JPH03158913A - 定電圧回路 - Google Patents

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】 ［概要］ 定電圧回路に係り、詳しくは半導体集積回路中に形成さ
れた定電圧回路に関し、 定電圧回路自身の消費電力を増加させることなくその出
力電圧の温度依存性を負の傾向にすることを目的とし、 エミッタサイズの相違する一組の第１及び第２のトラン
ジスタと、その一方のエミッタサイズの小さい第２のト
ランジスタのコレクタ側に接続した第１の抵抗と、他方
のエミッタサイズの大きい第１のトランジスタのコレク
タ及びエミッタ側にそれぞれ接続した第２及び第３の抵
抗とよりなり、定電圧源の電圧変動に相対してエミッタ
サイズの大きい前記第１のトランジスタのコレクタ側の
電位が変動するカレントミラー部と、第３のトランジス
タ及びそのベース・エミッタ間に接続された第４の抵抗
とよりなり、前記エミッタサイズが大きい第１のトラン
ジスタのコレクタ側の電位の変動に基づいて前記第３の
トランジスタが電流制御され前記定電圧源の電圧変動を
補償するフィードバック部とからなる定電圧回路におい
て、前記定電圧回路の出力電圧の温度依存性が負の傾向
となるように、前記エミッタサイズが大きい第１のトラ
ンジスタのコレクタ端子側に順方向ダイオード特性を有
する素子を接続した構成にした。

［産業上の利用分野］ 本発明は定電圧回路に係り、詳しくは半導体集積回路中
に形成された定電圧回路に関するものである。

集積回路中にはロジック回路等の各種回路に定電圧を供
給するための定電圧回路が多く設けられている。近年、
各種回路等に形成される抵抗素子は集積回路の高速化を
図る上で接合容量が寄生容量として働（拡散抵抗に代え
てポリシリコン抵抗が採用されてきている。しかしなが
ら、ポリシリコン抵抗は温度係数か負であることから、
温度に対しての依存性が小さな定電流源を形成する必要
がある。その結果、温度依存性の小さな定電流源を形成
するために、定電圧回路はその出力電圧が温度に対して
負の傾向となるものが要求されている。

［従来の技術］ 従来、半導体集積回路中にはロジック回路等に定電圧を
供給するために各種の定電圧回路が形成されている。そ
の一つとして第２２図に示す定電圧回路がある。この回
路は抵抗Ｒ３，Ｒ４，Ｒ６及びトランジスタＱ２．Ｑ３
とよりなるカレントミラー部とトランジスタＱｌ及び抵
抗Ｒ２とよりなるフィードバック部とから構成されてい
る。

カレントミラー部はトランジスタＱ２のエミッタサイズ
をトランジスタＱ３のエミッタサイズより数倍大きくし
て、定電圧Ｖｏｕｔの変動に基づくトランジスタＱ３に
流れる電流の変化を、エミッタサイズの大きいトランジ
スタＱ２側の抵抗Ｒ４で吸収し、抵抗Ｒ３に流れる電流
を常に一定、即ち抵抗Ｒ３の電圧降下を一定にしている
。従って、定電圧源の電圧Ｖｏｕｔが変動、例えば上昇
すると、上昇に関係なく抵抗Ｒ３の電圧降下が一定であ
ることから、トランジスタＱ２のコレクタ端子部におけ
る電位が引き上げられる。

その電位が上昇した分だけフィードバック部のトランジ
スタＱ１のベース端子の電位が上がり、この電位の上昇
に相対してトランジスタＱ１は抵抗Ｒ１を介して電流を
引き込み前記トランジスタＱ４に印加する電圧Ｖｏｕｔ
の変動上昇分だけ下げる。従って、トランジスタＱ４に
は常に一定の電圧Ｖｏｕｔが供給されることになる。そ
の結果、抵抗Ｒ７には常に一定の電流１ｏｕｔが供給さ
れることになる。

なお、前記抵抗Ｒ１の電圧降下が小さくトランジスタＱ
４のベースに印加される電圧Ｖｏｕｔが大きい場合には
、第２３図に示すように抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ３との間と、
抵抗Ｒ１とトランジスタＱ４のベース端子との間にそれ
ぞれ等しい数（この場合には１個づつ）だけ電圧ドロッ
プ用のダイオードＤ２．Ｄ３をそれぞれ接続している。

又、近年、半導体集積回路において抵抗素子は集積回路
の高速化を図る上で接合容量が寄生容量として働く拡散
抵抗に代わってポリシリコン素子が使用されるようにな
ってきている。しかしながら、拡散抵抗は温度係数が正
であるのに対してポリシリコン抵抗は温度係数が負であ
るので、温度上昇によって抵抗Ｒ７の抵抗値が下がり、
電流Ｉｏｕｔは上昇し一定とならず問題となる。そこで
、フィードバック部においてトランジスタＱ２のベース
・エミッタ間に抵抗Ｒ２を接続し電流Ｉｏを流して定電
圧回路の出力電圧Ｖｏｕｔの温度依存性を負の傾向にさ
せている。

そして、定電圧回路の温度依存性について試験を行った
結果、第２４図に示すように温度に対する抵抗Ｒ７に流
れる電流（電流源出力）Ｉｏｕｔは抵抗Ｒ２に流れる電
流Ｉｏが大きいほど変動が小さいことが分かった。従っ
て、電流Ｉｏを大きくすればよいことが分かる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、電流Ｉｏを大きくすればよいが、その分
だけ定電圧回路自身に流れる電流が増えて消費電力が増
加するため、集積回路全体の低電力化を図る上で障害と
なっていた。

本発明は上記問題点を解消するためになされたものであ
って、その目的は定電圧回路自身の消費電力を増加させ
ることなくその出力電圧の温度依存性を負の傾向にする
ことができる定電圧回路を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 第１図は本発明の定電圧回路おける原理説明図を示す。

定電圧回路はカレントミラー部とフィードバック部とか
らなり、エミッタサイズが相違する一組の第１及び第２
のトランジスタＱ２．Ｑ３と、そのエミッタサイズの小
さい第２のトランジスタＱ３のコレクタ側に接続した第
１の抵抗Ｒ６と、他方のエミッタサイズの大きい第１の
トランジスタＱ２のコレクタ及びエミッタ側にそれぞれ
接続した第２及び第３の抵抗Ｒ３，Ｒ４とからカレント
ミラー部が構成されている。そして、温度係数が負の例
えばポリシリコンよりなる抵抗Ｒ７に定電流Ｉ　ｏｕｔ
を供給するためのトランジスタＱ４のベース端子に抵抗
Ｒ１を介して印加される定電圧Ｖｏｕｔが第１の抵抗Ｒ
６を介して前記第２のトランジスタＱ３に印加されるよ
うになっている。

又、第２の抵抗Ｒ３には前記定電圧Ｖｏｕｔの温度依存
性が負の傾向となるように、順方向ダイオード特性を有
する素子ＤＩが接続されている。

一方、ベース端子か前記第１のトランジスタＱ２のコレ
クタ端子に、コレクタ端子が前記抵抗Ｒ１に接続された
第３のトランジスタＱ１と、その第３のトランジスタＱ
１のベース・エミッタ間に接続された第４の抵抗Ｒ２と
からフィードバック部が構成されている。

［作用］ 温度が上昇した場合には、それに相対して順方向ダイオ
ード特性を有する素子Ｄ１における電圧降下は小さくな
り、その分だけ第１のトランジスタＱ２のコレクタ端子
側の電位は引き上げられ、その電位の上昇に基づいて第
３のトランジスタＱ１にて電流制御されて定電圧Ｖｏｕ
ｔが小さく、即ち温度依存性が負の傾向を示すものと推
定される。

従って、その結果、温度が上昇し抵抗Ｒ７の抵抗値が小
さくなることによって電流Ｉｏｕｔが変動して大きくな
ろうとするが、トランジスタＱ４に供給される定電圧Ｖ
ｏｕｔが小さくなるので、同トランジスタＱ４にて電流
Ｉ　ｏｕｔの上昇が抑えられ常に電流Ｉｏは一定の値に
保持される。

［実施例］ 以下、本発明を具体化した一実施例を図面に従って説明
する。なお、説明の便宜上、第２２，２３図と同様の構
成については同一の符号を付して説明する。

第２図は一実施例を示し、カレントミラー部のエミッタ
サイズの小さいトランジスタＱ３のコレクタ側には抵抗
Ｒ５，Ｒ６及び電圧ドロップ用のトランジスタＱ７（第
２３図におけるダイオードＤ３に相当）が接続されてい
る。他方のエミッタサイズの大きいトランジスタＱ２の
コレクタ側には抵抗Ｒ３を介して順方向ダイオード特性
を有する素子としてのトランジスタＱ５が接続されると
ともに、トランジスタＱ５には電圧ドロップ用のトラン
ジスタＱ６（第２３図におけるダイオードＤ２に相当）
が接続されている。

そして、温度係数か負の例えばポリシリコンより ０ りなる抵抗Ｒ７に定電流Ｉｏｕｔを供給するためのトラ
ンジスタＱ４のベース端子に印加される定電圧Ｖｏｕｔ
が抵抗Ｒ５を介してトランジスタＱ３に印加されるよう
になっている。

上記のように構成した定電圧回路における温度依存性に
ついて試験を行った結果、第３図に示すように、温度に
対する抵抗Ｒ７に流れる電流（電流源出力）Ｉｏｕｔは
、第２４図に示す従来の定電圧回路における温度依存性
に比較して負の傾向が大きいものとなった。即ち、例え
ば抵抗Ｒ２に流れる電流Ｉｏを０．２ｍＡとした場合、
第２４図では温度依存性は若干圧の傾向を示しているが
、第３図ではほぼ１ｍＡとなっており、本実施例におけ
る定電圧回路は温度依存性を負の傾向とすることができ
たことを示す。

このことは、温度が上昇した場合には、それに相対して
順方向ダイオード特性を有するトランジスタＱ５におけ
る電圧降下は小さくなり、その分だけトランジスタＱ２
のコレクタ端子側の電位は引き上げられ、その電位の上
昇に基づいてトランジスタＱｌにて電流制御されて定電
圧Ｖｏｕｔか小さく、即ち温度依存性が負の傾向を示す
ものと推定される。

従って、本実施例によれば抵抗Ｒ２に流す電流１ｏを増
加させることなく、電流源出力を一定にすることができ
る。

第４〜２１図は本発明の別の実施例を示すものであり、
各実施例は第２図における例を一部変更して構成したも
のである。

第４図はトランジスタＱ６．Ｑ７を省略したものであり
、第５図はフィードバック部のトランジスタＱｌのコレ
クタ端子と抵抗Ｒ１との間にノイズ防止用の抵抗Ｒ８を
設けている。第６図は電圧ドロップ用のトランジスタＱ
６のコレクタ側にノイズ防止用の抵抗Ｒ９を設けており
、第７図は電圧ドロップ用のトランジスタＱ７のコレク
タ側にノイズ防止用の抵抗ＲＩＯを設けている。

第８図はトランジスタＱ２．Ｑ３のベース端子間に発振
防止用の抵抗Ｒ１１を設けたものであり、第９図はトラ
ンジスタＱ６のベース端子と抵抗１ ２ Ｒ１との間にノイズ防止用の抵抗Ｒ１４を設け、第１Ｏ
図はトランジスタＱ６．Ｑ７のベース端子間にノイズ防
止用の抵抗Ｒ１５を設けたものである。

第１１〜１４図は発振防止用のコンデンサを設けたもの
であり、第１１図ではトランジスタＱ１のベース・コレ
クタ端子間にコンデンサＣ１を、第１２図ではトランジ
スタＱ２．Ｑ３のベース端子間にコンデンサＣ２を、第
１３図では抵抗Ｒ１とアースとの間にコンデンサＣ３を
、さらに第１４図ではトランジスタＱ４のベース端子と
アースとの間にコンデンサＣ４を設けている。

第１５図は抵抗Ｒ１に代えて定電流源１１を設けており
、トランジスタＱｌに流れる電流を小さくするようにし
ている。第１６図はトランジスタＱ６に代えてダイオー
ドＤ２を設け、第１７図はトランジスタＱ７に代えてダ
イオードＤ３を設けており、それぞれより集積化を図る
ようにしている。又、第１８図はトランジスタＱ５に代
えてダイオードＤ１を設けたものであり、より集積化を
図るようにしたものである。

第１９図はトランジスタＱ３に代えてダイオードＤ４を
設けて集積化を図っている。第２０図は抵抗Ｒ６を省略
することにより集積化を図っており、第２１図はトラン
ジスタＱ７と並列にトランジスタＱ８を設けて出力電圧
Ｖｏｕｔの取出し口を変更するとともに、トランジスタ
Ｑ４をダイオードとして使用するようにしたものである
。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明によれば定電圧回路自身の
消費電力を増加させることなくその出力電圧の温度依存
性を負の傾向にして電流源出力を一定にすることができ
る優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、 第２図は本発明を具体化した一実施例を示す電気回路図
、 第３図は一実施例における温度と電流源出力と３ ４ の関係を示すクラ７、 第４〜２１図はそれぞれ別の実施例を示す電気回路図、 第２２．２３図はそれぞれ従来の定電圧回路を示す電気
回路図、 第２４図は従来の定電圧回路における温度と電流源出力
との関係を示すクラ７である。 図において、 Ｄｌは順方向ダイオード特性を有する素子、Ｑｌ、Ｑ２
．Ｑ３はトランジスタ、 Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ６は抵抗である。 Ｅ＜＜ 特開平３ １５８９１３　（６）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、エミッタサイズの相違する一組の第１及び第２のト
   ランジスタ（Ｑ２、Ｑ３）と、その一方のエミッタサイ
   ズの小さい第２のトランジスタ（Ｑ３）のコレクタ側に
   接続した第１の抵抗（Ｒ６）と、他方のエミッタサイズ
   の大きい第１のトランジスタ（Ｑ２）のコレクタ及びエ
   ミッタ側にそれぞれ接続した第２及び第３の抵抗（Ｒ３
   、Ｒ４）とよりなり、定電圧源の電圧変動に相対してエ
   ミッタサイズの大きい前記第１のトランジスタ（Ｑ２）
   のコレクタ側の電位が変動するカレントミラー部と、 第３のトランジスタ（Ｑ１）及びそのベース・エミッタ
   間に接続された第４の抵抗（Ｒ２）とよりなり、前記エ
   ミッタサイズが大きい第１のトランジスタ（Ｑ２）のコ
   レクタ側の電位の変動に基づいて前記第３のトランジス
   タ（Ｑ１）が電流制御され前記定電圧源の電圧変動を補
   償するフィードバック部と からなる定電圧回路において、 前記定電圧回路の出力電圧の温度依存性が負の傾向とな
   るように、前記エミッタサイズが大きい第１のトランジ
   スタ（Ｑ２）のコレクタ端子側に順方向ダイオード特性
   を有する素子（Ｄ１）を接続したことを特徴とする定電
   圧回路。