JPH02114308A - 定電圧発生回路 - Google Patents

定電圧発生回路

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JPH02114308A
JPH02114308A JP63268596A JP26859688A JPH02114308A JP H02114308 A JPH02114308 A JP H02114308A JP 63268596 A JP63268596 A JP 63268596A JP 26859688 A JP26859688 A JP 26859688A JP H02114308 A JPH02114308 A JP H02114308A
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JP
Japan
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differential input
mosfets
voltage
change
ratio
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JP63268596A
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Hitoshi Abiko
安彦 仁
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NEC Corp
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置に関し、特に半導体集積回路に搭載
される出力変動の温度依存性が極めて低い定電圧発生回
路の回路構成に関する。
〔従来の技術〕
従来この種の回路はΔvT型定型圧電圧発生回路ばれ、
第3図に一例を示すように、互いに閾値電圧の異なる一
対のNチャネルMOS型出電界効果トランジスター(以
下MOSFETと略称する)301及び302により構
成される差動入力部312と、この差動入力部312の
出力を増幅する少なくとも一段の増幅部313(第3図
では、MOSFET306及び307で構成される1段
インバータ)と、これら差動入力部312及び増幅部3
13とカレントミラー構成で接続される定電流発生部3
14(第3図では、MOSFET30B及び309で構
成される)から成り、差動入力部312の正転入力であ
るMOSFET302のゲート電極が接地され、差動入
力部312のMOSFET301,302の基板電位は
自分自身のソース電位であるノード310の電位になっ
ている。
尚、第3図中MO3FET303,306,308はP
チャネルMOSFET、残りのMOS F E Tは全
てNチャネルMOSFETであり、PチャネルMO3F
ETの基板電位は全て電源電圧に接続され、Nチャネル
MOSFETの基板電位はMOSFET301,302
を除いて全て接地さhている。
但し、MOSFET302は本従来技術例ではゲートソ
ース間電圧が負になるため、その状態で飽和領域動作す
るデイプリージョンタイプでなければならない。又、一
般には出力ノード311と反転入力ノード301の間に
は、トリミング回路と呼ばれる出力電圧調整回路が設け
られるが、本発明とは直接関係がないので省略している
回路動作の概要は、次の通りである。
反転入力のMOSFET301に出力ノード311が入
力されているので負帰還がかかり、出力ノード311に
はMOSFET301及び302に流れるドレイン電流
比がトランジスター303及び304のチャネル領域の
W/L比と同じになるような電圧が現われる。この際、
差動入力部312のMOSFET301,302の基板
電位が自分自身のソース電位であるノード310の電位
になっているので、温度変化等により各トランジスター
の動作条件が変化しても基板−ソース間電圧が変化しな
いので、閾値電圧の基板−ソース間電圧依存性による閾
値電圧の変化を考慮しなくて済む。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した従来技術では、出力電圧の電源電圧変動除去比
(以下PSRRと略称する)が大きいという欠点がある
その理由を、以下に説明する。
この種の回路では、トランジスターは飽和領域で動作す
るよう設計されているので、トランジスターのドレイン
電流IDは、 で表わされるものと考えて良い。但し、μは移動度、C
1は単位面積当りのゲート容量、L及びWはそれぞれチ
ャネル長及びチャネル幅、v03はゲートソース間電圧
、vT閾値電圧である。
今、各トランジスターのμ* L+ We Inn v
、、。
v−rを、それぞれのトランジスタ一番号の最下位桁と
同じ添字で示す(即ち、例えばμmはトランジスター3
01の移動度を示す)ものとする。
MO3FET301及び302のドレイン電流は、(1
)式からそれぞれ と表わされるから、出力v0の変化Δv0はと表わされ
る。これら(2)、 (3)式をV。Sについて解いて ΔT ΔT ΔT ΔVTI    ΔvT□ ΔT     ΔT であるから、温度がΔT変化した時、VOSがΔv0゜
変化したとすると、 となる。
MOSFET303及び304のチャンネル領域のW/
L比がp : q、MOSFET309及び305のチ
ャンネル領域のW/L比が1:α、即ち であるとすると、 となる。この時 roe  ΔT   /’I  ΔT   I Vas
e  VT* l  ΔT・・・・・・ a9 であるから、結局(8)式の出力v0の変化Δv0は、
入力段MOSFET301,302及び、電流源MOS
FET309の閾値電圧並びに移動度の温度変動によっ
て決まるといえる。
今、トランジスターパラメータの一例を(8)式に代入
して出力Voの変化ΔVoを計算するとだから IDI  ΔT αPIDI p+q ΔT ID2  ΔT αqI+n 1)十(1 ΔT IDI   ΔT となる。
従って、出力V。の変化Δvoが零になるように差動入
力段MOSFET301,302のドレイン電流比p、
qを最適に設計する為に、p、qがアンバランスになり
PSRRが劣化スる。
更に、p、qを最適に設計して出力の温度変動を零にし
ても、実際には各パラメータの誤差が±10%程度ある
から、結果として支配項である閾値電圧の温度変動率の
誤差から±0.lX10−3のオーダーの出力変動が現
われる。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の定電圧発生回路は、その基板電位が特定固定電
位に接続された互いに閾値電圧の異なる一対のMOSF
ETにより構成される差動入力部と、当該差動入力部の
出力を増幅する少なくとも一段の増幅部と、これら差動
入力部及び増幅部とカレントミラー構成で接続される定
電流発生部から成り、この差動入力部の正転入力が固定
電位点に接続され、且つ、差動入力部のMOSFETの
ドレイン電流の比が1=1であることを構成要件とする
即ち、本発明では、温度変化によって基板−ソース間電
圧が変化する為、閾値電圧の基板−ソース間電圧依存性
による閾値電圧変化が起こるが、この基板−ソース間電
圧変化による閾値電圧変化が、温度変化による閾値電圧
変化を打ち消す方向に働くので、出力の温度変動を差動
入力部のドレイン電流比のアンバランスで補償する必要
がないという利点を有する。
〔実施例〕
以下、図面に従って本発明をより詳細に説明する。
第1図(a)は、本発明の一実施例を示す回路図である
本実施例は、差動入力部がエンハンスメント、及びデイ
プリージョンタイプNチャネルMO3FET101.1
02により構成され、基板電位は接地されている。尚、
第1図中MOSFET103,104゜106.108
はPチャネルMOSFETで、残りのトランジスターは
全てNチャネルMOSFETである。又、PチャネルM
O3FETの基板電位は全て電源電圧に接続され、Nチ
ャネルMOSFETの基板電位は全て接地されている。
従来技術を示した第3図の大きな違いは、差動入力部の
MOSFETI O1,102の基板電位が自分自身の
ソース電位ではなく接地になっていることである。
その為、温度変化によるMOSFET102のゲートソ
ース間の電圧の変化は、MOSFET102のゲートが
接地されているのでノード110の変化となり、結局M
OSFETIO1及び102の基板−ソース間電圧変化
となる。
今、MOSFET101及び102の閾値電圧の基板−
ソース間電圧依存係数をそれぞれに1、及びに2とする
と、(6)、 (7)式から・・・・・・ 0η ・・・・・・ αね と表わされるから、出力■。の変化Δ■。はΔT ΔT ΔT ΔT 1十に2 ΔT となる。
従って、本発明は従来技術に比べMOSFET101及
び102の閾値電圧の温度変化率の差が、基板−ソース
間電圧依存係数の関わる項(1+Kl)/(1+に2)
の分だけ小さくなる。従来技術の項で一例として使った
MOSFETでは、 K、=0.3          ・・・・・・ (2
+)K2=0.15         ・・・・・・ 
(21)なので (1+に+) / (1+に2) = 1.13≧1 
 ・・・・・・ ■となり、式θωから出力電圧の温度
変化率は、Δv0 = −1,2x 10−”+1.02X 10−3ΔT と表わされる。
従って、閾値電圧の温度変化率の差が従来技術より小さ
くなるのでp、qを、1:1に設計しても出力電圧の温
度変化率は従来技術と同じ程度で、しかも差動入力段を
バランスさせたことにより回路のPSRRは向上する。
第1図(b)に差動入力段をバランスさせた場合とそう
でない場合のPSRRを比較して示す。
第1図(b)中曲線112が差動入力段を3:2程度に
した場合であり、曲線113が1:1にした場合である
が、両者で大きな差があることがわかる。
もっとも、これは−例にすぎないので使用するデバイス
によって効果の度合が変わるのは勿論である。
又、差動入力段のMOSFETのチャンネル領域のW/
L比はレイアウト上回じほうが有利であるが、回路上は
回路動作を満足するものであれば異なってもかまわない
第2図は、本発明の他の実施例を示す回路図である。
本実施例は、差動入力部がエンハンスメント、及びデイ
プリージョンタイプPチャネルMO3FET201,2
02により構成さh、基板電位は電源電圧に接続されて
いる。
動作原理は、第1図の実施例と同様なので説明は省略す
る。
尚、第2図中MOSFET203,204,206゜2
08はNチャネルMOSFETで、残りのMOSFET
は全てPチャネルMOSFETである。
又、PチャネルMOSFETの基板電位は全て電源電圧
に接続され、NチャネルMOSFETの基板電位は全て
接地されている。
以上、第1図及び第2図の実施例では、差動入力部がエ
ンハンスメント、及ヒティフリーションタイプであり、
基板電位は接地、又は電源電圧にしているが、本発明は
、これらに限定されるものではないことはいうまでもな
い。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明では温度変化によって基板
−ソース間電圧が変化する為、閾値電圧の基板−ソース
間電圧依存性による閾値電圧変化が起こるが、この基板
−ソース間電圧変化による閾値電圧変化が、温度変化に
よる閾値電圧変化を打ち消す方向に働くので、出力の温
度変動を差動入力部のドレイン電流比のアンバランスで
[する必要がなく、差動入力部のドレイン電流比をバラ
ンスさせてPSRRを向上できる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は本発明の一実施例を示す回路図、第1図
(b)はその効果を示す利得と周波数との関係図、及び
第2図は本発明の他の実施例を示す回路図、第3図は従
来技術を示す回路図である。 101.102,105,107,109,203゜2
04.206,208,301,302,305゜30
7.309・・・・・・NチャネルMOS型電界効果ト
ランジスタ、103,104,106,108゜201
.202,205,207,209,303゜304.
306,308・・・・・・PチャネルMO3型電界効
果トランジスタ、110・・・・・・ソースノード、3
10・・・・・・基板電位ノード、111,211゜3
11・・・・・・出力ノード、112・・・・・・差動
入力段を3:2にした時のPSRR,113・・・・・
・差動入力段をl:1にした時のPSRR1312・・
・・・・差動入力部、313・・・・・・増幅部、31
4・・・・・・定電流発生部。 代理人 弁理士  内 原   晋 103、 lOd、106.70θ ・・・Pテ〒ネル
MO5型電野幼 釆は一75ジ′ペター ・出力ノード ・ソースノード 宅 ■ (α) 第1図(b) 翳 図 3θ3 、304. J6(S、 3θB・P+rネル
MO5でトラシ 第3 凹

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 互いに閾値電圧の異なる一対のMOS型電界効果トラン
    ジスターにより構成される差動入力部と、当該差動入力
    部の出力を増幅する少なくとも一段の増幅部と、これら
    差動入力部及び増幅部とカレントミラー構成で接続され
    る定電流発生部とを含み、前記差動入力部の正転入力に
    固定電位が与えられた定電圧発生回路において、前記差
    動入力部のMOS型電界効果トランジスターの基板電位
    が前記固定電位が与えられ、且つ、前記差動入力部のM
    OS型電界効果トランジスターのドレイン電流の比が1
    :1であることを特徴とする定電圧発生回路。
JP63268596A 1988-10-24 1988-10-24 定電圧発生回路 Pending JPH02114308A (ja)

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