温度および電源電圧の変化に依らず、常に一定の電流を発生する定電流発生回路手段が提供される。   Further, there is provided a constant current generating circuit means that always generates a constant current regardless of changes in temperature and power supply voltage by using the above constant voltage generating circuit.

この定電流発生回路手段は、上記第1のダイオード、あるいは上記第2のダイオードと第1のインピーダンス素子の直列接続された回路に、更に新規の第3のインピーダンス素子を直列に接続して新たな回路を構成し、該新たな直列回路の両端の電圧を、第4のインピーダンス素子の両端に印加せしめることで実現される。この場合、新規の第3のインピーダンス素子中に流れる電流は、正の温度係数を持つ電流IPであるから、第3のインピーダンス素子の両端には正の温度係数を持つ電圧が現われる。一方、上記第1のダイオード、あるいは上記第2のダイオードと第1のインピーダンス素子の直列接続された回路の両端の電圧は、負の温度係数を持っているので、両者を直列に接続した新たな回路の両端の電圧の温度係数は、上記第3のインピーダンス素子のインピーダンス値を調整することで、正、負、あるいは零の種々の値とすることが出来る。 The constant current generating circuit means includes a new third impedance element connected in series to the first diode or a circuit in which the second diode and the first impedance element are connected in series. This is realized by configuring a circuit and applying the voltage across the new series circuit across the fourth impedance element. In this case, the current flowing in the new third impedance element, because it is the current I P with a positive temperature coefficient, the opposite ends of the third impedance element appears a voltage having a positive temperature coefficient. On the other hand, the voltage at both ends of the first diode or the circuit in which the second diode and the first impedance element are connected in series has a negative temperature coefficient. The temperature coefficient of the voltage across the circuit can be set to various values such as positive, negative, or zero by adjusting the impedance value of the third impedance element.

上記両者を直列に接続した新たな回路の両端の電圧を、演算増幅器と第2のトランジスタを用いて第4のインピーダンス素子の両端に加える。第4のインピーダンス素子は温度特性を持っているのでそのインピーダンス値は温度によって変化する。この第4のインピーダンス素子の温度係数と、上記第3のインピーダンス素子のインピーダンス値を調整することで、上記両者を直列に接続した新たな回路の両端の電圧の温度係数を調整して一致させると、上記第4のインピーダンス素子中を流れる電流は、温度に依らず一定となる。   The voltage across the new circuit in which both are connected in series is applied across the fourth impedance element using the operational amplifier and the second transistor. Since the fourth impedance element has a temperature characteristic, its impedance value changes with temperature. By adjusting the temperature coefficient of the fourth impedance element and the impedance value of the third impedance element, the temperature coefficient of the voltage at both ends of a new circuit in which the two are connected in series is adjusted and matched. The current flowing through the fourth impedance element is constant regardless of the temperature.

本発明によれば、同一の回路構成で、温度および電源電圧の変動によらない1.25 [V] より高い常に一定の電圧、又は低い常に一定の電圧、あるいは電源電圧の変動にはよらないが、正の温度係数、又は負の温度係数を持つ電圧、また温度および電源電圧の変動によらない定電流などを発生させることができる。   According to the present invention, the same circuit configuration does not depend on temperature and power supply voltage fluctuations, and does not depend on a constantly constant voltage higher than 1.25 [V], or always lower than a constant voltage, or fluctuations in power supply voltage. However, it is possible to generate a voltage having a positive temperature coefficient or a negative temperature coefficient, or a constant current that does not depend on variations in temperature and power supply voltage.

以下、本発明の実施の形態を実施例に基づき詳細に説明する。図1は、本発明実施例を示す回路構成図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on examples. FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention.

図1において、正の温度係数を持つ電流を発生する回路手段100は、1倍のアノード・カソード接合面積を持つ第1のダイオードD1(10)、N倍のアノード・カソード接合面積を持つ第2のダイオードD2(20)、第1のインピーダンス素子RP(30)、演算増幅器40、演算増幅器40により制御される電流源IP(41,42,43)、第3のインピーダンス素子RAD(300)により構成されている。 In FIG. 1, a circuit means 100 for generating a current having a positive temperature coefficient includes a first diode D1 (10) having a one-fold anode-cathode junction area and a second diode-N second anode-cathode junction area. Diode D2 (20), first impedance element R P (30), operational amplifier 40, current source I P (41, 42, 43) controlled by operational amplifier 40, and third impedance element R AD (300 ).

このうち、D1、D2及びRPは、図2および図3のD1、D2及びR3に相当している。図1における演算増幅器40の役割は、図3における演算増幅器の役割と同様で、電流源41および42の電流を制御することにより、D1または直列接続されたRPとD2に流れる電流を変化させ、演算増幅器40の2つの入力端子61および62の電位を一致させることである。端子61および62の電位が等しい場合には、(1)式を導いた時と同様に考えて、

Figure 0004517062
が成立する。この時、IPは電源電圧の影響を直接受けることはない。すなわち演算増幅器40の差動利得Aが十分大きければ、電源電圧変動の影響が端子61および62に現れることはない。以上より、回路手段100によって正の温度係数を持つ電流IPが発生される。さらに図1の回路の演算増幅器40は、電流源43を制御している。これより、電流源43にも正の温度係数を持つ電流IPが発生される。 Among these, D1, D2 and R P correspond to D1, D2 and R3 in FIGS. The role of the operational amplifier 40 in FIG. 1, similar to the role of the operational amplifier in FIG. 3, by controlling the current of the current source 41 and 42, to change the current flowing in the D1 or series connected R P and D2 In other words, the potentials of the two input terminals 61 and 62 of the operational amplifier 40 are matched. When the potentials of the terminals 61 and 62 are equal, the same as when the equation (1) is derived,
Figure 0004517062
Is established. In this case, I P is not affected by the power supply voltage directly. That is, if the differential gain A of the operational amplifier 40 is sufficiently large, the influence of the power supply voltage fluctuation does not appear at the terminals 61 and 62. Thus, the current I P is generated having a positive temperature coefficient by the circuit means 100. Further, the operational amplifier 40 in the circuit of FIG. 1 controls the current source 43. As a result, a current I P having a positive temperature coefficient is also generated in the current source 43.

(7)式で示される電流が流れた場合、ダイオードD1の両端には、(2)式の場合と同様に、

Figure 0004517062
の電圧が発生する。ここでVGOは、0°Kにおけるシリコンのバンドギャップ電圧の推定値であり、Eは定数、γ=4−n、nは移動度の温度係数である。 When the current shown by the equation (7) flows, both ends of the diode D1 are similar to the case of the equation (2).
Figure 0004517062
Is generated. Here, V GO is an estimated value of the band gap voltage of silicon at 0 ° K, E is a constant, γ = 4-n, and n is a temperature coefficient of mobility.

Gを定数、IP=GTαと置けば、(3)式と全く同様に、

Figure 0004517062
が成立する。VBED1は負の温度係数を持つので、回路手段200はこの負の温度係数を持つVBED1を利用することにより、負の温度係数を持った電流を発生させる。 If G is set to a constant, I P = GT α, just like equation (3),
Figure 0004517062
Is established. Since V BED1 has a negative temperature coefficient, the circuit means 200 generates a current having a negative temperature coefficient by using V BED1 having the negative temperature coefficient.

回路手段200は、上記ダイオードD1(10)に加えて、演算増幅器101、MOSトランジスタ102、およびインピーダンス素子RN(103)より構成される。演算増幅器101とMOSトランジスタ102はバッフアの機能を果たし、演算増幅器101の差動利得Bが十分大きい場合には、ダイオードD1の両端の電圧と、インピーダンス素子RNの両端の電圧は一致する。また演算増幅器101の入力電流が零であると仮定すると、インピーダンス素子RNを流れる電流 INとMOSトランジスタ102のドレイン・ソース間を流れる電流は一致する。以上より、

Figure 0004517062
と表され、負の温度係数を持つ電流が得られる。なお、VBED1の電圧は、電源電圧の変化には依存しないので、INにおいても電源電圧変動の影響はない。 The circuit means 200 includes an operational amplifier 101, a MOS transistor 102, and an impedance element R N (103) in addition to the diode D1 (10). Operational amplifier 101 and the MOS transistor 102 serve Baffua, when differential gain B of the operational amplifier 101 is sufficiently large, the voltage across the diode D1, the voltage across the impedance element R N coincides. Also when the input current of the operational amplifier 101 is assumed to be zero, the current flowing between the drain and source of the current I N and MOS transistor 102 that flows through the impedance element R N coincides. From the above,
Figure 0004517062
And a current having a negative temperature coefficient is obtained. The voltage of V BED1 does not depend on the change in the power supply voltage is not affected by fluctuations in the power source voltage even I N.

また、61番端子と62番端子の電圧は一致するため、ダイオードD1(10)の両端電圧である62番端子の代わりに61番端子の電圧を使用しても同様の機能を奏することができる。61番端子の電圧は、回路手段100における第1のインピーダンス素子RPの両端の電圧と、ダイオードD2(20)の両端の電圧を足し合わせたものである。また、回路手段200として、ダイオードD2(20)の両端電圧をインピーダンス素子RN(103)の両端に印加する構成としてもよい。 Further, since the voltages at the 61st terminal and the 62nd terminal match, the same function can be achieved even if the voltage at the 61st terminal is used instead of the 62nd terminal which is the voltage across the diode D1 (10). . The voltage at the 61st terminal is the sum of the voltage across the first impedance element R P of the circuit means 100 and the voltage across the diode D2 (20). Further, the circuit means 200 may be configured to apply the voltage across the diode D2 (20) across the impedance element R N (103).

これは、インピーダンス素子RPの両端電圧は正の温度係数を持つが、この値は小さいため、ダイオードD2(20)の両端電圧の温度係数は、ほぼダイオードD1(10)の両端電圧の温度係数と等しいからである。そのため、ダイオードD2(20)の両端電圧をインピーダンス素子RN(103)の両端に印加する構成としてもインピーダンス素子RN(103)のインピーダンス値を調整すれば、ダイオードD1(10)の両端電圧をインピーダンス素子RN(103)の両端に印加する構成とほぼ同様の機能を奏することができる。 This is because the voltage across the impedance element R P has a positive temperature coefficient, but since this value is small, the temperature coefficient of the voltage across the diode D2 (20) is approximately the temperature coefficient of the voltage across the diode D1 (10). It is because it is equal to. Therefore, by adjusting the impedance value of the impedance be configured to apply across the element R N (103) of the voltage across the impedance element R N (103) of the diode D2 (20), the voltage across the diode D1 (10) The same function as that applied to both ends of the impedance element R N (103) can be achieved.

以上のように、電源電圧の変化には依存しない、正の温度係数を持つ電流IPと負の温度係数を持つ電流INが得られるので、インピーダンス素子RG1(210)とインピーダンス素子RG2(220)を直列に接続した、両電流を合成する手段により、温度および電源電圧の変化に依らない、一定の電圧VREF(240)を出力端子230に発生させることが出来る。 As described above, since the current I P having a positive temperature coefficient and the current I N having a negative temperature coefficient that do not depend on the change of the power supply voltage are obtained, the impedance element R G1 (210) and the impedance element R G2 are obtained. A constant voltage V REF (240) independent of changes in temperature and power supply voltage can be generated at the output terminal 230 by means for synthesizing both currents connected in series with (220).

出力端子230の電圧VREFは、電流源43より供給される電流IPをインピーダンス素子RG1(210)およびRG2(220)に供給し、MOSトランジスタ102を流れる電流INを電流ミラー回路150により電流源152の電流としてインピーダンス素子RG2に供給した、合成の電圧として発生されるので、

Figure 0004517062
となる。ただし、
Figure 0004517062
とした。 Voltage V REF at the output terminal 230, current source current I P supplied from the 43 impedance elements R G1 (210) and R G2 supplied to the (220), a current mirror circuit 150 a current I N flowing through the MOS transistor 102 Is generated as a combined voltage supplied to the impedance element RG2 as the current of the current source 152 by
Figure 0004517062
It becomes. However,
Figure 0004517062
It was.

(4)〜(6)式での議論と全く同様に、(11)式は、

Figure 0004517062
が成立する温度T0で温度係数を持たなくなる。その条件は、
Figure 0004517062
であり、この時、
Figure 0004517062
となることがわかる。この場合、IPおよびIN共に電源電圧変動の依存性はないので、VREFについても電源電圧の変化による影響はない。 Just as in the discussion in equations (4) to (6), equation (11) is
Figure 0004517062
At a temperature T 0 at which The condition is
Figure 0004517062
And at this time
Figure 0004517062
It turns out that it becomes. In this case, both I P and I N have no dependency on the fluctuation of the power supply voltage, so that V REF is not affected by the change of the power supply voltage.

(13)式より、図1におけるVREFは、図2あるいは図3におけるVREFに、RG2/RNという抵抗比の係数を掛けたものであることがわかる。したがって図1のVREFとして、RG2の値を変えることにより、従来の1.25[V] に限らず、0 [V] から電流源43が正常に動作する範囲でVccに近い値までを実現出来る。この場合、VREFの温度特性は、(13)式の中かっこの中が(6)式のものと一致しているので、従来の図2あるいは図3のものと変わらない。また(12)式の条件は、KGにおいて、RG1あるいはRPを変化させることで満足できるので、VREFと(12)式の条件は、独立で制御することが出来て都合が良い。 (13) from the equation, V REF in FIG. 1, the V REF in FIG. 2 or FIG. 3, it can be seen that is multiplied by the coefficient of resistance ratio of R G2 / R N. Therefore, by changing the value of R G2 as V REF in FIG. 1, not only the conventional 1.25 [V], but also from 0 [V] to a value close to Vcc in the range in which the current source 43 operates normally. It can be realized. In this case, the temperature characteristic of V REF is the same as that of the conventional FIG. 2 or FIG. 3 because the curly braces of the equation (13) coincide with those of the equation (6). The (12) conditions, at K G, since satisfactory by varying the R G1 or R P, V REF and (12) conditions, good conveniently can be controlled independently.

また、(11)式において、

Figure 0004517062
を満たすKGを選択することにより、230番端子のVREFは正の温度係数を持つ電圧とすることができる。 Further, in the equation (11),
Figure 0004517062
By selecting the K G satisfying, V REF 230 Pin may be a voltage having a positive temperature coefficient.

また、上記した例では、VREFを得る合成回路を、インピーダンス素子210とインピーダンス素子220の直列回路において、インピーダンス素子210(RG1)とインピーダンス素子220(RG2)の接続端である64番端子に負の温度係数の電流INを入力し、インピーダンス素子210の230番端子に正の温度係数の電流IPを入力した構成とし、230番端子からVREFを得ているが、他の構成としてもよい。 In the above-described example, the synthesis circuit for obtaining V REF is a 64th terminal which is a connection end of the impedance element 210 (R G1 ) and the impedance element 220 (R G2 ) in the series circuit of the impedance element 210 and the impedance element 220. The negative temperature coefficient current I N is input to the impedance element 210, and the positive temperature coefficient current IP is input to the 230th terminal of the impedance element 210, and V REF is obtained from the 230th terminal. It is good.

例えば、インピーダンス素子210とインピーダンス素子220の直列回路に代えて、インピーダンス素子220のみとし、インピーダンス素子220の64番端子に負の温度係数の電流IN及び正の温度係数の電流IPを入力する構成としてもよい。この構成によれば、VREFは(11)式においてRG1を0とすることで表すことができる。この場合においても、温度の微分係数が0となる条件を設定することができる。また、RG2/RNの抵抗比を調整することによりVREFの大きさを変更することができる。 For example, instead of the series circuit of the impedance element 210 and the impedance element 220, only the impedance element 220 is used, and a negative temperature coefficient current I N and a positive temperature coefficient current IP are input to the 64th terminal of the impedance element 220. It is good also as a structure. According to this configuration, V REF can be expressed by setting R G1 to 0 in equation (11). Even in this case, it is possible to set a condition for the temperature differential coefficient to be zero. Further, it is possible to change the size of the V REF by adjusting the resistance ratio of R G2 / R N.

また、インピーダンス素子210(RG1)とインピーダンス素子220(RG2)の接続端である64番端子に正の温度係数の電流IPを入力し、インピーダンス素子210の230番端子に負の温度係数の電流INを入力した構成とし、230番端子からVREFを得る構成としてもよい。この構成によれば、VREFは(11)式において電流INと電流IPとを入れ替えることで表すことができる。この場合においても、温度の微分係数が0となる条件を設定することができる。また、(11)式〜(13)式と同様の計算を行えば、[(RG1+RG2)/RN]の抵抗比を調整することによりVREFの大きさを変更することができることがわかる。 Also, a positive temperature coefficient current IP is input to the 64th terminal, which is the connection end of the impedance element 210 (R G1 ) and the impedance element 220 (R G2 ), and a negative temperature coefficient is applied to the 230th terminal of the impedance element 210. Current I N may be input, and V REF may be obtained from the 230th terminal. According to this configuration, V REF can be expressed by exchanging the current I N and the current I P in Equation (11). Even in this case, it is possible to set a condition for the temperature differential coefficient to be zero. Further, if the same calculation as in the equations (11) to (13) is performed, the magnitude of V REF can be changed by adjusting the resistance ratio of [(R G1 + R G2 ) / R N ]. Recognize.

更に、図1中で、ダイオードD1(10)およびインピーダンス素子RAD(300)が直列に接続された65番端子の電圧V65は、電源電圧の変化には依らない、任意の温度係数を持った電圧とすることが出来る。ダイオードD1の両端の電圧VBED1は(9)式で、インピーダンス素子RAD中を流れる電流IPは(7)式で与えられているので、

Figure 0004517062
となる。ただし、
Figure 0004517062
である。(14)式でRADを調整してKCを変化させれば、V65として任意の温度係数を持つ電圧を作ることが出来ることがわかる。 Further, in FIG. 1, the voltage V 65 at the 65th terminal to which the diode D1 (10) and the impedance element R AD (300) are connected in series has an arbitrary temperature coefficient that does not depend on the change of the power supply voltage. Voltage. The voltage V BED1 across the diode D1 is given by equation (9), and the current I P flowing through the impedance element R AD is given by equation (7).
Figure 0004517062
It becomes. However,
Figure 0004517062
It is. It can be seen that a voltage having an arbitrary temperature coefficient can be made as V 65 by adjusting R AD in equation (14) and changing K C.

図1では、演算増幅器301およびMOSトランジスタ302を使って、66番端子の電圧V66を、上記V65の電圧と一致させている。インピーダンス素子RC(303)は一般に温度特性を持っているが、これを

Figure 0004517062
と表す。ただし、βはインピーダンス素子RCの値の温度係数であり、RC0はT=T0における値を表している。 In Figure 1, with the operational amplifier 301 and the MOS transistor 302, the voltage V 66 66 Pin, is made to coincide with the voltage of the V 65. The impedance element R C (303) generally has temperature characteristics.
Figure 0004517062
It expresses. Here, β is a temperature coefficient of the value of the impedance element R C , and R C0 represents a value at T = T 0 .

以上より、インピーダンス素子RC中を流れる電流、すなわち310端子の電流ICは、

Figure 0004517062
と表されるので、KCすなわちRADを調整して、
Figure 0004517062
により温度Tの係数を揃えれば、温度T=T0近傍における、インピーダンス素子RCが持つ温度係数の影響を受けない、一定の電流ICを得ることが出来る。 From the above, the current flowing through the impedance element R C , that is, the current I C at the 310 terminal is
Figure 0004517062
Therefore, adjust K C , R AD ,
Figure 0004517062
If the coefficients of the temperature T are made uniform, a constant current I C that is not affected by the temperature coefficient of the impedance element R C in the vicinity of the temperature T = T 0 can be obtained.

なお、図1では、ダイオードD1にインピーダンス素子RADを接続する構成を示しているが、インピーダンス素子RADはダイオードD1とインピーダンス素子RPの直列回路に直列接続する構成とすることもできる。これは、61番端子と62番端子の電圧が等しく、電流源41と電流源42には同じ電流IPが流れるため、いずれにインピーダンス素子RADを接続しても同様の作用効果を奏するからである。 Incidentally, FIG. 1 shows the configuration of connecting the impedance element R AD to the diode D1, the impedance element R AD may also be configured to be connected in series to the series circuit of the diode D1 and the impedance element R P. This equal voltage of 61 Pin and 62 Pin, since the current source 41 and the current source 42 flowing the same current I P is also connected either to the impedance element R AD because the same effects It is.

以上のように、図1の構成によれば、温度および電源電圧の変動によらない任意の一定電圧、あるいは電源電圧の変動にはよらないが、正の温度係数、又は負の温度係数を持つ電圧、また温度および電源電圧の変動によらない定電流などを同時に発生させることができることがわかる。   As described above, according to the configuration of FIG. 1, it has a positive temperature coefficient or a negative temperature coefficient, although it does not depend on any constant voltage or power supply voltage fluctuation that does not depend on temperature and power supply voltage fluctuation. It can be seen that a constant current independent of voltage, temperature and power supply voltage fluctuations can be generated simultaneously.

次に本例の特性について述べる。図1の構成を、回路シミュレーションツールでシミュレーションした結果を示す。図1の回路の性能は、使用する演算増幅器の電圧利得に大きく依存するものと考えられるので、演算増幅器の電圧利得が無限大である理想的な場合の特性を点線で、実際の素子を用いて演算増幅器を実現した場合に標準的に得られる値、60dBの場合の特性を実線で示した。   Next, the characteristics of this example will be described. The result of having simulated the structure of FIG. 1 with the circuit simulation tool is shown. Since the performance of the circuit of FIG. 1 is considered to depend greatly on the voltage gain of the operational amplifier used, the characteristic in the ideal case where the voltage gain of the operational amplifier is infinite is indicated by a dotted line, and an actual element is used. The values obtained when the operational amplifier is realized as a standard value and the characteristics in the case of 60 dB are indicated by solid lines.

図4は、VREFの温度特性を示している。VREFの電圧は0.5Vに、また25℃において温度係数が零となるように設定してある。この時のVccは3.6V である。温度変化が−25℃ 〜+75℃ の範囲において、VREFの変化は理想的な演算増幅器を用いた場合で約2.4mV(48ppm/℃)、電圧利得60dBの演算増幅器を用いた場合で約3.0mV(60ppm/℃)である。図4の温度特性には、わずかな非直線性が現れている。この特性が前述の非特許文献1の特性と類似であることは、(13)式からも明らかで、非直線性の原因はVTの項が残っているからである。 FIG. 4 shows the temperature characteristics of V REF . The voltage of V REF is set to 0.5 V, and the temperature coefficient is set to zero at 25 ° C. Vcc at this time is 3.6V. When the temperature change is in the range of −25 ° C. to + 75 ° C., the change in V REF is about 2.4 mV (48 ppm / ° C.) when using an ideal operational amplifier, and about when using an operational amplifier with a voltage gain of 60 dB. 3.0 mV (60 ppm / ° C.). A slight non-linearity appears in the temperature characteristic of FIG. Is that this characteristic is similar to the non-patent document 1 properties described above, (13) clear from equation, the cause of non-linearity is because there remains term V T.

なお、ppmはparts per millionの略であり、1/100万の意味である。例えば、1000ppm/℃は、(1/1000)/℃=0.1%/℃を表している。   In addition, ppm is an abbreviation for parts per million and means 1/1 million. For example, 1000 ppm / ° C. represents (1/1000) / ° C. = 0.1% / ° C.

図5は、VREFの電源電圧依存特性である。25℃において電源電圧が2.4V 〜5.5Vまで変化した場合の、VREF電圧の変化を示している。この時、VREFの変化は理想的な演算増幅器を用いた場合で約2.2mV(0.71mV/V)、電圧利得60dBの演算増幅器を用いた場合で約2.0mV(0.65mV/V)である。図5の特性では、Idealの特性とGainが60dBの特性とは両者ともに電源電圧の変化に対して同一の変化を示しており、演算増幅器の電圧利得の相違は電源電圧の変化対出力電圧の特性には影響していない。つまり、演算増幅器の電圧利得の影響は現れていないことがわかる。 FIG. 5 shows the power supply voltage dependency of V REF . The graph shows a change in the V REF voltage when the power supply voltage changes from 2.4 V to 5.5 V at 25 ° C. At this time, the change in V REF is about 2.2 mV (0.71 mV / V) when an ideal operational amplifier is used, and about 2.0 mV (0.65 mV / V) when an operational amplifier having a voltage gain of 60 dB is used. V). In the characteristic of FIG. 5, the characteristic of Ideal and the characteristic of Gain of 60 dB both show the same change with respect to the change of the power supply voltage, and the difference in the voltage gain of the operational amplifier is the change of the power supply voltage versus the output voltage. It does not affect the characteristics. That is, it can be seen that the influence of the voltage gain of the operational amplifier does not appear.

なお、60dBの特性に含まれる電圧値のオフセットは、有限Gainによるオペアンプに発生する入力オフセットである。   Note that the offset of the voltage value included in the characteristics of 60 dB is an input offset generated in the operational amplifier by finite Gain.

図6は、定電流ICの温度特性を表す。抵抗は−2,600ppm/℃の温度係数を持っている。電流値が 約3μAで、また25℃において温度係数が零となるように設定した。この時のVccは3.6Vである。この場合も非線形な特性が現れるが、抵抗の温度変化の大きさに比べると非常に小さい。(17)式に基づく温度係数の打消しが、効果的に行われていることがわかる。図6では、温度−25℃ 〜+75℃の範囲において、ICの変化は理想的な演算増幅器を用いた場合で約0.0021μA(70ppm/℃)、電圧利得60dBの演算増幅器を用いた場合でもほとんど変わらず、約0.022μA(73ppm/℃)である。 FIG. 6 shows the temperature characteristics of the constant current IC. The resistance has a temperature coefficient of -2,600 ppm / ° C. The current value was set to about 3 μA, and the temperature coefficient was set to zero at 25 ° C. Vcc at this time is 3.6V. In this case as well, a non-linear characteristic appears, but it is very small compared to the magnitude of the resistance temperature change. It can be seen that the temperature coefficient cancellation based on the equation (17) is effectively performed. In FIG. 6, in the temperature range of −25 ° C. to + 75 ° C., the change in I C is about 0.0021 μA (70 ppm / ° C.) when an ideal operational amplifier is used, and when an operational amplifier with a voltage gain of 60 dB is used. However, it is almost unchanged, and is about 0.022 μA (73 ppm / ° C.).

図7には、ICの電源電圧依存特性を示した。温度25℃において、電源電圧が2.4V〜5.5Vまで変化している。電源電圧の変化による電流値の変化はほとんど観測されないが、理想的な演算増幅器を用いた場合の電流値と、電圧利得60dBの演算増幅器を用いた場合の電流値がやや異なるのは、(16)式で示されるように、電流値そのものは抵抗の両端に加わる電圧で決まるからである。この電圧は有限Gainによるオペアンプに発生する入力オフセットの影響を受ける。 FIG. 7 shows the power supply voltage dependence characteristics of I C. At a temperature of 25 ° C., the power supply voltage changes from 2.4V to 5.5V. Although the change in the current value due to the change in the power supply voltage is hardly observed, the current value when the ideal operational amplifier is used is slightly different from the current value when the operational amplifier having the voltage gain of 60 dB is used (16 This is because the current value itself is determined by the voltage applied to both ends of the resistor, as shown in equation (1). This voltage is affected by the input offset generated in the operational amplifier by finite Gain.

図4〜図7に示した特性により、図1の回路が、温度変化および電源電圧変動によらず、抵抗比によって決定される任意の電圧を参照電圧として供給出来ること、および抵抗の温度係数および電源電圧の変動には影響されない、抵抗の値によって定まる一定の電流を得ることが出来ることなどがわかる。   The characteristics shown in FIGS. 4 to 7 allow the circuit of FIG. 1 to supply an arbitrary voltage determined by the resistance ratio as a reference voltage regardless of temperature change and power supply voltage variation, and the temperature coefficient of resistance and It can be seen that a constant current determined by the resistance value can be obtained without being affected by fluctuations in the power supply voltage.

図8は、図1の構成の応用例である。図1では温度変化および電源電圧変動によらない電圧VREFは、端子230とグラウンド間に発生していたが、図8の場合は、端子230とVcc間に発生するようになっている。なお図8の回路の動作は、図1の回路と全く同様に考えられる。 FIG. 8 shows an application example of the configuration of FIG. In FIG. 1, the voltage V REF that does not depend on the temperature change and the power supply voltage fluctuation is generated between the terminal 230 and the ground, but in the case of FIG. 8, it is generated between the terminal 230 and Vcc. The operation of the circuit of FIG. 8 can be considered in the same manner as the circuit of FIG.

図9は図1あるいは図8において、ダイオードD1あるいはD2を構成する具体的な方法を示している。図1のダイオードは、例えば図9(a)に示したように、pnpトランジスタのコレクタおよびベース端子をグラウンド端子に接続して構成すれば良い。これにより、IC上で図1の回路を具体的に構成することが出来る。また、図8でのダイオードは、例えば図9(b)に示したように、npnトランジスタのコレクタおよびベース端子をVcc端子に接続して構成すれば良い。   FIG. 9 shows a specific method for constructing the diode D1 or D2 in FIG. 1 or FIG. The diode of FIG. 1 may be configured by connecting the collector and base terminals of a pnp transistor to a ground terminal, for example, as shown in FIG. Thereby, the circuit of FIG. 1 can be specifically configured on the IC. Further, the diode in FIG. 8 may be configured by connecting the collector and base terminals of the npn transistor to the Vcc terminal, as shown in FIG. 9B, for example.

本発明の回路は、スイッチング・レギュレータなどの、基準電圧源あるいは基準電流源を必要とする種々の構成に適用することができる。 The circuit of the present invention can be applied to various configurations that require a reference voltage source or a reference current source, such as a switching regulator.

本発明の実施例の定電圧および定電流発生器の回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the constant voltage and constant current generator of the Example of this invention. 従来例の定電圧および定電流発生器の回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the constant voltage and constant current generator of a prior art example. 従来例の定電圧および定電流発生器の回路の他の構成例を示す図である。It is a figure which shows the other structural example of the circuit of the constant voltage and constant current generator of a prior art example. 本発明の実施例の定電圧および定電流発生器において出力電圧の温度特性をシミュレーションした結果の図である。It is a figure of the result of having simulated the temperature characteristic of the output voltage in the constant voltage and constant current generator of the Example of this invention. 本発明の実施例の定電圧および定電流発生器において、出力電圧の電源電圧変動特性をシミュレーションした結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having simulated the power supply voltage fluctuation characteristic of the output voltage in the constant voltage and constant current generator of the Example of this invention. 本発明の実施例の定電圧および定電流発生器において、出力電流の温度特性をシミュレーションした結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having simulated the temperature characteristic of the output current in the constant voltage and constant current generator of the Example of this invention. 本発明の実施例の定電圧および定電流発生器において、出力電流の電源電圧変動特性をシミュレーションした結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having simulated the power supply voltage fluctuation characteristic of the output current in the constant voltage and constant current generator of the Example of this invention. 本発明の定電圧および定電流発生器において、他の実施例を示す図である。It is a figure which shows the other Example in the constant voltage and constant current generator of this invention. 本発明の定電圧および定電流発生器において、使用するダイオードの具体的な構成方法を示した図である。In the constant voltage and constant current generator of this invention, it is the figure which showed the specific structural method of the diode used.

符号の説明Explanation of symbols

1 電源(Vcc)端子
10,20 ダイオード素子
30 インピーダンス素子(RP
40 演算増幅器(A)
41,42,43 演算増幅器により制御される電流源
50 発生した正の温度係数を持つ電流
100 正の温度係数を持つ電流を発生する回路
101 演算増幅器(B)
102 NMOSトランジスタ(図1)又はPMOSトランジスタ(図8)
103 インピーダンス素子(RN
150 カレントミラー回路
151,152 カレントミラー回路中の電流源
200 負の温度係数を持つ電流を発生する回路
210,220 出力のインピーダンス素子(RG1、RG2
301 演算増幅器(C)
302 NMOSトランジスタ(図1)又はPMOSトランジスタ(図8)
303 インピーダンス素子(RC
REF(230) 出力電圧(出力電圧端子)
C(310) 出力電流(出力電流端子)
P 正の温度係数を持つ電流
N 負の温度係数を持つ電流
61,62,63,64,65,66 回路中の内部端子
1 Power supply (Vcc) terminals 10 and 20 Diode element 30 Impedance element (R P )
40 Operational Amplifier (A)
41, 42, 43 Current source 50 controlled by operational amplifier 50 Generated current 100 having positive temperature coefficient Circuit 101 generating current having positive temperature coefficient Operational amplifier (B)
102 NMOS transistor (FIG. 1) or PMOS transistor (FIG. 8)
103 Impedance element (R N )
150 Current mirror circuit 151, 152 Current source 200 in the current mirror circuit Circuit 210, 220 for generating a current having a negative temperature coefficient Output impedance elements (R G1 , R G2 )
301 Operational Amplifier (C)
302 NMOS transistor (FIG. 1) or PMOS transistor (FIG. 8)
303 Impedance element ( RC )
V REF (230) Output voltage (output voltage terminal)
I C (310) Output current (output current terminal)
I P Current having a positive temperature coefficient I N Current having a negative temperature coefficient 61, 62, 63, 64, 65, 66 Internal terminals in the circuit

Claims (2)

温度の上昇に従って電流値が増加する正の温度係数を持つ電流を発生する第1電流発生回路手段と、
温度の上昇に従って電流値が減少する負の温度係数を持つ電流を発生する第2電流発生回路手段と、
両電流を合成する合成回路手段とを備え、
前記合成回路手段は、異なるインピーダンスを持つインピーダンス素子を直列に接続して構成し、一方のインピーダンス素子に前記正の温度係数を持つ電流及び負の温度係数を持つ電流を供給し、他方のインピーダンス素子に正の温度係数を持つ電流又は負の温度係数を持つ電流を供給し、両インピーダンス素子の両端に温度変化によらない一定電圧を発生させ、
前記正の温度係数を持つ電流及び負の温度係数を持つ電流を供給するインピーダンス素子のインピーダンス値、
前記両インピーダンス素子の合成のインピーダンス値、
第2電流発生回路手段の電流値を定めるインピーダンス素子のインピーダンス値の少なくとも何れか一つのインピーダンス値により出力電圧を設定することを特徴とする定電圧発生回路。
First current generating circuit means for generating a current having a positive temperature coefficient whose current value increases as the temperature rises;
Second current generating circuit means for generating a current having a negative temperature coefficient in which the current value decreases as the temperature rises;
And a synthesis circuit means for synthesizing both currents,
Said combining circuit means, different impedance constituted by connecting an impedance element in series with, and supplies a current having a current and a negative temperature coefficient having the positive temperature coefficient to one of the impedance elements, the other impedance element Supply a current with a positive temperature coefficient or a current with a negative temperature coefficient to generate a constant voltage that does not depend on temperature changes at both ends of both impedance elements,
Impedance value of the impedance element for supplying a current having a current and a negative temperature coefficient having the positive temperature coefficient,
A combined impedance value of the two impedance elements,
A constant voltage generating circuit, wherein an output voltage is set by at least one impedance value of impedance values of an impedance element that determines a current value of the second current generating circuit means.
前記第1電流発生回路手段は、差動利得増幅器と、当該差動利得増幅器の負入力端に接続する第1のダイオードと、当該差動利得増幅器の正入力端に接続する第2のダイオード及び第1のインピーダンス素子の直列回路とを含み、差動利得増幅器により第1のダイオードの両端電圧と直列回路の両端電圧とを常に等しく制御して、前記第1のダイオード及び前記直列回路に電源電圧によらない正の温度係数を持つ電流を発生させる回路であり、
前記第2電流発生回路手段は、前記第1のダイオードの両端電圧、又は前記第2のダイオードと前記第1のインピーダンス素子との直列回路の両端電圧を印加する第2のインピーダンス素子を含み、当該第2のインピーダンス素子に電源電圧によらない負の温度係数を持つ電流を発生させる回路であることを特徴とする請求項に記載の定電圧発生回路。
The first current generating circuit means includes a differential gain amplifier, a first diode connected to the negative input terminal of the differential gain amplifier, a second diode connected to the positive input terminal of the differential gain amplifier, and And a voltage across the first diode and a voltage across the series circuit are always controlled to be equal by a differential gain amplifier so that a power supply voltage is applied to the first diode and the series circuit. It is a circuit that generates a current with a positive temperature coefficient that does not depend on
The second current generating circuit means includes a second impedance element for applying a voltage across the first diode or a voltage across a series circuit of the second diode and the first impedance element , The constant voltage generation circuit according to claim 1 , wherein the second impedance element is a circuit that generates a current having a negative temperature coefficient independent of a power supply voltage.
JP2004047968A 2004-02-24 2004-02-24 Constant voltage generator Expired - Fee Related JP4517062B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004047968A JP4517062B2 (en) 2004-02-24 2004-02-24 Constant voltage generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004047968A JP4517062B2 (en) 2004-02-24 2004-02-24 Constant voltage generator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005242450A JP2005242450A (en) 2005-09-08
JP4517062B2 true JP4517062B2 (en) 2010-08-04

Family

ID=35024162

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004047968A Expired - Fee Related JP4517062B2 (en) 2004-02-24 2004-02-24 Constant voltage generator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4517062B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4817825B2 (en) * 2005-12-08 2011-11-16 エルピーダメモリ株式会社 Reference voltage generator
KR100795013B1 (en) * 2006-09-13 2008-01-16 주식회사 하이닉스반도체 Band gap reference circuit and temperature data output apparatus using the same
JP2009003835A (en) * 2007-06-25 2009-01-08 Oki Electric Ind Co Ltd Reference current generating device
JP5085238B2 (en) * 2007-08-31 2012-11-28 ラピスセミコンダクタ株式会社 Reference voltage circuit
JP6061589B2 (en) * 2012-03-22 2017-01-18 エスアイアイ・セミコンダクタ株式会社 Reference voltage circuit

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63234307A (en) * 1987-03-24 1988-09-29 Toshiba Corp Bias circuit
JPH05241672A (en) * 1992-03-02 1993-09-21 Texas Instr Japan Ltd Constant voltage circuit and constant current circuit
JPH0830344A (en) * 1994-07-20 1996-02-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd Constant voltage generating circuit
JPH10171544A (en) * 1996-12-05 1998-06-26 Mitsumi Electric Co Ltd Constant voltage circuit
JP2001166840A (en) * 1999-12-13 2001-06-22 Hitachi Ltd Constant voltage generation circuit
JP2002149252A (en) * 2000-11-07 2002-05-24 Nec Corp Band-gap reference circuit
JP2005537528A (en) * 2001-12-06 2005-12-08 スカイワークス ソリューションズ、 インコーポレイテッド Low power band gap circuit

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63234307A (en) * 1987-03-24 1988-09-29 Toshiba Corp Bias circuit
JPH05241672A (en) * 1992-03-02 1993-09-21 Texas Instr Japan Ltd Constant voltage circuit and constant current circuit
JPH0830344A (en) * 1994-07-20 1996-02-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd Constant voltage generating circuit
JPH10171544A (en) * 1996-12-05 1998-06-26 Mitsumi Electric Co Ltd Constant voltage circuit
JP2001166840A (en) * 1999-12-13 2001-06-22 Hitachi Ltd Constant voltage generation circuit
JP2002149252A (en) * 2000-11-07 2002-05-24 Nec Corp Band-gap reference circuit
JP2005537528A (en) * 2001-12-06 2005-12-08 スカイワークス ソリューションズ、 インコーポレイテッド Low power band gap circuit

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005242450A (en) 2005-09-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8154272B2 (en) Reference voltage generating apparatus and method thereof for removing temperature invariant current components from a reference current
JP4817825B2 (en) Reference voltage generator
KR101241378B1 (en) Reference bias generating apparatus
US7375504B2 (en) Reference current generator
US20050162218A1 (en) Method and apparatus for outputting constant voltage
JP3519361B2 (en) Bandgap reference circuit
CN108369428B (en) Temperature compensated reference voltage generator applying controlled voltage across resistor
TW201413415A (en) Reference voltage generator
US11086348B2 (en) Bandgap reference circuit
US11016519B2 (en) Process compensated gain boosting voltage regulator
KR101274280B1 (en) Voltage regulator
JP2002237731A (en) Voltage controlled current source circuit and current control method
US10503197B2 (en) Current generation circuit
JP4517062B2 (en) Constant voltage generator
JP4328391B2 (en) Voltage and current reference circuit
US10979000B2 (en) Differential amplifier circuit
JP5074139B2 (en) Reference voltage generation circuit
JP2002318626A (en) Constant voltage circuit
JP2004015423A (en) Circuit for generating constant current
JP2005234890A (en) Constant current circuit
JP2006260209A (en) Voltage controlling voltage source
KR20100124381A (en) Circuit for direct gate drive current reference source
JP2005285019A (en) Reference current generation circuit and reference voltage generation circuit
JPH10112614A (en) Bias current supply method and circuit
JP2004310444A (en) Voltage generating circuit

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070111

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100115

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100310

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100331

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100402

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130528

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees