JPH0334026B2 - - Google Patents

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JPH0334026B2
JPH0334026B2 JP57008657A JP865782A JPH0334026B2 JP H0334026 B2 JPH0334026 B2 JP H0334026B2 JP 57008657 A JP57008657 A JP 57008657A JP 865782 A JP865782 A JP 865782A JP H0334026 B2 JPH0334026 B2 JP H0334026B2
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JP
Japan
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transistor
voltage
emitter
detection
base
Prior art date
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Application number
JP57008657A
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English (en)
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JPS58124964A (ja
Inventor
Masashi Shoji
Haruo Niki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
Priority to JP57008657A priority Critical patent/JPS58124964A/ja
Priority to US06/460,712 priority patent/US4607174A/en
Publication of JPS58124964A publication Critical patent/JPS58124964A/ja
Publication of JPH0334026B2 publication Critical patent/JPH0334026B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/023Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of differential amplifiers or comparators, with internal or external positive feedback
    • H03K3/0233Bistable circuits
    • H03K3/02337Bistables with hysteresis, e.g. Schmitt trigger
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/01Shaping pulses
    • H03K5/08Shaping pulses by limiting; by thresholding; by slicing, i.e. combined limiting and thresholding
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/32Compensating for temperature change

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電圧検出回路、時に集積回路化に適し
た電圧検出回路に関するものである。
一般に半導体集積回路上にある点の電圧を検出
する方法としては、電源電圧や定電圧素子(たと
えばツエナーダイオード)により設定される基準
電圧を設け、その電圧と被検出電圧を差動増幅器
等の比較回路で比較検出する方法がある。
その具体例を第1図に示す。第1図において、
aは検出端子、bは電源供給端子、cは出力端
子、jは接地端子である。トランジスタQ1及び
Q2は差動増幅器を構成し、トランジスタQ2のベ
ースは電源電圧Vccを抵抗R2とR3で分割して得ら
れる基準電圧Vsに接続されている。いま検出端
子aのVaがVa<Vsとすると、トランジスタQ1
導通状態、トランジスタQ2がしや断状態となる。
よつてダイオードD1及びトランジスタQ3が導通
状態となり、出力端子cはLowレベルとなる。
ここで、検出端子aの電圧VaがVa≧Vsになる
と、トランジスタQ1がしや断状態、トランジス
タQ2が導通状態となる。よつて、ダイオードD1
及びトランジスタQ3がしや断状態となり、出力
端子cは開放状態となる。従つて、基準電圧を検
出電圧と等しく設定することにより被検出電圧を
検出できる。
しかし、この方法は定常時にのみ有効である。
即ち、電源の投入時やしや断時に伴なう電源電圧
の過度状態、あるいはツエナー・ダイオード等の
定電圧素子が一定電圧を維持できなくなるような
低い電源電圧範囲においては、基準電圧が設定値
からずれる事になり正しい比較検出ができなくな
る。
そこでこの様な場合には、基準電圧を設けずに
検出電圧をしきい値とする回路で直接検出する方
法が用いられる。
その具体例を第2図に示す。第2図において、
dは検出端子、eは出力端子である。トランジス
タQ4が導通状態となる時のベース・エミツタ間
のしきい値電圧をVthQ4とすると、その時の検出
端子dのしきい値電圧Vthdは次式で表される。
Vthd=(1+R4/R5)・VthQ4 ……(1) いま検出端子dの電圧Vd<Vthdの時、トランジ
スタQ4はベース・エミツタ間電圧VBEQ4<VthQ4
なりしや断状態である。よつてトランジスタQ5
が導通状態となり、出力端子eはLowレベルと
なる。一方検出端子dの電圧Vd≧Vthdの時、ト
ランジスタQ4はベース・エミツタ間電圧VBEQ4
VthQ4となり導通状態、トランジスタQ5がしや断
状態となり、出力端子eは開放状態となる。これ
より検出端子dのしきい値電圧と検出電圧を等し
く設定することによつて、被検出電圧を検出でき
る。
しかし第2図の回路では、検出端子dのしきい
値電圧Vthdの温度変動が大きいという欠点があ
る。即ち、Vthdの温度係数∂Vthd/∂Tは(1)式より ∂Vthd/∂T=(1+R4/R5)・∂VthQ4/∂T……(2) と表される。ここでトランジスタQ4のベース・
エミツタ間のしきい値電圧の温度係数∂VthQ4
∂Tは約−2mV/〓である。従つて検出端子d
のしきい値電圧Vthdの温度係数∂Vthd/∂Tは−数
mV/〓の値となる。具体的な例としてR4
16kΩ、R5=4kΩとすれば∂Vthd/∂T=−10m
V/〓となる。
本発明の目的は、検出端子のしきい値電圧の温
度係数が小さな電圧検出回路を提供するにある。
本発明の電圧検出回路の構成は、検出すべき入
力電圧をコレクタで受けるとともにその入力電圧
を抵抗分割してベースに供給した第1のトランジ
スタと、この第1のトランジスタのエミツタに第
1の抵抗を介してコレクタ・ベースが接続されエ
ミツタが基準端子に接続された第2のトランジス
タと、この第2のトランジスタのベースとベース
が共通接続されコレクタが前記第1のトランジス
タのエミツタに第2の抵抗を介して接続されエミ
ツタが基準端子に第3の抵抗を介しれ接続された
第3のトランジスタと、この第3のトランジスタ
のコレクタにベースが接続されコレクタが出力端
子となる第4のトランジスタとを有し、前記第
1、第2、第3の抵抗の各抵抗値の比率および前
記第2、第3のトランジスタのエミツタ面積比を
所定の値にそれぞれ設定することにより、前記検
出電圧のしきい値の温度係数を零に近ずけるよう
にしたことを特徴とする。
以下に図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。
第3図は本発明の一実施例を示す回路図であ
る。fは検出端子、gは出力端子、jは接地端子
である。また、この回路は半導体集積回路で作ら
れているため、各素子は同一の接合温度で動作し
ている。トランジスタQ8が導通状態となる時の
検出端子fのしきい値電圧Vthfは次の(3)式で表さ
れ、またその時の各動作点の電圧、電流に対して
以下の(4)〜(10)式が成立している。
Vthf=(1+R10/R11)×VBQ9 ……(3) VBQ9=VBEQ9+VEQ9 ……(4) VEQ9=VthQ8+IQ7×R8 ……(5) VEQ9=VBEQ6+IQ6×R7 ……(6) VBEQ6=VBEQ7+IQ7×R9 ……(7) VBEQ6=KT/qlnIQ6/IsQ6 =KT/qlnVEQ9−VBEQ6/IsQ6・R7 ……(8) VBEQ7=KT/qlnIQ7/Isq =KT/glnVEQ9−VBEQ8/IsQ7・R8 ……(9) VthQ8=KT/qlnIQ8/IsQ8 ……(10) ただし Vthf:トランジスタQ8が導通状態と、なる時の検
出端子fのしきい値電圧 VBQ9トランジスタQ9のベース電圧 VEQ9:トランジスタQ9のエミツタ電圧 VBEQ9,VBEQ6,VBEQ7:トランジスタQ9,Q6,Q7
の各ベース・エミツタ間電圧 VthQ8:トランジスタQ8が導通状態となる時のベ
ース・エミツタ間のしきい値電圧 IsQ6,IsQ7,IsQ8:トランジスタQ6,Q7,Q8の各飽
和電流 IQ6,IQ8:トランジスタQ6,Q8のそれぞれのコレ
クタ電流 IQ7:トランジスタQ7のエミツタ電流 R7,R8,R9,R10,R11:抵抗R7,R8,R9,R10
R11の各抵抗値 q:電子の電荷 K:ボルツマン定数 T:絶対温度(〓) ここで、トランジスタQ7のベース・エミツタ
間接合面積がトランジスタQ6のそれのa倍で作
られているとすれば、 IsQ7=a・IsQ6 ……(11) が成立する。(7)式へ(8)(9)及び(11)式を代入して
IQ7を求めると、 IQ7=1/R9・KT/qlna・R8(VEQ9−VBEQ6)/R7(VE
Q9
−VthQ8)(12) となる。
ここで、トランジスタQ8が導通状態となる時
にVBEQ6とVthQ8はほぼ等しくなる様に動作点が選
ばれているので(12)式は IQ7=1/R9・KT/qlna・R8/R7 ……(13) と表される。(3)式へ(4)(5)及び(13)式を代入する
と Vthf=(1+R10/R11)(VBEQ9+VthQ8
+R8/R9・KT/qlna・R8/R7)……(14) となる。
いま検出端子fの電圧Vf<Vthfの時、トランジ
スタQ6とQ7のそれぞれに流れる電流はIQ6<IQ7
あるため、トランジスタQ8のベース・エミツタ
間電圧VBEQ8<VtoQ8となる。よつてトランジスタ
Q8はしや断状態であり、出力端子gは開放状態
となる。一方検出端子fの電圧Vf≧Vthfの時IQ6
IQ7であるためVBEQ8≧VthQ8となり、トランジスタ
Q8が導通状態で出力端子gはLowレベルとなる。
これより検出端子fのしきい値電圧と検出電圧を
等しく設定することによつて、電圧を検出でき
る。
ここで検出端子fのしきい値電圧Vthfの温度係
数を求めると、(14)式より次の様に表される。
∂Vthf/∂T=(1+R10/R11)(∂VBE
Q7
/∂T+∂VthQ8/∂T+R8/R9・K/qlna・R8/R7
)……(15) (15)式の右辺より R8/R9・K/q・lna・R8/R7= −(∂VBEQ9/∂T+∂VthQ8/∂T) (16) となる様に抵抗比R8/R9とR8/R7、及びトラン
ジスタQ6とトランジスタQ7のエミツタ面積比a
を適切な値に選べは、検出端子fのしきい値電圧
Vthfの温度係数∂Vthf/∂Tを零に近づけることができ る。具体的な例としてR7=R8=29kΩ、R9
1kΩa=5、R10=4kΩ、R11=8kΩと選定すれば、
∂VBEQ9/∂Tと∂VthQ8/∂Tはともに約−2mV/〓で
ある から∂Vthf/∂T=38μV/〓となり、非常に小さな値 となる。
以上述べた様に、この実施例によれば検出端子
のしきい値電圧の温度係数が小さな集積回路に適
した電圧検出回路を実現できる。
次に第4図に本発明の他の実施例を示す。第4
図の実施例では検出端子のしきい値電圧にヒステ
リシスを持たせた電圧検出回路を構成している。
第4図においてトランジスタQ8がしや断状態の
時、トランジスタQ10及びQ11が導通状態となり、
抵抗R16はトランジスタQ11により接地される。
これに対してトランジスタQ8が導通状態の時、
トランジスタQ10及びQ11がしや断状態となつて
抵抗R16は開放状態となる。
この様な構成の回路においてトランジスタQ8
がしや断状態から導通状態となる時の検出端子f
のしきい値電圧をVthf′とし、トランジスタQ8
導通状態からしや断状態となる時のそれをVthf
とすると、Vthf′、Vthf″は次の様に表される。
Vthf′=(1+R10/R12R16)・VBQ9 ……(17) Vthf″=(1+R10/R12)・VBQ9 ……(18) ただし、 R12R16:抵抗R12とR16の並列抵抗値 VBQ9:トランジスタQ9のベース電圧 ここで、トランジスタQ9のベース電圧VBQ9
いずれの場合でも等しく、(4)(5)及び(13)式より
次の様になる。
VBQ9=VBEQ9+R8/R9・KT/q lna・R8/R7+VthQ8 (19) したがつて、(17)(18)式よりヒステリシス幅
ΔVthfとして ΔVthf=Vthf′−Vthf″=R10/R16×VBQ9 ……(20) を設定することができる。
また、検出端子fのしきい値電圧の温度係数に
ついては第3図の実施例ですでに述べた線に抵抗
比R8/R9とR8/R7及びトランジスタQ6とQ7のエ
ミツタ面積比aを適切な値に選ぶことにより容易
に小さくできる。
尚本実施例においては出力端子は一つである
が、抵抗R14及びトランジスタQ10と同じ構成の
抵抗とトランジスタをトランジスタQ8のコレク
タに複数個並列接続し、各トランジスタをそれぞ
れ出力端子としても同様の効果が得られる。
以上の様に本発明によれば、検出端子のしきい
値電圧の温度係数が小さく、しかもヒステリシス
を持つた電圧検出回路を実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の電圧検出回路の一実施例を示す
回路図、第2図は従来の電圧検出回路の他の実施
例を示す回路図、第3図は本発明による電圧検出
回路の一実施例を示す回路図、第4図は本発明に
よる電圧検出回路の他の実施例を示す回路図であ
る。 各図において、a,d,f……検出端子、b…
…電源供給端子、c,e,g,h……出力端子、
j……接地端子、Q1〜Q10……トランジスタ、D1
……ダイオード、R1〜R16……抵抗。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 検出すべき入力電圧をコレクタで受けるとと
    もにその入力電圧を抵抗分割してベースに供給し
    た第1のトランジスタと、この第1のトランジス
    タのエミツタに第1の抵抗を介してコレクタ・ベ
    ースが接続されエミツタが基準端子に接続された
    第2のトランジスタと、この第2のトランジスタ
    のベースとベースが共通接続されコレクタが前記
    第1のトランジスタのエミツタに第2の抵抗を介
    して接続されエミツタが基準端子に第3の抵抗を
    介しれ接続された第3のトランジスタと、この第
    3のトランジスタのコレクタにベースが接続され
    コレクタが出力端子となる第4のトランジスタと
    を有し、前記第1、第2、第3の抵抗の各抵抗値
    の比率および前記第2、第3のトランジスタのエ
    ミツタ面積比を所定の値にそれぞれ設定すること
    により、前記検出電圧のしきい値の温度係数を零
    に近ずけるようにしたことを特徴とする電圧検出
    回路。
JP57008657A 1982-01-22 1982-01-22 電圧検出回路 Granted JPS58124964A (ja)

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JP57008657A JPS58124964A (ja) 1982-01-22 1982-01-22 電圧検出回路
US06/460,712 US4607174A (en) 1982-01-22 1983-01-24 Voltage detection circuit using threshold as reference voltage for detecting input voltage

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JP57008657A JPS58124964A (ja) 1982-01-22 1982-01-22 電圧検出回路

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JPS58124964A JPS58124964A (ja) 1983-07-25
JPH0334026B2 true JPH0334026B2 (ja) 1991-05-21

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US4607174A (en) 1986-08-19
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