JPH05206755A - 基準電圧発生回路 - Google Patents

基準電圧発生回路

Info

Publication number
JPH05206755A
JPH05206755A JP4038521A JP3852192A JPH05206755A JP H05206755 A JPH05206755 A JP H05206755A JP 4038521 A JP4038521 A JP 4038521A JP 3852192 A JP3852192 A JP 3852192A JP H05206755 A JPH05206755 A JP H05206755A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reference voltage
transistor
current
collector
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP4038521A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2861593B2 (ja
Inventor
Katsuharu Kimura
克治 木村
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
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP4038521A priority Critical patent/JP2861593B2/ja
Priority to GB9301729A priority patent/GB2263794B/en
Publication of JPH05206755A publication Critical patent/JPH05206755A/ja
Priority to US08/342,008 priority patent/US5440224A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2861593B2 publication Critical patent/JP2861593B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • G05F3/26Current mirrors
    • G05F3/265Current mirrors using bipolar transistors only
    • 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
    • G05F3/30Regulators using the difference between the base-emitter voltages of two bipolar transistors operating at different current densities

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回路規模が小さく、かつ、温度特性が良好な
基準電圧発生回路を提供する。 【構成】 Q1とQ2はエミッタ面積比がQ1:Q2=
1:K1 であるので、両者のベース・エミッタ間電圧は
異なる。Q3とQ4はカレントミラー回路を構成し、両
者のエミッタ面積比はQ3:Q4=K2 :1である。つ
まり、Q1とQ2はK2 :1の電流比で駆動される。V
REF は、VREF =VBE1 +(R1/R2)(kT/q)
ln(K12)となり、VREF の温度特性はほぼ零とな
る。そして、VBE1 の温度特性の直線性が良好であるの
で、この出力基準電圧VREF の温度特性のずれは非常に
小さくなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、定電圧回路において基
準電圧の発生に用いられ基準電圧発生回路に係り、特に
バイポーラトランジスタで構成される基準電圧発生回路
に関する。
【0002】
【従来の技術】バイポーラトランジスタで構成される基
準電圧発生回路は、従来、ワイドラー(Widlar)の提案
に係るWidlar bandgap voltage reference(図7)が有
名であり、実用に供されている。以下を図7を参照して
概要を説明する。
【0003】図7において、トランジスタQ73のベー
ス・エミッタ間電圧をVBE、トランジスタQ71と同Q
72のVBEの差電圧をΔVBEとすると、この基準電圧発
生回路の出力電圧VREF は、数式1で表せる。なお、差
電圧ΔVBEは、ボルツマン定数k、絶対温度T、単位電
子電荷q、トランジスタQ71の電流密度J1 、トラン
ジスタQ72の電流密度J2 を用いて数式2と表せる。
【0004】
【数1】
【0005】
【数2】
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の基準電
圧発生回路では、定電流源Iと制御トランジスタQ73
を必要としているので、回路規模が大きくなりがちであ
る。また、トランジスタの電流密度比が温度で変化する
ので、図8に示すように、出力基準電圧VREF は温度特
性を持つ、等の問題がある。
【0007】本発明の目的は、回路規模を小さくでき、
かつ、温度特性の優れた基準電圧発生回路を提供するこ
とにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の基準電圧発生回路は次の如き構成を有す
る。即ち、第1発明の基準電圧発生回路は、エミッタ面
積が異なる2つのバイポーラトランジスタと; 前記2
つのバイポーラトランジスタのそれぞれを異なる電流値
で駆動するカレントミラー回路と; を備え、前記2つ
のバイポーラトランジスタの相互間では一方のトランジ
スタのコレクタと他方のトランジスタのベースとが共通
接続されると共に; 一方のトランジスタは、ベースが
第1の抵抗を介して前記カレントミラー回路の一方の電
流出力端に接続され、コレクタが第2の抵抗を介してベ
ースに接続され; 他方のトランジスタは、コレクタが
前記カレントミラー回路の他方の電流出力端に接続さ
れ; 出力端子を前記第1の抵抗と前記カレントミラー
回路の一方の電流出力端との接続端に設けてある; こ
とを特徴とするものである。
【0009】また、第2発明の基準電圧発生回路は、エ
ミッタ面積が異なる2つのバイポーラトランジスタと;
前記2つのバイポーラトランジスタのそれぞれを異な
る電流値で駆動するカレントミラー回路と; を備え、
前記2つのバイポーラトランジスタの相互間では一方の
トランジスタのコレクタと他方のトランジスタのベース
とが共通接続されると共に; 一方のトランジスタは、
ベースが第1の抵抗を介して前記カレントミラー回路の
一方の電流出力端に接続され、コレクタが直接ベースに
接続され; 他方のトランジスタは、エミッタに第3の
抵抗が設けられ、コレクタが前記カレントミラー回路の
他方の電流出力端に接続され; 出力端子を前記第1の
抵抗と前記カレントミラー回路の一方の電流出力端との
接続端に設けてある; ことを特徴とするものである。
【0010】
【作用】次に、前記の如く構成される本発明の基準電圧
発生回路の作用を説明する。本発明では、エミッタ面積
が異なる、つまり、ベース・エミッタ間電圧を異ならせ
た2つのバイポーラトランジスタのそれぞれを異なる電
流値で駆動する。その結果、回路規模を小さくでき、か
つ、温度特性を良好にできる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は、本発明の第1実施例に係る基準電圧発生
回路を示す。図1において、この基準電圧発生回路は、
接地側に設けられる2個のnpnバイポーラトランジス
タ(Q1、Q2)と、直流電源VCC側に設けられる2個
のnpnバイポーラトランジスタ(Q3、Q4)とで基
本的に構成される。図7の従来例回路に比べ回路が大幅
に簡略化されるのである。
【0012】Q1とQ2は、エミッタ面積が異なるもの
で、その比はQ1:Q2=1:K1である。Q1のコレ
クタとQ2のベースとは共通接続される。そして、Q1
は、エミッタが直接接地され、ベースが(第1の)抵抗
R1を介してQ3のコレクタに接続され、コレクタが
(第2の)抵抗R2を介して抵抗R1に接続される。つ
まり、ベースとコレクタ間は抵抗R2を介して接続さ
れ、コレクタは抵抗R2と同R1の直列回路を介してQ
3のコレクタに接続される。また、Q2は、エミッタが
直接接地され、コレクタがQ4のコレクタに接続され
る。そして、抵抗R1とQ3のコレクタとの接続端に出
力端子が設けられ、ここから出力基準電圧たるVREF
取り出される。
【0013】また、Q3とQ4はエミッタ面積が異なる
もので、その比はQ3:Q4=K2:1である。両者は
エミッタが直流電源VCCに共通接続され、ベース同士が
共通接続される。そして、Q4ではベースとコレクタが
直接接続される。要するに、Q3とQ4は、周知のカレ
ントミラー回路を構成し、K2 :1の電流比でQ1とQ
2を駆動するのである。
【0014】次に、図1において、Q1のコレクタに接
続される抵抗R2を省略し、つまり、Q1のベースとコ
レクタとを直接接続し、その抵抗R2を第3の抵抗とし
てQ2のエミッタとアース間に移設しても良い。即ち、
図2の構成とするのである。
【0015】そして、この基準電圧発生回路は、pnp
トランジスタを用いても構成でき、図1に対応する回路
は図3となり、図2に対応する回路は図4となる。以
下、図1を参照して動作を説明する。
【0016】Q1のベース・エミッタ間電圧VBE1 とQ
2のベース・エミッタ間電圧VBE2との差電圧をΔVBE
とすると、出力基準電圧VREF は数式3で表せる。
【0017】
【数3】
【0018】そして、Q3とQ4からなるカレントミラ
ー回路の電流比はK2 :1であるので、Q1のコレクタ
電流I1 とQ2のコレクタ電流I2 とは、I1 =K2
2 と関係付けられる。従って、差電圧ΔVBEは数式4で
表せる。
【0019】
【数4】
【0020】この数式4においてIS1とIS2は飽和電流
であるが、両者は、Q1とQ2のエミッタ面積比がK
1 :1であるので、K1S1=IS2と関係付けられる。
従って、数式3で示した出力基準電圧VREF は数式5と
求まる。
【0021】
【数5】
【0022】ここで、良く知られているように、ベース
・エミッタ間電圧VBE1 は、−2mV/deg 程度の温度特
性を持ち、kT/qは3333 ppm/deg の温度特性を
持つ。また、抵抗R1と同R2それぞれの温度特性が等
しければ、抵抗比(R1/R2)は、温度特性を持たな
い一定値とみなせる。
【0023】従って、出力基準電圧VREF の温度特性
は、数式5を温度で微分して求めるが、VBE1 ≒ 0.6V
のときにVREF ≒ 1.2Vとすれば、温度特性がほぼ零と
なることが解る。このとき(R1/R2)ln(K12)
=23.08 と求まる。また、K1とK2 はエミッタ面積比
であるので、何れも温度特性を持たない。
【0024】それ故、数式5で示される出力基準電圧V
REF の温度特性のずれは、VBE1 の温度特性の直線性が
良いので、非常に小さくなる。図5(入出力特性図)と
図6(温度特性図)は測定データであるが、非常に優れ
た温度特性が得られていることが理解できる。なお、測
定は、Q1とQ2に2SC2785を用い、Q3とQ4
に2SB810を用い、R1=8KΩ、R2=500
Ω、K1 =5、K2 =1として行った。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の基準電圧
発生回路によれば、エミッタ面積が異なる、つまり、ベ
ース・エミッタ間電圧を異ならせた2つのバイポーラト
ランジスタのそれぞれを異なる電流値で駆動する。その
結果、回路規模を小さくでき、かつ、温度特性を良好に
できる基準電圧発生回路を提供できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る基準電圧発生回路の
回路図である。
【図2】本発明の第2実施例に係る基準電圧発生回路の
回路図である。
【図3】本発明の第3実施例に係る基準電圧発生回路の
回路図である。
【図4】本発明の第4実施例に係る基準電圧発生回路の
回路図である。
【図5】本発明の基準電圧発生回路の入出力特性図であ
る。
【図6】本発明の基準電圧発生回路の温度特性図であ
る。
【図7】従来の基準電圧発生回路の回路図である。
【図8】従来の基準電圧発生回路の温度特性図である。
【符号の説明】
1 エミッタ面積比 K2 エミッタ面積比 Q1〜Q4 バイポーラトランジスタ R1 抵抗 R2 抵抗 VCC 直流電源 VREF 出力基準電圧

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エミッタ面積が異なる2つのバイポーラ
    トランジスタと;前記2つのバイポーラトランジスタの
    それぞれを異なる電流値で駆動するカレントミラー回路
    と; を備え、前記2つのバイポーラトランジスタの相
    互間では一方のトランジスタのコレクタと他方のトラン
    ジスタのベースとが共通接続されると共に; 一方のト
    ランジスタは、ベースが第1の抵抗を介して前記カレン
    トミラー回路の一方の電流出力端に接続され、コレクタ
    が第2の抵抗を介してベースに接続され; 他方のトラ
    ンジスタは、コレクタが前記カレントミラー回路の他方
    の電流出力端に接続され; 出力端子を前記第1の抵抗
    と前記カレントミラー回路の一方の電流出力端との接続
    端に設けてある; ことを特徴とする基準電圧発生回
    路。
  2. 【請求項2】 エミッタ面積が異なる2つのバイポーラ
    トランジスタと;前記2つのバイポーラトランジスタの
    それぞれを異なる電流値で駆動するカレントミラー回路
    と; を備え、前記2つのバイポーラトランジスタの相
    互間では一方のトランジスタのコレクタと他方のトラン
    ジスタのベースとが共通接続されると共に; 一方のト
    ランジスタは、ベースが第1の抵抗を介して前記カレン
    トミラー回路の一方の電流出力端に接続され、コレクタ
    が直接ベースに接続され;他方のトランジスタは、エミ
    ッタに第3の抵抗が設けられ、コレクタが前記カレント
    ミラー回路の他方の電流出力端に接続され; 出力端子
    を前記第1の抵抗と前記カレントミラー回路の一方の電
    流出力端との接続端に設けてある; ことを特徴とする
    基準電圧発生回路。
JP4038521A 1992-01-29 1992-01-29 基準電圧発生回路 Expired - Lifetime JP2861593B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4038521A JP2861593B2 (ja) 1992-01-29 1992-01-29 基準電圧発生回路
GB9301729A GB2263794B (en) 1992-01-29 1993-01-28 Reference voltage generating circuit formed of bipolar transistors
US08/342,008 US5440224A (en) 1992-01-29 1994-11-16 Reference voltage generating circuit formed of bipolar transistors

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4038521A JP2861593B2 (ja) 1992-01-29 1992-01-29 基準電圧発生回路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05206755A true JPH05206755A (ja) 1993-08-13
JP2861593B2 JP2861593B2 (ja) 1999-02-24

Family

ID=12527580

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4038521A Expired - Lifetime JP2861593B2 (ja) 1992-01-29 1992-01-29 基準電圧発生回路

Country Status (3)

Country Link
US (1) US5440224A (ja)
JP (1) JP2861593B2 (ja)
GB (1) GB2263794B (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08166429A (ja) * 1994-12-15 1996-06-25 Advantest Corp ドライバ回路
JP2009087010A (ja) * 2007-09-28 2009-04-23 Sanyo Electric Co Ltd 基準電圧発生回路

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0632357A1 (en) * 1993-06-30 1995-01-04 STMicroelectronics S.r.l. Voltage reference circuit with programmable temperature coefficient
GB2317719B (en) * 1993-12-08 1998-06-10 Nec Corp Reference current circuit and reference voltage circuit
EP0658835B1 (en) * 1993-12-17 1999-10-06 STMicroelectronics S.r.l. Low supply voltage, band-gap voltage reference
US5627490A (en) * 1995-02-23 1997-05-06 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Amplifier circuit
US5712590A (en) * 1995-12-21 1998-01-27 Dries; Michael F. Temperature stabilized bandgap voltage reference circuit
JP3853911B2 (ja) * 1997-06-25 2006-12-06 沖電気工業株式会社 定電流回路及びそれを用いた差動増幅回路
US6150871A (en) * 1999-05-21 2000-11-21 Micrel Incorporated Low power voltage reference with improved line regulation
JP3638530B2 (ja) 2001-02-13 2005-04-13 Necエレクトロニクス株式会社 基準電流回路及び基準電圧回路
DE10146849A1 (de) * 2001-09-24 2003-04-10 Atmel Germany Gmbh Verfahren zur Erzeugung einer Ausgangsspannung
US6788041B2 (en) * 2001-12-06 2004-09-07 Skyworks Solutions Inc Low power bandgap circuit
US6737849B2 (en) * 2002-06-19 2004-05-18 International Business Machines Corporation Constant current source having a controlled temperature coefficient
US7592859B2 (en) * 2006-12-28 2009-09-22 Texas Instruments Incorporated Apparatus to compare an input voltage with a threshold voltage
DE102008012809B4 (de) * 2008-03-06 2009-11-26 Infineon Technologies Ag Potentialwandlerschaltung
US7750721B2 (en) * 2008-04-10 2010-07-06 Infineon Technologies Ag Reference current circuit and low power bias circuit using the same
CN103853227B (zh) * 2012-12-05 2016-02-17 艾尔瓦特集成电路科技(天津)有限公司 基准电压生成电路
EP3712739A1 (en) 2019-03-22 2020-09-23 NXP USA, Inc. A voltage reference circuit

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6133519A (ja) * 1984-07-26 1986-02-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 基準電圧源回路
JPS61154303A (ja) * 1984-12-27 1986-07-14 Toshiba Corp バイアス回路

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2186453A (en) * 1986-02-07 1987-08-12 Plessey Co Plc Reference circuit
DE3788033T2 (de) * 1986-10-06 1994-03-03 Motorola Inc Spannungsregler mit Präzisionsthermostromquelle.
US4808909A (en) * 1987-10-15 1989-02-28 Apex Microtechnology Corporation Bias voltage and constant current supply circuit
JP2513854B2 (ja) * 1989-08-22 1996-07-03 富士通株式会社 起動回路
JPH0666600B2 (ja) * 1989-10-02 1994-08-24 株式会社東芝 電流検出回路
US5038053A (en) * 1990-03-23 1991-08-06 Power Integrations, Inc. Temperature-compensated integrated circuit for uniform current generation
NL9001018A (nl) * 1990-04-27 1991-11-18 Philips Nv Referentiegenerator.
JPH04111008A (ja) * 1990-08-30 1992-04-13 Oki Electric Ind Co Ltd 定電流源回路
US5144223A (en) * 1991-03-12 1992-09-01 Mosaid, Inc. Bandgap voltage generator
US5221889A (en) * 1991-11-22 1993-06-22 Texas Instruments Incorporated Bidirectional current mirrors and method for bidirectional current conduction

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6133519A (ja) * 1984-07-26 1986-02-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 基準電圧源回路
JPS61154303A (ja) * 1984-12-27 1986-07-14 Toshiba Corp バイアス回路

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08166429A (ja) * 1994-12-15 1996-06-25 Advantest Corp ドライバ回路
JP2009087010A (ja) * 2007-09-28 2009-04-23 Sanyo Electric Co Ltd 基準電圧発生回路

Also Published As

Publication number Publication date
GB2263794B (en) 1996-03-06
US5440224A (en) 1995-08-08
GB2263794A (en) 1993-08-04
JP2861593B2 (ja) 1999-02-24
GB9301729D0 (en) 1993-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2861593B2 (ja) 基準電圧発生回路
JPH0123802B2 (ja)
JPH07104372B2 (ja) 電圧比較回路
KR0128251B1 (ko) 정전압 회로
JPH0225561B2 (ja)
JP2748414B2 (ja) 電圧源回路
JPS6258009B2 (ja)
JP2729071B2 (ja) 定電流回路
JPH0755621Y2 (ja) 基準電圧発生回路
JPS6323573B2 (ja)
JPH05306958A (ja) 温度検出回路
JP2727634B2 (ja) 電流源
JPH05259755A (ja) 電圧電流変換回路
JPH0546096Y2 (ja)
JP2638771B2 (ja) 基準電圧発生装置
JP3459795B2 (ja) 多出力カレントミラー回路
JP2859461B2 (ja) 温度補償用回路
JP2609749B2 (ja) 電流供給回路
JPH067379Y2 (ja) 基準電圧源回路
JPH0666044B2 (ja) 集積化電源装置
JPH0682309B2 (ja) 基準電圧発生回路
JP3437274B2 (ja) 基準電圧回路
JP2591817Y2 (ja) 定電圧生成回路
JP2855726B2 (ja) 基準電圧発生回路
JPH0680997B2 (ja) 掛算回路

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19980616

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19981110