JPH0316646B2 - - Google Patents

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JPH0316646B2
JPH0316646B2 JP56128941A JP12894181A JPH0316646B2 JP H0316646 B2 JPH0316646 B2 JP H0316646B2 JP 56128941 A JP56128941 A JP 56128941A JP 12894181 A JP12894181 A JP 12894181A JP H0316646 B2 JPH0316646 B2 JP H0316646B2
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JP
Japan
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transistor
emitter
resistor
current
temperature coefficient
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JP56128941A
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JPS5831420A (ja
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Hiroshi Mizuguchi
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00Non-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
    • G05F3/02Regulating voltage or current
    • G05F3/08Regulating voltage or current wherein the variable is dc
    • G05F3/10Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
    • G05F3/16Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
    • G05F3/20Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
    • G05F3/22Regulating 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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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • 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、少ない占有面積で、低い電源電圧ま
で動作させ得る集積化電源装置に関するもので、 () 零を含む任意の温度係数を有する基準電圧
源あるいは基準電流源。
() 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源あるいは基
準電流源。
() 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
電圧源あるいは基準電流源。
() 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。
を実現するうえで有効なものである。
従来の例えばR.J.WIDLAR“New
Developments in IC Voltage Regulators”
IEEE JOURNAL OF SOLID−STATE
CIRCUITS、VOl.SC−6、No.1、PP2−7
Feb.1971に記載されている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多用されている。
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。
VCE3=VBE3+R4/R5・kT/qln(J1/J2) …(1) ここに、kはボルツマン定数で、 k=1.38×10-23 joule/〓 また、qは電子の電荷で q=1.602×10-19 coulomb さらに、Tは絶対温度(〓)である。
また、(1)式で表わされる出力電圧VCE3の温度係
数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(J1/J
2)…(3) いま、一例としてJ1/J2=10とすると、 R4/R5≒10のとき、(3)式は0となる。
また、このとき(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。
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。
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。
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。
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
面積を必要としたり、温度特性の直線性が問題に
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個必要になり、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(物理的にも実気的にもJ1/J2=10と
R4/R5=10を維持する必要がある。)がとり難い
と言う問題があつた。
本発明は以上の様な問題を解消するものであ
る。
第2図は本発明の一実施例である基準電圧源回
路の回路結線図を示したもので、同図において第
1図と同一部分については同一の符号を付してい
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、同ベース・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1
5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の間には定電流源16を介してトランジ
スタ1のベース・エミツタ間および抵抗17が接
続され、前記トランジスタ1のコレクタは同ベー
スに直接接続され、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のコレクタはトランジスタ18
のコレクタおよびベース、さらに、前記定電流源
13を構成するトランジスタ19、出力トランジ
スタ20のベースに接続され、前記トランジスタ
18のエミツタは抵抗21を介してプラス側給電
線路7aに接続されている。
また、前記トランジスタ19,20のエミツタ
は、それぞれ抵抗22,23を介してプラス側給
電線路7aに接続され、前記トランジスタ20の
コレクタは抵抗24を介してマイナス側給電線路
7bに接続されている。
さらに、前記トランジスタ14のコレクタはト
ランジスタ25のコレクタおよびベース、トラン
ジスタ26のベースに接続され、前記トランジス
タ25,26のエミツタは、それぞれ抵抗27,
28を介してプラス側給電線路7aに接続されて
いる。
さて、第2図の回路において、トランジスタ1
および2のベース・エミツタ間電圧を、それぞれ
VBE1、VBE2とし、抵抗5,17の抵抗値をそれぞ
れR5、R17とし、トランジスタ26のコレクタ電
流をI26としたとき、前記トランジスタ2のコレ
クタ電流I2は次式で与えられる。
I2=VBE1+I26・R17−VBE2/R5 …(4) ここで、説明を簡単にするために、抵抗21,
23の抵抗値が同じであるとし、トランジスタ1
8とトランジスタ20も同一サイズであるとする
と、抵抗24の両端に現われる出力電圧Vxは Vx=I2・R24 =R24/R5・(VBE1+I26・R17−VBE2) …(5) なお、(5)式において、R24は抵抗24の抵抗値
である。
ところで、トランジスタ1,2のエミツタ面積
を、それぞれAe、NAeとすると、 VBE1=kT/qln(I26/I0Ae) …(6) VBE2=kT/qln(I2/I0・N・Ae) …(7) ただし、(6)、(7)式において、I0は単位面積あた
りの逆方向飽和電流である。
上記(5)、(6)、(7)式より、 Vx=R24/R5{kT/qln(N・I26/I2)+I26・R17
…(8) 一方、トランジスタ9,14のベース・エミツ
タ間電圧をそれぞれVBE9、VBE14とし、抵抗10,
11,15の抵抗値をそれぞれR10、R11、R15
すると、前記トランジスタ14のコレクタ電流
I14は次の様になる。
I14=VBE9(1+R10/R11)−VBE14/R15…(9) 抵抗27の抵抗値と抵抗28の抵抗値を等しく
設定しておくことによつて、I14=I26が成立する。
また、VBE9=VBE14がほぼ成立するものとする
と、 I26≒R10/R11・R15VBE9 …(10) 前記(8)、(10)式より Vx=R24/R5{kT/qln(N・R10/R11・R15・I2・VBE9
) +R10・R17/R11・R15・VBE9} …(11) 出力電圧Vxの温度係数がかなり小さい領域に
おいては、電流I2の温度係数は抵抗5の温度係数
に依存する。
すなわち、ICチツプ上の抵抗はすべて同一の
温度係数を有しているものとすると、(11)式の
対数項の値はVBE9の温度係数と同一の温度係数を
有し、その値はほぼ−3000ppmとなる。
また、kT/qの温度係数はほぼ+3000ppmであ
るから対数項の絶対値が2.7近辺のとき、(11)式
第1項の温度係数は零となる。
この条件を満たすためには、トランジスタ1の
エミツタ電流密度をトランジスタ2のエミツタ電
流密度の2.7に設定すれば良く、このとき、抵抗
17は不要(R17=0)となる。
また、前記対数項の絶対値が2.7よりも大きい
ときには、(11)式の第1項の温度係数は正の値
となるので、抵抗17の抵抗値を適当に設定する
ことにより、(11)式で与えられる出力電圧Vx
温度係数を零にすることが出来る。
ちなみに、実際に各抵抗の数値を求めてみる
と、トランジスタ1とトランジスタ2のエミツタ
面積比を1に設定したとき(N=1)、抵抗5の
抵抗値を260Ω、抵抗10,21,23,27,
28の抵抗値を1KΩ、抵抗11の抵抗値を10K
Ω、抵抗15の抵抗値を250Ω、抵抗22の抵抗
値を300Ω、抵抗24の抵抗値を2.6KΩにすれ
ば、出力電圧Vxの値は0.26Vとなり、温度係数も
零となる。
この定数で、第2図の回路の占有面積を計算し
てみると、まず、各トランジスタのエミツタ面積
はすべて同一に出来るため、トランジスタの個数
は9であり、1KΩ未満の抵抗はすべて1として、
1KΩを基準とした単位抵抗数は22となる。
したがつて、第2図の回路は第1図の回路に比
べると素子数は増加しているものの占有面積はか
なり狭くなる。(第1図の回路では定電流源6を
除いても、12個の単位トランジスタを必要とす
る。) また、第2図の回路では、その回路構成を見れ
ば明らかな如く、電源電圧が1.5V程度になつて
も十分に動作する。
さらに、(11)式より、抵抗5と抵抗24の抵
抗比を適当に設定することにより、零温度係数の
もとで出力電圧Vxを任意に選べることも、ある
いは抵抗10,11,15,17の抵抗値を適当
に選定することによつて任意の温度係数の微小出
力電圧が得られることもわかる。
なお、(11)式の導出の過程でVBE9=VBE14が成
立するものと仮定したが、第2図の回路では、零
温度係数の出力電圧が得られている状態におい
て、トランジスタ9のエミツタ電流が正の温度係
数を有する(抵抗10,11の温度係数が正であ
るため)のに対して、トランジスタ14のエミツ
タ電流の温度係数は負であるので、実際には温度
特性をも考えると、VBE9=VBE14は成立しない。
しかしながら、前記トランジスタ14のコレク
タ電流が負の温度係数を有することには相違な
く、この箇所で生じる誤差(計算ではI14の温度
係数を−3000ppmとした。)はトランジスタ1の
エミツタ電流密度を小さくしたり、抵抗17の抵
抗値を大きくしたり、あるいは電流源13の出力
電流に負の温度係数をもたせることにより吸収出
来る。
なお、本発明の集積化電源装置は第2図の実施
例のものに限定されるものではなく、例えば、第
2図の抵抗24を除いてトランジスタ20のコレ
クタから出力電流を取り出す様にすれば基準電流
源となるし、トランジスタ2あるいはトランジス
タ18のエミツタ側から出力を取り出す様にすれ
ば、前記トランジスタ20ならびに抵抗23,2
4は不要となる。
また、定電圧回路12はダイオードの直列接続
された回路であつても良いし、抵抗10だけをダ
イオードに置き換えることも出来る。
すなわち、本発明の集積化電源装置は、端子電
圧がバイアス電流の変化に対してほぼ一定で負の
温度係数を有する定電圧手段(定電圧回路12に
相当)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(定電流源13に相当)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、
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(トランジスタ14に相当)と、前記第
1のトランジスタのコレクタ電流に依存した順方
向バイアス電流が供給されるダイオード手段(ト
ランジスタ1に相当)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た第2のトラン
ジスタ(トランジスタ2に相当)を具備し、前記
第2のトランジスタのコレクタあるいはエミツタ
から基準出力電圧あるいは基準出力電流を取り出
すように構成したもので、従来のバンドギヤツプ
基準電圧源回路に比べて、より低い電源電圧まで
動作させることが出来、あるいはより少ない占有
面積で構成出来るなど、大なる効果を奏するもの
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例を示す回路結線図、第2図は本
発明の一実施例の回路結線図である。 1,2,14……トランジスタ、7……電源、
7a……プラス側給電線路、7b……マイナス側
給電線路、12……定電圧回路、13……定電流
源。

Claims (1)

  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ほぼ
    一定で負の温度係数を有する定電圧手段と、その
    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、かつ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、前記第1のトランジ
    スタのコレクタ電流に依存した順方向バイアス電
    流が供給されるダイオード手段と、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た第2
    のトランジスタとを具備し、前記第2のトランジ
    スタのコレクタあるいはエミツタから基準出力電
    圧あるいは基準出力電流を取り出すようにしたこ
    とを特徴とする集積化電源装置。 2 特許請求の範囲第1項の記載において、前記
    定電圧手段は、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、前記PN接合は
    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
    のエミツタ電流密度を前記第2のトランジスタの
    エミツタ電流密度よりも大となる様に設定したこ
    とを特徴とする集積化電源装置。
JP12894181A 1981-08-18 1981-08-18 集積化電源装置 Granted JPS5831420A (ja)

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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60139852A (ja) * 1983-12-28 1985-07-24 旭化成株式会社 パイル丸編地及び製法
JPS63145454A (ja) * 1986-07-08 1988-06-17 帝人株式会社 厚地編物およびその製造方法
CN104090242B (zh) * 2014-07-01 2017-01-25 安徽继远电网技术有限责任公司 智能一体化电源绝缘检测模块

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4825459A (ja) * 1971-08-02 1973-04-03
JPS50343A (ja) * 1973-05-07 1975-01-06

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55103715U (ja) * 1979-01-08 1980-07-19

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4825459A (ja) * 1971-08-02 1973-04-03
JPS50343A (ja) * 1973-05-07 1975-01-06

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