JPH0320769B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ トランジスタのベース・エミツタ電圧によつ
て形成される第１の電圧と、異なつた電流密度で
動作する２つのトランジスタのベース・エミツタ
電圧における差によつて形成される第２の電圧と
を発生する手段と、 第１の電流で動作する第１のダイオード接続さ
れたトランジスタと、第２の電流でで動作する第
２のダイオード接続されたトランジスタとの、ベ
ース・エミツタ電圧における差に応答し、かつ、
温度に依存しない相互コンダクタンスを有する、
差動増幅器とを備え、 前記差動増幅器は、前記第１および前記第２の
ダイオード接続されたトランジスタのベース・エ
ミツタ電圧における前記差に比例する出力電流を
発生し、 前記出力電流に応答して、修正電圧を発生する
手段と、 前記第１および前記第２の電圧と前記修正電圧
と結合する手段とをさらに備え、前記結合された
電圧は、２次の温度依存性が補償されたバンドギ
ヤンプ電圧基準を与える、電圧基準回路。 ２ 前記第１の電流は、異なつた電流密度で動作
する２つのトランジスタのベース・エミツタ電圧
の差に比例し、それによつて、前記第１の電流は
温度に１次依存し、また前記第２の電流は一定で
あり、それによつて前記第２の電流は温度に依存
しない、請求の範囲第１項範囲の回路。 ３ 前記差動増幅器は、第１および第２のトラン
ジスタをさらに含み、前記第１および第２のトラ
ンジスタのエミツタ端子は互いに第３の電流源に
接続され、前記第１および第２のトランジスタの
ベース端子は前記差動増幅器に対する第１および
第２の入力端子をそれぞれ形成し、前記第１の入
力端子は前記第１のダイオード接続されたトラン
ジスタのベース端子に接続され、前記第２の入力
端子は前記第２のダイオード接続されたトランジ
スタのベース端子に接続され、 前記第２のトランジスタのコレクタ端子に接続
される入力端子と、前記第２のトランジスタのコ
レクタ端子に接続される出力端子と、前記第１の
トランジスタのコレクタ端子に接続される出力端
子とを有するカレントミラー手段をさらに含み、
前記カレントミラー手段は、前記第２のトランジ
スタのコレクタ電流に応答して、前記出力端子を
通じてミラー電流を発生し、 前記第１のトランジスタの前記コレクタ端子に
接続される増幅器出力端子をさらに含み、前記増
幅器出力電流は、前記第１のトランジスタコレク
タ電流と前記ミラー電流との間の差によつて決定
される、請求の範囲第２項記載の回路。 ４ 前記第３の電流源の電流は、異なつた電流密
度で動作する２つのトランジスタのベース・エミ
ツタ電圧の差に比例し、それによつて、前記差動
増幅器の相互コンダクタンスは温度に依存しな
い、請求の範囲第３項記載の回路。 ５ 前記カレントミラー手段は、第３および第４
のトランジスタをさらに含み、前記第３および第
４のトランジスタのエミツタ端子は電圧源と接続
され、前記第４のトランジスタのベース端子は前
記第４のトランジスタのコレクタ端子と接続さ
れ、前記第４のトランジスタのコレクタ端子は前
記カレントミラー手段の入力端子を形成し、前記
第３のトランジスタのベース端子は前記第４のト
ランジスタのベース端子と接続され、前記第３の
トランジスタのコレクタ端子は前記カレントミラ
ー手段の出力端子を形成する、請求の範囲第４項
記載の回路。 ６ 前記第２の電流は、温度に依存しない発生器
によつて発生され、前記発生器は、 第１のトランジスタを含み、前記第１のトラン
ジスタのエミツタ電極は固定された電圧源端子に
接続され、前記第１のトランジスタのコレクタ電
極は、第１の抵抗手段によつて、前記電圧基準回
路の出力端子と接続され、 第２のトランジスタをさらに含み、前記第２の
トランジスタのエミツタ電極は、第２の抵抗手段
によつて前記固定された電圧源端子と接続され、
前記第２のトランジスタの前記エミツタ電極は前
記第１のトランジスタのベース電極とさらに接続
され、前記第２のトランジスタのベース電極は前
記第１のトランジスタのコレクタ電極と接続さ
れ、それによつて、第１の発生器電流が前記第１
の抵抗手段から導出され、第２の発生器電流が前
記第２の抵抗手段を通じて導出され、 結合された前記第１および前記第２の発生器電
流に応答して、前記第２の電流を発生する手段を
さらに含む、請求の範囲第３項記載の回路。 ７ 前記第２の電流を発生する手段は、 第３のトランジスタをさらに含み、前記第３の
トランジスタのエミツタ電極は前記固定された電
圧源端子に接続され、前記第３のトランジスタの
ベース端子は前記第１のトランジスタのベース端
子と接続され、それによつて、前記第１の発生器
電流と等しい電流が前記第３のトランジスタのコ
レクタ電極を通じて導出され、 前記第２のトランジスタのコレクタ電極と前記
第３のトランジスタのコレクタ電極とに接続され
る入力端子を有し、前記等しい第１の発生器電流
および前記第２の発生器電流に対し出力端子を通
じてカレントミラーを発生する手段をさらに含
み、それによつて前記出力端子電流は前記第２の
電流を規定する、請求の範囲第６項記載の回路。 発明の背景 １ 発明の分野 この発明は電圧基準回路に関し、より特定的に
は、温度補償されたバンドギヤツプ電圧基準回路
に関する。 ２ 先行技術の説明 電圧基準回路は、トランジスタのベース・エミ
ツタ電圧（V_BE）に基づいて設計されてきてお
り、そのV_BEは以下のように展開される。 V_BE＝V_GO（１−Ｔ／T_O）＋V_BEO＋ｎkT／ｑln（T_O／Ｔ
）＋ kT／ｑln（I_C／I_CO） ここで、ｑは電子の電荷、 ｋはボルツマン定数 Ｔは絶対温度 V_GOは半導体バンドギヤツプ電圧の絶
対温度０度に対する外挿値、V_GOはシ
リコンでは1.240Vと等しい、V_BEOは
任意に選択された基準温度、T_Oでの
および対応する基準コレクタ電流I_CO
でのベース・エミツタ電圧、 ｎはトランジスタのタイプおよびトラ
ンジスタの製造過程に依存するパラメ
ータである。 上のように展開されかつ温度依存の構成項にま
とめられたこの電圧は、絶対温度０度に外挿され
た半導体バンドギヤツプ電圧である温度に依存し
ない項V_GOと、１次温度依存性（Ｔ）を有する項
と、２次温度依存性（TlnT）を有する項とを備
える。１次温度依存性の項は、２次温度依存性の
項よりも非常に大きい項であり、異なつた電流密
度で動作する２つのトランジスタのベース・エミ
ツタ電圧における差（ΔV_BE）を用いて消去され
る。 ΔV_BE＝kT／ｑlnJ1／J2 ここで、J1は第１のトランジスタのベース・エ
ミツタ接合を流れる電流の電流密度であり、また
J2は第２のトランジスタのベース・エミツタ接合
を流れる電流の電流密度である。 上の式を調べると、ΔV_BEは、電流密度の比
J1／J2が温度に依存しないようにされるとき、１
次の温度依存性を持つということが理解される。 異なつた電流密度で動作する２つのトランジス
タのベース・エミツタ電圧における差とベース・
エミツタ電圧とを結合することによつて、温度に
依存しない項と２次の項とを持つ電圧基準が実現
される。従来、このような電圧基準の２次依存性
は無視されてきたが、ごく最近になつて、温度依
存性のない電圧基準を達成するために、このよう
な２次の温度依存性を消去する試みが行なわれて
きた。 そのような試みの１つが、Robert J.Wildlarに
よる、温度補償されたバンドギヤツプIC電圧基
準という名称の、1981年２月３日に発行された米
国特許第4249122号に示されている。この特許に
おける電圧基準回路は、トランジスタのベース・
エミツタ電圧の第１の電圧と、異なつた電流密度
で動作する２つのトランジスタのベース・エミツ
タ電圧の差に基づく第２の電圧とを持つ。この第
１および第２の電圧は、結合されて、１次の温度
依存性が補償された電圧を結果として得る。２次
の温度依存性を補償するために、温度に依存する
付加的な回路が、ベース・エミツタ電圧における
差を発生する２つのトランジスタの電流密度を修
正するために用いられる。 Adrian P.Brokawによる、曲率が修正された
バンドギヤツプ基準という名称の、1981年２月10
日に発行された米国特許第4250445号は、１次を
越える温度依存性の補償を有する他の電圧基準回
路を説明している。この回路は、ベース・エミツ
タの差の電圧を形成するために、異なつた電流密
度で動作する２つのトランジスタを用いる。この
電圧は、トランジスタのベース・エミツタ電圧と
結合されて、上述したような１次の温度依存性が
補償された基準を達成する。改良点は、或る温度
依存特性を有する抵抗に存在し、その抵抗は１次
の温度依存性が補償された回路と直列に接続され
て、２次温度依存電圧構成部分が補償され、その
結果として得られる電圧基準は１次の温度依存性
の補償よりも良好なものである。これらは、２次
の温度依存性が補償された電圧基準を達成するた
めごく最近の試みの一例である。 発明の概要 この発明は、バンドギヤツプ電圧基準による温
度依存性が補償された電圧基準のこの問題を解決
し、そこにおいては、２次の温度依存性が、上述
の最近の試みを越えて新規かつ確実な方法で十分
に補償される。 このことを達成するために、この発明に係る電
圧基準回路は、トランジスタのベース・エミツタ
電圧によつて形成される第１の電圧および異なつ
た電流密度で動作する２つのトランジスタのベー
ス・エミツタ電圧における差によつて形成される
第２の電圧を発生する手段と、第１の電流で動作
する第１のダイオード接続されたトランジスタと
第２の電流で動作する第２のダイオード接続され
たトランジスタとのベース・エミツタ電圧におけ
る差に応答しかつ温度に依存しない相互コンダク
タンスを有する差動増幅器とを備える。差動増幅
器は、第１および第２のダイオード接続されたト
ランジスタのベース・エミツタ電圧における前記
差に比例する出力電流を発生する。 この電圧基準回路は、この出力電流に応答して
修正電圧を発生する手段と、第１および第２の電
圧と修正電圧とを結合する手段とをさらに備え
る。結合された電圧は、２次の温度依存性が補償
されたバンドギヤプ電圧基準を与える。 第１の電流は、異なつた電流密度で動作する２
つのトランジスタのベース・エミツタ電圧の差に
比例し、それによつて、第１の電流は温度に１次
依存し、また第２の電流は一定であり、それによ
つて第２の電流は温度に依存しない。 したがつて、差動増幅器の出力電流は２次の関
係（TlnT）で温度に依存するようにされる。 修正電圧は出力電流と同じ２次の温度依存性を
有する。修正電圧が第１および第２の電圧と結合
されると、２次の温度依存性の構成電圧が相殺さ
れ、２次の温度依存性が補償された電圧が結果と
して得られる。 ここにおける電圧基準は、集積回路において最
良に実現され、また集積回路技術の特別の特徴の
利点を十分に得て設計される。

【図面の簡単な説明】

この発明は、以下の図面を参照して発明の詳細
な説明を読むことにより、さらに理解されよう。
第１図は、２次補償された温度依存性を有するこ
の発明の一実施例の回路図である。第２図は、第
１図に示された回路の一部に用いられる、新規な
温度依存性のない電流の発生器の回路図である。
第３図は、第１図に示された回路に用いられる、
温度依存電流を発生する回路を示す回路図であ
る。

【発明の詳細な説明】

以下の説明において、トランジスタのベース電
流は大部分無視する。このことは、大きなβを有
するトランジスタと矛盾せず、そのようなトラン
ジスタは集積回路において容易にかつ共通に製造
される。また臨界の回路領域において、詳細な解
析は、トランジスタベース電流が、無視され得る
小さな剰余電流エラーを作り出して、互いにほと
んど相殺されるということを示す。したがつて、
動作中のトランジスタのほとんどの電流はそのエ
ミツタ・コレクタ電流経路を流れ、そのベース電
流からの寄与はほとんどない。回路における抵抗
の温度変化は、すべての電圧が抵抗値の比に依存
し、抵抗値の比は温度に依存しないので、無視さ
れる。 第１図は、この発明の一実施例の回路図であ
る。トランジスタＱ１０およびＱ１１は、１次の
温度依存性が補償された電圧基準を作り出す。２
つのトランジスタＱ１０，Ｑ１１のコレクタは電
流源３０と接続され、電流源３０は、電圧Vccに
保たれた電圧源端子と接続され、Vccはここでは
プラス５ボルトとして示される。電流源３０は、
等しい抵抗素子２０および２１を通じて、２つの
トランジスタＱ１０およびＱ１１の各々に等しい
電流を供給する。２つのトランジスタＱ１０およ
びＱ１１のベースは互いに接続されており、それ
らのベース・エミツタ電圧における差ΔV_BEは、
抵抗素子２４の両端に現われる。この関係は以下
のとおりである。 ΔV_BE＝V_BE10−V_BE11 ＝I₁₁R₂₄ ここで、V_BE10はトランジスタＱ１０のベー
ス・エミツタ電圧、 V_BE11はトランジスタＱ１１のベー
ス・エミツタ電圧、 I₁₁はトランジスタＱ１１のコレクタ
電流、 R₂₄は素子２４の抵抗値である。 ベース・エミツタ電圧における差は、２つのト
ランジスタＱ１０，Ｑ１１が動作する電流密度を
設定することによつて決定される。この実施例に
おいては、このことは、トランジスタＱ１１の寸
法をトランジスタＱ１０の寸法よりも10倍大きく
することによつて行なわれる。トランジスタＱ１
１は10倍大きい領域を持つているのでそのトラン
ジスタＱ１１の電流密度J₁₁は、トランジスタＱ
１０の電流密度J₁₀よりも10倍小さくなる。した
がつて、上の式は次のように変形される。 I₁₁R₂₄＝kT／ｑlnJ₁₀／J₁₁ I₁₁＝kT／qR₂₄ln10 トランジスタＱ１１を流れる電流I₁₁はトラン
ジスタＱ１０を流れる電流I₁₀と等しいので、抵
抗素子２５にかかる電圧は、2I₁₁掛ける素子２５
の抵抗値である。これは２kT／ｑR25／R24ln10と表わ され、ここでR₂₄およびR₂₅は、それぞれ素子２
４および２５の抵抗値である。V_BE10は第１の電
圧に相当し、抵抗素子２５の両端に発生される電
圧は第２の電圧に相当する。 トランジスタＱ１０のベース電極の電圧V_(I)
は、トランジスタＱ１０のベース・エミツタ電圧
V_BE10、および、抵抗素子２５の両端に発生され
るトランジスタＱ１０およびＱ１１のベース・エ
ミツタにおける差である。この電圧和V_(I)は、次
のとおりである。 V_(I)＝V_BE10＋2kT／ｑR₂₅／R₂₄ln10 V_BEを代入し、次式を得る。 V_(I)＝V_GO（１−Ｔ／T_O）＋V_BEO（Ｔ／T_O） ＋nkT／ｑln（T_O／Ｔ）＋kT／ｑln（I₁₀／I_CO10） ＋2kT／ｑR₂₅／R₂₄ln10 ここで、 I₁₁＝kT／qR₂₄ln10であり、I₁₀＝I₁₁であるから、任 意の温度Ｔで、 I₁₀＝kT／qR₂₄ln10 となる。また、I_CO10は任意に選択された基準温度
T_OでのトランジスタＱ１０のコレクタ電流であ
るから、 I_CO10＝kT_O／qR24ln10 となる。また、 kT／ｑlnI₁₀／I_CO10＝kT／ｑln（Ｔ／T_O） したがつて、V_(I)の式は、温度依存のゼロ、１
次および２次の項に分けられ得る。 V_(I)＝V_GO−（V_GO−V_BEO）（Ｔ／T_O） ＋ｎkT／ｑln（T_O／Ｔ）＋kT／ｑln（Ｔ／T_O ＋2kT／ｑR₂₅／R₂₄ln10 ＝V_GO−（V_GO−V_BEO）（Ｔ／T_O） ＋（ｎ−１）kT／ｑln（T_O／Ｔ） ＋2kT／ｑR₂₅／R₂₄ln10 ここで、C₁＝ｎ−１とすると、 V_(I)＝V_GO−（V_GO−V_BEO）（Ｔ／T_O） ＋C₁kT／ｑln（T_O／Ｔ） ＋2kT／ｑR₂₅／R₂₄ln10 ここでR₂₅は2k／ｑR₂₅／R₂₄ln10をV_GO−V_BE0／T_Oと等
し くするように選択され、また定数C₁は、構成プ
ロセス係数ｎおよびkT／ｑln（I₁₀／I_CO10）の項からの
パ ラメータを含む。 ２つの素子２４および２５の比は、１次の温度
の項が互いに相殺されるように設定される。この
発明の一実施例において、抵抗比はメタルリンク
ヒユーズによつて短絡された抵抗により抵抗２５
を形成することによつて設定される。メタルリン
クヒユーズは溶けて素子２５の抵抗値を整え、そ
れによつて抵抗比が所望の値に設定される。 電圧基準回路が特定の処理ステツプを経る集積
回路の形式に実現されるとき、C₁の値は実験的
に容易に決定される。他の間のばらつきは一群の
処理された集積回路に対して10パーセントよりも
小さく、C₁の繰返した決定は必要とされない。 したがつてV_(I)は１次温度依存性が補償され、
次のようになる。 V_(I)＝V_GO＋C₁kT／ｑln（T_O／Ｔ） この電圧は節点４６に現われ、２次温度依存修
正電圧によつて修正される。この修正電圧はC₁
kT／ｑln（T_O／Ｔ）項を相殺するように決定され、そ れによつて節点４６の電圧を温度に依存しないよ
うにする。 修正電圧は、節点４６に接続されたライン４２
を流れる電流によつて供給される。２次の関係
（TlnT）による電流が、温度に依存して、節点
４６に与えられ、または接点４６から導出され
る。 この電流は、長方形の点線で囲まれた差動増幅
器４１によつて発生される。差動増幅器４１に対
する入力信号は、トランジスタＱ１２，Ｑ１３の
ベース電極によつて受けられ、それらのトランジ
スタはダイオード接続されたトランジスタＱ１
６，Ｑ１７とそれぞれ接続され、トランジスタＱ
１６，Ｑ１７のエミツタは接地ライン４３と接続
されている。トランジスタＱ１６が第１のダイオ
ード接続されたトランジスタに相当し、トランジ
スタＱ１７が第２のダイオード接続されたトラン
ジスタに相当する。等しい寸法のトランジスタＱ
１６，Ｑ１７のベース電極間の電圧の差は、差動
増幅器４１に対する入力信号である。この差の入
力電圧ΔV_INは、トランジスタＱ１６のベース・
エミツタ電圧とトランジスタＱ１７のベース・エ
ミツタ電圧との差である。 ΔV_IN＝V_BE16−V_BE17 しかしトランジスタＱ１６にベース・エミツタ
電圧は、トランジスタが動作している電流、すな
わち電流源３２によつて発生されるコレクタ電流
I₃₂に関連する。同様に、トランジスタＱ１７の
ベース・エミツタ電圧は、電流源３３からのコレ
クタ電流I₃₃に関連する。 電流I₃₂が第１の電流に相当し、電流I₃₃が第２
の電流に相当する。 したがつて、トランジスタに対する上述のベー
ス・エミツタ電圧の式により、およびトランジス
タＱ１６，Ｑ１７に対する定数I_COにおける同様
のものにより、次式を得る。 ΔV_IN＝kT／ｑlnI₃₂／I_CO・I_CO／I₃₃＝kT／ｑlnI₃₂／
I₃₃ 電流源３２は、後述する第３図に示されるよう
にその出力電流I₃₂が１次の温度依存性を持つよ
うに設計される。 I₃₂＝２kT／qR₇₄ln10 R₇₄は、第３図の回路に含まれる抵抗素子７４
の抵抗値である。 これに対して、電流源３３は、後述する第２図
に示されるように、その出力電流I₃₃が温度に依
存しないように設計される。 I₃₃＝V_REF／R₂₆ ここで、V_REFは定数であり、回路の予め定めら
れた出力電圧基準である。R₂₆は第２図の回路に
含まれる抵抗素子２６の抵抗値である。ΔV_INは、
次のようになる。 Δ_IN＝kT／ｑln［2kT／qR₇₄ln（10）R₂₆／V_REF］ ＝kT／ｑln［2k／qV_REFln10（R₂₆／R₇₄）Ｔ］ これらの２つの電流源の設計は、後に説明す
る。重要なことは、差動増幅器４１に対する入力
信号が、２次の温度依存性の項であるTlnTの形
態のものであるということである。 差動増幅器４１において、トランジスタＱ１２
のエミツタ電極はトランジスタＱ１３のエミツタ
電極と接続され、トランジスタＱ１３のベース電
極はトランジスタQQ１７のベース電極と接続さ
れる。２つのトランジスタＱ１２およびＱ１３の
エミツタ電極は、電流I₃₁を発生する電流源３１
と接続される。この電流源は、V_DDに維持される
電圧源端子とさらに接続される。この実施例にお
いては、V_DDはマイナス５ボルトである。電流源
３１によつて供給される電流は、２つのトランジ
スタＱ１２，Ｑ１３の間で共用される。 トランジスタＱ１３およびＱ１７のベース電極
は互いに接続されているので、トランジスタＱ１
３は電流I₃₃に応答して電流I₁₃で動作する。トラ
ンジスタＱ１３のコレクタ電極は２つのPNPト
ランジスタＱ１４およびＱ１５によつて形成され
るカレントミラーの入力端子に接続され、トラン
ジスタＱ１４およびＱ１５のベース電極は接続さ
れている。２つのトランジスタＱ１４およびＱ１
５のエミツタ電極は回路の出力ライン４４に接続
され、ダイオード接続されたトランジスタＱ１５
のコレクタ電極はトランジスタＱ１３のコレクタ
電極と接続される。動作において、トランジスタ
Ｑ１４のコレクタ電極を通つて導出される電流
は、トランジスタＱ１５のコレクタ電流に追随す
る。したがつて、カレントミラーの出力電流、す
なわちトランジスタQQ１４のコレクタ電極を流
れる電流は、I₁₃に等しい。 一方、トランジスタＱ１２は、１次に依存する
電流I₃₂で動作するトランジスタＱ１６に応答す
る。差動増幅器４１の出力、節点４７でトランジ
スタＱ１４およびＱ１２のコレクタ電極と接続さ
れる出力ライン４２の電流I_OUTは、トランジスタ
Ｑ１２およびＱ１３のベース電極の電圧における
差ΔV_INに依存する。最初に、回路が300℃の室温
であり、両電流I₃₂およびI₃₃は等しいと仮定する。
両電流が等しいので、同一の電圧がトランジスタ
Ｑ１６およびＱ１７によつて発生され、したがつ
てΔV_INは０に等しくなる。トランジスタＱ１２
およびＱ１３は、電流I₃₁を等しく共用する。こ
こで、回路の周囲温度が、ΔV_INが０と等しくな
いように変化すると仮定する。トランジスタＱ１
２は差動の対の一部であるので、その入力電圧に
おけるこの変化は、ΔV_IN／２であると考えられ
る。トランジスタの相互コンダクタンスgmは、 gm＝I_C／kT／ｑ であることはよく知られており、ここで、エミツ
タ電流I_Eはコレクタ電流I_Cとほぼ同一であると仮
定すると、これらのトランジスタQ₁₂，Q₁₃に対
して、 gm＝I_E／kT／ｑ gm＝I₃₁／kT／ｑ トランジスタＱ１２に対する入力電圧における
変化は、コレクタ電流における変化を引出す。 ΔI_C＝gm（ΔV_IN／２） ここで、入力信号の他の部分は、トランジスタ
Ｑ１３のベース電極に基づく。トランジスタＱ１
２に対するのと同様の解折によつて、トランジス
タＱ１３のコレクタ電流における変化は、次のよ
うに表わされる。 ΔI_C＝gm（ΔV_IM／２） しかし、トランジスタＱ１４およびＱ１５によ
つて形成されるカレントミラーによつて、同じ強
さの電流がトランジスタＱ１５のコレクタ電極上
と同様に、トランジスタＱ１４のコレクタ電極に
現われる。したがつて、トランジスタＱ１２およ
びＱ１３に対するコレクタ電極における２つの変
化の和は、出力ライン４２上に現われなければな
らない付加的な電流I_OUTであり、差動増幅器の入
力・出力関係は全体として次のとおりである。 I_OUT＝2ΔI_C＝gΔV_IN I_OUT＝（I₃₁／kT／ｑ）ΔV_IN I₃₁を発生する電流源３１は、それが１次の温
度依存性をもつて、増幅器４１の相互コンダクタ
ンスを温度に依存しなくなるようにするように設
計される。このことは、前に説明したように、異
なつた電流密度で動作する２つのトランジスタの
間のベース・エミツタ電圧における差を用いるこ
とによつて達成される。 I₃₁＝６／５kT／qR₇₄ln10 I_OUTに対する式に、I₃₁，I₃₂，I₃₃に対する項を代
入して、次式を得る。 I_OUT ＝６／10１／R₇₄ln10kT／ｑln［2kTln10／qV_REF（R
₂₆／R₇₄）］ I_OUT＝C₂／R₇₄kT／ｑlnＴ／T_O ここで、（R₂₆／R₇₄）は、括弧内のパラメータ
が選択された特定のT_Oと等しくなるように設定
され、またC₂は６／10ｋ／ｑln10を表わす。 電流I_OUTが、トランジスタのベース・エミツタ
電圧における２次の項のものと似た２次の温度依
存性、TlnT温度依存性を持つ、ということに注
意されるべきである。出力ライン４２は、総和節
点４６に接続される。したがつて、この電流I_OUT
は、２つのトランジスタＱ１０およびＱ１１のベ
ース電極によつて供給される原電圧を、抵抗２
２，２３を通じる小さな付加的な電流を駆動する
ことによつて修正し、小さな修正電圧を発生す
る。 テブナンの等価回路解析によつて、修正電圧は
簡単に以下のようになる。 ２つの抵抗素子２２および２３により形成され
る回路部分、増幅器４０および増幅器の入力回路
を分離して考えると、電流I_OUTの形式の入力信号
が節点４６において出会う等価抵抗は、並列に接
続された抵抗素子２２および２３の並列合成抵抗
である。したがつて、修正電圧はI_OUTR_Xとなる。 I_OUTR_X＝C₂R_X／R₇₄kT／ｑlnＴ／T_O ここで、R_Xは並列に接続された素子２２およ
び２３の抵抗値である。 節点４６での真の電圧は、次式で与えられる。 V_(I)＋I_OUTR_X ＝V_GO＋C₁kT／ｑln（T_O／Ｔ） ＋C₂R_x／R₇₄ln（Ｔ／T_O） ＝V_GO−C₁kT／ｑln（Ｔ／T_O） ＋C₂R_X／R₇₄kT／ｑln（Ｔ／T_O） C₁＝C₂R_X／R₇₄と設定することによつて、節点
４６の電圧はV_GOであり、温度に依存しない定数
となる。I_OUTの大きさを決定するパラメータは、
２つのトランジスタＱ１０およびＱ１１によつて
発生される２次の温度依存の項に対するのと同じ
であるように設定される。この方法において、節
点４６の電圧は、十分に温度補償される。 厳密な意味において、修正電圧は、回路に対す
る反復したフイードバツク計算を必要として、ト
ランジスタＱ１０，Ｑ１１のベース電極の電圧を
修正する。しかし、修正電圧は、トランジスタＱ
１０，Ｑ１１からの１次温度依存性が補償された
電圧と比較して非常に小さい。たとえば、差動増
幅器４１に対する最大出力電流は、およそ240μA
である。このことは、トランジスタＱ１０，Ｑ１
１からの1.2Vの電圧に比較して、75mVの最大修
正電圧を意味する。修正電圧および１次の温度依
存性補償電圧は、互いに依存しないと考えること
ができ、その２つの電圧は加法的に結合される。 この実施例に対して、電圧基準は、（シリコン
トランジスタに対し1.240Vと等しい）外挿され
たバンドギヤツプ電圧V_GOにはセツトされず、
V_GOのおよそ２倍にセツトされるのが望ましい。
このことは、フイードバツク差動増幅器４０とと
もに抵抗素子２２，２３を用いることによつて行
なわれ、フイードバツク差動増幅器４０の入力端
子は、トランジスタＱ１０およびＱ１１のコレク
タ電極とそれぞれ接続される。増幅器４０は、２
つのコレクタ電流I₁₀およびI₁₁を、上述の説明に
おいて仮定したように等しくする。２つの抵抗素
子２２，２３は、逆電圧分割回路、電圧乗算回路
を形成する。節点４６での電圧1.240Vは、（630
＋620）／620と乗算され、ここで630オームおよ
び620オームは、それぞれ素子２３および２２に
対する抵抗値である。この乗算された電圧は、増
幅器４０の出力電圧である。 この方法において、回路の出力端子４５は、２
次の温度依存性が補償されたおよそ＋2.5ボルト
の電圧基準V_REFを達成する。 第２図は、温度に依存しない電流の発生器２３
の詳細な回路図である。トランジスタＱ５０のエ
ミツタ電極は接地ライン４３と接続され、またそ
のコレクタ電極は抵抗素子２６を介して出力ライ
ン４４と接続される。第２のトランジスタＱ５１
は第２の抵抗２７を介して接地ライン４３とまた
接続され、さらにトランジスタＱ５０のベース電
極と接続される。トランジスタＱ５１のベース電
極はトランジスタＱ５０のコレクタ電極と接続さ
れ、トランジスタＱ５０は抵抗素子２６を流れる
電流I₅₀を決定する。この電流I₅₀は（V_REF−
2V_BE）／R₂₆であり、ここでR₂₆は素子２６の抵
抗値である。さらに、抵抗素子２７を流れる第２
の電流I₅₁が存在し、抵抗素子２７の抵抗値R₂₇は
素子２６の抵抗値R₂₆の正確に２分の１である。 I₅₁＝V_BE／R₂₇＝2V_BE／R₂₆ ここでR₂₇＝R₂₆／２ トランジスタＱ５２のエミツタ電極は接地ライ
ン４３と接続され、またそのベース電極はトラン
ジスタＱ５０のベース電極と接続されて、それに
よつて、トランジスタＱ５２のベース・エミツタ
電圧がトランジスタＱ５０のベース・エミツタ電
圧と等しくなるようにする。したがつてトランジ
スタＱ５２はトランジスタＱ５０に追随して、そ
れによつてトランジスタＱ５２のコレクタ電流は
トランジスタＱ５０を流れる電流I₅₀と等しい。
このことは、第２図において、矢印によつて示さ
れている。トランジスタＱ５１のコレクタ電極
は、トランジスタＱ５２のコレクタ電極とまた接
続される。 ２つの電流I₅₀およびI₅₁が、２つのPNPトラン
ジスタＱ５３，Ｑ５４によつて形成されるカレン
トミラーの入力端子を通つて流れる。カレントミ
ラーの入力端子は、トランジスタＱ５４のコレク
タ電極によつて形成され、トランジスタＱ５４は
ダイオード接続されたモードにあり、そのベース
電極とコレクタ電極とは接続されている。トラン
ジスタＱ５４のエミツタは、出力ライン４４と接
続される。トランジスタＱ５４のベース電極は、
トランジスタＱ５３のベース電極と接続され、ト
ランジスタＱ５３のエミツタ電極は出力ライン４
４と接続され、またそのコレクタ電極は電流源３
３の出力端子５５と接続される。出力電流I₃₃は、
カレントミラーの入力端子を流る２つの電流の和
である。したがつて、電流源３３の出力電流は、
V_REF／R₂₆であり、ここでR₂₆は、素子２６の抵抗
値である。出力電流I₃₃は、温度に依存しない。 電流源３１，３２の特定の回路実現例が、第３
図に示されている。これらの１次温度依存性の電
流源は、２つのトランジスタのベース・エミツタ
電圧における差に基づく、２つのPNPトランジ
スタＱ６０，Ｑ６１は、そのベース電極が互いに
接続された２つのNPNトランジスタＱ６２，Ｑ
６３のコレクタ電極に等しい電流を供給する。ト
ランジスタＱ６２は、ダイオード接続されたモー
ドにあるトランジスタＱ６３よりも10倍大きい。
第１図におけるトランジスタＱ１０，Ｑ１１の動
作に関して前述したように、トランジスタＱ６２
のエミツタ電極に直接に接続された抵抗素子７４
を流れる電流I₇₄は、２つのトランジスタＱ６２，
Ｑ６３のベース・エミツタ電圧における差に比例
する。この電流は、以下のように表わされる。 I₇₄＝１／R₇₄Ｔ／Tqln10 ここで、R₇₄は素子７４の抵抗値であり、I₇₄が
およそ200μAであるように設定される。 トランジスタＱ６３はトランジスタＱ６２と並
列に接続されているので、トランジスタＱ６３に
もまた、およそ200μAの電流が流れる。２つのト
ランジスタＱ６２，Ｑ６３から２つのトランジス
タＱ６４，Ｑ６５への全電流は、したがつて2I₇₄
である。 ２つのPNPトランジスタＱ６４，Ｑ６５の並
列接続されたエミツタ電極は、（素子７４を介し
て）トランジスタＱ６２のエミツタ電極およびト
ランジスタＱ６３と接続される。トランジスタＱ
６４，Ｑ６５のベース電極は互いに接続されて、
バイアス電圧V_BIASと接続され、それによつて２
つのトランジスタのベース・エミツタ電圧は等し
くなる。（最適動作に対し、V_BIASは、Vccから３
つのダイオードの電圧降下したもの、すなわち＋
2.9ボルトである。）電流2I₇₄は、トランジスタＱ
６４，Ｑ６５の間で等しく共用される。トランジ
スタＱ６５のコレクタ電極は、PNPトランジス
タＱ７８のエミツタ電極と接続される。電流の他
の半分I₇₄は、トランジスタＱ６４のコレクタ電
極を流れる。 ダイオード接続されたトランジスタＱ６６のコ
レクタ電極は、トランジスタＱ６４のコレクタ電
極と接続される。しかし、PNPトランジスタは
NPNトランジスタよりもかなり低いβを持つて
おり、またPNPトランジスタのエミツタ電流の
かなりの部分はトランジスタのベース電流に転換
される。PNPトランジスタＱ６４のベース電極
を流れる電流の損失を補償するために、PNPト
ランジスタＱ７８は、ダイオード接続されたトラ
ンジスタが全電流I₇₄を正確に受けるように、ト
ランジスタＱ６６のコレクタ電極にそのベース電
流を注入する。トランジスタＱ６６のエミツタ電
極は、抵抗素子７５を介して、V_DDの第２の電圧
源と接続される。 ３つのトランジスタＱ６７，Ｑ６８，Ｑ６９
は、同様にトランジスタＱ６６と接続される。そ
れらの各ベース電極はトランジスタＱ６６のベー
ス電極と接続され、またそれらの各エミツタ電極
は抵抗素子を介して第２の電圧源と接続される。
これらのトランジスタを介して発生される電流
は、したがつて、トランジスタＱ６６の動作電流
I₇₄に依存する。 ２つのトランジスタＱ６７，Ｑ６８のエミツタ
電極は、抵抗素子７３を共用する。素子７３の抵
抗値は、素子７５の抵抗値の２分１である。この
ことは、両トランジスタＱ６７，Ｑ６８を流れる
電流の総和が、トランジスタＱ６６を流れる電流
の２倍であることを意味する。しかし、トランジ
スタＱ６７，Ｑ６８は、互いに関して寸法におけ
る大きさが決定される（トランジスタＱ６７は回
路の標準的トランジスタ寸法の６倍であるが、ト
ランジスタＱ６８は標準寸法の４倍である）。２
つのトランジスタが、それらのベース・エミツタ
電圧、したがつて動作電流密度が等しいように結
合されるので、トランジスタＱ６７，Ｑ６８は、
それぞれ全電流総和の6/1私および4/10を持つ。
トランジスタＱ６８のコレクタ電極は、接地ライ
ン４３と接続され、トランジスタＱ６７のコレク
タ電極は、電流源３１の出力端子７６に接続され
る。 I₃₁＝６／10・2I₇₄ I₃₁＝６／５kT／R₇₄qln10 これは、上述の説明におけるI₃₁に対し用いら
れる値を確立する。 素子７２の抵抗値は素子７５の抵抗値の２分の
１であるので、トランジスタＱ６９は、トランジ
スタＱ６６を流れる電流の２倍の電流I₃₂で動作
する。２つのPNPトランジスタＱ７０，Ｑ７１
によつて形成されるカレントミラーは、トランジ
スタＱ６９のコレクタ電極を通つて流れている電
流と同じ大きさの電流が、電流源３２の出力端子
７７を通じて発生されるということを確実にす
る。上述したように、この電流I₃₂は、次式で表
わされる。 I₃₂＝2I₇₄ I₃₂＝２kT／qR₇₄ln10 この発明のこの実施例は、PNPトランジスタ
によつて形成されるカレントミラーを除外して、
NPNトランジスタに関して説明されてきたが、
トランジスタの極性を逆転しかつ特定の電圧を修
正することによつて、この発明を再設計すること
は当業者の能力の範囲内に含まれるということが
認識されるべきである。 したがつて、この発明は好ましい実施例に関し
て特定的に示されかつ説明されてきたが、形式お
よび詳細な点における変更はこの発明の精神から
逸脱することなくなされ得るということが当業者
によつて理解される。したがつて、この発明の権
利範囲は添付の請求範囲の内容によつてのみ限定
されることを意図する。