JPH0261053B2 - - Google Patents
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- JPH0261053B2 JPH0261053B2 JP55004054A JP405480A JPH0261053B2 JP H0261053 B2 JPH0261053 B2 JP H0261053B2 JP 55004054 A JP55004054 A JP 55004054A JP 405480 A JP405480 A JP 405480A JP H0261053 B2 JPH0261053 B2 JP H0261053B2
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- transistors
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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
- G05F3/30—Regulators using the difference between the base-emitter voltages of two bipolar transistors operating at different current densities
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は温度が変化しても実質的に一定の出
力電圧を得るソリツドステート（IC）バンドギ
ヤツプ電圧基準装置に関する。さらに詳しく言え
ば、この発明は温度変化による出力電圧の変化を
少なくする温度補償装置を備えるバンドギヤツプ
基準装置に関する。
力電圧を得るソリツドステート（IC）バンドギ
ヤツプ電圧基準装置に関する。さらに詳しく言え
ば、この発明は温度変化による出力電圧の変化を
少なくする温度補償装置を備えるバンドギヤツプ
基準装置に関する。
トランジスタのベース・エミツタ電圧（VBE）
の温度保障特性に依存するソリツドステートIC
基準装置は開発されている。たとえば、米国特許
第3617859号には、ダイオード接続トランジスタ
と第２トランジスタとが異なる電流密度で作動さ
れ、夫々ベース・エミツタ電圧（ΔVBE）差に比
例して電圧がトランジスタに現われるようにした
IC基準装置が記載されている。この差電圧は正
温度係数（TC）を有し、第３トランジスタの
VBE電圧と直列に接続される。この後者の電圧
は、第１電圧の正温度係数をキヤンセルする負温
度係数を有し、比較的小さい温度係数を有しかつ
基準装置の出力として作用する合成電圧を発生す
る。
の温度保障特性に依存するソリツドステートIC
基準装置は開発されている。たとえば、米国特許
第3617859号には、ダイオード接続トランジスタ
と第２トランジスタとが異なる電流密度で作動さ
れ、夫々ベース・エミツタ電圧（ΔVBE）差に比
例して電圧がトランジスタに現われるようにした
IC基準装置が記載されている。この差電圧は正
温度係数（TC）を有し、第３トランジスタの
VBE電圧と直列に接続される。この後者の電圧
は、第１電圧の正温度係数をキヤンセルする負温
度係数を有し、比較的小さい温度係数を有しかつ
基準装置の出力として作用する合成電圧を発生す
る。
本発明に発行された米国特許第3887863号には、
トランジスタが２つだけのバンギヤツプ・セルを
使用した３端子バンドギヤツプ基準装置が開示さ
れている。これらトランジスタは共通ベース状に
接続され、２つのトランジスタの電流密度比は、
２つのトランジスタのコレクタ電流を検出する演
算増幅器により所要値に自動的に保持される。２
つのトランジスタのベース・エミツタ電圧の差
ΔVBEに対応する電圧は抵抗に現われ、その電圧
は２つのトランジスタのうち一方のトランジスタ
のVBE電圧と直列に結合され、きわめて小さい温
度係数の合成出力電圧となる。
トランジスタが２つだけのバンギヤツプ・セルを
使用した３端子バンドギヤツプ基準装置が開示さ
れている。これらトランジスタは共通ベース状に
接続され、２つのトランジスタの電流密度比は、
２つのトランジスタのコレクタ電流を検出する演
算増幅器により所要値に自動的に保持される。２
つのトランジスタのベース・エミツタ電圧の差
ΔVBEに対応する電圧は抵抗に現われ、その電圧
は２つのトランジスタのうち一方のトランジスタ
のVBE電圧と直列に結合され、きわめて小さい温
度係数の合成出力電圧となる。
バンドギヤツププ・デバイスの温度との電圧変
化について数学的関係は普通、解析の目的で、２
次的な重要でない作用のみを表わす、基本等式内
のいくつかの項を無視することによつて簡単化さ
れる。たとえば、上記米国特許第3617859号第４
欄第６行には、所定の式の最後の２つの項は重要
でないと考えられるため削除されると説明されて
いる。しかし、このような２次項の作用は小さい
が、場合により実在し重要になる可能性がある。
従つて、このような２次的な現に補償されていな
い効果に対応する出力電圧を変化を回避する方法
を用いることが望ましい。
化について数学的関係は普通、解析の目的で、２
次的な重要でない作用のみを表わす、基本等式内
のいくつかの項を無視することによつて簡単化さ
れる。たとえば、上記米国特許第3617859号第４
欄第６行には、所定の式の最後の２つの項は重要
でないと考えられるため削除されると説明されて
いる。しかし、このような２次項の作用は小さい
が、場合により実在し重要になる可能性がある。
従つて、このような２次的な現に補償されていな
い効果に対応する出力電圧を変化を回避する方法
を用いることが望ましい。
1974年12月のIEEEジヤーナル・オブ・ソリツ
ドステートサーキツト、SC―９巻、No.６には、
“簡単な３端子ICバンドギヤツプ基準装置”と題
して公表された本発明者による論文にみられるよ
うに、前記本発明者による米国特許第3887863号
に開示の基準電圧回路について、通常無視項を保
存する問題の数学的分析がいく分含まれている。
前記論文において次式14〜16で示すように、出力
電圧の正確な式及びこの式の温度に関する１次及
び２次微分の式が得られる。
ドステートサーキツト、SC―９巻、No.６には、
“簡単な３端子ICバンドギヤツプ基準装置”と題
して公表された本発明者による論文にみられるよ
うに、前記本発明者による米国特許第3887863号
に開示の基準電圧回路について、通常無視項を保
存する問題の数学的分析がいく分含まれている。
前記論文において次式14〜16で示すように、出力
電圧の正確な式及びこの式の温度に関する１次及
び２次微分の式が得られる。
V0＝Vgp＋Ｔ／To（VBEO−Vgp）＋（ｍ−１）KT／ｑln
T0／Ｔ
＋（P1＋１）R1／R2 KT／ｑlnJ1／J2 （14）
dV0／dT＝１／Ｔ（VBEO−Vgp）＋（P1＋１）R1／R2 K
T／ｑ lnJ1／J2 ＋（ｍ−１）Ｋ／ｑ（lnT0／Ｔ−１）（15） d2V0／dT2＝−（ｍ−１）ｋ／ｑ １／Ｔ（16） ｍの値が１（実際的仮定）よりも大きいと、等
式（14）はT0以外の温度で非ゼロ温度係数を表
わす。
T／ｑ lnJ1／J2 ＋（ｍ−１）Ｋ／ｑ（lnT0／Ｔ−１）（15） d2V0／dT2＝−（ｍ−１）ｋ／ｑ １／Ｔ（16） ｍの値が１（実際的仮定）よりも大きいと、等
式（14）はT0以外の温度で非ゼロ温度係数を表
わす。
しかし、出力電圧が温度により第15式及び第16
式のように変化するので、このような変化を正確
に補償するには、ほとんどの場合、コストが高す
ぎる、かなり複雑な回路を必要とすることは明ら
かである。なお第14式については実施例において
説明する。
式のように変化するので、このような変化を正確
に補償するには、ほとんどの場合、コストが高す
ぎる、かなり複雑な回路を必要とすることは明ら
かである。なお第14式については実施例において
説明する。
従つて、本発明の目的は、固有の温度特性補償
を向上したバンドギヤツプ基準装置を提供するこ
とにある。
を向上したバンドギヤツプ基準装置を提供するこ
とにある。
本発明の発明者は、上記の２次的効果を含む温
度特性対最終出力電圧の特性は、公称温度T0の
付近でほぼ放物線状であることに気が付いた。さ
らに、２次的効果のきわめて良好な補償は基本回
路をきわめて簡単に変えることによつて達成され
ることを発見した。具体的に言えば、問題を実質
的に解沢するには、バンドギヤツプ・セルに、
PTAT電流（すなわち、２つのトランジスタの
ベース・エミツタ電圧差ΔVBEに従つて得られる
電流）を受ける既設抵抗と直列に、（通常、ほぼ
ゼロ温度係数を有する）第１抵抗よりも大きい正
の温度係数を有するもう１つの抵抗を組入れれば
よいと云うことを見いだした。この付加抵抗の正
温度係数により、そこに流れるPTAT電流
（Proportional―To―Absolute―Temperature）
と共に、放物項を含む式に基いた電圧を発生す
る。回路素子は、この放物項による付加電圧成分
が、上記基本バンドギヤツププ回路により発生し
た電圧の２次の変化分を実質的に中和するように
配置される。
度特性対最終出力電圧の特性は、公称温度T0の
付近でほぼ放物線状であることに気が付いた。さ
らに、２次的効果のきわめて良好な補償は基本回
路をきわめて簡単に変えることによつて達成され
ることを発見した。具体的に言えば、問題を実質
的に解沢するには、バンドギヤツプ・セルに、
PTAT電流（すなわち、２つのトランジスタの
ベース・エミツタ電圧差ΔVBEに従つて得られる
電流）を受ける既設抵抗と直列に、（通常、ほぼ
ゼロ温度係数を有する）第１抵抗よりも大きい正
の温度係数を有するもう１つの抵抗を組入れれば
よいと云うことを見いだした。この付加抵抗の正
温度係数により、そこに流れるPTAT電流
（Proportional―To―Absolute―Temperature）
と共に、放物項を含む式に基いた電圧を発生す
る。回路素子は、この放物項による付加電圧成分
が、上記基本バンドギヤツププ回路により発生し
た電圧の２次の変化分を実質的に中和するように
配置される。
この発明の実施に際し、その一実施例によれ
ば、温度に比例する電流を第１抵抗に流すことに
よつて第１電圧が第１抵抗に現われる。温度に比
例する電流を第２抵抗に流すことによつて、第２
電圧が、第１抵抗よりも正な温度係数を有する第
２抵抗に現われる。これら第１及び第２電圧トラ
ンジスタのVBE電圧に付加的に結合され、得られ
る合成電圧中に前記トランジスタのエミツタ・ベ
ース電圧の負温度係数を導入する。最終出力電圧
により、基本バンドギヤツプ補償特性では補正さ
れないような上記２次的効果を良好に補償する。
ば、温度に比例する電流を第１抵抗に流すことに
よつて第１電圧が第１抵抗に現われる。温度に比
例する電流を第２抵抗に流すことによつて、第２
電圧が、第１抵抗よりも正な温度係数を有する第
２抵抗に現われる。これら第１及び第２電圧トラ
ンジスタのVBE電圧に付加的に結合され、得られ
る合成電圧中に前記トランジスタのエミツタ・ベ
ース電圧の負温度係数を導入する。最終出力電圧
により、基本バンドギヤツプ補償特性では補正さ
れないような上記２次的効果を良好に補償する。
以下本発明を実施例に基いて説明する。
図面は、この発明による温度補償装置を組入れ
るように変形された、上記米国特許第3887863号
に記載された形式のバンドギヤツプセルを示す回
路図である。
るように変形された、上記米国特許第3887863号
に記載された形式のバンドギヤツプセルを示す回
路図である。
本発明の原理は米国特許第3887863号に開示さ
れたバンド・ギヤツプ・セルに適用される発明を
述べて説明する。しかし、本発明は米国特許第
3617859号に示された装置等他の形式のバンドギ
ヤツプ基準装置に使用することもできる。
れたバンド・ギヤツプ・セルに適用される発明を
述べて説明する。しかし、本発明は米国特許第
3617859号に示された装置等他の形式のバンドギ
ヤツプ基準装置に使用することもできる。
本願の図面は上記引用特許第3887863号の第１
図と同じであるが、ただ、その特許の抵抗R1が
新しい回路において、以下詳細に説明する特徴を
有する２つの別個の抵抗Ra，Rbとして配置され
ている点が異なる。上記特許第3887863号に記載
されているように、抵抗R1に流れる電流は
PTAT（絶対温度比例）、すなわち、トランジス
タQ1Q2のベース・エミツタ電圧差ΔVBEに比例す
る電流であり、これにより正温度係数を有する電
圧が抵抗R1に現われる。この電圧は、固有負温
度係数を有するトランジスタQ1のVBEと直列に接
続される。従つてQ1のベースにおける出力電圧
Vputは、正及び負の温度係数成分を有し、これら
は温度による電圧変化を少なくするよう中和し合
う。
図と同じであるが、ただ、その特許の抵抗R1が
新しい回路において、以下詳細に説明する特徴を
有する２つの別個の抵抗Ra，Rbとして配置され
ている点が異なる。上記特許第3887863号に記載
されているように、抵抗R1に流れる電流は
PTAT（絶対温度比例）、すなわち、トランジス
タQ1Q2のベース・エミツタ電圧差ΔVBEに比例す
る電流であり、これにより正温度係数を有する電
圧が抵抗R1に現われる。この電圧は、固有負温
度係数を有するトランジスタQ1のVBEと直列に接
続される。従つてQ1のベースにおける出力電圧
Vputは、正及び負の温度係数成分を有し、これら
は温度による電圧変化を少なくするよう中和し合
う。
図において、トランジスタQ2のエミツタ領域
面積は、トランジスタQ1よりも例えば８倍大き
い（ｎ＝８）。トランジスタQ1，Q2のベースは共
通接続され、その電位がバンドギヤツプ出力電圧
V0として導出される。この出力電圧V0は、トラ
ンジスタQ1，Q2のコレクタ電流の差を検出する
オペアンプ１０によつて制御され、安定状態で
は、各コレクタ電流I1，I2が等しくなる。なお各
トランジスタQ1，Q2のコレクタの負荷抵抗RL1，
RL2は等しい。
面積は、トランジスタQ1よりも例えば８倍大き
い（ｎ＝８）。トランジスタQ1，Q2のベースは共
通接続され、その電位がバンドギヤツプ出力電圧
V0として導出される。この出力電圧V0は、トラ
ンジスタQ1，Q2のコレクタ電流の差を検出する
オペアンプ１０によつて制御され、安定状態で
は、各コレクタ電流I1，I2が等しくなる。なお各
トランジスタQ1，Q2のコレクタの負荷抵抗RL1，
RL2は等しい。
即ち、オペアンプ１０の出力V0が設定値より
低くて、I2＜I1のときには、トランジスタQ1から
抵抗R1に流れる電流が減少するので、これによ
りトランジスタＱｍエミツタ電圧が下がつてI2を
増加させる（Q2のコレクタ電圧を下げる）よう
にフイードバツクがかかる。これとは逆に、オペ
アンプ１０の出力V0が高く、I2＞I1のときには、
トランジスタQ1から抵抗R1に流れる電流が増大
するので、トランジスタQ2のエミツタ電圧を押
上げてI2を減少させる（Q2のコレタ電圧を上げ
る）ようにフイーバツクがかかる。
低くて、I2＜I1のときには、トランジスタQ1から
抵抗R1に流れる電流が減少するので、これによ
りトランジスタＱｍエミツタ電圧が下がつてI2を
増加させる（Q2のコレクタ電圧を下げる）よう
にフイードバツクがかかる。これとは逆に、オペ
アンプ１０の出力V0が高く、I2＞I1のときには、
トランジスタQ1から抵抗R1に流れる電流が増大
するので、トランジスタQ2のエミツタ電圧を押
上げてI2を減少させる（Q2のコレタ電圧を上げ
る）ようにフイーバツクがかかる。
抵抗R2両端には、トランジスタQ1，Q2のベー
ス・エミツタ電圧差に相当する電圧ΔVBEが夫々
のエミツタ電流密度比J1／J2に応じて生じる。
ス・エミツタ電圧差に相当する電圧ΔVBEが夫々
のエミツタ電流密度比J1／J2に応じて生じる。
ΔVBE＝KT／ｑlnJ1／J2 (10)
Ｋ：ボルツマン定数
ｑ：単位電荷
Ｔ：絶対温度
トランジスタQ1，Q2のコレクタ電流が等しい
ので、抵抗R1を流れる電流は抵抗R2を流れる電
流の２倍であり、従つてR1の両端の電圧V1は、 V1＝２R1／R2 KT／ｑlnJ1／J2 (11) である。従つて出力電圧V0は、 V0＝VBE＋V1 (12) となる。
ので、抵抗R1を流れる電流は抵抗R2を流れる電
流の２倍であり、従つてR1の両端の電圧V1は、 V1＝２R1／R2 KT／ｑlnJ1／J2 (11) である。従つて出力電圧V0は、 V0＝VBE＋V1 (12) となる。
なおトランジスタQ1，Q2のエミツタ電流の比
をP1（＝ie1／ie2）とすると、第11式は正確には、 V1＝（P1＋１）R2／R1 KT／ｑlnJ1／J2 (11)′ となる。また第12式のVBEは、正確には温度及び
電流依存であり、 VBE＝Vgp（１−Ｔ／T0）＋VBEOＴ／T0 ＋mKT／ｑlnT0／Ｔ＋kT／ｑlnＪ／J0 （13） Vgp：シリコンのバンドギヤツプ電圧 VBEO：公称基準温度T0及びICOにおけるQ1のベ
ース・エミツタ電圧 ｍ：トランジスタのタイプに依存する定数
（ICトランジスタの場合1.5程度） と表される。第10，11式（又は第11′式）は、抵
抗R1，R2を流れる電流が温度比例であることを
示し、従つてトランジスタQ1のエミツタ電流も
温度比例となる。このため第13式において、基準
に対するQ1のエミツタ電流密度比Ｊ／J0は基準
に対する温度変化比Ｔ／T0と等しい。従つて第
11′，12，13式より、第14式が得られ、この式を
温度について１階及び２階微分することにより、
第15，16式が得られる。
をP1（＝ie1／ie2）とすると、第11式は正確には、 V1＝（P1＋１）R2／R1 KT／ｑlnJ1／J2 (11)′ となる。また第12式のVBEは、正確には温度及び
電流依存であり、 VBE＝Vgp（１−Ｔ／T0）＋VBEOＴ／T0 ＋mKT／ｑlnT0／Ｔ＋kT／ｑlnＪ／J0 （13） Vgp：シリコンのバンドギヤツプ電圧 VBEO：公称基準温度T0及びICOにおけるQ1のベ
ース・エミツタ電圧 ｍ：トランジスタのタイプに依存する定数
（ICトランジスタの場合1.5程度） と表される。第10，11式（又は第11′式）は、抵
抗R1，R2を流れる電流が温度比例であることを
示し、従つてトランジスタQ1のエミツタ電流も
温度比例となる。このため第13式において、基準
に対するQ1のエミツタ電流密度比Ｊ／J0は基準
に対する温度変化比Ｔ／T0と等しい。従つて第
11′，12，13式より、第14式が得られ、この式を
温度について１階及び２階微分することにより、
第15，16式が得られる。
第15式を零とすると、等式
VBEO＋（P1＋１）R1／R2 KT0／ｑlnJ1／J2
Vgp＋（ｍ−１）kT0／ｑ （17）
が得られる。この17式の左辺は、温度T0におけ
る出力電圧V0を示すので、抵抗R1，R2を調整し
て第17式の右辺の値が得られるようにV0を定め
れば、T0における出力V0の温度係数は零である。
しかしｍの値が１より大きければ、第16式に対応
する零でない温度係数がT0以外の領域で残る。
る出力電圧V0を示すので、抵抗R1，R2を調整し
て第17式の右辺の値が得られるようにV0を定め
れば、T0における出力V0の温度係数は零である。
しかしｍの値が１より大きければ、第16式に対応
する零でない温度係数がT0以外の領域で残る。
上述のように、特許第3887863号に示されるよ
うなＲPH用いる回路は、温度変化による出力電圧
の変化をほぼ排除する。しかし、従来の回路分析
では通常無視されている幾つかの２次の効果によ
り、出力電圧の小変化が残る。これら小さい変化
は、回路の公称作動温度の付近でほぼ放物線関数
に従う。
うなＲPH用いる回路は、温度変化による出力電圧
の変化をほぼ排除する。しかし、従来の回路分析
では通常無視されている幾つかの２次の効果によ
り、出力電圧の小変化が残る。これら小さい変化
は、回路の公称作動温度の付近でほぼ放物線関数
に従う。
これら２次効果は、R1として１対の直列接続
の梯抗RaとRbを使用することにより補償できる
ことが分つた。ここでRbは大きな正温度係数を
有し、Raは原抵抗R1及びR2と同じ温度係数（た
とえば、ゼロ）を有する。PTAT電流により駆
動される正温度係数抵抗（Rb）に現われる電圧
は放物項を含む。この項に相当する電圧分は上記
バンドギヤツプ・セルの固有放物状変化を補償す
る大きさにすることができ、これによりさらにほ
ぼ完全なゼロ温度係数基準源が得られる。
の梯抗RaとRbを使用することにより補償できる
ことが分つた。ここでRbは大きな正温度係数を
有し、Raは原抵抗R1及びR2と同じ温度係数（た
とえば、ゼロ）を有する。PTAT電流により駆
動される正温度係数抵抗（Rb）に現われる電圧
は放物項を含む。この項に相当する電圧分は上記
バンドギヤツプ・セルの固有放物状変化を補償す
る大きさにすることができ、これによりさらにほ
ぼ完全なゼロ温度係数基準源が得られる。
これら問題を詳細に説明すると、R1が２つの
抵抗分RaとRbより構成され、R1はR2と同じ温度
係数を持つが、、Rbが大きい正温度係数を持つも
のとすれば、下記の等式が得られる。
抵抗分RaとRbより構成され、R1はR2と同じ温度
係数を持つが、、Rbが大きい正温度係数を持つも
のとすれば、下記の等式が得られる。
Rb＝（ｍ−１）R2／2lnA〔2T（１／Rb dRb／dT−１／R2
dR2／dT）＋T2（１／Rb d2Rb／dT2−１／R2 d2R2／dT2
）〕(1) ここでＡは２つのトランジスタの面積比（また
は電流密度比〕J1／J2）である（付録参照。） 回路にRbを含ませると、最適出力電圧V0が変
化して、T0でゼロ温度係数となる。このときの
出力V0は次式で表わされる。
dR2／dT）＋T2（１／Rb d2Rb／dT2−１／R2 d2R2／dT2
）〕(1) ここでＡは２つのトランジスタの面積比（また
は電流密度比〕J1／J2）である（付録参照。） 回路にRbを含ませると、最適出力電圧V0が変
化して、T0でゼロ温度係数となる。このときの
出力V0は次式で表わされる。
R2の温度係数を無視して、RbをPTAT（絶対温
度比例、たとえば、アルミニウム抵抗）とすれ
ば、dR2／dT＝０、d2R2／dT2＝０、Rb＝αT（α：比例
係 数）、dRb／dT＝α、d2Rb／dT2＝０であるから、これら を等式(1)に代入すると、 Rb＝（ｍ−１）R2／4lnA (3) となり、等式(2)は、 V0＝Vgp＋KT（ｍ−１）／q2 (4) となる。
度比例、たとえば、アルミニウム抵抗）とすれ
ば、dR2／dT＝０、d2R2／dT2＝０、Rb＝αT（α：比例
係 数）、dRb／dT＝α、d2Rb／dT2＝０であるから、これら を等式(1)に代入すると、 Rb＝（ｍ−１）R2／4lnA (3) となり、等式(2)は、 V0＝Vgp＋KT（ｍ−１）／q2 (4) となる。
アルミニウム抵抗はほとんどの適用例では大き
すぎる。そこで拡散抵抗を用いれば、その温度関
数抵抗は次式で表わされる。
すぎる。そこで拡散抵抗を用いれば、その温度関
数抵抗は次式で表わされる。
Rb＝R0（１＋Xt＋Yt2） (5)
ここで、ｔは25℃に対する温度である。約25℃
の近辺で関数を定義したので、この温度で相対的
微係数が評価できる。すなわち、 dRb／dt＝R0（０＋Ｘ＋2Yt） d2Rb／dt2＝R0（０＋０＋2Y） であり、25℃においてｔ＝０なので、 １／Rb dRb／dT＝Ｘ (6) そして、 １／Rb d2Rb／dt2＝2Y (7) なお、標準的商用プロセスによれば、Ｘは約
1.65×10-3で、Ｙは約5.36×10-6であることが分
つた。抵抗R1，Raとして使用できる薄膜抵抗材
料のデータによれば、Ｘ値は30倍以上小さい。補
正はせいぜい第２次近似なので、薄膜抵抗の温度
係数は無視して等式(1)と(2)を解くと次のようにな
る。
の近辺で関数を定義したので、この温度で相対的
微係数が評価できる。すなわち、 dRb／dt＝R0（０＋Ｘ＋2Yt） d2Rb／dt2＝R0（０＋０＋2Y） であり、25℃においてｔ＝０なので、 １／Rb dRb／dT＝Ｘ (6) そして、 １／Rb d2Rb／dt2＝2Y (7) なお、標準的商用プロセスによれば、Ｘは約
1.65×10-3で、Ｙは約5.36×10-6であることが分
つた。抵抗R1，Raとして使用できる薄膜抵抗材
料のデータによれば、Ｘ値は30倍以上小さい。補
正はせいぜい第２次近似なので、薄膜抵抗の温度
係数は無視して等式(1)と(2)を解くと次のようにな
る。
Rb＝（ｍ−１）R2／2lnA（1.935379） (8)
そして、
V0＝＝Vgp＋KT／ｑ（ｍ−１）（．602623）(9)
ｍ＝1.8、Ａ＝6.76、R2＝500Ω、Ｔ＝298℃とす
れば、 Rb＝54Ω V0＝1.2174ボルト となる。抵抗Raは第17式の左片がV0となるとき
のR1／R2の値から求まる。
れば、 Rb＝54Ω V0＝1.2174ボルト となる。抵抗Raは第17式の左片がV0となるとき
のR1／R2の値から求まる。
抵抗Rbに１次の正温度係数を与えると、Rbを
流れる電流が１次正温度係数を有しているため２
次の補償が得られる。同様に、与えられた条件に
対し適切であるならば、２次温度係数を有する抵
抗を使用することによつて３次補償を行うことも
可能である。
流れる電流が１次正温度係数を有しているため２
次の補償が得られる。同様に、与えられた条件に
対し適切であるならば、２次温度係数を有する抵
抗を使用することによつて３次補償を行うことも
可能である。
記載の実施例は２つの直列接続抵抗RaとRbを
備えた抵抗R1を使用し、ここでRaは抵抗R2と同
じ温度係数を有し、抵抗RbはRaとR2よりもきわ
めて大きい正温度係数を有する。さらに他の構成
を使用できるが、ここで主として重要なことは、
出力電圧が、回路における他の電圧形成抵抗の温
度係数よりもさらに正となる温度係数を有する抵
抗に正温度係数の電流を流すことによつて得られ
る。補正分を有することである。このような構造
は高次の温度補正ができ、電圧基準をさらに正確
にする。
備えた抵抗R1を使用し、ここでRaは抵抗R2と同
じ温度係数を有し、抵抗RbはRaとR2よりもきわ
めて大きい正温度係数を有する。さらに他の構成
を使用できるが、ここで主として重要なことは、
出力電圧が、回路における他の電圧形成抵抗の温
度係数よりもさらに正となる温度係数を有する抵
抗に正温度係数の電流を流すことによつて得られ
る。補正分を有することである。このような構造
は高次の温度補正ができ、電圧基準をさらに正確
にする。
従つて、以上、本発明の具体例を詳細に説明し
たが、これは本発明の例示にすぎず、本発明の範
囲内の種々変型が本発明の条件に合うように当業
者によつてなされることは明らかであるから、上
記例に限定されるものではない。
たが、これは本発明の例示にすぎず、本発明の範
囲内の種々変型が本発明の条件に合うように当業
者によつてなされることは明らかであるから、上
記例に限定されるものではない。
付 録
第14式において、P1＝１とすると、
V0＝Vgp−Ｔ／T0（Vgp−VBEO）
＋（ｍ−１）KT／ｑlnT0／Ｔ＋2R1／R2 KT／ｑlnA
（20）
R1／R2が微分可能な温度関数であるとすると、
V0を微分して零とおくと、次のようになる。
V0を微分して零とおくと、次のようになる。
dV0／dT＝−Vgp−VBEO／T0＋（ｍ−１）Ｋ／ｑ（lnT0
／Ｔ− １） ＋2k／ｑ（lnA）（R1／R2＋Ｔｄ／dT R1／R2）（21
） dV0／dT＝０ ⇒ （Vgp−VBEO）＝KT0／ｑ｛（ｍ−１）（lnT0／Ｔ−１
） ＋２（lnA）（R1／R2＋Ｔｄ／dT R1／R2）｝（22） この結果を第20式に代入すると、 V0＝KT／ｑ（ｍ−１−２（lnA）Ｔｄ／dT R1／R2）＋ Vgp （23） となる。この式でR1／R2の１次微分が判れば、
第２式を導出することができる。
／Ｔ− １） ＋2k／ｑ（lnA）（R1／R2＋Ｔｄ／dT R1／R2）（21
） dV0／dT＝０ ⇒ （Vgp−VBEO）＝KT0／ｑ｛（ｍ−１）（lnT0／Ｔ−１
） ＋２（lnA）（R1／R2＋Ｔｄ／dT R1／R2）｝（22） この結果を第20式に代入すると、 V0＝KT／ｑ（ｍ−１−２（lnA）Ｔｄ／dT R1／R2）＋ Vgp （23） となる。この式でR1／R2の１次微分が判れば、
第２式を導出することができる。
第20式の第２微分をとつて零とすると、
d2V0／dT2＝Ｋ／ｑ（−ｍ−１／Ｔ）＋２（lnA）（２
ｄ／dT R1／R2＋Ｔd2／dT2 R1／R2））d2V0／dT2＝０ ⇒ ｍ−１／2lnA＝2Tｄ／dT R1／R2＋T2d2／dT2 R1／R2
（24） となり、R1／R2の２次微分が分れば、この式を
基に第１式を導出することができる。
ｄ／dT R1／R2＋Ｔd2／dT2 R1／R2））d2V0／dT2＝０ ⇒ ｍ−１／2lnA＝2Tｄ／dT R1／R2＋T2d2／dT2 R1／R2
（24） となり、R1／R2の２次微分が分れば、この式を
基に第１式を導出することができる。
R1がRaとRbとから成り、Rbが拡散抵抗で、Ra
及びR2が薄膜抵抗から成るとすると、RaとR2の
比が定数であるから、 ｄ／dT Ｒ／R2＝ｄ／dT Ra＋Rb／R2＝ｄ／dT Rb／R2 ｄ／dT R1／R2＝１／R2（dRb／dT−Rb／R2 dR2／dT） ｄ／dT R1／R2＝Rb／R2（１／Rb dRb／dT−１／R2 dR
2／dT）（25） となる。同様に２次微分について、 d2／dT2 R1／R2＝Rb／R2（１／Rb d2Rb／dT2−１／R2
d2R2／dT2） （26） が得られる。
及びR2が薄膜抵抗から成るとすると、RaとR2の
比が定数であるから、 ｄ／dT Ｒ／R2＝ｄ／dT Ra＋Rb／R2＝ｄ／dT Rb／R2 ｄ／dT R1／R2＝１／R2（dRb／dT−Rb／R2 dR2／dT） ｄ／dT R1／R2＝Rb／R2（１／Rb dRb／dT−１／R2 dR
2／dT）（25） となる。同様に２次微分について、 d2／dT2 R1／R2＝Rb／R2（１／Rb d2Rb／dT2−１／R2
d2R2／dT2） （26） が得られる。
第25，26式を24式に代入すると、
ｍ−１／2lnA＝Rb／R2（2T／Rb dRb／dT−2T／R2 dR2
／dT＋T2／Rb d2Rb／dT2−T2／Ｒ d2R2／dT2） （27） となり、これをRbついて解くと、第１式が得ら
れる。
／dT＋T2／Rb d2Rb／dT2−T2／Ｒ d2R2／dT2） （27） となり、これをRbついて解くと、第１式が得ら
れる。
第27式はRb／R2について解くことができ、こ
れを第25式に代入し、その新らしい微分式を第23
式に代入すると、Rbを正確に決定する必要なし
に、次の出力V0式が得られる。
れを第25式に代入し、その新らしい微分式を第23
式に代入すると、Rbを正確に決定する必要なし
に、次の出力V0式が得られる。
V0＝Vgp＋KT／ｑ（ｍ−１−２（lnA）Ｔ（ｍ−１）
（１／Rb dRb／dT−１／R2 dR2／dT）／２（lnA）（2T
／Rb dRb／dT−2T／R2 dR2／dT＋T2／Rb d2R2／dT2−T2
／R2 d2Rb／dT2（28） この第28式より、第２式を導出することができ
る。
（１／Rb dRb／dT−１／R2 dR2／dT）／２（lnA）（2T
／Rb dRb／dT−2T／R2 dR2／dT＋T2／Rb d2R2／dT2−T2
／R2 d2Rb／dT2（28） この第28式より、第２式を導出することができ
る。
図面はバンドギヤツプ・セルを示す回路図であ
る。 なお図面に用いられた符号において、R1Ra，
Rb，R2……抵抗、Q1，Q2……トランジスタ、V0
……出力電圧、１０……オペアンプである。
る。 なお図面に用いられた符号において、R1Ra，
Rb，R2……抵抗、Q1，Q2……トランジスタ、V0
……出力電圧、１０……オペアンプである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 異なる電流密度で作動されかつ関連回路に接
続される第１トランジスタと第２トランジスタと
を有し前記トランジスタの夫々ベース・エミツタ
電圧の差に比例する正温度係数を有する電流を得
るにようにし、前記電流は少なくとも一つの抵抗
を流れて正温度係数を有する対応電圧を得るよう
にし、合成温度補償出力電圧を得るため、前記正
温度係数の電圧をトランジスタのベース・エミツ
タ電圧から得られる負温度係数電圧と組合せる手
段を有する型式のソリツドステート安定化電圧供
給装置において、前記関連回路内にありかつ前記
一つの抵抗と直列に接続され、前記負温度係数電
圧と組合せされる付加電圧を発生して前記合成出
力電圧を発生する付加抵抗手段を備え、前記付加
抵抗手段は前記一つの抵抗の温度係数よりも正で
ある温度係数を有して成るソリツドステート安定
化電圧供給装置。 ２ 前記付加抵抗手段は大きな正温度係数を有す
る前記特許請求の範囲第１項に記載の電圧供給装
置。 ３ 前記付加抵抗手段は１次および２次の成分を
持つ正温度係数を有する前記特許請求の範囲第１
項に記載の電圧供給装置。 ４ 第１トランジスタおよび第２トランジスタ
と、前記第１トランジスタのエミツタと基準ライ
ンとの間に接続される第１抵抗手段と、前記両ト
ランジスタのエミツタ間に接続される第２抵抗手
段と、前記２つのトランジスタのエミツタを流れ
る電流の電流密度の所定非均等比を与える制御手
段とを有し、それによつて、前記第１抵抗手段を
流れる電流が正温度係数を有すると共に、前記第
１トランジスタのベース・エミツタ電圧と直列な
前記第１抵抗手段に現われる対応電圧を発生する
形式のソリツドステート安定化電圧供給装置にお
いて、前記第１抵抗手段は正味正温度係数を有し
て成るソリツドステート安定化電圧供給装置。 ５ 前記第１抵抗手段は、一方の抵抗が他方の抵
抗の温度係数よりも正な温度係数を有するように
した第１抵抗と第２抵抗とより成る前記特許請求
の範囲第４項に記載の電圧供給装置。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/004,014 US4250445A (en) | 1979-01-17 | 1979-01-17 | Band-gap voltage reference with curvature correction |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55102025A JPS55102025A (en) | 1980-08-04 |
| JPH0261053B2 true JPH0261053B2 (ja) | 1990-12-19 |
Family
ID=21708710
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP405480A Granted JPS55102025A (en) | 1979-01-17 | 1980-01-17 | Solid stateecontrolled voltage feeder |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4250445A (ja) |
| JP (1) | JPS55102025A (ja) |
| CA (1) | CA1142607A (ja) |
| DE (1) | DE3001552A1 (ja) |
| FR (1) | FR2447059A1 (ja) |
| GB (1) | GB2040087B (ja) |
| NL (1) | NL8000273A (ja) |
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- 1980-01-17 FR FR8000960A patent/FR2447059A1/fr active Granted
- 1980-01-17 JP JP405480A patent/JPS55102025A/ja active Granted
- 1980-01-17 GB GB8001584A patent/GB2040087B/en not_active Expired
- 1980-01-17 DE DE19803001552 patent/DE3001552A1/de active Granted
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|---|---|
| GB2040087A (en) | 1980-08-20 |
| FR2447059A1 (fr) | 1980-08-14 |
| GB2040087B (en) | 1983-05-11 |
| DE3001552C2 (ja) | 1989-05-11 |
| NL8000273A (nl) | 1980-07-21 |
| CA1142607A (en) | 1983-03-08 |
| US4250445A (en) | 1981-02-10 |
| FR2447059B1 (ja) | 1983-08-05 |
| JPS55102025A (en) | 1980-08-04 |
| DE3001552A1 (de) | 1980-07-31 |
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