JPH0683467A - 基準電圧発生回路 - Google Patents

基準電圧発生回路

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JPH0683467A
JPH0683467A JP4258979A JP25897992A JPH0683467A JP H0683467 A JPH0683467 A JP H0683467A JP 4258979 A JP4258979 A JP 4258979A JP 25897992 A JP25897992 A JP 25897992A JP H0683467 A JPH0683467 A JP H0683467A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成により温度補償された基準電圧を
得ることができる基準電圧発生回路を提供する。 【構成】 ソースとゲートが接続されたディプレッショ
ン型の第1のMOSFETにより定電流を形成し、それ
を反対導電型のMOSFETからなる電流ミラー回路を
通して上記第1のMOSFETと同一導電型からなり、
ゲートとドレインが接続された第2のMOSFETに流
すようにし、そのゲートとソース間電圧を出力定電圧と
するとともに、上記電流ミラー回路の電流比により出力
定電圧の温度補償を行う。 【効果】 ディプレッョン型MOSFETと、それと同
一導電型のエンハンスメント型MOSFET及び電流ミ
ラー回路を構成する一対のMOSFETからなる極めて
簡単な回路により温度補償された基準電圧を得ることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、基準電圧発生回路に
関し、特に電池電圧のような低電圧までの動作を可能と
する半導体集積回路装置に内蔵されるものに利用して有
効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】MOSFET(絶縁ゲート型電界効果ト
ランジスタ)を用いた基準電圧発生回路として、図8に
示すような回路がある。この回路は、Nチャンネル型M
OSFETQ3、Q4及びQ5を低しきい値電圧とし、
MOSFETQ6を標準的なしきい値電圧を持つものと
して、MOSFETQ5とQ6のしきい値電圧の差を基
準電圧Vrとして取り出すようにするものである。温度
補償のためにPチャンネル型のMOSFETQ1とQ2
によって電流ミラー回路を構成し、その電流比が適当に
設定される。このような基準電圧発生回路の例として
は、特開昭62−249212号公報がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】図8の回路では、N型
基板を使用し、P型ウェル領域にNチャンネル型MOS
FETを形成するときには、Nチャンネル型MOSFE
Tのソースと基板ゲート(ウェル領域)とを短絡するこ
とにより基板バイアス効果によるΔVthが生じなくでき
る。しかし、P型基板を使用した場合には、MOSFE
TQ5において基板効果によりしきい値電圧VthがΔV
thだけ増加してしまう。このような基板効果が発生する
と、ΔVthの持つ温度特性によって、上記温度補償がで
きなくなってしまうという問題が生じる。
【0004】図8の回路の別の問題点は、MOSFET
Q6は標準的なしきい値電圧を持つものであるのに対し
て、MOSFETQ3〜Q5は、実際の半導体技術では
イオン打ち込み技術によってAsのようなN型不純物を
基板ゲートに導入して低しきい値電圧にするものである
ため、同じNチャンネル型MOSFETであってもチャ
ンネルコンダクタンスの温度係数が異なるものとなって
しまい、上記電流比にのみによっては十分な温度補償が
行えなくなるものと考えられる。
【0005】図8の回路の別の問題点は、実質的な下限
動作電圧が比較的大きくなってしまうことである。例え
ば、ニカド電池等によって電池駆動される電子機器で
は、ニカド電池は、電池の消耗により、電圧が3.6V
から2.7V程度まで低下してしまう。図8の回路で
は、実際には使用する場合には電源電圧依存性(PSR
R)を少なくするための安定化電源用のMOSFETが
挿入されて、下限動作電圧が4V程度まで高くなってし
まい、上記のような電池駆動ができなくなってしまうも
のである。
【0006】図8の回路の別の問題点は、電流ミラー回
路によって帰還がかかっており、起動回路を必要とする
ものである。このような帰還ループを持つ回路を、確実
に安定して起動させるための回路を作ることは比較的難
しく、そのために回路素子数が増加するということであ
る。
【0007】この発明の目的は、簡単な構成により温度
補償された基準電圧を得ることができる基準電圧発生回
路を提供することにある。この発明の他の目的は、動作
の安定化と低い電圧まで動作可能な基準電圧発生回路を
提供することにある。この発明の他の目的は、プロセス
バラツキに影響されないで所望の基準電圧を得ることが
できる基準電圧発生回路を提供することにある。この発
明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明
細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【0008】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、ソースとゲートが接続され
たディプレッション型の第1のMOSFETにより定電
流を形成し、それを反対導電型のMOSFETからなる
電流ミラー回路を通して上記第1のMOSFETと同一
導電型からなり、ゲートとドレインが接続された第2の
MOSFETに流すようにし、そのゲートとソース間電
圧を出力定電圧とするとともに、上記電流ミラー回路の
電流比ににより出力定電圧の温度補償を行う。
【0009】
【作用】上記した手段によれば、ディプレッョン型MO
SFETと、それと同一導電型のエンハンスメント型M
OSFET及び電流ミラー回路を構成する一対のMOS
FETからなる極めて簡単な回路により温度補償された
基準電圧を得ることができる。
【0010】
【実施例】図1には、この発明に係る基準電圧発生回路
の一実施例の基本的な回路図が示されている。同図の各
回路素子は、公知の半導体集積回路の製造技術により、
基準電圧を必要とする他の回路素子等とともに単結晶シ
リコンのような1個の半導体基板上において形成され
る。
【0011】ディプレッション型MOSFETQ3は、
そのゲートとソースが共通化されて定電流源として動作
する。MOSFETQ3のゲートとソースは、回路の接
地電位等の低電圧側の電源線に接続される。このMOS
FETQ3のドレインから得られる定電流Iは、Pチャ
ンネル型MOSFETQ1とQ2からなる電流ミラー回
路に供給される。すなわち、Pチャンネル型MOSFE
TQ1は、そのゲートとドレインが共通化されてダイオ
ード形態にされる。MOSFETQ2は、上記MOSF
ETQ1とゲートとソースが共通化されて、ドレインか
らサイズ比に対応した電流αIを出力する。電流ミラー
回路を構成MOSFETQ1とQ2のソースは、特に制
限されないが、高電圧側の電源線に接続される。
【0012】MOSFET4は、上記MOSFETQ3
と同じNチャンネル型により構成され、エンハンスメン
ト型とされる。MOSFETQ4のゲートとドレイン
は、ダイオード形態にされて、そのゲートとソース間電
圧が基準電圧Vrとして出力される。MOSFETQ4
のソースは、特に制限されないが、MOSFETQ3の
ソースと同様に回路の接地電位側等の低電圧側の電源線
に接続される。
【0013】特に制限されないが、この実施例では、動
作下限電圧を低くするために、上記MOSFETQ4及
び電流ミラー回路を構成するMOSFETQ1とQ2
は、それぞれ低しきい値電圧を持つようにされる。本願
においては、MOSFETのチャンネル領域に点線を付
したMOSFETは、低しきい値電圧であることを表現
している。また、ゲート電極の線を太くしたのは、ディ
プレッション型であることを表している。
【0014】図2には、上記MOSFETQ3とQ4の
一実施例の概略素子構造断面図が示されている。この実
施例では、半導体基板としてはP型基板が用いられる。
このP型基板上に、通常の製造プロセスによって形成さ
れたフィールド絶縁膜と薄いゲート絶縁膜及びその上に
形成されたゲート電極をマスクとしてn+ のソース,ド
レインを拡散形成して通常のしきい値電圧を持つMOS
FETが形成される。
【0015】この後に、上記MOSFETQ3とQ4の
ゲート電極上からイオン打ち込み技術を利用して半導体
基板表面(チャンネル領域)に第1回目のN型の不純物
Asを導入する。このような1回目の不純物導入によっ
て、MOSFETQ3とQ4は、共に低いしきい値電圧
を持つようにされる。この後に、MOSFETQ3に対
して、ゲート電極上からイオン打ち込み技術を利用して
半導体基板表面(チャンネル領域)に第2目のN型の不
純物Asを導入する。このような不純物の導入によっ
て、MOSFETQ3は低しきい値電圧を持つエンハン
スメント型から負のしきい値電圧を持つディプレッョン
型に変えられる。
【0016】上記のようにMOSFETQ3とQ4が、
図3に示すように共に共通のイオン打ち込みによる不純
物導入工程〔Asインプラ(1)〕によって、標準的な
MOSFETのしきい値電圧からいったん低しきい値電
圧を持つようにされ、その後にMOSFETQ3に対し
て第2回目のイオン打ち込みによる不純物導入工程〔A
sインプラ(2)〕によって、低しきい値電圧から負の
しきい値電圧を持つように変更されるものであるため、
MOSFETQ4とQ3のしきい値電圧の差分をプロセ
スバラツキを小さくすることができる。すなわち、MO
SFETQ4とQ3のしきい値電圧の差は、第2回目の
イオン打ち込みによる不純物導入量に依存した比較的小
さなものにすることができる。
【0017】すなわち、MOSFETQ4とMOSFE
TQ3を標準的なMOSFETのしきい値電圧から、そ
れぞれ別工程によるイオン打ち込みによる不純物導を行
った場合には、MOSFETQ4の低しきい値電圧と、
MOSFETQ3のしきい値電圧とのそれぞれワースト
ケースでのプロセスバラツキを考慮しなければならなく
なるからである。
【0018】上記図1の回路による基準電圧Vrの温度
補償は、次のようして行われる。MOSFETQ3によ
り形成される定電流Iと、MOSFETQ4に流れる定
電流αIは、次式(1)と(2)により求めることがで
きる。 I=β3/2(−Vth3)2 ・・・・・・・・・・・・・・・(1) αI=β4/2(Vr−Vth4)2 ・・・・・・・・・・・・・・・(2)
【0019】式(1)と(2)より、式(3)が求めら
れる。 αβ3/2(−Vth3)2 =β4/2(Vr−Vth4)2 ・・・・・(3) ここで、同じNチャンネル型MOSFETQ3とQ4の
チャンネルコンダクタンスβ3=β4とすると、式
(3)は、次式(4)のように変形できる。 α1/2 Vth3=Vr−Vth4 ・・・・・・・・・・・・・・・・・(4) この式(4)おいて、Vth3は負の値となるが絶対値を
示している。この式(4)より基準電圧Vrは、次式
(5)により求めることができる。 Vr=Vth4−α1/2 Vth3 ・・・・・・・・・・・・・・・・・(5)
【0020】上記基準電圧Vrの温度依存性dVr/d
Tが0になるようにするためには、αは次式(6)のよ
うに設定すればよい。 α1/2 =(dVth4/dT)/(dVth3/dT) ・・・・・・・(6)
【0021】MOSFETQ3とQ4のチャンネルコン
ダクタンスβ3とβ4の温度係数は、チャンネルの不純
物濃度だけでなく、その不純物の種類によっても変わる
と考えられる。また、チャンネルコンダクタンスの温度
特性は、温度Tに対して線形に変化しないので、MOS
FETQ3とQ4のチャンネル不純物濃度を前記実施例
のように共にAsをイオン打ち込み技術により設定する
ことにより、β3とβ4の温度特性をほぼ等しくさせる
ことができる。
【0022】また、しきい値電圧Vth3とVth4は、温
度Tに対して線形に変化するので、式(6)より、ある
一定のカレントミラー比αを設定することによって、実
質的に問題にないらない程度に設定することができる。
【0023】経験的にαは1に近い値を採ることが判っ
た。したがって、式(5)より、基準電圧Vrはしきい
値電圧Vth4とVth3の差に近い電圧になる。このた
め、基準電圧Vrは、Vth4−Vth3のバラツキに依存
することなる。このため、図2の実施例のように、イオ
ン打ち込み技術を2回に分けて行い、第1回目ではMO
SFETQ3とQ4を共に低しきい値電圧にし、その後
に第2回目のイオン打ち込み技術によりMOSFETQ
3をディプレッション型にすると、第2回目のイオン打
ち込み技術による不純物導入量に対応した小さなバラツ
キに抑えられる。
【0024】図1の回路では、ディプレッション型MO
SFETQ3を用いて定電流を形成するものである。こ
のようなディプレッション型MOSFETQ3を用いる
回路では、格別な起動回路を必要とせず、しかも従来の
回路のような帰還経路が無いので発振等の異常動作が生
じる虞れもない。また、電流ミラー回路も低しきい値電
圧にすることよって、下限動作電圧を大幅に低くするこ
とができる。例えば、MOSFETQ4のしきい値電圧
を0.3V、MOSFETQ3のしきい値電圧を−0.
4Vとし、MOSFETQ1とQ2のしきい値電圧を−
0.3V程度にすれば、下限動作電圧が1V以下の低電
圧にすることができる。仮に、MOSFETQ1とQ2
が−0.9V程度の標準的なしきい値電圧を持つもので
あったとしても、下限動作電圧を2.5V程度にするこ
とができる。
【0025】図4には、この発明に係る基準電圧発生回
路の他の一実施例の回路図が示されている。この実施例
では、低消費電力化のために標準的なしきい値電圧を持
つPチャンネル型MOSFETQ13とNチャンネル型
MOSFETQ14からなるCMOSインバータ回路を
通して電源供給が行われる。すなわち、CMOSインバ
ータ回路に入力されるパワーダウン信号PDがロウレベ
ルのときには、CMOSインバータ回路のPチャンネル
型MOSFETQ13がオン状態となって、基準電圧発
生回路の電源電圧線VDD’に電源電圧VDDを供給す
る。パワーダウン信号PDをハイレベルにすると、Nチ
ャンネル型MOSFETQ14がオン状態になって、接
地電位を供給するので基準電圧発生回路には電源供給が
停止されて動作電流が流れなくされる。
【0026】この実施例では、電源電圧除去比PSRR
を低くするために、定電流を形成するディプレッション
型MOSFETQ3にドレイン電圧を定電圧化するもの
である。すなわち、定電流MOSFETQ3と電流ミラ
ーMOSFETQ1との間にNチャンネル型のMOSF
ETQ5が挿入される。このMOSFETQ5のゲート
には、ダイオード形態にされたNチャンネル型のMOS
FETQ7とQ8の直列回路により形成された定電圧
(2Vth)が供給される。これらのMOSFETQ7と
Q8は、下限動作電圧を極力低く設定するために低しき
い値電圧を持つようにされる。上記定電圧は、回路の接
地電位GNDを基準にしており、電源電圧VDD(VD
D’)の変動に無関係にほぼ一定電圧となる。例えば、
MOSFETQ5のドレイン電圧が電源電圧VDDの変
動に対応して高くなると、それに伴い電流が増加してM
OSFETQ3のドレイン電圧も高くなろうとするが、
MOSFETQ5のゲート電圧が一定電圧であるのでM
OSFETQ5のコンダクタンスが小さくなり、電流を
減らすように作用してMOSFETQ3のドレイン電圧
をほぼ一定にする。
【0027】また、基準電圧Vrを形成するMOSFE
TQ4のドレインと電流ミラーMOSFETQ2との間
にはPチャンネル型のMOSFETQ9が設けられる。
このMOSFETQ9のゲートには、ダイオード形態に
されたPチャンネル型のMOSFETQ10とQ11の
直列回路により形成された定電圧(2Vth)が供給され
る。これらのMOSFETQ10とQ11は、下限動作
電圧を極力低く設定するために低しきい値電圧を持つよ
うにされる。上記定電圧は、電源電圧VDD(VD
D’)を基準にしており、電源電圧VDDの変動に対応
した電圧となって、MOSFETQ4のドレイン電圧を
ほぼ一定にして、PSRRを大幅に改善できる。
【0028】ディプレッション型MOSFETQ12
は、定電流を形成する。このMOSFETQ12により
形成された定電流は、MOSFETQ11とQ10に流
れるようにされ、このMOSFETQ10と、MOSF
ETQ8とQ7に対して直列形態にされたMOSFET
Q6とが電流ミラー形態にされて、これらのMOSFE
TQ7,Q8にも同じ定電流が流れるようにされる。
【0029】図1又は図4の実施例において、MOSF
ETQ4をロングチャンネルで使うとすると、しきい値
電圧Vthを0.3Vにするときのバラツキは±0.1V
程度である。MOSFETQ3は、MOSFETQ4の
低しきい値電圧を基準にして第2回目のイオン打ち込み
技術によりディプレッション型にするものとすると、そ
のイオン打ち込みによるしきい値電圧のバラツキは±
0.05V程度となり、結局MOSFETQ3のしきい
値電圧Vth3のプロセスバラツキは±0.15V程度に
なる。
【0030】−40℃〜90℃のしきい値電圧Vth3の
変動は、±0.1V程度であるから、MOSFETQ3
の実際上のしきい値電圧Vth3の変動分は、全部で±
0.25V程度になる。従って、MOSFETQ3の実
際上のしきい値電圧Vth3’は、設計値をVth3とする
と、Vth3’=Vth3±0.25Vになる。
【0031】式(1)により、定電流Iは、MOSFE
TQ3の実際上のしきい値電圧Vth3’により決まり、
この絶対値が小さくなると動作が不安定になってしまう
から、その絶対値は最小でも0.1V必要となる。これ
らのことから、MOSFETQ3のしいき値電圧の設計
値は、最低でも−0.35Vにする必要がある。
【0032】次に説明するようなトリミング回路の構成
を考えると、基準電圧Vrは、0.7V程度にするのが
望ましい。式(5)より、MOSFETQ3のしきい値
電圧Vth3(設計値)は、−0.4V程度にされる。
【0033】図5には、この発明に係る基準電圧発生回
路に用いられるトリミング回路の一実施例の回路図が示
されている。基準電圧Vrは、上記のような半導体プロ
セスに依存した特定の電圧しか得られないこと、及びプ
ロセスバラツキを持つものでありそれを補償するととも
に、任意の所望の基準電圧を形成するために次のような
トリミング回路が利用される。
【0034】基準電圧発生回路により形成された電圧
は、Vr±ΔVrのようなプロセスバラツキを含んでい
る。これに対して、一般的に半導体集積回路において必
要とされる基準電圧VBは、特定の電圧であることが必
要とされる。このような実際上の要求に応えるために、
次のようなトリミング回路が設けられる。
【0035】演算増幅回路AMPは、その反転入力
(−)と出力との間に利得設定のための抵抗回路が設け
られる。この抵抗回路は、出力端子と回路の接地電位と
の間に設けられた固定抵抗R1及びトリミング用の調整
抵抗r及び固定抵抗R2から構成される。上記直列抵抗
の相互接続点と演算増幅回路AMPの反転入力(−)と
の間には、スイッチMOSFETQ1〜Q64が設けら
れる。スイッチMOSFETQ1〜Q64は、いずか1
つがオン状態となって、上記直列抵抗回路を2分して反
転入力(−)に接続する。このような抵抗比の設定によ
り、演算増幅回路AMPの利得が設定され、所望の電圧
値を持つ基準電圧VBを得ることができる。
【0036】例えば、n(=2k )個のスイッチMOS
FETを用いるときには、調整用抵抗rはn−1個から
なり、上からj番目のスイッチをオン状態にしたときの
利得Gjは、次式(7)から求めることができる。 Gj=〔R1+R2+(n−1)r〕/〔R2+(n−j)r〕 ・・(7) このため、VrがΔVr変化したときには、次式(8)
のようなj番目のスイッチMOSFETを選択すれば、
所望の電圧VBに非常に近い電圧を取り出すことができ
る。 Gj≒VB/(Vr+ΔVr) ・・・・・・・(8)
【0037】特に制限されないが、この実施例では上記
のスイッチMOSFETは、64個から構成される。そ
れ故、調整用の抵抗rは63個からなり、6ビットから
なるトリミング信号D1〜D6が必要とされる。ヒュー
ズ回路は、プロービング工程において基準電圧発生回路
により形成された電圧Vr±ΔVrを測定し、所定の定
電圧VBを得るめたに必要な利得を算出してこれに基づ
いて6本のヒューズを選択的に切断して64通りの中の
1つを指定する。デコーダ回路は、上記6ビットの信号
D1〜D6を解読して64通りのスイッチ信号S1〜S
64の中の1つをハイレベルにし、それに対応したスイ
ッチMOSFETをオン状態する。このようにして、後
述するような半導体集積回路に必要とされる基準電圧V
Bが形成される。
【0038】図7には、上記演算増幅回路AMPの一実
施例の回路図が示されいてる。この実施例では、差動段
の増幅MOSFETとして低しきい値電圧のPチャンネ
ル型MOSFETQ6とQ7を用い、そのドレインに設
けられた電流ミラー形成のNチャンネル型MOSFET
Q8,Q9と出力段のNチャンネル型MOSFETQ1
0を同様に低しきい値電圧とすることにより、CMIV
R(Common ModeInput Voltage Range) を広くすること
ができる。MOSFETQ11とキャパシタC1は、出
力段MOSFETQ10の入力と出力との間に設けられ
る位相補償回路である。前記のようにP型基板を用いて
回路が構成される関係から、差動増幅のPチャンネル型
MOSFETQ6とQ7は、N型のウェル領域に形成さ
れる。それ故、基板ゲート(チャンネル領域)とソース
とが共通化されて、基板効果の影響を受けなくされる。
このことは、前記図4のPチャンネル型MOSFETQ
9,Q11においても同様である。
【0039】上記のような低しきい値電圧のPチャンネ
ル型MOSFETとNチャンネル型MOSFETは、ア
ナログ回路での特性を劣化させないためには必要なもの
である反面、それをオフ状態にしてもリーク電流が流れ
て半導体集積回路としてのリーク電流検査が不能になっ
てしまう。
【0040】この実施例では、バイアス電流を流すMO
SFETQ3,Q4や定電負荷MOSFETQ5は、標
準的なしきい値電圧に設定される。このMOSFETQ
3,Q4及びQ5のゲートは、一定のバイアス電圧VG
Pが供給され、それに対応した電流が差動段及び出力段
のバイアス電流として流れる。
【0041】上記バイアス電圧VGPを電源電圧VDD
のようなハイレベルにすると、これらのMOSFETQ
3、Q4及びQ5がオフ状態にされる。これにより、こ
の演算増幅回路ではリーク電流が流れなくされる。
【0042】上記のような低しきい値電圧のMOSFE
Tを用いて演算増幅回路を構成した場合には、前記CM
IVR特性の改善が図られる他に、下限動作電圧を同様
に低くされる。これにより、前記のような基準電圧発生
回路及びトリミング回路を含む半導体集積回路装置の下
限動作電圧を低く設定することができる。
【0043】図6には、この発明が適用される移動体通
信端末装置用の半導体集積回路装置の一実施例のブロッ
ク図が示されている。同図において、点線で示された部
分がこの発明に係る基準電圧発生回路を備えた1つの半
導体集積回路装置を示している。ディジタル・シグナル
・プロセッサDSPを用いた音声符号化やチャネル符号
化部、スピーカを駆動するD/A(ディジタル/アナロ
グ)変換器2、マイクロフォンからの信号を取り込むA
/D(アナログ/ディジタル)変換器2も、それぞれ半
導体集積回路装置により構成され、それぞれは既存のも
のを利用して構成できる。
【0044】この発明に係る基準電圧発生回路及びトリ
ミング回路は、音声符号化、チャネル符号化部(DS
P)により形成された送信信号を変調する変調回路、そ
の変調信号をアナログ信号に変換して無線部に送出させ
るD/A変換器1、無線部より受信された信号をディジ
タル信号に変換するA/D変換器1とそのディジタル信
号を復調して信号処理部としてのDSPに伝える復調回
路が形成される半導体集積回路装置LSIに搭載され
る。
【0045】この実施例の移動体通信端末装置は、携帯
されるものであるので電池BATを動作電源としてい
る。この電池BATとして前記のようなニカド電池が使
用される。ニカド電池にあっては、その電池の消耗とと
もに電圧が3.6Vから2.7V程度まで低くされる。
このような比較的広い電圧範囲においても、アナログ回
路を含む半導体集積回路装置LSIが、特性を劣化させ
ることなく動作できるようにするため、基準電圧発生回
路及びトリミング回路として前記のような低しきい値電
圧のMOSFETを用いるものである。
【0046】このような下限動作電圧や増幅特性の要求
から、MOSFETとしては低しきい値電圧のものを必
要とする。それ故、本願に係る基準電圧発生回路におい
ては、基準電圧を形成するためにだけ低しきい値電圧の
MOSFETを形成するものではない。したがって、本
願発明は、アナログ回路とディジタル回路とが混在する
半導体集積回路装置における基準電圧発生回路に適した
構成であるということができる。
【0047】上記の実施例から得られる作用効果は、下
記の通りである。すなわち、 (1) ソースとゲートが接続されたディプレッション
型の第1のMOSFETにより定電流を形成し、それを
反対導電型のMOSFETからなる電流ミラー回路を通
して上記第1のMOSFETと同一導電型からなり、ゲ
ートとドレインが接続された第2のMOSFETに流す
ようにし、そのゲートとソース間電圧を出力定電圧とす
るとともに、上記電流ミラー回路の電流比ににより出力
定電圧の温度補償を行うことにより、極めて簡単な回路
により温度補償された基準電圧を得ることができるとい
う効果が得られる。
【0048】(2) 上記第2のMOSFET及び電流
ミラー回路を構成するMOSFETは、他の同じ導電型
のMOSFETに比べてしきい値電圧を低しきい値電圧
にすることにより、下限動作電圧を低くすることができ
るという効果が得られる。
【0049】(3) 上記第1と第2のMOSFETと
して、ゲート電極下の基板表面にイオン打ち込み技術に
より基板と逆導電型の不純物濃度を導入して共に低しき
い値電圧にした後に、第1のMOSFETに対して追加
の不純物濃度の導入が行なってディプレッション型化す
ることにより、基準電圧のプロセスバラツキを低く抑え
ることができるという効果が得られる。
【0050】(4) 上記第1のMOSFETと第2の
MOSFETのソースには回路の接地電位にし、第1の
MOSFETのドレインと電流ミラー回路との間に回路
の接地電位を基準にした定電圧をゲートに受けるカスコ
ード形態のMOSFETを設け、第2のMOSFETの
ドレインと電流ミラー回路との間に電源電圧を基準にし
た定電圧をゲートに受けるカスコード形態のMOSFE
Tを設けることにより、電源電圧除去比(PSRR)を
向上させることができるという効果が得られる。
【0051】(5) 上記出力定電圧は、プロービング
工程の後に書き込み可能にされたプログラム素子によっ
て形成された複数ビットからなる制御信号により利得が
設定される可変利得増幅回路を利用したトリミング回路
を設けることにより、プロセスバラツキの補償と所望の
電圧値を持つ基準電圧を得ることができるという効果が
得られる。
【0052】(6) 上記基準電圧発生回路は、それに
より形成された基準電圧に基づいて、ディジタル/アナ
ログ変換動作又はアナログ/ディジタル変換動作を行う
回路と、これらの回路との間でディジタル信号の授受を
行うディジタル回路と共に1つの半導体集積回路装置に
形成されるものであり、アナログ信号を扱う回路におい
て低しきい値電圧を持つMOSFETを利用することに
より、アナログ回路の特性を改善と、それを利用した基
準電圧発生回路を得ることができるという効果が得られ
る。
【0053】以上本発明者よりなされた発明を実施例に
基づき具体的に説明したが、本願発明は前記実施例に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種
々変更可能であることはいうまでもない。例えば、図1
において、Pチャンネル型MOSFETQ1とQ2は、
標準的なしきい値電圧を持つものであってもよい。半導
体基板として、N型基板を用いた場合には図4の回路の
Pチャンネル型MOSFETのバックゲートを電源電圧
VDDに接続し、Nチャンネル型MOSFETQ5,Q
7のバックゲートをそれぞれソース電位に接続すればよ
い。これらの回路における低しきい値電圧を持つMOS
FETの製造方法は、図2の実施例の他に種々の実施形
態を採ることができるものである。
【0054】図5におけるヒューズ回路は、同図に示す
ようにEPROMのような電気的に書き込み可能な不揮
発性メモリ素子を用いるものであってもよい。このよう
なEPROMを搭載する場合には、P型基板を用いると
きは整合性が良い。それ故、この実施例の基準電圧が搭
載される半導体集積回路装置には、不揮発性のメモリ回
路として、EPROMあるいはEEPROMを用いるも
のに適したものとすることができる。
【0055】この発明は、MOSFETを用いて構成さ
れる半導体集積回路装置に内蔵される基準電圧発生回路
として広く利用することができる。
【0056】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、ソースとゲートが接続され
たディプレッション型の第1のMOSFETにより定電
流を形成し、それを反対導電型のMOSFETからなる
電流ミラー回路を通して上記第1のMOSFETと同一
導電型からなり、ゲートとドレインが接続された第2の
MOSFETに流すようにし、そのゲートとソース間電
圧を出力定電圧とするとともに、上記電流ミラー回路の
電流比により出力定電圧の温度補償を行うことにより、
極めて簡単な回路により温度補償された基準電圧を得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る基準電圧発生回路の一実施例を
示す基本的な回路図である。
【図2】図1のMOSFETQ3とQ4の一実施例を示
す概略素子構造断面図である。
【図3】図2のMOSFETQ3とQ4のしきい値電圧
の設定概念図である。
【図4】この発明に係る基準電圧発生回路の一実施例を
示す具体的回路図である。
【図5】この発明に係る基準電圧発生回路に用いられる
トリミング回路の一実施例を示す回路図である。
【図6】この発明が適用される移動体通信端末装置の一
実施例を示すブロック図である。
【図7】図5のトリミング回路に用いられる演算増幅回
路の一実施例を示す回路図である。
【図8】従来の基準電圧発生回路の一例を示す回路図で
ある。
【符号の説明】
Q1〜Q12…MOSFET、AMP…演算増幅回路、
R1,R2,r…抵抗、C…キャパシタ、BAT…電
池。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ソースとゲートが接続されて定電流動作
    を行うディプレッション型の第1のMOSFETと、こ
    のMOSFETにより形成された定電流を受け、反対導
    電型のMOSFETからなる電流ミラー回路と、この電
    流ミラー回路の出力電流が流れるようにされ、上記第1
    のMOSFETと同一導電型からなり、ゲートとドレイ
    ンが接続された第2のMOSFETとを含み、上記第2
    のMOSFETのゲートとソース間電圧を出力定電圧と
    するとともに、上記電流ミラー回路の電流比ににより出
    力定電圧の温度補償を行うことを特徴とする基準電圧発
    生回路。
  2. 【請求項2】 上記第2のMOSFET及び電流ミラー
    回路を構成するMOSFETは、他の同じ導電型のMO
    SFETに比べてしきい値電圧を低しきい値電圧にされ
    るものであることを特徴とする請求項1の基準電圧発生
    回路。
  3. 【請求項3】 上記第1と第2のMOSFETとは、ゲ
    ート電極下の基板表面にイオン打ち込み技術により基板
    と逆導電型の不純物濃度が導入されて、共に低しきい値
    電圧を持つようにされ、その後に第1のMOSFETに
    対して追加の不純物濃度の導入が行われてディプレッシ
    ョン型化されるものであることを特徴とする請求項1又
    は請求項2の基準電圧発生回路。
  4. 【請求項4】 上記第1のMOSFETと第2のMOS
    FETのソースは、回路の接地電位点に接続され、第1
    のMOSFETのドレインと電流ミラー回路との間に
    は、回路の接地電位を基準にした定電圧をゲートに受
    け、第2のMOSFETと同一導電型のMOSFETが
    設けられ、第2のMOSFETのドレインと電流ミラー
    回路との間には、電源電圧を基準にした定電圧をゲート
    に受け、第2のMOSFETと逆導電型のMOSFET
    が設けられるものであることを特徴とする請求項1、請
    求項2又は請求項3の基準電圧発生回路。
  5. 【請求項5】 上記出力定電圧は、プロービング工程の
    後に書き込み可能にされたプログラム素子によって形成
    された複数ビットからなる制御信号により利得が設定さ
    れる可変利得増幅回路を通して出力されるものであるこ
    とを特徴とする請求項1、請求項2、請求項3又は請求
    項4の基準電圧発生回路。
  6. 【請求項6】 上記可変増幅回路を構成するMOSFE
    Tは、低しきい値電圧化されたMOSFETを含むもの
    であることを特徴とする請求項5の基準電圧発生回路。
  7. 【請求項7】 上記基準電圧発生回路は、それにより形
    成された基準電圧に基づいて、ディジタル/アナログ変
    換動作又はアナログ/ディジタル変換動作を行う回路
    と、これらの回路との間でディジタル信号の授受を行う
    ディジタル回路と共に1つの半導体集積回路装置に形成
    されるものであり、アナログ信号を扱う回路において低
    しきい値電圧を持つMOSFETが利用されるものであ
    ることを特徴とする請求項1、請求項2、請求項3、請
    求項4、請求項5又は請求項6の基準電圧発生回路。
  8. 【請求項8】 上記基準電圧発生回路は、それと同一半
    導体集積回路により形成されるディジタル/アナログ変
    換動作又はアナログ/ディジタル変換動作を行う回路及
    びこれらの回路との間でディジタル信号の授受を行うデ
    ィジタル回路とともに、低電圧の電池を電源として動作
    させられるものであることを特徴とする請求項7の基準
    電圧発生回路。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997021226A1 (en) * 1995-12-01 1997-06-12 Advanced Micro Devices, Inc. Power supply independent current source for flash eprom erasure
JP2002244749A (ja) * 2001-02-15 2002-08-30 Seiko Instruments Inc 基準電圧回路
KR100496792B1 (ko) * 1997-09-04 2005-09-08 삼성전자주식회사 기준전압발생회로
JP2006338434A (ja) * 2005-06-03 2006-12-14 New Japan Radio Co Ltd 基準電圧発生回路
JP2007188245A (ja) * 2006-01-12 2007-07-26 Toshiba Corp 基準電圧発生回路および半導体集積装置
JP2007200234A (ja) * 2006-01-30 2007-08-09 Nec Electronics Corp 非線形カレントミラー回路で駆動する基準電圧回路
JP2009055096A (ja) * 2007-08-23 2009-03-12 Mitsubishi Electric Corp 電力増幅器
JP2011008438A (ja) * 2009-06-24 2011-01-13 Hajime Ando 基準電圧発生回路
CN102200797A (zh) * 2010-03-23 2011-09-28 精工电子有限公司 基准电压电路
JP2013065358A (ja) * 2013-01-16 2013-04-11 Seiko Epson Corp 電圧発生回路、定電圧回路および電圧発生回路の電流検出方法

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0720078B1 (en) * 1994-12-30 1999-04-28 Co.Ri.M.Me. Threshold voltage extracting method and circuit using the same
GB9809438D0 (en) * 1998-05-01 1998-07-01 Sgs Thomson Microelectronics Current mirrors
KR100468710B1 (ko) * 1998-05-12 2005-04-06 삼성전자주식회사 반도체 기준전압 발생장치
US6114843A (en) * 1998-08-18 2000-09-05 Xilinx, Inc. Voltage down converter for multiple voltage levels
JP3519958B2 (ja) * 1998-10-07 2004-04-19 株式会社リコー 基準電圧発生回路
US6046579A (en) * 1999-01-11 2000-04-04 National Semiconductor Corporation Current processing circuit having reduced charge and discharge time constant errors caused by variations in operating temperature and voltage while conveying charge and discharge currents to and from a capacitor
US6194917B1 (en) * 1999-01-21 2001-02-27 National Semiconductor Corporation XOR differential phase detector with transconductance circuit as output charge pump
JP2000340656A (ja) * 1999-05-28 2000-12-08 Fujitsu Ltd トリミング回路
JP4276812B2 (ja) * 2002-03-20 2009-06-10 株式会社リコー 温度検出回路
US7609045B2 (en) * 2004-12-07 2009-10-27 Nxp B.V. Reference voltage generator providing a temperature-compensated output voltage
US8339176B2 (en) 2008-05-30 2012-12-25 Infineon Technologies Ag System and method for providing a low-power self-adjusting reference current for floating supply stages
US8094839B2 (en) * 2009-04-30 2012-01-10 Solid State System Co., Ltd. Microelectromechanical system (MEMS) device with senstivity trimming circuit and trimming process
US8924765B2 (en) * 2011-07-03 2014-12-30 Ambiq Micro, Inc. Method and apparatus for low jitter distributed clock calibration
JP7175172B2 (ja) * 2018-12-12 2022-11-18 エイブリック株式会社 基準電圧発生装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2090442B (en) * 1980-12-10 1984-09-05 Suwa Seikosha Kk A low voltage regulation circuit
JPS5822423A (ja) * 1981-07-31 1983-02-09 Hitachi Ltd 基準電圧発生回路
JPS62188255A (ja) * 1986-02-13 1987-08-17 Toshiba Corp 基準電圧発生回路

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997021226A1 (en) * 1995-12-01 1997-06-12 Advanced Micro Devices, Inc. Power supply independent current source for flash eprom erasure
KR100496792B1 (ko) * 1997-09-04 2005-09-08 삼성전자주식회사 기준전압발생회로
JP2002244749A (ja) * 2001-02-15 2002-08-30 Seiko Instruments Inc 基準電圧回路
JP2006338434A (ja) * 2005-06-03 2006-12-14 New Japan Radio Co Ltd 基準電圧発生回路
JP2007188245A (ja) * 2006-01-12 2007-07-26 Toshiba Corp 基準電圧発生回路および半導体集積装置
JP4703406B2 (ja) * 2006-01-12 2011-06-15 株式会社東芝 基準電圧発生回路および半導体集積装置
JP2007200234A (ja) * 2006-01-30 2007-08-09 Nec Electronics Corp 非線形カレントミラー回路で駆動する基準電圧回路
JP2009055096A (ja) * 2007-08-23 2009-03-12 Mitsubishi Electric Corp 電力増幅器
JP2011008438A (ja) * 2009-06-24 2011-01-13 Hajime Ando 基準電圧発生回路
CN102200797A (zh) * 2010-03-23 2011-09-28 精工电子有限公司 基准电压电路
JP2011221982A (ja) * 2010-03-23 2011-11-04 Seiko Instruments Inc 基準電圧回路
JP2013065358A (ja) * 2013-01-16 2013-04-11 Seiko Epson Corp 電圧発生回路、定電圧回路および電圧発生回路の電流検出方法

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