JPH06510149A - 正負の温度係数を持つツェナーダイオードの温度補償方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 正負の温度係数を持つツェナーダイオードの温度補償方法発明の背景 発明の分野 この発明は温度補償されたツェナーダイオード基準電圧源に関する。特にこの発 明は、予め決定された出力電圧を得る回路抵抗のトリミングが同時にその出力電 圧に対する温度補償を最適化するいわゆる「自動温度係数」基準電圧源に関する 。

先行技術の記述 ［自動温度係数」基準電圧源の一型式は米国特許４，３１３゜０８３号で記述さ れた。そこでは、演算増幅器の一人力端子にツェナーダイオード電圧が印加され 、他の入力端子に、一対のトリムできる抵抗を有する一対のトランジスタを含む 直列回路の接続点からの帰還電圧が供給される。これら２つのトランジスタのベ ースは、出力ライン及び接地間の３抵抗分圧器によって予め決定された値に別々 にセットされる。開示された回路は、正の温度係数（ＴＣ）を持っツェナーダイ オード用の自動温度係数補償を提供できるが、負の温度係数（ＴＣ）を持っツェ ナーダイオードのためでない。

発明の要約 本発明の好ましい一実施例は演算増幅器が一人力でツェナーダイオードの電圧を 受信し、他の人力でトランジスタ及び抵抗ネットワークを含む帰還回路から補償 信号を受信する自動温度係数基準電圧源を形成する。このネットワークの一低抗 が基準用の公称出力電圧を得るためにトリムされた時には、基準電圧の温度係数 がゼロ或は殆どゼロに減少させられる。この回路は、正或は負の温度係数のツェ ナーダイオードを補償することができる。

図面の簡単な説明 図１は同じプロセスによって作られたツェナーダイオードの温度応答特性を示し ているグラフである。

図２が本発明による基準電圧源の機能を示す概略図である。

図３は帰還ネットワークに単一　トランジスタのみを用いたが、図２に基づく変 形回路を示す。

図４は本発明のさらなる特徴を示す一般化された概略図である。

図５は集積回路に好適な回路設計を示す回路図である。

図６は図５の回路の変形例を示す回路図である。

好ましい実施例の説明 図１のグラフは、理想化された方法において、同一プロセスによって製造された ツェナーダイオードのグループの温度対なだれ電圧（Ｖ２）の温度応答特性を示 す。上部及び下部実線１０及び１２は、傾斜がそれぞれ正負の温度係数（ＴＣ） 極限値を示す。同じプロセスで作られたいかなる一ダイオードもこれらの極限値 の間に入る；盆度係数を持つことができる。以下の説明では、温度応答待ｉ生が 実務的事象として略修正できる線形（リニア）であると仮定する。

同じプロセスによって作られたツェナーダイオードは、全てのダイオードの温度 応答特性ラインが図１で示されるように、Ｔｍの温度において同じ電圧点ｖｍを （少くともおよそ）通ることがわかった。このＴｍは、実際通常真性である絶対 スケール即ちケルビンスケールで負であるように示される。そのような負のＴｍ は、実現可能な動作点でないが、通常動作温度範囲におけるツェナー振る舞いの 外挿（推定）としての解析に役立つ。

図１からは、ツェナーダイオードのなだれ電圧が次のように記述されることが解 る。

Ｖｚ＝Ｖｍ＋α１　（Ｔ　Ｔｍ） 但し、Ｖ２がなだれ電圧である。

７ｍは、所定のプロセスにおける変化にかなり無関係な電圧パラメータであり、 多くの公知のプロセス毎に代表的に４゜８ｖから４．４Ｖの範囲内にある。

Ｔｍが所定プロセスの変動にかなり無関係な温度パラメータである。

α１は、各製造装置と協働する値を有するパラメータであり、ユニットからユニ ットへの変動性が、プロセス変動性の結果として生じるなだれ電圧変動の殆どを 取り込む。

合図２を参照すると、本発明の特徴を示す回路が示される。

この回路は、電圧Ｖ２を生成するツェナーダイオード２４の正電極に接続した非 反転入力端子２２を持つ演算増幅器２ｏを含む。

他のツェナー電極は、共通ライン（接地）２６に接続している。

ツェナー電圧は図１を参照して」二連したように、一般に温度に敏感である。

増幅器２０の出力端子２８は、印加されたツェナー電圧に応答する出力電圧Ｖ０ を生成する。一般に３０で示した負帰還回路は、出力端子２８と共通ライン２６ の間に接続される。

この帰還回路３０は、抵抗Ｒ１及びダイオードＤｉを有する第１区分３２と、抵 抗Ｒ２及びダイオードＤ２を有する第２区分３４と、抵抗Ｒ３を含む多くの直列 接続素子を備える。これら２つの区分３２及び３４の間の接続点３６が増幅器２ ｏの反転入力端子３８に接続される。

この回路動作の考慮において、まずＲ１＝Ｒ２と、Ｒ３＝０と、ダイオードＤ１ 及びＤ２が整合（一致）しているとを仮定する。第１区分３２を横切る電圧即ち 増幅器入力端子３８での電圧は、帰還作用によって必須的にＶ２である。Ｒ１が Ｒ２に等しく、通過電流が等しいので、Ｒ２の右端での電圧Ｖｘ即ち出力端子２ ８での電圧がｖ２の２倍である。この関係は、温度変化に拘わらず真性に保たれ る。

もしツェナーダイオード２４がゼロの温度係数を持っている（まれだが可能であ る）ならば、出力Ｖ。が温度不変量である。

しかしながら各帰還区分３２及び３４にダイオードがあり、ダイオードのＶＢＥ が負の温度係数を持っているので、帰還回路の電流がそれにもかかわらず温度に よって変化する。

負の温度係数（α１＜Ｏ）を持っているツェナーダイオード２４は、増幅器入力 端子２２及び３８での電圧Ｖ２が出力電圧Ｖｏと同様に温度が増力１けるにつれ て減少する。ダイオードＤ１のＶＢＥがＶ２の負の温度係数より負の温度係数を 持っていると仮定すると、帰還抵抗Ｒ１を通る（従ってＲ２を通る）電流が正の 温度係数を持っている。これは、温度の増加に伴うダイオードＤ１のＶＢＥにお ける温度誘導された負の変化がツェナー電圧■２における負の変化より大きく、 Ｒ１の正味の降下電圧がＲ１及びＲ２を通る電流と同じように温度と共に増加す るからである。

もし今Ｒ３がゼロより大きい（Ｒ３＞Ｏ）ならば、出力Ｖ。が帰還電流の結果と して生じるＲ３を横切る追加された電圧降下によって増加する。出力電圧への追 加された増分は、上記状況る電圧の正の温度係数が、ツェナー電圧Ｖ２の負の温 度係数を補償することができて、出力Ｖ。が温度に対して必須的に不変となるこ とができる。

同じ回路は、正の温度係数を有するツェナーのために類似した補償を形成するた めに使われる。この場合、Ｒ３＞Ｏにするより、むしろＲ２の値が減少させられ る。要するにＲ３は、勿論負性抵抗がこの回路に実際存在しないが、「負」にさ せられる。結果は、減少したＲ２を交差する降下電圧が対応して減少するので、 Ｖｏが減少させられ、　「負のＪＲ３を交差する電圧の温度係数が負であり、従 ってツェナーの正の温度係数を補償する。

それで、Ｒ３の値は、Ｒ２＝Ｒ１である限り、Ｒ２の公称値から徐々に増加する 偏差（±Ｒ）として有利に見なされる。実務的トリミング順序を形成するために は、Ｒ２の初期値がＲ１より非常に小さく　（Ｒ２＜＜Ｒ１）セットでき、Ｒ２ がかなり大きい値の初期負性Ｒ３と直列の［公称ＪＲ２とみなされることができ る。トリミングなしの回路はツェナー２４の限界即ち最大の正の温度係数を補償 できるべきである。現実のツェナーが通常この限界値より小さい正の温度係数値 を持っているので、Ｒ２は、修正量が達成されて（負の温度係数を有するツェナ ーを含む）包含された現実のツェナーに補償を形成するまでオーム値を増加して トリミングできる。

補償できるツェナ一温度係数の範囲は、Ｒ１及びＲ２の電流の最大温度係数を決 定するツェナー電ｒｌｆＶ２の絶対値及びダイオードＶＢＥ間の関係によって制 約される。この範囲を広げるために、１情態−１−のダイオードが両方の帰還区 分３２及び３４に追加することができる。

各帰還区分３２及び３４のダイオード数の決定において、各ダイオードによる電 圧降下の要望数が整数でなくてもよく、ＶＢＥの分数値が達成できることが判明 した。この回路は、図３の４０で示され、Ｂｒｏｋａｗ特許４，６２２，５１２ 号にも記述されるように、　（少くとも必要な接合数）既知構成のＶＢＥ乗算器 を使うことによって相線化された。トランジスタＱ４のＶＢＥが抵抗Ｒ６を横切 って現れ、Ｒ６、Ｒ５及びＲ４を通る付随電流は抵抗Ｒ５とＲ４を横切るＶＢＥ の乗算バージョンを生成する。

入力端子３８のための帰還電圧がＲ４及びＲ５間の中間点３する。ここで、ＶＢ Ｅが効果的に（１＋　（Ｒ４＋Ｒ５）／Ｒ６）倍され、この乗算電圧がこれら抵 抗イ１帆はって決定された割合で上部及び下部区分の間で割算される。

図２の配列の１つの限界は、出力電圧Ｖ。が常に２ｖ２或はその近傍であること である。出力電圧をより広い範囲の値に適合させるためには、図４の一般式に示 された変形例を用いることができる。この構成は、第２区分３４Ｂの素子が下部 区分３４Ｂの対応素子の値のに倍の値を持つ帰還回路３０Ｂを用い、ｋが予め選 択された定数である。従って」二部区分のダイオード電圧降下はｋＶｃであり、 直列抵抗がＲ２＝ｋＲ１である。よって、出力電圧は、αｌ＝ｏ及び■２−■。

の公称ケース用に、Ｖｏ　”’　Ｖ　ｚ　（１＋　ｋ　）である。この図４の関 係は最適に調整された帰還抵抗によって図３の帰還配列に確立することができる 。

回路値の選択によってＶｏはＶｍより高い適宜値を生成することができる。先行 技術の段落を参照し、より詳細に後述する自動；Ｈ度係数設計の場合では、出力 がトリムされる■。の公称値は、最大予想ツェナー電圧より温度補償電圧の許容 量分高くなければならない。

α１の負性値にとって、出力の温度係数を増加させるトリミングが出力電圧Ｖ。

を増加させることが特に注目される。逆に、正のａｌにとっては、Ｒ２＜ｋＲｌ にして、出力温度係数を減少させるトリミングが出力電圧Ｖ。を下げる。それで 、電圧変化の方向が修正されて、自動温度係数補償を形成する。この結果を達成 するためには、出力電圧調整（ｖｏの変化）及び誘発された温度係数間の正しい 割合を確立することが必要である。

自動温度係数設計をさらに考慮すると、まず所望の公称出力電圧Ｖ。が選択され る。この数は、幾分任意であるが、実務的制約の範囲内になければならない。例 えば公称ツェナー電圧Ｖｍより楽に高く、電源電圧の範囲内になければならない 。説明のために、１つはＶ。−６ボルトを選択する。図３のＶＢＥ乗算器の配列 を参照して、実例を形成するために、１つの回路の帰還抵抗は次に述べる通りで ある。

Ｒ１＝７にΩ Ｒ２＝２００Ω（初期値） Ｒ４＝１６．１７にΩ Ｒ５＝３４．３９にΩ Ｒ６＝ｌ　５にΩ ツェナーダイオードが一３５０度Ｃ（−７８度Ｋ）の温度Ｔｍで電圧Ｖｍ−４， ５２Ｖを生成した場合を考慮し、ツェナ一温度係数が正のα１　＝　１ボルト／ 度Ｃであると仮定すると、上記シュミレート回路で、Ｒ２を６９４Ωにトリムし たときに２７度Ｃ（室温）で６Ｖ出力が発生したことが解った。次の室温につい て１８０度の温度掃引（即ち室温の上下温度）から、「ツェナー電圧」の３６０ ｍＶの変化が得られた。出力電圧■。は、６ボルトを略中心として約４ミリボル トピークツーピークの凸のカーブで変化し、カーブの両端が６ボルトより低がっ た。−１／度Ｃの負の温度係数を有するシュミレートされたツェナーにとっては 、Ｒ２が４．５６にΩにトリムされたとき、室温で６ボルトのＶｏが得られた。

出力は、正の温度係数ツェナーカーブを逆にしたカーブで、同じ１８０度温産婦 引で約５ｍＶピークツーピークだけ変化した。

両方の場合、Ｖｏ−Ｖｍ（ｌ十ｋ）にしたＲ２の値もゼロ温度係数（或殆どゼロ ）の結果が得られ、従って、所望の自動温度係数特性を形成する。さらに、回路 は、正或は負の温度係数のツェナーダイオードのために自動温度係数を形成する 。

自動温度係数特性の形成に関しては、Ｒ１が所定温度で帰還ネットワークを通る どの公称電流をも与えるように選べることが注目される。Ｖｃがその値と比例し た温度係数を持っているので、電流の温度係数はＶｃを調節することによって調 節できる。それで、幾つかの範囲に亙って電流及び電流の温度係数を独立して選 ぶことは可能である。これはＶ。の温度係数をゼロ或は略ゼロにし、同時に出力 電圧を（１＋ｋ）Ｖｍにセットして補償するＲ３の単一値を見つけることを可能 にすることである。

この状態を達成するＶｃの値を解るためには、まずツェナーダイオードが電圧Ｖ ｍ及びゼロ温度係数を持つ場合を考慮する。

この場合、Ｒ３をゼロから離れて調整する必要がなく、帰還比率が全ての温度で （１＋ｋ）であり、ＶｘとＶ。両者が（１＋ｋ）Ｖｍに等しい。

もし負の温度係数を有するツェナーと置換されて、室温での出力■。がより低い ならば、Ｖｃが自動温度係数を得るに好ましく選択されていたと仮定すると、Ｒ ３を増加させてＶ。を所望の（１＋ｋ）Ｖｍに上昇させて、ゼロ温度係数を得る ことが必要である。従って、トリミング温度で、増幅器出力からの帰還比率が１ ＋にと異なる。温度が変化すると、帰還ネットワークの電圧源（ダイオード電圧 降下）対抵抗電圧の比率の変化が帰還比率を調整して、〜ｌｏを変化した■２の 面に拘束させる。

もし温度がＴｍに対して変化することが仮想されるならば、物理的にそうなる可 能性がありそうもないが、ツェナーの電圧は、全ツェナーの特性温度応答ライン がこの点（図１参照）を通るので、Ｖｍに変えるべきである。もし、Ｒ３が適当 に帰還で調節されたならば、Ｖｏは、Ｔｍを含むどの温度でも（１＋ｋ）Ｖｍで あるべきである。しかしながら、もしＲ３がゼロでないならば、電圧源成分比率 が常にあるけれども、帰還の抵抗性部分の比率が（１−＋−ｋ）でない。

これらの状態が同時に満足できる唯一の方法は、帰還抵抗の電流がＴ−Ｔｍの仮 想状態でゼロである場合で、帰還電圧比率への抵抗の貢献がゼロになる。この必 要条件はＴｍでＶＣ−ｖｍならば満たされる。これは、Ｖｃの温度応答特性が負 の温度係数を持ち、温度Ｔｍで電圧Ｖｍを通る直線（線形な関係であると仮定す る）であることを意味する。これは図１の１点鎖線４２によって示される。

回路温度での振る舞いがＴｍでの必要とされる振る舞いを推定する電圧源を構成 することは可能である。まず、トランジスタＶＢＥが負の温度係数を持ち、その 電圧が０度にでのバンドギャップ電圧（約１．２Ｖ）を通ることを推定すること が注目される。

ＶｃをＶＢＥの倍数に選択することは、ＴｍでＶｍに推定される電圧を展開する ことが可能である。ｋ倍を用いて、帰還の上部区分３４Ｂの電圧源としてＶＢＥ のこの倍数は、Ｖｏを（１＋ｋ）ＶｍにもたらすＲ３のトリミングがＶ。の温度 係数をゼロにさせるように補償を完了する。

図３の構成では、Ｖｃの絶対値が帰還ネットワークの抵抗値によってセットされ る。Ｖｍ＝４．５２Ｖである上記所定の実施例において、室温でのＶｃの値がＴ ｍに戻ると推定された時（いつものように、この分析で線形関係と仮定する）に ４．５２Ｖであるように、抵抗を選択することが必要である。図３の回路におい て、値Ｖｃ＝４．５２Ｖは、Ｒ５とＲ６を横切る電圧によって示される。ｖｃ＝ Ｖｍを有する温度Ｔｍでは、帰還抵抗のいずれにも電流が流れないことが注目さ れる。同様に、全ての３つの帰還抵抗Ｒ４とＲ５とＲ６を横切る合計電圧は、選 択された出力電圧であるので、６Ｖである。それで、抵抗比率（Ｒ５＋Ｒ６）／ Ｒ４が次の通りである。

（Ｒ５＋Ｒ６）／Ｒ４＝４．５２／　（６−４，５２）＝３．０４ＶＢＥ乗算器 は、Ｒ６を横切る１つのＶＢＥと、Ｒ５を横切る約２のＶＢＥと、Ｒ４を横切る 大体１つのＶＢＥとを有する、合計およそ４ＶＢＥを生成するべきであることが 理解される。

今、６Ｖの出力Ｖ０でゼロ温度係数を有する出力Ｖ。を形成するために調節され たＲ２を有する室温での状態を考慮すると、今電流が帰還抵抗を流れることを除 いて、温度がＴｍで仮想されたときにだけである。２つの区分３２Ａ及び３４Ａ のＶＢＥ乗算器の電圧比率が温度Ｔｍでの時と同様に室温でなければならないの で、抵抗Ｒ１とＲ２の比率が、予め決定された抵抗Ｒ４対抵抗Ｒ５＋Ｒ６の比率 と一致して、出力が６Ｖとなるようにしなければならない。即ち、Ｒ２／Ｒ１− （６−４，５２）／４゜５２である。もしＲ１が実務理由で７にΩで設定される ならば、Ｒ２（公称）は、ツェナーＴＣ＝Ｏの時に公称ケースのために約２．３ にΩである。勿論、Ｒ２は、初期値が小さく例えば約２００Ωであり、正から負 の温度係数の可能なツェナー特性の全てを網羅するために、一方向にトリムする ことができる。

ゼロ温度係数を有する６Ｖの出力のために、２つの動作点（ＴｍＴｍ、Ｔ＝室温 ）用の状態の決定は、出力■。が全ての他の動作点でゼロ温度係数を有する６Ｖ でなければならないことが解る。これは、それらの加法或は差分が線形の関係で なければならないように、回路の全素子の特性が線形であると仮定したからであ る。

これらの関係のより詳細な数学的説明を形成するために、以下に図４を参照して 説明される。

■ｏ−ＶＸ＋Ｖ３ Ｖｏ＝　（Ｖｍ−＋−ｔｒ　１　（Ｔ−Ｔｍ）　（１＋ｋ）＋　（Ｒ３／Ｒ１） （α１−α２）　（Ｔ−Ｔｍ） −Ｖｍ（１＋ｋ）＝ｃｒ３．（Ｔ−Ｔｍ）　（１＋ｋ）＋　（Ｒ３／Ｒ１）（α １−α２）　（Ｔ−Ｔｍ） 但し、α２がＶＣの温度係数である。

この式の第１項は、回路が意図されたＶ。の公称値と同じである。公称値にＶｏ を得るために、Ｒ３は残りの項をゼロにするために調節されなければならない。

ｃｒｌ　（Ｔ−Ｔ、、）　（１＋ｋ）＋　（Ｒ３／Ｒ１）　（ｃｒｌ−α２）（ Ｔ−Ｔｍ）＝０ 温度依存は、ファクタ（Ｔ　’ｒｍ）によって割算されて、次をめる。

ａ　ｌ　（１千ｋ）　＋（Ｒ３／Ｒ１）　＜ａ　１　ｃｒ２）　＝０（Ｒ３／Ｒ １）　（ａ２−ａｌ）　−ａｌ　（１＋ｋ）Ｒ３＝Ｒ１（１＋ｋ）　α１／（α ２−α１）Ｒ３のこの値が、全温度においてＶ。−ｖｍ（ｌ＋ｋ）＝Ｖ０（公称 ）を起こすべきである。

しかしながら実務的制約が存在する。Ｖｃはバッテリーでなく、順方向バイアス されたダイオードドロップのなにがしかの構造物である。それゆえに、Ｒ１を横 切る電圧が全ての動作温度及びバイアス状態のために正でなければならないこと を暗示する幾つかの操作バイアス電流を持たなければならない。多分子−Ｔｍは 、Ｔｍが０度ケルビンよりしばしば少ないので、常に正である。それゆえに、制 約（α１−α２）　（Ｔ−Ｔｍ）＞０は、α１−α２〉０或はα１〉α２を必要 とする。正或は負でよいａｌの範囲に適合することが要求されているので、α２ はα１の最も負の値よりいっそう負にされなければならない。即ち、補償電圧の 温度係数は、プロセスから予想された最も負のツェナ一温度係数より負でなけれ ばならない。

池の制約はＲ３の性質から起こる。実際、Ｒ３はその公称値Ｒ２＝ｋＲｌよりＲ ２をトリムすることによって大きく形成することができる。しかしながら、実際 Ｒ３の負の値がＲ２をその公称値以下にトリムして実現するので、Ｒ２の値より 負にすことができない。それゆえに、 Ｒ３＞−Ｒ２ Ｒ３用の式でＲ２／に＝Ｒ１を置換して、Ｒ２（（１／ｋ）＋１）　α１／（α ２−α１）＞−Ｒ２Ｒ２が常に正であるので、それが割られてもよく、−１によ る乗算が不等式を反転し、分母を変更して次をめる。

（ａｌ／に＋αｌ）　／　＜ａ　１−ａ　２）　＜　１α１−α２〉０であるの で、 α２が負であるので−α２が正であり、常にｋが正のｋ＞ｃｙｌ／（−α２）で あると仮定する。

右側の分母が正であるので、α１が正のとき、ｋは強制される。

例えば、最も大きい予想ツェナ一温度係数ａ　１　（ｍａ　ｘ）　＝＋２ｍＶ／ 度Ｃ及びａ２−６ｍＶ／度Ｃならば、ｋ＞１／３である。

図３を参照すると、トランジスタのベース・エミッタ電圧力τ、次式に従って温 度と共にほぼ線型に落ちる。

ＶＢＥ＝ＶＧＯＴ／Ｔｏ（ＶＧＯＶＢＥＯ）＋ｋＴ／ｑ　ｌ　ｎ　（Ｉ／　Ｉ　 ｏ）　＋ｍｋ　Ｔ／ｑ　ｌ　ｎ　（Ｔｏ／Ｔ）この式の最も大きい成分は、Ｔに 線形な第２項である。ここで記述された回路が、きびしくＰＴＡＴコレクタ電流 を強要せず、しばしばバンドギャップ回路で行われるが、第３項が通常第４項の 影響を減少させる。

未修整されたバンドギャップ回路で共通の実施は、温度範囲の中心で曲線に対す る正接を用いて、ゼロへ戻るＶＢＥを推定することである。これは、ＶＧＯより わずかに高い０度ケルビン電圧となるが、数はＶＢＥ対温度の振る舞いに対する 線形化された近似に有用である。

ここに記載された自動温度係数回路おいては、Ｔｍ（ツェナ一温度パラメータ） に戻るＶＢＥの振る舞いを推定することが必要である。ＶＢＥの設計温度値及び この温度での温度係数（或は、ＶＢＥ及び別に決定した０度ケルビン推定がら推 量された傾斜）を用いて、ＴｍでのＶＢＥのための推定電圧を計算することがで きる。この値ｖＥを示して、ｖＥ対Ｖｍの比率は、Ｒ５とＲ６を横切って生成さ れるべきのＶＢＥの「数」を決定する。Ｒ６の値は、Ｒ１の合計電流の多くがい くらＲ４とＲ５とＲ６に分流することができるかを決めることによってバイアス 考慮から選択されることができる。従って、Ｒ５＝Ｒ６（（Ｖｍ／ＶＥ）　１） である。これは、ａ２がＶＢＥの設計温度係数の倍数である機能Ｖｍ＋α２　（ Ｔ−Ｔｍ）に、Ｒ５とＲ６の交差電圧を接近させる。

エラーは、トランジスタＱ４のベース電流からの生じるが、一般にこれが小さい 。もし低いβが問題であるならば、エラーは、ＶＩｎ／ＶＥより小さいダイオー ド接続のトランジスタの整数を用い、１つのみのトランジスタを乗算してどの分 数部分（図６参照）を得ることによって、減少させることができる。

適当な−１一部区分補償電圧ｋＶｅは、設計ゴールと先の制約に適合するように 選ばれたｋの値で、Ｒ４＝ｋ　（Ｒ５＋Ｒ６）によって生成することができる。

再びダイオードと１つの乗算ＶＢＥの混合が、ベース電流の誤差を減少すること ができる。公称ＶＢＥ及びその乗井値を与えて、Ｒ１を横切る公称電圧を予想さ れたツェナー電圧に基づいて計算することができる。この電圧は、ＶＢＥ乗算器 のための選択された動作電流と共に、Ｒ１を決定する。Ｒ２の公称値がｋＲｌで ある。しかしながら、使用への現実の値がＲ３のために計算した予想負値に依存 する。それで、そのトリム範囲は、Ｒ３を正の値に依存する。

回路は、Ｒ２定数（Ｒ３＝Ｏ）を保持することによっても解析されることができ る。そのような解析から回路がＲ１を調節してトリムされることができることが 解った。

図５がこの発明によるＩＣフォーマットへの適応にふされしい基準電圧源の詳細 な回路図を示す。点線ボックス２０は、予め説明した幾分簡単な図で示したよう に、演算増幅器を示す。

帰還回路３０Ａは、図３を参照して述べられたＶＢＥ乗算器タイプである。スタ ートアップ回路４６は、普通の方法において形成される。

図６は、ＶＢＥ乗算トランジスタスタのベース電流による誤差を減少するために 、図５の基準電圧源のための帰還回路３０Ｃの変形例を示す。この変形例におい て、一対のダイオード接続のトランジスタＱＩＯとＱｌｌは、Ｒ５を横切るＶ　 Ｂ　Ｅ乗算器によって供給されるより低い帰還区分のための分数の部分と共に、 ＶＢＥの必要な整数を生成するために、トランジスタＱ４と直列接続される。同 様に追加のトランジスタ接続のダイオードＱ５は、Ｒ４を横切って現れる上部区 分のためのＶＢＥの分数の部分と共にＲ４とＲ２の間で挿入された。ネットワー ク接続点３６Ｃ及びＲ１のトップの間の電圧は３−１／３ＶＢＥである。この回 路によって、ＶＢＥのために必要とされた推定値が、回路（即ち、Ｒ４とＲ５） の乗算器部分におけるより小さい合計抵抗と共に得られることができて、Ｑ４の ベース電流がより小さい抵抗（Ｒ４）を流れて、それで、ベース電流の為の一層 少ない電圧誤差を起こす。

本発明の好ましい実施例は、ここに詳細に開示されたが、本発明を示す目的であ り、必然的に発明の範囲を制限することとして解釈されるべきでないことが理解 され、ここで請求された発明を実践しながら多くの変更が当該技術者によってで きることが明白であるので、必然的に本発明の範囲を制限するものとして解釈さ れるべきでない。

ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、３ ＦＩＧ、４ ＦＩＧ、６ 補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の８）平成　６年　２月１０ 繭

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基準電圧を生成するための入力手段及び出力回路を持つ増幅器と、 温度応答電圧を生成するツェナーダイオードと、前記増幅器入力手段に前記ツェ ナーダイオードの一端子を接続し、回路コモンに他のダイオード端子を接続する 手段と、前記出力回路及び回路コモンの間で結合されると共に、第１及び第２直 列区分を含む帰還ネットワークと、これら直列区分間の中間点を前記入力手段に 接続して、第１の電圧区分を横切る電圧を示すと共に前記入力手段に供給された ツェナーダイオード電圧と等しくされた帰還信号をそれに供給する手段とを備え 、 各区分が協働した温度応答電圧を展開する手段と共に少くとも１つの抵抗素子を 含み、 これら抵抗素子の値が出力回路によって生成された電圧の温度補償に影響するよ うにセットされて、温度によるツェナー電圧の変動に起因する基準電圧の変化を 減少させることを特徴とする、特定の温度及び電圧レベルで共通交点を有する温 度特性を持つツェナーダイオード電圧の温度補償されたツェナーダイオード基準 電圧源。 ２、前記第１区分の温度応答電圧手段は、特定の温度に外挿される時に、特定の 電圧レベルと等しいように形成される請求の範囲第１項に記載の温度補償された ツェナーダイオード基準電圧源。 ３、前記第１区分の温度応答手段の温度係数は、前記ツェナーダイオード群から 予想される最も負の温度係数より負である請求の範囲第１項に記載の温度補償さ れたツェナーダイオード基準電圧源。 ４、前記帰還ネットワークは、合計のＶＢＥ電圧の第１の部分が第１区分に有効 であり、第２の部分が第２区分に有効であるように配置されるＶＢＥ乗算回路を 有するパイポーラトランジスタを含む請求の範囲第１項に記載の温度補償された ツェナーダイオード基準電圧源。 ５、前記第１区分には、前記ＶＢＥ乗算回路における減少した抵抗を形成する少 くとも１つの直列ダイオードが接続されて、トランジスタのベース電流による誤 差を減少させる請求の範囲第４項に記載の温度補償されたツェナーダイオード基 準電圧源。 ６、前記第２区分の抵抗素子は、基準電圧の温度補償を最適化しながら、同基準 電圧を予め決定された公称レベルに調整するように、トリムされる請求の範囲第 １項に記載の温度補償されたツェナーダイオード基準電圧源。 ７、基準電圧を生成するための入力手段及び出力回路を持つ増幅器と、 この増幅器入力手段に接続されるクラスのツェナーダイオードと、 前記出力回路に結合されると共に、第１及び第２の直列区分を含む帰還ネットワ ークと、 これら直列区分間の中間点を前記入力手段に接続して、第１の電圧区分を横切る 電圧を示すと共に前記入力手段に供給されたツェナーダイオード電圧と等しくさ れた帰還信号をそれに供給する手段とを備え、 これら第１及び第２区分は、それぞれ協働した温度感知電圧生成手段と共に第１ 及び第２抵抗手段を含んで、区分の両方で温度感知電圧を展開し、 前記第２区分で生成された電圧の絶対値が前記第１区分で生成された電圧の絶対 値と予め決定されるように比例し、前記第１及び第２の抵抗手段の値は、予め決 定された公称基準電圧を生成し、同時にその基準電圧の温度補償を生じるように 設定されることを特徴とする、単一プロセスで製造されたツェナーダイオードの クラスをの使用のための温度補償された基準電圧源。 ８、前記帰還ネットワークは、ＶＢＥ乗算回路に接続されるバイポーラトランジ スタを含み、この乗算回路の合計電圧の部分が前記第１区分に結合され、この合 計電圧の他の部分が前記第２区分に結合される請求の範囲第７項に記載の温度補 償された基準電圧源。 ９、前記第２区分抵抗及び電圧生成手段の公称値は、前記第１の区分における対 応の抵抗及び電圧生成手段の（１＋ｋ）倍になるように形成される請求の範囲第 ７項に記載の温度補償された基準電圧源。 １０、基準電圧を展開するために、対応の出力電圧を生成する増幅器の入力にツ ェナー電圧を向け、 この増幅器の出力及び回路コモンの間に接続された２区分直列帰還ネットワーク に負帰還電流を展開し、これら区分の内、第１区分が回路コモンに接続された第 １の抵抗手段及び温度感知電圧手段を含み、第２区分が増幅器出力に接続された 第２抵抗手段及び温度感知電圧手段を含み、 この増幅器の入力に、前記第１区分で展開して帰還作用でツェナー電圧と等しく される温度応答帰還電圧を接続し、前記第１区分の帰還電流がツェナー電圧及び 第１の温度応答電圧の間の差と比例し、 第１区分帰還電流を第２区分を経て導いて、第２の抵抗手段を横切る温度応答電 圧降下を生成して、増幅器出力電圧を温度補償する段階を備えた、単一プロセス によって製造される正或は負の温度係数を持つダイオードのクラスのツェナーダ イオードの電圧を温度補償する方法。 １１、前記抵抗手段の１つをトリムして、予め選択されたレベルに出力電圧を固 定する段階を備えた請求の範囲第１０項に記載のツェナーダイオードの電圧を温 度補償する方法。 １２、１つの抵抗手段をトリムする段階を含んで、予め決定された出力電圧レベ ルを生成し、同時にその出力電圧の最適の温度補償を生じる請求の範囲第１１項 に記載のツェナーダイオードの電圧を温度補償する方法。 １３、前記第２区分の抵抗手段が、予め決定された出力電圧レベルを生成するた めにトリムされる請求の範囲第１２項に記載のツェナーダイオードの電圧を温度 補償する方法。 １４、前記ダイオードのクラスは、全てが特定の温度で特定の電圧を通る温度応 答電圧特性を持ち、前記第１区分の温度応答電圧手段の絶対値を、特定の温度に 外挿した時に前記特定の電圧と等しい値にサイズ化する請求の範囲第１０項に記 載のツェナーダイオードの電圧を温度補償する方法。 １５、増幅器の入力に、ツェナーダイオード電圧から誘導された電圧を向け、増 幅器が基準電圧を展開するために、対応する出力電圧を生成し、 この増幅器の出力及び回路ノード間に接続された直列接続マルチ区分帰還ネット ワークに負帰還電流を展開し、一区分が抵抗手段及び第１の温度感知電圧手段を 含み、第２区分が第２抵抗手段を含み、 この増幅器入力に、前記一区分及び第２区分間の帰還ネットワークの中間点で展 開した帰還電圧を接続し、帰還電圧が区分を通る帰還電流によって展開され、帰 還電圧が帰還作用によるツェナー電圧からの増幅器入力電圧と等しいようにされ 、前記一区分の帰還電流は、増幅器入力電圧及び第１の温度応答電圧間の差と比 例し従って帰還電流が温度応答であり、前記第２区分の抵抗手段を通してー区分 温度応答帰還電流を導いて、第２の抵抗手段を横切る温度応答電圧降下を生成し て、増幅器出力電圧を湿度補償する段階を備えた、単一プロセスで製造されたダ イオードのクラスのツェナーダイオードの電圧を温度補償する方法。