JPH0254578B2 - - Google Patents
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- JPH0254578B2 JPH0254578B2 JP56134915A JP13491581A JPH0254578B2 JP H0254578 B2 JPH0254578 B2 JP H0254578B2 JP 56134915 A JP56134915 A JP 56134915A JP 13491581 A JP13491581 A JP 13491581A JP H0254578 B2 JPH0254578 B2 JP H0254578B2
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- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
- G05F3/02—Regulating voltage or current
- G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is dc
- G05F3/10—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
- G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
- G05F3/20—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
- G05F3/22—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the bipolar type only
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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- Nonlinear Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
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- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は集積化基準電圧・電流源回路に関し、
その第１の目的は零を含む任意の温度係数を有す
る基準電圧あるいは基準電流源を実現することに
ある。
その第１の目的は零を含む任意の温度係数を有す
る基準電圧あるいは基準電流源を実現することに
ある。
本発明の第２の目的はきわめて低い電源電圧の
もとでその動作および特性が保証された基準電圧
あるいは基準電流源を実現することにある。
もとでその動作および特性が保証された基準電圧
あるいは基準電流源を実現することにある。
本発明の他の目的は零温度係数のもとできわめ
て広範囲の出力電圧範囲あるいは出力電流範囲を
有する基準電圧あるいは基準電流源を実現するこ
とにある。
て広範囲の出力電圧範囲あるいは出力電流範囲を
有する基準電圧あるいは基準電流源を実現するこ
とにある。
さらに、本発明の他の目的は公知のバンドギヤ
ツプ基準電圧源よりも狭いチツプ面積で零温度係
数の基準電圧を発生することの出来る基準電圧源
を実現することにある。
ツプ基準電圧源よりも狭いチツプ面積で零温度係
数の基準電圧を発生することの出来る基準電圧源
を実現することにある。
従来公知（例えばR.J.WIDLAR“New
Developments in IC Voltage Regulators”IEE
JOURNAL OF SOLID−STATE CIRCUITS，
Vol.SC−６、No.1Feb.1971）のバンドギヤツプ基
準電圧源回路は第１図に示す様にきわめて簡単な
回路構成で低電圧の零温度係数の出力電圧が得ら
れるため、乾電池使用のポータブル機器などを始
めとして、低電源電圧のもとで動作させる必要の
ある集積回路の内部にしばしば用いられている。
Developments in IC Voltage Regulators”IEE
JOURNAL OF SOLID−STATE CIRCUITS，
Vol.SC−６、No.1Feb.1971）のバンドギヤツプ基
準電圧源回路は第１図に示す様にきわめて簡単な
回路構成で低電圧の零温度係数の出力電圧が得ら
れるため、乾電池使用のポータブル機器などを始
めとして、低電源電圧のもとで動作させる必要の
ある集積回路の内部にしばしば用いられている。
第１図において、トランジスタ１のエミツタ電
流密度をJ1、トランジスタ２のエミツタ電流密度
をJ2、トランジスタ３のベース・エミツタ間電圧
をVBE3、抵抗４，５の抵抗値をそれぞれR4、R5
とし、さらに各トランジスタの直流電流増幅率は
充分大きいものとすると、前記トランジスタ３の
コレクタ・エミツタ間の電圧VCE3は次式で与えら
れる。
流密度をJ1、トランジスタ２のエミツタ電流密度
をJ2、トランジスタ３のベース・エミツタ間電圧
をVBE3、抵抗４，５の抵抗値をそれぞれR4、R5
とし、さらに各トランジスタの直流電流増幅率は
充分大きいものとすると、前記トランジスタ３の
コレクタ・エミツタ間の電圧VCE3は次式で与えら
れる。
VCE3＝VBE3＋R4／R5・kT／ｑln（J1／J2）……(1
) ここでｋはボルツマン定数で、ｋ＝1.38×
10-23joule／〓、またｑは電子の電荷で、ｑ＝
1.602×10-19Coulomb、さらに、Ｔは絶対温度
（〓）である。
) ここでｋはボルツマン定数で、ｋ＝1.38×
10-23joule／〓、またｑは電子の電荷で、ｑ＝
1.602×10-19Coulomb、さらに、Ｔは絶対温度
（〓）である。
また(1)式で表わされる基準電圧VCE3の温度係数
は次式で与えられる。
は次式で与えられる。
∂VCE3／∂T＝∂VBE3／∂T＋R4／R5・ｋ／ｑln（
J1／J2） ……(2) ∂VBE3／∂Tはよく知られている様に約−２m
Ｖ／℃であるので、 ∂VCE3／∂T＝−２×10-3＋R4／R5・ｋ／ｑln（J
1／J2） ……(3) いま一例としてJ1/J2＝10としたときR4/R5≒
10のとき(3)式は０となる。またこのときの(1)式か
らVCE3は約1.2Vとなる。
J1／J2） ……(2) ∂VBE3／∂Tはよく知られている様に約−２m
Ｖ／℃であるので、 ∂VCE3／∂T＝−２×10-3＋R4／R5・ｋ／ｑln（J
1／J2） ……(3) いま一例としてJ1/J2＝10としたときR4/R5≒
10のとき(3)式は０となる。またこのときの(1)式か
らVCE3は約1.2Vとなる。
すなわち、第１図において、トランジスタ２の
エミツタ面積の大きさをトランジスタ１のエミツ
タ面積の10倍に設定し、抵抗４の抵抗値を抵抗５
の抵抗値の10倍に設定したとき、トランジスタ３
のコレクタ・エミツタ間に現われる出力電圧の温
度係数は０となる。
エミツタ面積の大きさをトランジスタ１のエミツ
タ面積の10倍に設定し、抵抗４の抵抗値を抵抗５
の抵抗値の10倍に設定したとき、トランジスタ３
のコレクタ・エミツタ間に現われる出力電圧の温
度係数は０となる。
同様にしてJ1/J2の値を変えて計算してみると、
J1/J2＝２に設定した場合にはR4/R5が33.5のとき
に零温度係数となり、J1/J2＝４に設定した場合
にはR4/R5が16.7のときに零温度係数となり、J1/
Ｊ２＝６に設定した場合にはR4/R5が13.0のときに
零温度係数となる。なお、零温度係数のときの出
力電圧はいずれも約1.2Vである。
J1/J2＝２に設定した場合にはR4/R5が33.5のとき
に零温度係数となり、J1/J2＝４に設定した場合
にはR4/R5が16.7のときに零温度係数となり、J1/
Ｊ２＝６に設定した場合にはR4/R5が13.0のときに
零温度係数となる。なお、零温度係数のときの出
力電圧はいずれも約1.2Vである。
ところで、第１図に示したバンドギヤツプ定電
圧源回路はその名の示す通り、出力電圧としてシ
リコンのバンドギヤツプに相当する電圧のときに
のみ零温度係数となるので、零温度係数のもとで
1.2Vよりも大きな基準電圧が必要な場合や、反
対に1.2Vよりも小さな基準電圧が必要な場合に
はカレントミラー回路などを用いて出力電圧を増
倍したり分割する必要があつた。
圧源回路はその名の示す通り、出力電圧としてシ
リコンのバンドギヤツプに相当する電圧のときに
のみ零温度係数となるので、零温度係数のもとで
1.2Vよりも大きな基準電圧が必要な場合や、反
対に1.2Vよりも小さな基準電圧が必要な場合に
はカレントミラー回路などを用いて出力電圧を増
倍したり分割する必要があつた。
また第１図の定電流源６は一般にカレントミラ
ー回路が利用されるため、0.8V程度の電圧が最
低限必要となるので、電池７の出力電圧が2V以
下になると満足な特性が期待出来ないと言う問題
があつた。
ー回路が利用されるため、0.8V程度の電圧が最
低限必要となるので、電池７の出力電圧が2V以
下になると満足な特性が期待出来ないと言う問題
があつた。
さらに、計算例で示した様に零温度係数を得る
ためには、トランジスタ２とトランジスタ１のエ
ミツタ面積比や抵抗４と抵抗５の抵抗比を高い比
率に設定しなければならないため、広いチツプの
面積を必要としたり、温度特性のトラツキングが
問題になつたりした。
ためには、トランジスタ２とトランジスタ１のエ
ミツタ面積比や抵抗４と抵抗５の抵抗比を高い比
率に設定しなければならないため、広いチツプの
面積を必要としたり、温度特性のトラツキングが
問題になつたりした。
例えば、第１図の回路においてトランジスタ２
のエミツタ面積をトランジスタ１のエミツタ面積
の10倍に設定し、抵抗４の抵抗値を抵抗５の抵抗
値の10倍に設定したとすると、トランジスタ１の
面積とトランジスタ３の面積とを同じにしたとし
ても単位トランジスタが12個必要となり、また抵
抗８の抵抗値は抵抗４の抵抗値と同一程度にする
必要があるので、単位抵抗（抵抗５）の21倍の面
積を必要とする。
のエミツタ面積をトランジスタ１のエミツタ面積
の10倍に設定し、抵抗４の抵抗値を抵抗５の抵抗
値の10倍に設定したとすると、トランジスタ１の
面積とトランジスタ３の面積とを同じにしたとし
ても単位トランジスタが12個必要となり、また抵
抗８の抵抗値は抵抗４の抵抗値と同一程度にする
必要があるので、単位抵抗（抵抗５）の21倍の面
積を必要とする。
さらに定電流源６を構成するために数個のトラ
ンジスタと抵抗が必要になるため、第１図に示し
たバンドギヤツプ定電圧源は回路構成こそ簡単で
あるが、実際に構成するためには集積回路のチツ
プ上で多くの面積を必要とし、それ故に熱的トラ
ツキング（物理的にも電気的にもJ1/J2＝10とR4/
Ｒ５＝10を維持する必要がある）がとり離いと言
う問題があつた。
ンジスタと抵抗が必要になるため、第１図に示し
たバンドギヤツプ定電圧源は回路構成こそ簡単で
あるが、実際に構成するためには集積回路のチツ
プ上で多くの面積を必要とし、それ故に熱的トラ
ツキング（物理的にも電気的にもJ1/J2＝10とR4/
Ｒ５＝10を維持する必要がある）がとり離いと言
う問題があつた。
本発明の基準電圧・電流源回路は以上の様な問
題を解消するものであり、以下その構成を図面に
基づいて説明する。
題を解消するものであり、以下その構成を図面に
基づいて説明する。
第２図は本発明の一実施例における基準電圧源
回路の回路結線図を示したもので、第２図におい
て、第１図と同一部分については同一図番で示さ
れている。
回路の回路結線図を示したもので、第２図におい
て、第１図と同一部分については同一図番で示さ
れている。
第２図において、トランジスタ９と前記トラン
ジスタ９のベース・コレクタ間に接続された抵抗
１０と該トランジスタ９のベース・エミツタ間に
接続された抵抗１１によつて構成された定電圧回
路１２には定電流源１３によつてバイアス電流が
供給され、トランジスタ１４のベースには前記定
電圧回路１２の出力電圧が印加され、前記トラン
ジスタ１４のエミツタとマイナス側給電線路７ｂ
の間には抵抗１５が接続されている。
ジスタ９のベース・コレクタ間に接続された抵抗
１０と該トランジスタ９のベース・エミツタ間に
接続された抵抗１１によつて構成された定電圧回
路１２には定電流源１３によつてバイアス電流が
供給され、トランジスタ１４のベースには前記定
電圧回路１２の出力電圧が印加され、前記トラン
ジスタ１４のエミツタとマイナス側給電線路７ｂ
の間には抵抗１５が接続されている。
一方、プラス側給電線路７ａとマイナス側給電
線路７ｂの間に定電流源１６を介してトランジス
タ１のベース・エミツタ間が接続され、前記トラ
ンジスタ１のコレクタとベースは直接接続され、
前記トランジスタ１のベース（コレクタ）側には
トランジスタ２のベースが接続され、前記トラン
ジスタ２のエミツタは抵抗５を介してマイナス側
給電線路７ｂに接続され、前記トランジスタ２の
コレクタと前記トランジスタ１４のコレクタは共
通接続されて、その接続点とプラス側給電線路７
ａの間には抵抗１７が挿入されている。
線路７ｂの間に定電流源１６を介してトランジス
タ１のベース・エミツタ間が接続され、前記トラ
ンジスタ１のコレクタとベースは直接接続され、
前記トランジスタ１のベース（コレクタ）側には
トランジスタ２のベースが接続され、前記トラン
ジスタ２のエミツタは抵抗５を介してマイナス側
給電線路７ｂに接続され、前記トランジスタ２の
コレクタと前記トランジスタ１４のコレクタは共
通接続されて、その接続点とプラス側給電線路７
ａの間には抵抗１７が挿入されている。
さて、第２図の回路において、抵抗５，１０，
１１，１５，１７の抵抗値をそれぞれR5、R10、
R11、R15、R17とし、トランジスタ９およびトラ
ンジスタ１４のベース・エミツタ間電圧をそれぞ
れVBE9、VBE14、トランジスタ１のエミツタ電流
とトランジスタ２のエミツタ電流が等しくてその
電流密度がそれぞれJ1、J2であるとし、トランジ
スタ２およびトランジスタ１４のコレクタ電流を
それぞれI2、I14とし、さらに各トランジスタの直
流電流増幅率が充分大きいものとすると、抵抗１
７の両端に現われる電圧ESは ES＝R17（I2＋I14） ……(4) ところで、 I2＝１／R5・kT／ｑln（J1／J2） ……(5) I14＝１／R15・（R10＋R11／R11VBE9−VBE14） ……(6) VBE9＝VBE14が成り立つものとすると、(4)〜(6)
式より ES＝R17／R15・VBE9（１＋R10／R11）＋R17／R5・kT／
ｑln（J1／J2） ……(7) 抵抗５，１０，１１，１５，１７はすべて集積
回路上の拡散抵抗によつて構成するものとする
と、その温度係数はいずれも約2000ppm/℃であ
るから、抵抗１７の両端に現われる電圧ESの温度
係数は次式によつて与えられる。
１１，１５，１７の抵抗値をそれぞれR5、R10、
R11、R15、R17とし、トランジスタ９およびトラ
ンジスタ１４のベース・エミツタ間電圧をそれぞ
れVBE9、VBE14、トランジスタ１のエミツタ電流
とトランジスタ２のエミツタ電流が等しくてその
電流密度がそれぞれJ1、J2であるとし、トランジ
スタ２およびトランジスタ１４のコレクタ電流を
それぞれI2、I14とし、さらに各トランジスタの直
流電流増幅率が充分大きいものとすると、抵抗１
７の両端に現われる電圧ESは ES＝R17（I2＋I14） ……(4) ところで、 I2＝１／R5・kT／ｑln（J1／J2） ……(5) I14＝１／R15・（R10＋R11／R11VBE9−VBE14） ……(6) VBE9＝VBE14が成り立つものとすると、(4)〜(6)
式より ES＝R17／R15・VBE9（１＋R10／R11）＋R17／R5・kT／
ｑln（J1／J2） ……(7) 抵抗５，１０，１１，１５，１７はすべて集積
回路上の拡散抵抗によつて構成するものとする
と、その温度係数はいずれも約2000ppm/℃であ
るから、抵抗１７の両端に現われる電圧ESの温度
係数は次式によつて与えられる。
∂ES／∂T＝−２×10-3×R17／R15（１＋R10／R11）
＋R17／R5・ｋ／ｑln（J1／J2） ……(8)
但し、トランジスタ９，１４のベース・エミツ
タ間電圧の温度係数は−２mV/℃としている。
タ間電圧の温度係数は−２mV/℃としている。
(8)式において、トランジスタ１のエミツタ電流
密度J1がトランジスタ２のエミツタ電流密度J2よ
りも高いときに(8)式の値は０となり得る。
密度J1がトランジスタ２のエミツタ電流密度J2よ
りも高いときに(8)式の値は０となり得る。
(1)、(3)式と(7)、(8)式を比較すれば明らかな様
に、(3)式の右辺第１項は定数であるので(3)式の値
が０になる様なR4、R5、J1、J2のもとでは(1)式
は一定の値しかとることが出来ないのに対して、
本発明の第２図の回路では零温度係数のもとで出
力電圧を任意に設定出来ることがわかる。すなわ
ち第１図の回路において、零温度係数のもとでの
出力電圧VCE3は(3)式の値が０になる条件を(1)式に
代入して VCE3(0)＝VBE3＋２×Ｔ×10-3 ……(9) VBE3＝0.66VとするとＴ＝300〓においては
VCE3(0)の値は1.26となる。
に、(3)式の右辺第１項は定数であるので(3)式の値
が０になる様なR4、R5、J1、J2のもとでは(1)式
は一定の値しかとることが出来ないのに対して、
本発明の第２図の回路では零温度係数のもとで出
力電圧を任意に設定出来ることがわかる。すなわ
ち第１図の回路において、零温度係数のもとでの
出力電圧VCE3は(3)式の値が０になる条件を(1)式に
代入して VCE3(0)＝VBE3＋２×Ｔ×10-3 ……(9) VBE3＝0.66VとするとＴ＝300〓においては
VCE3(0)の値は1.26となる。
これに対して、(8)式の値が０になる条件を(7)式
に代入すると、 ES(0)＝R17／R15（１＋R10／R11）（VBE9＋２×Ｔ×10-
3） ……(10) (10)式より第２図の回路においては出力電圧が自
由に設定出来ることがわかる。
に代入すると、 ES(0)＝R17／R15（１＋R10／R11）（VBE9＋２×Ｔ×10-
3） ……(10) (10)式より第２図の回路においては出力電圧が自
由に設定出来ることがわかる。
次に、第１図の場合と同様に、一例としてJ1/J
２＝２としたときの零温度係数のもとでの抵抗５，
１０，１１，１５，１７の抵抗比率を求めてみる
と（VBE9＝0.66Vとする。）、抵抗１１の抵抗値を
抵抗１０の抵抗値の10倍に設定したとき、抵抗５
と抵抗１５の最適比率は10対３となる。また、抵
抗１７の抵抗値を抵抗１５の抵抗値と等しくして
おくと出力電圧は約0.12Vとなる。
２＝２としたときの零温度係数のもとでの抵抗５，
１０，１１，１５，１７の抵抗比率を求めてみる
と（VBE9＝0.66Vとする。）、抵抗１１の抵抗値を
抵抗１０の抵抗値の10倍に設定したとき、抵抗５
と抵抗１５の最適比率は10対３となる。また、抵
抗１７の抵抗値を抵抗１５の抵抗値と等しくして
おくと出力電圧は約0.12Vとなる。
以上の定数によると、第２図の回路は単位トラ
ンジスタ５個と単位抵抗19個分のチツプ面積で構
成出来ることになり、第１図の回路に比べて半分
近くまでチツプサイズを縮少することが可能とな
る（但し、定電流源は除く）。
ンジスタ５個と単位抵抗19個分のチツプ面積で構
成出来ることになり、第１図の回路に比べて半分
近くまでチツプサイズを縮少することが可能とな
る（但し、定電流源は除く）。
さらに、第２図の回路における動作可能な限界
電圧は、出力電圧が1V以下の場合には、実質的
に定電圧回路１２と定電流源１３によつて決定さ
れ、前述の定数のもとで、前記定電流源１３の電
圧余裕を0.8Vとすると、動作限界最低電圧は
1.53Vとなる。
電圧は、出力電圧が1V以下の場合には、実質的
に定電圧回路１２と定電流源１３によつて決定さ
れ、前述の定数のもとで、前記定電流源１３の電
圧余裕を0.8Vとすると、動作限界最低電圧は
1.53Vとなる。
なお、定電流源としてドロツプ電圧の少ないも
のを使用したり、抵抗などの他の給電手段を用い
れば動作限界電圧をさらに低くすることも可能で
ある。
のを使用したり、抵抗などの他の給電手段を用い
れば動作限界電圧をさらに低くすることも可能で
ある。
ところで第２図の回路では抵抗１７の両端に基
準電圧を発生させているが、前記抵抗１７を省い
てトランジスタ２およびトランジスタ１４のコレ
クタから定電流出力を取り出すことも出来る。そ
のときの電流値をISとすると、 IS＝１／R15・VBE9（１＋R10／R11）＋１／R5・kT／ｑl
n（J1／J2） ……(11) 零温度係数のもとでは IS(0)＝１／R15（１＋R10／R11）（VBE9＋２×Ｔ×10-3
） ……(12) 但し ln（J1／J2）＝（−２×10-3）（１＋R10／R11）qR5／k
R15 ……（13） 第３図は本発明の別の実施例を示したもので、
トランジスタ１８とトランジスタ１９、抵抗２０
と抵抗２１によるミラー回路によつて基準電圧を
抵抗２１の両端に発生させている。前記抵抗２
０，２１の抵抗値をそれぞれR20、R21とすると、
基準電圧ES2は ES2＝R21／R20｛R17／R15・VBE9（１＋R10／R11） ＋R17／R5・kT／ｑln（J1／J2）｝ ……（14） 次に、第４図および第５図は本発明のさらに別
の実施例を示した回路結線図である。第４図で
は、ダイオード接続されたトランジスタ２２とト
ランジスタ２３によつて定電圧回路１２が構成さ
れており、さらに抵抗２４と抵抗２５が定電流源
１３および１６の代わりに用いられている。第４
図の回路は電源７の電圧があまり変化しない場合
に有用であるが、ポータブルカセツトテープレコ
ーダなどの様に電池電圧が大幅に変動する場合に
は抵抗２４および抵抗２５の給電線路側を他の定
電圧点、例えばカソードがマイナス側給電線路に
接続された表示用の発光ダイオードのアノードな
どに接続すれば、トランジスタ１および定電圧回
路１２のバイアス電流は電源電圧の変動に対して
はかなり安定化される。
準電圧を発生させているが、前記抵抗１７を省い
てトランジスタ２およびトランジスタ１４のコレ
クタから定電流出力を取り出すことも出来る。そ
のときの電流値をISとすると、 IS＝１／R15・VBE9（１＋R10／R11）＋１／R5・kT／ｑl
n（J1／J2） ……(11) 零温度係数のもとでは IS(0)＝１／R15（１＋R10／R11）（VBE9＋２×Ｔ×10-3
） ……(12) 但し ln（J1／J2）＝（−２×10-3）（１＋R10／R11）qR5／k
R15 ……（13） 第３図は本発明の別の実施例を示したもので、
トランジスタ１８とトランジスタ１９、抵抗２０
と抵抗２１によるミラー回路によつて基準電圧を
抵抗２１の両端に発生させている。前記抵抗２
０，２１の抵抗値をそれぞれR20、R21とすると、
基準電圧ES2は ES2＝R21／R20｛R17／R15・VBE9（１＋R10／R11） ＋R17／R5・kT／ｑln（J1／J2）｝ ……（14） 次に、第４図および第５図は本発明のさらに別
の実施例を示した回路結線図である。第４図で
は、ダイオード接続されたトランジスタ２２とト
ランジスタ２３によつて定電圧回路１２が構成さ
れており、さらに抵抗２４と抵抗２５が定電流源
１３および１６の代わりに用いられている。第４
図の回路は電源７の電圧があまり変化しない場合
に有用であるが、ポータブルカセツトテープレコ
ーダなどの様に電池電圧が大幅に変動する場合に
は抵抗２４および抵抗２５の給電線路側を他の定
電圧点、例えばカソードがマイナス側給電線路に
接続された表示用の発光ダイオードのアノードな
どに接続すれば、トランジスタ１および定電圧回
路１２のバイアス電流は電源電圧の変動に対して
はかなり安定化される。
第５図では、トランジスタ２のエミツタ電流と
前記トランジスタ２に対してコンプリメンタリー
なトランジスタ２６のコレクタ電流の一部を抵抗
２７を介して抵抗５の両端で合成している。ダイ
オード２８のPN接合部の電流密度に比べてトラ
ンジスタ２のエミツタ電流密度を小さくしておく
ことによつて、前記トランジスタ２のコレクタ電
流は正の温度係数を有し、一方トランジスタ２６
のコレクタ電流は負の温度係数を有しているの
で、抵抗２７と抵抗５の比率を適当に設定するこ
とによつて前記抵抗５の両端には零温度係数の微
小基準電圧が得られる。
前記トランジスタ２に対してコンプリメンタリー
なトランジスタ２６のコレクタ電流の一部を抵抗
２７を介して抵抗５の両端で合成している。ダイ
オード２８のPN接合部の電流密度に比べてトラ
ンジスタ２のエミツタ電流密度を小さくしておく
ことによつて、前記トランジスタ２のコレクタ電
流は正の温度係数を有し、一方トランジスタ２６
のコレクタ電流は負の温度係数を有しているの
で、抵抗２７と抵抗５の比率を適当に設定するこ
とによつて前記抵抗５の両端には零温度係数の微
小基準電圧が得られる。
このように本発明の集積化基準電圧・電流源回
路は端子電圧がバイアス電流の変化に対してはほ
ぼ一定で、負の温度係数を有する定電圧手段（実
施例のように定電圧回路であつても良いし、単一
の定電圧素子であつても良い）と、設定電圧手段
にバイアス電流を供給する電流供給手段と、ベー
スに前記電圧手段の端子電圧が印加され、エミツ
タは抵抗を介して一方の給電線路に接続され、そ
のコレクタ電流が負の温度係数を有する第１のト
ランジスタと、給電線路間に電流供給手段を介し
て接続されて順方向にバイアスされたダイオード
手段と、ベースに前記PN接合の端子電圧が印加
され、エミツタは抵抗を介して一方の給電線路に
接続され、そのコレクタ電流が正の温度係数を有
する第２のトランジスタとを備えるとともに、前
記ダイオード手段の電流密度が前記第２のトラン
ジスタのエミツタ電流密度よりも高くなるように
設定し、前記第１のトランジスタの出力電流（コ
レクタ電流またはエミツタ電流）と前記第２のト
ランジスタの出力電流を合成し、その合成点より
基準出力電圧あるいは基準出力電流を取り出した
ことを特徴とするもので、従来のバンドギヤツプ
基準電圧源が電圧合成によつて基準電圧を作り出
していたのに対して、本発明の回路では電流合成
によつて基準電圧あるいは基準電流を作り出して
いるため、容易に1V以下の基準電圧が得られる
し、先に述べたような種々の利点が生じてくる。
路は端子電圧がバイアス電流の変化に対してはほ
ぼ一定で、負の温度係数を有する定電圧手段（実
施例のように定電圧回路であつても良いし、単一
の定電圧素子であつても良い）と、設定電圧手段
にバイアス電流を供給する電流供給手段と、ベー
スに前記電圧手段の端子電圧が印加され、エミツ
タは抵抗を介して一方の給電線路に接続され、そ
のコレクタ電流が負の温度係数を有する第１のト
ランジスタと、給電線路間に電流供給手段を介し
て接続されて順方向にバイアスされたダイオード
手段と、ベースに前記PN接合の端子電圧が印加
され、エミツタは抵抗を介して一方の給電線路に
接続され、そのコレクタ電流が正の温度係数を有
する第２のトランジスタとを備えるとともに、前
記ダイオード手段の電流密度が前記第２のトラン
ジスタのエミツタ電流密度よりも高くなるように
設定し、前記第１のトランジスタの出力電流（コ
レクタ電流またはエミツタ電流）と前記第２のト
ランジスタの出力電流を合成し、その合成点より
基準出力電圧あるいは基準出力電流を取り出した
ことを特徴とするもので、従来のバンドギヤツプ
基準電圧源が電圧合成によつて基準電圧を作り出
していたのに対して、本発明の回路では電流合成
によつて基準電圧あるいは基準電流を作り出して
いるため、容易に1V以下の基準電圧が得られる
し、先に述べたような種々の利点が生じてくる。
第６図および第７図は第３図の定電流源１３と
定電流源１６を含めた具体的な回路結線図を示し
たものであるが、いずれの実施例においても定電
流源１６に相当する電流供給源からトランジスタ
１に供給される電流値が正の温度係数を有するよ
うに考慮されている。これは零温度係数のもとで
はトランジスタ２のエミツタ電流は正の温度係数
を有しており、それに伴なつてトランジスタのエ
ミツタ電流も同程度の正の温度係数をもたせない
と、温度変化に対するトラツキングがとれなくな
つてしまうためである。
定電流源１６を含めた具体的な回路結線図を示し
たものであるが、いずれの実施例においても定電
流源１６に相当する電流供給源からトランジスタ
１に供給される電流値が正の温度係数を有するよ
うに考慮されている。これは零温度係数のもとで
はトランジスタ２のエミツタ電流は正の温度係数
を有しており、それに伴なつてトランジスタのエ
ミツタ電流も同程度の正の温度係数をもたせない
と、温度変化に対するトラツキングがとれなくな
つてしまうためである。
第６図においては、トランジスタ２９と抵抗３
０によつて抵抗３１の両端に定電圧を発生させ、
その定電圧点から抵抗３２を介してバイアス電流
を与えている。
０によつて抵抗３１の両端に定電圧を発生させ、
その定電圧点から抵抗３２を介してバイアス電流
を与えている。
また第７図においては、トランジスタ２９がト
ランジスタ１に定電流を供給するが、その一部を
コレクタ電流が負の温度係数となるトランジスタ
３２′に吸収させて、その結果、実質的にトラン
ジスタ１に供給される電流値が正の温度係数を有
する様に構成されている。
ランジスタ１に定電流を供給するが、その一部を
コレクタ電流が負の温度係数となるトランジスタ
３２′に吸収させて、その結果、実質的にトラン
ジスタ１に供給される電流値が正の温度係数を有
する様に構成されている。
なお、第６図および第７図において、トランジ
スタ３３，３４、抵抗３５，３６，３７はいずれ
もトランジスタ１４に初期電流を流すための起動
回路を構成しており、電源電圧が印加された直後
にトランジスタ３３が導通して前記トランジスタ
１４にベース電流を供給するが、前記トランジス
タ１４にコレクタ電流が流れるとトランジスタ３
４が導通して飽和状態になるので、それ以後は前
記トランジスタ３３は遮断状態に移行する。
スタ３３，３４、抵抗３５，３６，３７はいずれ
もトランジスタ１４に初期電流を流すための起動
回路を構成しており、電源電圧が印加された直後
にトランジスタ３３が導通して前記トランジスタ
１４にベース電流を供給するが、前記トランジス
タ１４にコレクタ電流が流れるとトランジスタ３
４が導通して飽和状態になるので、それ以後は前
記トランジスタ３３は遮断状態に移行する。
第８図に示した本発明のさらに別の実施例で
は、もつと積極的にトランジスタ２のエミツタ電
流とトランジスタ１のエミツタ電流のトラツキン
グをとり、さらに負の温度係数を有する定電圧回
路１２へのバイアス電流も正の温度係数をもたせ
て前記定電圧回路１２の出力電圧の温度係数を低
減せしめ、その結果、抵抗５と抵抗１５の抵抗比
が１対１に近づく様にしている。
は、もつと積極的にトランジスタ２のエミツタ電
流とトランジスタ１のエミツタ電流のトラツキン
グをとり、さらに負の温度係数を有する定電圧回
路１２へのバイアス電流も正の温度係数をもたせ
て前記定電圧回路１２の出力電圧の温度係数を低
減せしめ、その結果、抵抗５と抵抗１５の抵抗比
が１対１に近づく様にしている。
第８図において、トランジスタ３８，３９，４
０、抵抗４１，４２，４３，４４はカレンミラー
を用いた昇圧回路を構成しており、抵抗１７の両
端に発生する基準電圧をES、抵抗４１，４２，４
３，４４の抵抗値をそれぞれR41、R42、R43、
R44とすると、抵抗４４の両端に発生する電圧ES2
は次式で与えられる。
０、抵抗４１，４２，４３，４４はカレンミラー
を用いた昇圧回路を構成しており、抵抗１７の両
端に発生する基準電圧をES、抵抗４１，４２，４
３，４４の抵抗値をそれぞれR41、R42、R43、
R44とすると、抵抗４４の両端に発生する電圧ES2
は次式で与えられる。
ES2＝R42・R44／R41・R43・ES ……（15）
一方、トランジスタ４５のエミツタ側の抵抗４
６の抵抗値をR46、トランジスタ４７のエミツタ
側の抵抗４８の抵抗値をR48とすると、前記トラ
ンジスタ４５，４７のコレクタ電流I45、I47は次
式で与えられる。
６の抵抗値をR46、トランジスタ４７のエミツタ
側の抵抗４８の抵抗値をR48とすると、前記トラ
ンジスタ４５，４７のコレクタ電流I45、I47は次
式で与えられる。
I45＝ES2−VBE45／R46 ……（16）
I47＝ES2−VBE47／R48 ……（17）
但し、VBE45、VBE47はそれぞれ前記トランジス
タ４５，４７のベース・エミツタ間電圧である。
基準電圧ESの温度係数が０であるとき、（15）式
からES2の温度係数も０となり、このとき前記ト
ランジスタ４５，４７のコレクタ電流の温度係数
はベース・エミツタ間電圧の温度係数（ほぼ−
3300ppm）、ならびにエミツタ側に接続された抵
抗の抵抗値の温度係数（ベース拡散抵抗ではほぼ
＋2000ppm）に支配されるようになる。
タ４５，４７のベース・エミツタ間電圧である。
基準電圧ESの温度係数が０であるとき、（15）式
からES2の温度係数も０となり、このとき前記ト
ランジスタ４５，４７のコレクタ電流の温度係数
はベース・エミツタ間電圧の温度係数（ほぼ−
3300ppm）、ならびにエミツタ側に接続された抵
抗の抵抗値の温度係数（ベース拡散抵抗ではほぼ
＋2000ppm）に支配されるようになる。
ところで、トランジスタ２のエミツタ側にも抵
抗５が挿入されているため、抵抗値の温度係数に
よるJ1、J2の温度変化は完全にトラツキングがと
れ、結局、抵抗の温度係数については相殺される
ので、（16）式におけるVBE45の温度係数のみが有
効に働き、抵抗４４の両端に発生させる電圧を
VBE45に近づけることによつて、トランジスタ４
５のコレクタ電流の温度係数をトランジスタ２の
エミツタ電流の温度係数に近づけることが出来、
きわめて安定度の高い基準電圧源を実現すること
が可能となる。
抗５が挿入されているため、抵抗値の温度係数に
よるJ1、J2の温度変化は完全にトラツキングがと
れ、結局、抵抗の温度係数については相殺される
ので、（16）式におけるVBE45の温度係数のみが有
効に働き、抵抗４４の両端に発生させる電圧を
VBE45に近づけることによつて、トランジスタ４
５のコレクタ電流の温度係数をトランジスタ２の
エミツタ電流の温度係数に近づけることが出来、
きわめて安定度の高い基準電圧源を実現すること
が可能となる。
以上示したように、本発明の集積化基準電圧・
電流源では、従来のバンドギヤツプ基準電圧源が
負の温度係数を有する電圧と正の温度係数を有す
る電圧の加算によつて出力電圧を得ていたのに対
して、負の温度係数を有する電流と正の温度係数
を有する電流の合成によつて基準電流あるいは基
準電圧を得るように構成されているので、零を含
む任意の温度係数を有する基準電圧あるいは基準
電流源が実現出来るだけでなく、従来よりもはる
かに低い電源電圧のもとで確実に動作する基準電
流源あるいは基準電圧源をも実現することが出来
る。また従来のバンドギヤツプ基準電圧源の出力
電圧が零温度係数のもとでは約1.2Vに固定され
ていたのに対し、本発明を実施することにより任
意の大きさの基準電圧を得ることが出来る。さら
にはその基本構成において従来のバンドギヤツプ
基準電圧源よりもチツプ上での占有電圧源よりも
チツプ上での占有面積が小さいなど数々の特徴を
有するので、産業上その応用は際限がなく、きわ
めて大なる効果を奏する。
電流源では、従来のバンドギヤツプ基準電圧源が
負の温度係数を有する電圧と正の温度係数を有す
る電圧の加算によつて出力電圧を得ていたのに対
して、負の温度係数を有する電流と正の温度係数
を有する電流の合成によつて基準電流あるいは基
準電圧を得るように構成されているので、零を含
む任意の温度係数を有する基準電圧あるいは基準
電流源が実現出来るだけでなく、従来よりもはる
かに低い電源電圧のもとで確実に動作する基準電
流源あるいは基準電圧源をも実現することが出来
る。また従来のバンドギヤツプ基準電圧源の出力
電圧が零温度係数のもとでは約1.2Vに固定され
ていたのに対し、本発明を実施することにより任
意の大きさの基準電圧を得ることが出来る。さら
にはその基本構成において従来のバンドギヤツプ
基準電圧源よりもチツプ上での占有電圧源よりも
チツプ上での占有面積が小さいなど数々の特徴を
有するので、産業上その応用は際限がなく、きわ
めて大なる効果を奏する。
第１図は従来例を示す回路結線図、第２図は本
発明の一実施例を示す回路図、第３図、第４図、
第５図、第６図、第７図、第８図はそれぞれ本発
明の別の実施例を示す回路結線図である。 １…トランジスタ（第４のトランジスタ、ダイ
オード手段）、２…トランジスタ（第２のトラン
ジスタ）、９…トランジスタ（第３のトランジス
タ）、１２…定電圧回路、１３…定電流源（電流
供給手段）、１４…トランジスタ（第１のトラン
ジスタ）、１６…定電流源（電流供給手段）。
発明の一実施例を示す回路図、第３図、第４図、
第５図、第６図、第７図、第８図はそれぞれ本発
明の別の実施例を示す回路結線図である。 １…トランジスタ（第４のトランジスタ、ダイ
オード手段）、２…トランジスタ（第２のトラン
ジスタ）、９…トランジスタ（第３のトランジス
タ）、１２…定電圧回路、１３…定電流源（電流
供給手段）、１４…トランジスタ（第１のトラン
ジスタ）、１６…定電流源（電流供給手段）。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 端子電圧が、バイアス電流の変化に対しては
ほぼ一定で、負の温度係数を有する定電圧手段
と、該定電圧手段にバイアス電流を供給する電流
供給手段と、ベースに前記定電圧手段の端子電圧
が印加され、エミツタは抵抗を介して一方の給電
線路に接続され、そのコレクタ電流が負の温度係
数を有する第１のトランジスタと、給電線路間に
電流供給手段を介して接続されて順方向にバイア
スされたダイオード手段と、ベースに前記ダイオ
ード手段の端子電圧が印加され、エミツタは抵抗
を介して一方の給電線路に接続され、そのコレク
タ電流が正の温度係数を有する第２のトランジス
タとを具備し、前記ダイオード手段の電流密度が
前記第２のトランジスタのエミツタ電流密度より
も高くなるように設定し、前記第１のトランジス
タの出力電流と前記第２のトランジスタの出力電
流を合成して、その合成点より基準出力電圧ある
いは基準出力電流を取り出すように構成したこと
を特徴とする集積化基準電圧・電流源回路。 ２ 定電圧手段を、ベース・コレクタ間およびベ
ース・エミツタ間にそれぞれ抵抗が接続された第
３のトランジスタによつて構成し、ダイオード手
段を、第４のトランジスタのベース・エミツタ接
合によつて構成するとともに、前記第４のトラン
ジスタのエミツタ面積よりも前記第２のトランジ
スタのエミツタ面積を広く設定したことを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の集積化基準電
圧・電流源回路。 ３ 第１のトランジスタのベースを第３のトラン
ジスタのコレクタに接続し、第２のトランジスタ
のベースを第４のトランジスタのベースに接続
し、前記第１のトランジスタのコレクタと前記第
２のトランジスタのコレクタを共通接続してその
接続点から基準出力電圧あるいは基準出力電流を
取り出すように構成したことを特徴とする特許請
求の範囲第２項記載の集積化基準電圧・電流源回
路。 ４ 第１のトランジスタのコレクタと第２のトラ
ンジスタのコレクタの接続点と一方の給電線路の
間に抵抗を挿届し、該抵抗の両端の電圧を基準電
圧として用いるようにしたことを特徴とする特許
請求の範囲第３項記載の集積化基準電圧・電流源
回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13491581A JPS5835614A (ja) | 1981-08-27 | 1981-08-27 | 集積化基準電圧・電流源回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13491581A JPS5835614A (ja) | 1981-08-27 | 1981-08-27 | 集積化基準電圧・電流源回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5835614A JPS5835614A (ja) | 1983-03-02 |
| JPH0254578B2 true JPH0254578B2 (ja) | 1990-11-22 |
Family
ID=15139503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13491581A Granted JPS5835614A (ja) | 1981-08-27 | 1981-08-27 | 集積化基準電圧・電流源回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5835614A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2525346B2 (ja) * | 1983-10-27 | 1996-08-21 | 富士通株式会社 | 定電流源回路を有する差動増幅回路 |
| DE3681107D1 (de) * | 1985-09-30 | 1991-10-02 | Siemens Ag | Trimmbare schaltungsanordnung zur erzeugung einer temperaturunabhaengigen referenzspannung. |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53139163A (en) * | 1977-05-12 | 1978-12-05 | Toshiba Corp | Constant voltage generator circuit |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55103715U (ja) * | 1979-01-08 | 1980-07-19 |
-
1981
- 1981-08-27 JP JP13491581A patent/JPS5835614A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53139163A (en) * | 1977-05-12 | 1978-12-05 | Toshiba Corp | Constant voltage generator circuit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5835614A (ja) | 1983-03-02 |
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