JPH0561558A - 基準電圧発生回路 - Google Patents

基準電圧発生回路

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JPH0561558A
JPH0561558A JP3220628A JP22062891A JPH0561558A JP H0561558 A JPH0561558 A JP H0561558A JP 3220628 A JP3220628 A JP 3220628A JP 22062891 A JP22062891 A JP 22062891A JP H0561558 A JPH0561558 A JP H0561558A
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JP
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voltage
reference voltage
resistance
emitter
transistor
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JP3220628A
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Tokuo Inoue
徳夫 井上
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Sharp Corp
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/08Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind
    • H01L27/082Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including bipolar components only
    • H01L27/0821Combination of lateral and vertical 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

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 基準電圧発生回路において基準電圧を発生さ
せる際に増幅するゲインを小さくし、オフセット電圧の
影響を受け難くする。 【構成】 第1電圧形成手段はPNPトランジスタQ1
と2つの抵抗R3及びR4からなり、PNPトランジス
タQ1のベース・エミッタ間の電圧VBE1と2つの抵抗
R3,R4の抵抗値Ra,Rbとに基づいて第1の電圧
1を形成する。一方、第2電圧形成手段はPNPトラ
ンジスタQ2と2つの抵抗R5及びR6からなり、PN
PトランジスタQ2のベース・エミッタ間の電圧VBE2
と2つの抵抗R5,R6の抵抗値Ra,Rbとに基づい
て第1の電圧V1とは異なった第2の電圧V2を形成す
る。第1の電圧V1と第2の電圧V2との差電圧ΔVは、
各電圧形成手段の抵抗値に応じて大きくすることができ
るので、DCアンプOP1のゲインを小さくしても所望
の基準電圧Vrefを確保でき、また、オフセット電圧の
影響を受けにくくなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、種々のLSI等に使用
される基準電圧発生回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の基準電圧発生回路として、図3に
示す等価回路を半導体基板上に形成したものが知られて
いる。この回路は、例えばトランジスタのベースとコレ
クタを短絡してなる2つのダイオードQ3、Q4のエミ
ッタに面積比を持たせ、これによりバンドキャップ電圧
ΔVBEを発生させ、この電圧ΔVBEをオペアンプからな
るDCアンプOP2により増幅して、基準電圧Vref
発生させる構成となっている。なお、図中のR7、R8
は抵抗である。
【0003】ところで、この基準電圧発生回路の場合、
上記ダイオードQ3のエミッタ面積をA1とし、同じく
ダイオードQ4のエミッタ面積をA2とすると、バンド
キャップ電圧ΔVBEは下記数1にて表すことができる。
なお、このときDCアンプOP2の出力側から入力側へ
と抵抗R7を介して流れる電流Ifについては、入力電
流Ioに対し、Io》Ifの関係を満足するようにしてい
る。
【0004】
【数1】
【0005】また、DCアンプOP2から出力される基
準電圧Vrefについては、下記数2で表される。
【0006】
【数2】
【0007】但し、VBE3はダイオードQ3側からDC
アンプOP2へ入力される電圧値である。Re、Rfは
上記抵抗R7、R8の抵抗値を示を示し、Re/Rfは
DCアンプOP2のゲインを示す。
【0008】したがって、この基準電圧Vrefは、上記
数2により理解されるようにバンドギャップ電圧ΔVBE
を利用して発生させている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の基準
電圧発生回路において、例えば基準電圧Vrefとして
3.3Vを得ようとする場合、エミッタの面積比A2
1を10/1とすると、上記数1よりバンドギャップ
電圧ΔVBEは60mVとなる。また、上記数2を変形し
てなる下記数3にて表されるRe/Rfは44となる。
即ち、DCアンプOP2のゲインRe/Rfとしては、
44倍が必要となる。
【0010】
【数3】
【0011】このとき、DCアンプOP2のオフセット
電圧Voffsetとして、例えば10mV発生したとする
と、そのオフセット電圧Voffsetによる基準電圧Vref
の誤差電圧ΔVref(下記数4参照)が、0.44V生
じることになる。
【0012】
【数4】
【0013】そこで、上記誤差電圧ΔVrefを小さくす
べくDCアンプOP2のゲインRe/Rfを小さくしよ
うとすると、エミッタの面積比A2/A1を大きく取って
バンドギャップ電圧ΔVBEを大きくすることが考えられ
る。
【0014】しかし、面積比A2/A1を10倍の100
としても、バンドギャップ電圧ΔVBEは2倍の120m
Vにしかならず、DCアンプOP2のゲインRe/Rf
は1/2の22にまでしか低下させ得ない。しかも、エ
ミッタの面積比A2/A1を大きく取ることによる電気特
性上の誤差も大きくなってしまう。
【0015】本発明はこのような従来技術の課題を解決
すべくなされたものであり、基準電圧を発生させる際に
増幅するゲインを小さくし、オフセット電圧の影響を受
け難くした基準電圧発生回路を提供することを目的とす
る。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明の基準電圧発生回
路は、第1のトランジスタ、第1の抵抗及び第2の抵抗
からなり、該第1のトランジスタのベース・エミッタ間
の電圧及び該第1、第2の抵抗の抵抗値に基づいて第1
の電圧を形成する第1電圧形成手段と、第2のトランジ
スタ、第3の抵抗及び第4の抵抗からなり、該第2のト
ランジスタのベース・エミッタ間の電圧及び該第3、第
4の抵抗の抵抗値に基づいて第1の電圧とは異なる第2
の電圧を形成する第2電圧形成手段と、第1電圧形成手
段からの第1の電圧と第2電圧形成手段からの第2の電
圧とを入力し、両電圧の差電圧を増幅して基準電圧を発
生する増幅手段とを備えており、そのことにより上記目
的を達成することができる。
【0017】
【作用】本発明にあっては、第1電圧形成手段は第1の
トランジスタのベース・エミッタ間の電圧と第1、第2
の抵抗の抵抗値とに基づいて第1の電圧を形成する。一
方、第2電圧形成手段は第2のトランジスタのベース・
エミッタ間の電圧と第3、第4の抵抗の抵抗値とに基づ
いて、第1の電圧とは異なった第2の電圧を形成する。
【0018】したがって、第1の電圧は第1電圧形成手
段の2つの抵抗の値に応じて変化させ得、また第2の電
圧は第2電圧形成手段の2つの抵抗の値に応じて変化さ
せ得る。このため、第1の電圧と第2の電圧との差電圧
は、各電圧形成手段の抵抗値に応じて大きくすることが
できる。即ち、これにより増幅手段のゲインを小さくし
ても所望の基準電圧を確保できる。また、増幅手段はゲ
インが小さいのでオフセット電圧の影響を受けにくくな
る。
【0019】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【0020】図1に本実施例の基準電圧発生回路の等価
回路図を示す。この回路は、半導体基板上に形成された
ものであり、PNPトランジスタQ1と抵抗R3,R4
とからなる第1電圧形成手段と、PNPトランジスタQ
2と抵抗R5,R6とからなる第2電圧形成手段と、第
1電圧形成手段にて得られた第1の電圧V1と第2電圧
形成手段にて得られた第2の電圧V2との差電圧ΔVを
増幅して基準電圧Vrefを発生させるDCアンプOP1
とを備えている。なお、図中のVccは電源電圧を示
す。
【0021】上記PNPトランジスタQ1とPNPトラ
ンジスタQ2とは、エミッタの面積を変えてある。ま
た、第1電圧形成手段の抵抗R3と第2電圧形成手段の
抵抗R5とは同一の抵抗値Raをもち、同じく抵抗R4
と抵抗R6とは同一の抵抗値Rbをもっている。更に、
上記DCアンプOP1は、抵抗R1の抵抗値RcとR2
の抵抗値Rdとの比Rc/Rdで表されるゲインを有す
る。ここで、上記エミッタの面積とは、例えば図2の
(a)(平面図)及び(b)(C−C線による断面図)
に示すラテラルPNPトランジスタを例に挙げて説明す
ると、図中Dで示すエミッタの平面視における面積であ
る。従来の技術の箇所で述べたエミッタ面積もこれと同
様である。
【0022】ところで、基板上に形成されたPNPトラ
ンジスタQ1とQ2のエミッタ面積をA1、A2とし、ま
た各々のPNPトランジスタQ1、Q2のベース・エミ
ッタ間の電圧VBEをVBE1、VBE2とすると、第1の電圧
1、第2電圧V2、差電圧ΔVはそれぞれ下記数5、数
6、数7で表すことができる。
【0023】
【数5】
【0024】
【数6】
【0025】
【数7】
【0026】但し、ΔVBEはVBE1とVBE2との差である
バンドギャップ電圧を示す。また、第2の電圧V2に影
響を及ぼす電流Ifは、入力電流Ioに対しIo》Ifの関
係を満足するものとする。
【0027】したがって、数7より理解されるように、
上記ΔVはバンドギャップ電圧ΔVBEを抵抗比Ra/R
bで増幅した値となる。
【0028】また、差電圧ΔVを増幅するDCアンプO
P1にて得られる基準電圧Vrefは、下記数8となる。
【0029】
【数8】
【0030】よって、上記数8に基づき、上述したDC
アンプOP1のゲインRa/Rbは下記数9にて示すよ
うになる。
【0031】
【数9】
【0032】したがって、本発明の基準電圧発生回路に
おいては、上記数8より理解されるように、第1、第2
電圧形成手段それぞれの抵抗比Ra/Rbを大きくする
ことにより所望の基準電圧Vrefを確保できる。このた
め、従来同様のエミッタ面積比A2/A1であっても、D
CアンプOP1のゲインは小さくする事ができる。これ
によって、DCアンプOP1が出力する基準電圧Vref
のオフセット電圧に対する影響を減少させて、オフセッ
ト電圧によって生じる誤差電圧を小さくすることができ
る。
【0033】なお、上記実施例では第1電圧形成手段の
2つの抵抗と第2電圧形成手段の2つの抵抗との値を同
じにしているが、本発明はこのようにする必要はなく、
異なる値にしても構わない。
【0034】また、上記実施例ではトランジスタとして
PNPトランジスタを使用しているが、本発明はこれに
限らず、NPNトランジスタ等を使用する場合であって
も同様に適用可能である。
【0035】
【発明の効果】以上詳述したように本発明による場合に
は、DCアンプ等の増幅手段のゲインを小さくすること
ができ、これにより増幅手段が受けるオフセット電圧の
影響を低減することができるという優れた効果を有す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例の基準電圧発生回路を示す等価回路図
である。
【図2】エミッタ面積の説明図であり、(a)は平面
図、(b)は(a)のC−C線による断面図である。
【図3】従来の基準電圧発生回路を示す等価回路図であ
る。
【符号の説明】
Q1 PNPトランジスタ Q2 PNPトランジスタ R1 抵抗 R2 抵抗 R3 抵抗 R4 抵抗 R5 抵抗 R6 抵抗 OP1 DCアンプ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1のトランジスタ、第1の抵抗及び第2
    の抵抗からなり、該第1のトランジスタのベース・エミ
    ッタ間の電圧及び該第1、第2の抵抗の抵抗値に基づい
    て第1の電圧を形成する第1電圧形成手段と、 第2のトランジスタ、第3の抵抗及び第4の抵抗からな
    り、該第2のトランジスタのベース・エミッタ間の電圧
    及び該第3、第4の抵抗の抵抗値に基づいて第1の電圧
    とは異なる第2の電圧を形成する第2電圧形成手段と、 第1電圧形成手段からの第1の電圧と第2電圧形成手段
    からの第2の電圧とを入力し、両電圧の差電圧を増幅し
    て基準電圧を発生する増幅手段とを備えた基準電圧発生
    回路。
JP3220628A 1991-08-30 1991-08-30 基準電圧発生回路 Pending JPH0561558A (ja)

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