JPH026086B2 - - Google Patents
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- JPH026086B2 JPH026086B2 JP11597282A JP11597282A JPH026086B2 JP H026086 B2 JPH026086 B2 JP H026086B2 JP 11597282 A JP11597282 A JP 11597282A JP 11597282 A JP11597282 A JP 11597282A JP H026086 B2 JPH026086 B2 JP H026086B2
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- Japan
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- transistor
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- constant current
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- 241001529544 Riccardia Species 0.000 description 1
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-
- 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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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は温度に依存しない基準電圧を得るた
めの基準電圧発生回路に関するものである。
めの基準電圧発生回路に関するものである。
第１図は従来の基準電圧発生回路である。
同図において、１は電流Ｉの定電流源、２はコ
レクタとベースを接続したトランジスタ、３はト
ランジスタ２コレクタと上記定電流源１との間に
介挿して接続された抵抗体であり、この抵抗体３
と上記定電流源１との接続点を出力端子１０に接
続してある。
レクタとベースを接続したトランジスタ、３はト
ランジスタ２コレクタと上記定電流源１との間に
介挿して接続された抵抗体であり、この抵抗体３
と上記定電流源１との接続点を出力端子１０に接
続してある。
ここで、上記トランジスタ２のベース・エミツ
タ間電圧VBEの温度変化は、ANALYSIS AND
DESIGN OF ANALOG INTEGRATED
CIRCUITS（著者PAUL R.GRAY ROBERT G.
MEYER.出版者JOHN WILEY＆SONS1977年）
第254頁〜第257頁の開示内容から次の式が導びき
出される。
タ間電圧VBEの温度変化は、ANALYSIS AND
DESIGN OF ANALOG INTEGRATED
CIRCUITS（著者PAUL R.GRAY ROBERT G.
MEYER.出版者JOHN WILEY＆SONS1977年）
第254頁〜第257頁の開示内容から次の式が導びき
出される。
すなわち、上記電圧VBEを絶対温度Ｔで微分す
ると、 −dVBE／dT＝VGO−VBE／Ｔ …(1) が与えられる。
ると、 −dVBE／dT＝VGO−VBE／Ｔ …(1) が与えられる。
ただし、
VBE；絶対温度Ｔにおけるベース・エミツタ間電
圧 VGO；０〓で外挿した時のバンドギヤプを電子電
荷で除したもので、たとえばシリン（Si）の場
合1.205Vである。
圧 VGO；０〓で外挿した時のバンドギヤプを電子電
荷で除したもので、たとえばシリン（Si）の場
合1.205Vである。
(1)式において、上記電圧VBEの温度依存性をな
くすためには、絶対温度Ｔで微分した微分値
dVBE／dTが温度依存性のない定数αとすればよ
いことがわかる。
くすためには、絶対温度Ｔで微分した微分値
dVBE／dTが温度依存性のない定数αとすればよ
いことがわかる。
つまり、(1)式において、−dVBE／dT＝αを用
いて下式のように表わされる。
いて下式のように表わされる。
VGO＝VBE＋αT …(2)
したがつて、トランジスタ２のベース・エミツ
タ間電圧VBEに、絶対温度Ｔに比例する電圧を加
えて、VGOとなる電圧をつくれば、温度依存性の
ない電圧を発生させることができる。
タ間電圧VBEに、絶対温度Ｔに比例する電圧を加
えて、VGOとなる電圧をつくれば、温度依存性の
ない電圧を発生させることができる。
第１図において、基準電圧発生回路の出力端子
１０に得られる電圧V0は、抵抗体３の抵抗値を
R1とすると、つぎのようになる。
１０に得られる電圧V0は、抵抗体３の抵抗値を
R1とすると、つぎのようになる。
V0＝VBE＋R1I …(3)
上記定電流源１からの電流Ｉが絶対温度Ｔに比
例しており、したがつてR1Iが絶対温度Ｔに比例
しておれば、出力電圧VOがVGO（＝1.205V）とな
つた時、温度に依存しない基準電圧となる。
例しており、したがつてR1Iが絶対温度Ｔに比例
しておれば、出力電圧VOがVGO（＝1.205V）とな
つた時、温度に依存しない基準電圧となる。
第２図は絶対温度Ｔに比例する電流Ｉが生起さ
れる定電流源１の一例を示す。
れる定電流源１の一例を示す。
同図において、Q1，Q2，Q3はそれぞれエミツ
タサイズの等しいトランジスタを示し、各トラン
ジスタQ1，Q2，Q3のベースとエミツタはそれぞ
れ共通に接続されて、各ベース・エミツタ間電圧
VBEが等しく、かつそれらのエミツタ電流が等し
い値となるような回路構成になされている。
タサイズの等しいトランジスタを示し、各トラン
ジスタQ1，Q2，Q3のベースとエミツタはそれぞ
れ共通に接続されて、各ベース・エミツタ間電圧
VBEが等しく、かつそれらのエミツタ電流が等し
い値となるような回路構成になされている。
いま、上記構成において、ベース電流が無視で
きるように各トランジスタQ1，Q2，Q3のhFEを
高く構成すると、次式が成立する。
きるように各トランジスタQ1，Q2，Q3のhFEを
高く構成すると、次式が成立する。
すなわち、
I11＝I12＝Ｉ …(4)
また、上記トランジスタQ1，Q2の各コレクタ
に接続されるとともにベースを互いに共通に接続
したトランジスタQ4，Q5のエミツタ電流をIBE4，
IBE5とし、その各ベース・エミツタ間電圧VBE4，
VBE5とすると、次のシヨツクレーの方程式が成立
する。すなわち、 VBE4＝kT／ｑlnIE4／IS4 …(5) VBE5＝kT／ｑlnIE5／IS5 …(6) ここで、IS4，IS5はトランジスタQ4，Q5の飽和
電流である。
に接続されるとともにベースを互いに共通に接続
したトランジスタQ4，Q5のエミツタ電流をIBE4，
IBE5とし、その各ベース・エミツタ間電圧VBE4，
VBE5とすると、次のシヨツクレーの方程式が成立
する。すなわち、 VBE4＝kT／ｑlnIE4／IS4 …(5) VBE5＝kT／ｑlnIE5／IS5 …(6) ここで、IS4，IS5はトランジスタQ4，Q5の飽和
電流である。
上記トランジスタQ4，Q5のエミツタサイズ比
をｎ：１に構成すると、 IS4＝ｎ・IS5 …(7) が成立する。
をｎ：１に構成すると、 IS4＝ｎ・IS5 …(7) が成立する。
上記(5)、(6)、(7)式より、
VBE5−VBE4＝kT／ｑlnｎ・IE5／IE4 …(8)
また、
Ｒ・IE4＝VBE5−VBE4 …(9)
であるから、
(8)式と(9)式より次式が成立する。
すなわち、
Ｒ・IE4＝kT／ｑln（ｎ・IE5／IE4）…(10
) ここで、ベース電流が無視できるように各トラ
ンジスタQ4，Q5のhEEを高く構成すると、次式が
成立する。
) ここで、ベース電流が無視できるように各トラ
ンジスタQ4，Q5のhEEを高く構成すると、次式が
成立する。
すなわち、
IE4＝I11 …(11)
IE5＝I12 …(12)
上記(11)、(12)式より、(4)式は次式のとおりとな
る。
る。
IE4＝IE5＝Ｉ …（13）
この（13）式と(10)式より、次式が成立する。
Ｒ・Ｉ＝kT／ｑln・ｎ …（14）
よつて、（14）式より、
Ｉ＝kT／Ｒ・ｑln・ｎ …（15）
が成立する。
この（15）式において、
ｋ／Ｒ・ｑln・ｎ＝一定…（16）
であるから、第２図に示した定電流源１は絶対温
度Ｔに比例する電流Ｉを発生させることができ
る。
度Ｔに比例する電流Ｉを発生させることができ
る。
したがつて、前述したように第２図に示した定
電流源１を用いて、第１図の回路構成にすれば、
上記定電流源１から電流Ｉが絶対温度Ｔに比例し
ているから、出力電圧V0がVGO（＝1.205V）とな
つた時、温度に依存しない基準電圧となる。
電流源１を用いて、第１図の回路構成にすれば、
上記定電流源１から電流Ｉが絶対温度Ｔに比例し
ているから、出力電圧V0がVGO（＝1.205V）とな
つた時、温度に依存しない基準電圧となる。
ところが、この第１図に示した基準電圧発生回
路によれば、その出力電圧V0は温度に依存しな
い基準電圧1.205Vのみで任意の値を得ることが
できず、使い勝手が悪い。
路によれば、その出力電圧V0は温度に依存しな
い基準電圧1.205Vのみで任意の値を得ることが
できず、使い勝手が悪い。
従来、これを改善するために、第３図で示すよ
うに、第１図における温度に依存しない基準電圧
V0（＝VGO＝1.205V）を第２および第３の抵抗体
４，５で分割して、その出力端子１１に任意の値
の出力電圧VOXを得るようにしたものが知られて
いる。
うに、第１図における温度に依存しない基準電圧
V0（＝VGO＝1.205V）を第２および第３の抵抗体
４，５で分割して、その出力端子１１に任意の値
の出力電圧VOXを得るようにしたものが知られて
いる。
すなわち、上記定電流源１と抵抗体３との接続
点１２に、抵抗値R2の第２の抵抗体４と、抵抗
体R3の第３の抵抗体５からなる直列体を接続し、
両抵抗体４，５の接続点を出力端子１１とするこ
とにより、上記定電流源１と抵抗体３との接続点
１２に得られる温度に依存しない基準電圧V0（＝
1.205V）を、第２および第３の抵抗体４，５で
分割して、その出力端子１１に任意の値の出力電
圧V0xを得るように構成している。
点１２に、抵抗値R2の第２の抵抗体４と、抵抗
体R3の第３の抵抗体５からなる直列体を接続し、
両抵抗体４，５の接続点を出力端子１１とするこ
とにより、上記定電流源１と抵抗体３との接続点
１２に得られる温度に依存しない基準電圧V0（＝
1.205V）を、第２および第３の抵抗体４，５で
分割して、その出力端子１１に任意の値の出力電
圧V0xを得るように構成している。
すなわち、第３図で示した基準電圧発生回路に
よれば、その出力電圧V0xは次式で表わされる。
よれば、その出力電圧V0xは次式で表わされる。
V0x＝R3（VBE＋R1I）／R1＋R2＋R3…（1
7） この電圧V0xが温度に依存しないようにするた
めには、R1Iが絶対温度Ｔに比例するから、 VBE＋R1I＝VGO＝1.205V …（18） でなければならない。
7） この電圧V0xが温度に依存しないようにするた
めには、R1Iが絶対温度Ｔに比例するから、 VBE＋R1I＝VGO＝1.205V …（18） でなければならない。
したがつて、上記出力端子１１に温度に依存し
ないでかつ基準電圧V0（＝1.205V）に近い任意の
値の出力電圧V0xを得るようにするためには、R3
≫R1であることが必要であり、この条件を満た
すたには、電流Ｉを大きくするか、抵抗体５の抵
抗値R3を大きくしなければならない。
ないでかつ基準電圧V0（＝1.205V）に近い任意の
値の出力電圧V0xを得るようにするためには、R3
≫R1であることが必要であり、この条件を満た
すたには、電流Ｉを大きくするか、抵抗体５の抵
抗値R3を大きくしなければならない。
他方、抵抗体３に流れる電流をI1とし、抵抗体
４に流れる電流をI2とすると、それらはつぎのよ
うになる。
４に流れる電流をI2とすると、それらはつぎのよ
うになる。
I1＝（R2＋R3）Ｉ−VBE／（R1＋R2＋R3）
…（19） I2＝R1I＋VBE／R1＋R2＋R3…（20） 上記（19）、（20）式より、トランジスタ２のバ
イアス電流I1が大きく変動することは、このトラ
ンジスタ２のベース・エミツタ間電圧を変動させ
る要因となり、正確な基準電圧V0を得るために
好ましくない。
…（19） I2＝R1I＋VBE／R1＋R2＋R3…（20） 上記（19）、（20）式より、トランジスタ２のバ
イアス電流I1が大きく変動することは、このトラ
ンジスタ２のベース・エミツタ間電圧を変動させ
る要因となり、正確な基準電圧V0を得るために
好ましくない。
上記バイアス電流I1は、上記（19）式から明ら
かなよ令うに絶対温度Ｔに比例する項（R2＋R3）
Ｉと、それと逆の温度関係もつ項VBEの差である
から、大きな温度係数をもたせないために、（R2
＋R3）Ｉ≫VBEであることが必要である。そのた
めには、電流Ｉを大きな値にするか、第２の抵抗
体４と第(3)の抵抗体５との合成抵抗値R2＋R3を
大きな値にしなければならない。
かなよ令うに絶対温度Ｔに比例する項（R2＋R3）
Ｉと、それと逆の温度関係もつ項VBEの差である
から、大きな温度係数をもたせないために、（R2
＋R3）Ｉ≫VBEであることが必要である。そのた
めには、電流Ｉを大きな値にするか、第２の抵抗
体４と第(3)の抵抗体５との合成抵抗値R2＋R3を
大きな値にしなければならない。
この発明は上記欠点を改善するためになされた
もので、第１の定電流源に直列接続された第１の
トランジスタのベース・エミツタ間電圧を抵抗分
割し、その抵抗分割点に絶対温度に比例した電流
を発生する第２の定電流源からの電流を流入させ
るという簡単な構成により、温度に依存しない任
意の基準電圧を容易に得ることができる基準電圧
発生回路を提供することを目的としている。
もので、第１の定電流源に直列接続された第１の
トランジスタのベース・エミツタ間電圧を抵抗分
割し、その抵抗分割点に絶対温度に比例した電流
を発生する第２の定電流源からの電流を流入させ
るという簡単な構成により、温度に依存しない任
意の基準電圧を容易に得ることができる基準電圧
発生回路を提供することを目的としている。
以下、この発明の一実施例を図面にしたがつて
説明する。
説明する。
第４図はこの発明に係る基準電圧発生回路の一
例を示すものである。
例を示すものである。
同図において、３１は電流I1の第１の定電流
源、３２はコレクタが上記第１の定電流源３１に
接続され、エミツタが接地された第１のトランジ
スタ、３３はベースが上記第１のトランジスタ３
２のコレクタに接続され、エミツタが上記第１の
トランジスタ３２のベースに接続された第２のト
ランジスタである。
源、３２はコレクタが上記第１の定電流源３１に
接続され、エミツタが接地された第１のトランジ
スタ、３３はベースが上記第１のトランジスタ３
２のコレクタに接続され、エミツタが上記第１の
トランジスタ３２のベースに接続された第２のト
ランジスタである。
３４は抵抗値R1の第１の抵抗体で、一端が上
記第２のトランジスタ３３のエミツタに接続され
ている。３５は抵抗値がR2の第２の抵抗体であ
り、上記第１の抵抗体３４の他端と上記第１のト
ランジスタ３２のエミツタとの間に介挿して接続
されている。３６は絶対温度Ｔに比例した電流I2
を発生する第２の定電流源、３７は抵抗値がR3
の第３の抵抗体であり、この抵抗体３７は上記第
１の抵抗体３４と第２の抵抗体３５との接続点と
上記定電流源３６との間に接続されており、この
抵抗体３７と上記定電流源３６との接続点を出力
端子１３に接続してある。
記第２のトランジスタ３３のエミツタに接続され
ている。３５は抵抗値がR2の第２の抵抗体であ
り、上記第１の抵抗体３４の他端と上記第１のト
ランジスタ３２のエミツタとの間に介挿して接続
されている。３６は絶対温度Ｔに比例した電流I2
を発生する第２の定電流源、３７は抵抗値がR3
の第３の抵抗体であり、この抵抗体３７は上記第
１の抵抗体３４と第２の抵抗体３５との接続点と
上記定電流源３６との間に接続されており、この
抵抗体３７と上記定電流源３６との接続点を出力
端子１３に接続してある。
上記構成において、第２のトランジスタ３３の
エミツタの接続点は低インピーダンスであるか
ら、その等価回路は第５図で示すとおりである。
エミツタの接続点は低インピーダンスであるか
ら、その等価回路は第５図で示すとおりである。
よつて、出力端子１３に得られる電圧Vpyは次
式で与えられる。
式で与えられる。
すなわち、
Vpy＝IR3＋R1I21−VBE …（21）
Vpy＝IR3＋R2I22 …（22）
Ｉ＝I21＋I22 …（23）
上記（21）式より、
I21＝Vpy−IR3＋VBE／R1 …（24）
上記（22）、（23）式より、
I21＝−Vpy＋（R2＋R3）Ｉ／R2 …（25）
上記（24）式および（25）式より、
Vpy＝R2・VBE／R1＋R2＋（R1・R2／R1＋R2＋R3）Ｉ＝
R2／R1＋R2［VBE＋｛R1＋R3（R1＋R2）／R2｝Ｉ］…（2
6） この電圧が、温度に依存しないようにするため
には、 ｛R1＋R3（R1＋R2）／R2｝Ｉ …（27） が絶対温度Ｔに比例するから、 VBE＋｛R1＋R3（R1＋R2）／R2｝Ｉ ＝VGO＝1.205V …（28） でなければならない。
R2／R1＋R2［VBE＋｛R1＋R3（R1＋R2）／R2｝Ｉ］…（2
6） この電圧が、温度に依存しないようにするため
には、 ｛R1＋R3（R1＋R2）／R2｝Ｉ …（27） が絶対温度Ｔに比例するから、 VBE＋｛R1＋R3（R1＋R2）／R2｝Ｉ ＝VGO＝1.205V …（28） でなければならない。
したがつて、（28）式から抵抗値R1と抵抗値R2
の比を変えれば、0Vから1.205Vまでの任意の基
準電圧V0yを容易に得ることができる。
の比を変えれば、0Vから1.205Vまでの任意の基
準電圧V0yを容易に得ることができる。
また、この回路で、第１のトランジスタ３２の
バイアス電流はほぼI1となり、温度依存性の少な
い値とすることは容易である。
バイアス電流はほぼI1となり、温度依存性の少な
い値とすることは容易である。
以上のように、この発明によれば、第１のトラ
ンジスタのベース・エミツタ間に接続された第１
の抵抗体と第２の抵抗体との直列体における分割
接続点に、絶対温度に比例した電流を生起する第
２の定電流源からの電流を加えるようにしたか
ら、上記第１の抵抗体の抵抗値と第２の抵抗体の
抵抗値との比を変えるだけで、温度依存性のない
任意の基準電圧を得ることができる。
ンジスタのベース・エミツタ間に接続された第１
の抵抗体と第２の抵抗体との直列体における分割
接続点に、絶対温度に比例した電流を生起する第
２の定電流源からの電流を加えるようにしたか
ら、上記第１の抵抗体の抵抗値と第２の抵抗体の
抵抗値との比を変えるだけで、温度依存性のない
任意の基準電圧を得ることができる。
第１図は従来の基準電圧発生回路の一例を示す
電気回路図、第２図は絶対温度に比例する電流が
生起される定電流源の一例を示す電気回路図、第
３図は従来の基準電圧発生回路の他の例を示す電
気回路図、第４図はこの発明による基準電圧発生
回路の一例を示す電気回路図、第５図は第４図の
等価回路図である。 １３……出力端子、３１……第１の定電流源、
３２……第１のトランジスタ、３３……第２のト
ランジスタ、３４……第１の抵抗体、３５……第
２の抵抗体、３６……第２の定電流源、３７……
第３の抵抗体。なお、図中の同一符号は同一もし
くは相当部分を示す。
電気回路図、第２図は絶対温度に比例する電流が
生起される定電流源の一例を示す電気回路図、第
３図は従来の基準電圧発生回路の他の例を示す電
気回路図、第４図はこの発明による基準電圧発生
回路の一例を示す電気回路図、第５図は第４図の
等価回路図である。 １３……出力端子、３１……第１の定電流源、
３２……第１のトランジスタ、３３……第２のト
ランジスタ、３４……第１の抵抗体、３５……第
２の抵抗体、３６……第２の定電流源、３７……
第３の抵抗体。なお、図中の同一符号は同一もし
くは相当部分を示す。
Claims (1)
- １ 第１の定電流源にコレクタを接続した第１の
トランジスタと、第１のトランジスタのコレクタ
にベースを接続しかつ上記第１のトランジスタの
ベースにエミツタを接続した第２のトランジスタ
と、第２のトランジスタのエミツタに一端を接続
した第１の抵抗体と、第１の抵抗体の他端と上記
第１のトランジスタのエミツタとの間に接続され
た第２の抵抗体と、絶対温度に比例した電流を発
生する第２の定電流源と、一端を第２の定電流源
に接続しかつ他端を第１の抵抗体と第２の抵抗体
との接続点に接続した第３の抵抗体とを備え、上
記第２の定電流源と第３の抵抗体との接続点から
温度依存性のない任意の基準電圧を取り出すよう
に構成したことを特徴とする基準電圧発生回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11597282A JPS595321A (ja) | 1982-07-01 | 1982-07-01 | 基準電圧発生回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11597282A JPS595321A (ja) | 1982-07-01 | 1982-07-01 | 基準電圧発生回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS595321A JPS595321A (ja) | 1984-01-12 |
| JPH026086B2 true JPH026086B2 (ja) | 1990-02-07 |
Family
ID=14675684
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11597282A Granted JPS595321A (ja) | 1982-07-01 | 1982-07-01 | 基準電圧発生回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS595321A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6172320A (ja) * | 1984-09-18 | 1986-04-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 基準電圧発生回路 |
-
1982
- 1982-07-01 JP JP11597282A patent/JPS595321A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS595321A (ja) | 1984-01-12 |
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