JPH10143265A - Band gap reference circuit having start circuit - Google Patents

Band gap reference circuit having start circuit

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JPH10143265A
JPH10143265A JP8302676A JP30267696A JPH10143265A JP H10143265 A JPH10143265 A JP H10143265A JP 8302676 A JP8302676 A JP 8302676A JP 30267696 A JP30267696 A JP 30267696A JP H10143265 A JPH10143265 A JP H10143265A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the current consumption and to quicken the rise of an output voltage. SOLUTION: Voltages V11 and V12 generated by transistors Q1 and Q2 and resistors R1-R3 are differentially amplified by an operational amplifier OP1 so that a reference output voltage Vf can be provided, and this is amplified by an operational amplifier OP2 so that an output voltage Vout can be provided. A start circuit ST is composed of a p channel MOS transistor PM1 connecting its drain to a power source VDD and its source to the bases of the Q1 and Q2 and a buffer circuit Buff connecting its input terminal to the output terminal of the OP2 and connecting its output terminal to the gate of PM1. When a power source is turned on, the PM1 is conducted, supplies the base current of Q1 and Q2 and activates the circuit. When the circuit is activated, the output voltage Vout rises so that a gate input voltage Vi gets high and the pM1 is turned off.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路内
において基準電圧源として用いられるバンドギャップリ
ファレンス回路に関し、特に始動回路を有するバンドギ
ャップリファレンス回路に関する。
The present invention relates to a bandgap reference circuit used as a reference voltage source in a semiconductor integrated circuit, and more particularly to a bandgap reference circuit having a starting circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】バンドギャップリファレンス回路は、非
常に低い温度係数を持ち、比較的一定の安定した基準電
圧を生み出すために、半導体集積回路において広く用い
られている。この電圧は、例えば、比較的一定の電流を
設定する用途に、あるいはエミッタ結合論理(ECL)
回路の入力基準電圧として用いられる。バンドギャップ
リファレンス回路は、通常二つの安定点を有する。すな
わち、出力がゼロとなる点と所望の出力電圧を発生する
点である。そこで、始動時にゼロ安定点を脱出させるた
めにスタートアップ回路(始動回路)を付設することが
必要となり、そのための回路が従来よりいくつか提案さ
れている。
2. Description of the Related Art Bandgap reference circuits have a very low temperature coefficient and are widely used in semiconductor integrated circuits to produce a relatively constant and stable reference voltage. This voltage may be used, for example, for setting a relatively constant current, or for emitter coupled logic (ECL).
Used as the input reference voltage for the circuit. A band gap reference circuit usually has two stable points. That is, a point where the output becomes zero and a point where a desired output voltage is generated. Therefore, it is necessary to add a start-up circuit (start-up circuit) in order to escape the zero stable point at the time of start-up, and several circuits for this purpose have been proposed.

【0003】図6(a)は、特開平3−123209号
公報にて提案された始動回路を有するバンドギャップリ
ファレンス回路の回路図であり、図6(b)は、その中
で用いられているオペアンプの回路図である(以下、こ
れを第1の従来例という)。図6(a)において、トラ
ンジスタQ11、Q12の各コレクタは正電圧の電源V
DDに接続され、各ベースはオペアンプOPの出力端子
(Vout)に接続されている。Q11のエミッタはオ
ペアンプOPの反転入力端子に接続されるとともに抵抗
R13を介して接地されている。また、トランジスタQ
12のエミッタは直列に接続された抵抗R11、R12
を介して接地されており、これらの抵抗の接続点はオペ
アンプOPの非反転入力端子に接続されている。
FIG. 6A is a circuit diagram of a band gap reference circuit having a starting circuit proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-123209, and FIG. 6B is used therein. FIG. 3 is a circuit diagram of an operational amplifier (hereinafter, referred to as a first conventional example). In FIG. 6A, the collectors of the transistors Q11 and Q12 are connected to a positive voltage power supply V.
Each base is connected to the output terminal (Vout) of the operational amplifier OP. The emitter of Q11 is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier OP and is grounded via the resistor R13. Also, the transistor Q
Twelve emitters are connected in series with resistors R11, R12
, And the connection point of these resistors is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP.

【0004】始動回路STは、コレクタが電源VDD
に、エミッタがトランジスタQ11、Q12のベースに
接続されたトランジスタQ13と、電源VDDと接地と
の間に直列に接続され、トランジスタQ13にベースバ
イアスを与える抵抗R14、R15とによって構成され
ている。オペアンプOPは、図6(b)に示すように、
駆動トランジスタであるpチャネルMOSトランジスタ
pM11、pM12と、負荷トランジスタであるnチャ
ネルMOSトランジスタnM11、nM12とによって
構成される差動回路と、nチャネルMOSトランジスタ
nM13とコンデンサCとによって構成される出力回路
とを備えている。駆動トランジスタを構成するpM1
1、pM12は、そのチャネル幅Wとチャネル長Lとの
比が、 W/L(pM11)>W/L(pM12) と、互いに不平衡となるように構成されている。
The starting circuit ST has a collector connected to the power supply VDD.
The transistor Q13 has an emitter connected to the bases of the transistors Q11 and Q12, and resistors R14 and R15 connected in series between the power supply VDD and the ground to apply a base bias to the transistor Q13. The operational amplifier OP, as shown in FIG.
A differential circuit composed of p-channel MOS transistors pM11 and pM12 as drive transistors, n-channel MOS transistors nM11 and nM12 as load transistors, and an output circuit composed of an n-channel MOS transistor nM13 and a capacitor C. It has. PM1 constituting the driving transistor
1. The pM12 is configured such that the ratio of the channel width W to the channel length L is imbalanced with each other such that W / L (pM11)> W / L (pM12).

【0005】この従来例回路では、2種の始動回路が備
えられているが、その説明の前にまず通常のバンドギャ
ップリファレンス動作について説明する。オペアンプO
Pの作用により、オペアンプOPの反転、非反転入力端
子の電位はほぼ同電位となるため、Q11、Q12のベ
ース・エミッタ間電圧Vbe(Q11)、Vbe(Q1
2)は、Q11、Q12に流れるエミッタ電流をIE
(Q11)、IE(Q12)として、 Vbe(Q11)=Vbe(Q12)+IE(Q12)
R11 と表される。また、 Vout−Vbe(Q12)=(R11+R12)IE
(Q12) であるから、 Vout=Vbe(Q11)+(Vbe(Q11)−V
be(Q12))×R12/R11 となる。
In this conventional circuit, two types of starting circuits are provided. Before describing the circuit, a normal band gap reference operation will be described first. Operational amplifier O
Due to the action of P, the potentials at the inverting and non-inverting input terminals of the operational amplifier OP become substantially the same, so that the base-emitter voltages Vbe (Q11) and Vbe (Q1
2) IE current flowing through Q11 and Q12
(Q11) and IE (Q12), Vbe (Q11) = Vbe (Q12) + IE (Q12)
R11 is represented. Vout−Vbe (Q12) = (R11 + R12) IE
(Q12), Vout = Vbe (Q11) + (Vbe (Q11) −V
be (Q12)) × R12 / R11.

【0006】いま、Q12のエミッタ面積がQ11のN
倍であるものとすると、 Vbe(Q11)−Vbe(Q12) =VT ln(N・IE(Q11)/IE(Q12)) と表される。ここで、VT =kT/qである。一方、オ
ペアンプOPの反転・非反転入力端子の電位がほぼ同電
位であることから、 IE(Q11)R13=IE(Q12)R12 となり、これから IE(Q11)/IE(Q12)=R12/R13 となる。これにより、出力電圧Voutは、 Vout=Vbe(Q11) +(R12/R11)VT ln(NR12/R13) …(1) となる。したがって、∂Vout/∂T=0、すなわ
ち、 ∂Vbe(Q11)/∂T=−(R12/R11)ln
(NR12/R13)∂VT /∂T の条件を満たすように、R11、R12、R13、Nを
定めれば、温度変動が極めて低い基準電圧を得ることが
できる。
Now, the emitter area of Q12 is N
If it is doubled, Vbe (Q11) -Vbe (Q12) = VTln (N.IE (Q11) / IE (Q12)). Here, VT = kT / q. On the other hand, since the potentials of the inverting and non-inverting input terminals of the operational amplifier OP are substantially the same, IE (Q11) R13 = IE (Q12) R12, and IE (Q11) / IE (Q12) = R12 / R13. Become. Accordingly, the output voltage Vout is as follows: Vout = Vbe (Q11) + (R12 / R11) VT In (NR12 / R13) (1) Therefore, ∂Vout / ∂T = 0, that is, ∂Vbe (Q11) / ∂T = − (R12 / R11) ln
If R11, R12, R13, and N are determined so as to satisfy the condition of (NR12 / R13) ∂VT / ∂T, a reference voltage with extremely low temperature fluctuation can be obtained.

【0007】この回路で始動回路STが付設されておら
ず、かつオペアンプOPが負のオフセット電圧を有して
いるものとすると、オペアンプOPがQ11、Q12の
ベース電流を吸い込んでしまうため、Q11、Q12に
エミッタ電流が流れず、回路を起動することができなく
なる。そこで、特開平3−123209号公報に記載さ
れた従来例では、オペアンプOPの差動回路を不平衡に
構成することにより、オペアンプOPが正のオフセット
を持つようにして始動できるようにしている。さらに、
始動回路STを設けて、別途Q11、Q12にベース電
流を供給するようにして起動をより確実にしている。
If the starting circuit ST is not provided in this circuit and the operational amplifier OP has a negative offset voltage, the operational amplifier OP draws the base current of Q11 and Q12. No emitter current flows through Q12, and the circuit cannot be started. Therefore, in the conventional example described in JP-A-3-123209, the differential circuit of the operational amplifier OP is configured to be unbalanced, so that the operational amplifier OP can be started with a positive offset. further,
A start circuit ST is provided to separately supply a base current to Q11 and Q12 to ensure start-up.

【0008】図7は、特開平4−158418号公報に
て提案された始動回路を有するバンドギャップリファレ
ンス回路の回路図である(以下、これを第2の従来例と
いう)。この従来例では、トランジスタQ21、Q2
2、抵抗R21〜R23によって生成された電圧V1
1、V12をオペアンプOP21にて差動増幅して基準
出力電圧Vfを出力しさらにこれをオペアンプOP22
にて増幅して出力電圧Voutを得ている。始動回路S
Tでは、出力電圧Voutを、インバータIn21、パ
ワーダウン信号PSによって制御されるナンドゲートN
Aを介して、ドレインがオペアンプOP21の非反転入
力端子に、ソースが電源VDDに接続されたpチャネル
MOSトランジスタpM21のゲートに入力している。
FIG. 7 is a circuit diagram of a bandgap reference circuit having a starting circuit proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-158418 (hereinafter referred to as a second conventional example). In this conventional example, transistors Q21, Q2
2. The voltage V1 generated by the resistors R21 to R23
1, and V12 are differentially amplified by an operational amplifier OP21 to output a reference output voltage Vf, which is further amplified by an operational amplifier OP22.
To obtain an output voltage Vout. Starting circuit S
In T, the output voltage Vout is changed to the NAND gate N21 controlled by the inverter In21 and the power down signal PS.
Via A, the drain is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP21, and the source is input to the gate of the p-channel MOS transistor pM21 connected to the power supply VDD.

【0009】図7に示される回路では、電源投入時、パ
ワーダウン信号PSがハイであるものとすると、ナンド
ゲートNAの出力はローとなり、MOSトランジスタp
M21が導通してオペアンプOP21の非反転入力端子
をハイレベルにする。これにより、基準出力電圧Vf、
出力電圧Voutが立ち上がることができ、出力ゼロの
状態を脱出することができる。出力電圧Voutが立ち
上がると、始動回路STのナンドゲートNAの出力はハ
イとなり、pM21がオフとなって、始動回路STが基
準電圧発生回路から切り離される。
In the circuit shown in FIG. 7, when the power down signal PS is high when the power is turned on, the output of the NAND gate NA becomes low and the MOS transistor p
M21 conducts and sets the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP21 to high level. Thereby, the reference output voltage Vf,
The output voltage Vout can rise, and the state of zero output can be escaped. When the output voltage Vout rises, the output of the NAND gate NA of the starting circuit ST goes high, pM21 turns off, and the starting circuit ST is disconnected from the reference voltage generating circuit.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上述した第1の従来例
(図6)では、常時電流が始動回路STに流れ続けるた
め、消費電流が増加するという問題がある。この問題は
多数の基準電圧源が必要となる集積回路においては重大
な欠陥となる。また、始動後においてバンドギャップリ
ファレンス回路の動作が始動回路STによって供給され
る電流によって影響を受けるという問題もある。
In the first prior art example (FIG. 6) described above, there is a problem that the current consumption increases because the current always flows through the starting circuit ST. This problem is a significant deficiency in integrated circuits that require multiple reference voltage sources. There is also a problem that the operation of the bandgap reference circuit after starting is affected by the current supplied by the starting circuit ST.

【0011】また、この第1の従来例では、始動が起こ
ることを保証するために、正のオフセットが発生するよ
うにオペアンプが構成されている。すなわち、差動回路
の駆動トランジスタpM1lとpM12のチャンネル幅
Wとチャンネル長Lとの比(W/L)を異ならせること
により、正の設計上のオフセット電圧を発生させてい
る。而して、オペアンプOPを不平衡に構成することに
より導入されたオフセット電圧は温度依存性を有してい
るため、これにより温度依存誤差をVoutに持ち込む
ことになる。通常、リファレンス電圧はこのVoutを
増幅して得られた所望の電圧を用いるため、持ち込まれ
たオフセット電圧も増幅され、温度変化の大きい環境で
の用途や正確な基準電圧が要求される用途においては、
温度依存性誤差の存在が無視できなくなる。
In the first conventional example, the operational amplifier is configured to generate a positive offset in order to guarantee that starting occurs. That is, a positive design offset voltage is generated by making the ratio (W / L) of the channel width W and the channel length L of the drive transistors pM11 and pM12 of the differential circuit different. Since the offset voltage introduced by configuring the operational amplifier OP to be unbalanced has a temperature dependency, a temperature-dependent error is introduced into Vout. Normally, a desired voltage obtained by amplifying this Vout is used as the reference voltage, and thus the introduced offset voltage is also amplified, so that it is used in an environment with a large temperature change or an application requiring an accurate reference voltage. ,
The existence of the temperature-dependent error cannot be ignored.

【0012】また、上述した第2の従来例(図7)で
は、pチャネルMOSトランジスタpM21がオフされ
た後に、出力電圧Voutが本来の出力値に落ち着くま
での時間が長くなるという欠点がある。すなわち、第2
の従来例の回路では、オペアンプOP21の非反転入力
端子に印加された高電圧は、オペアンプOP21、トラ
ンジスタQ22、R22からなるループを通して引き下
げられるため、基準出力電圧Vfおよび出力電圧Vou
tが定常値に落ち着くまでには時間がかかる。
Further, the above-mentioned second conventional example (FIG. 7) has a disadvantage that the time required for the output voltage Vout to settle to the original output value after the p-channel MOS transistor pM21 is turned off becomes long. That is, the second
In the circuit of the related art, the high voltage applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP21 is pulled down through a loop including the operational amplifier OP21 and the transistors Q22 and R22, so that the reference output voltage Vf and the output voltage Vou.
It takes time for t to settle to a steady value.

【0013】したがって、本発明の解決すべき課題は、
次の通りである。 バンドギャップリファレンスが始動に失敗する可能
性がある時のみに始動電流が流れるようにする(すなわ
ち始動が開始された後は始動回路の電流が0になるよう
にする)。 始動後には始動のための回路が出力電圧Voutに
影響を与えることのないようにして、始動回路により出
力電圧Voutに誤差が導入されるのを阻止できるよう
にする。 バンドギャップリファレンスの出力電圧値をより速
く安定化させ、より高い動作周波数のアプリケーション
においても使うことができるようにする。
Therefore, the problem to be solved by the present invention is:
It is as follows. The starting current is allowed to flow only when the bandgap reference may fail to start (i.e., the starting circuit current is zero after starting is started). After starting, the starting circuit does not affect the output voltage Vout, so that the starting circuit can prevent the output voltage Vout from introducing an error. The output voltage value of the bandgap reference is stabilized more quickly so that it can be used in higher operating frequency applications.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上述した本発明の課題
は、 バンドギャップリファレンス回路の出力信号により
オン/オフが制御されるスイッチング素子により始動に
必要な電流が供給されるようにすること、 そのスイッチング素子により注入された電流が、ス
イッチング素子のオフ後には参照電圧を生成するバイポ
ーラトランジスタによって速やかに除去されるようにす
ること、の手段を採用することにより解決することがで
きる。
An object of the present invention is to supply a current required for starting by a switching element whose on / off is controlled by an output signal of a band gap reference circuit. This problem can be solved by adopting a means that the current injected by the switching element is quickly removed by the bipolar transistor that generates the reference voltage after the switching element is turned off.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】本発明によるバンドギャップリフ
ァレンス回路は、2本のバイポーラトランジスタ(Q
1、Q2)と抵抗(R1、R2、R3)とからなり参照
電圧を生成する参照電圧発生回路と、参照電圧発生回路
の生成する参照電圧を増幅する2段のオペアンプ(OP
1、OP2)により構成される増幅部と、始動電流を供
給する始動回路(ST)とにより、構成される。始動回
路(ST)は、1段乃至2段のインバータ(In1;B
uff)とMOSトランジスタ(pM1;nM1)とに
よって構成され、その制御信号は2段目のオペアンプの
出力端子(Vout)から与えられる。そして、始動回
路の出力信号は、正電源のバンドギャップリファレンス
回路の場合には、2本のバイポーラトランジスタのベー
ス電流を供給するために用いられ、負電源のバンドギャ
ップリファレンス回路の場合には、1段目のオペアンプ
(OP1)の反転入力端子に始動電圧を付与するために
用いられる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A band gap reference circuit according to the present invention has two bipolar transistors (Q
1, Q2) and resistors (R1, R2, R3) for generating a reference voltage, and a two-stage operational amplifier (OP) for amplifying the reference voltage generated by the reference voltage generation circuit
1, OP2) and a starting circuit (ST) for supplying a starting current. The starting circuit (ST) includes a one-stage or two-stage inverter (In1; B)
uff) and a MOS transistor (pM1; nM1), and the control signal is given from the output terminal (Vout) of the second-stage operational amplifier. The output signal of the starting circuit is used to supply the base current of the two bipolar transistors in the case of the band gap reference circuit of the positive power supply, and is used in the case of the band gap reference circuit of the negative power supply. It is used to apply a starting voltage to the inverting input terminal of the operational amplifier (OP1) at the stage.

【0016】[作用]本発明のバンドギャップリファレ
ンス回路の作用について正電源を用いる場合の回路に即
して説明する。本発明のバンドギャップリファレンス回
路では、始動回路の制御信号を2段目オペアンプの出力
端子から得ているため、バンドギャップリファレンス回
路の始動の失敗を確実に検出することができる。そし
て、始動回路により参照電圧発生回路を形成する2つの
バイポーラトランジスタのベースに始動電流を注入して
いるため、確実にリファレンス電圧を発生させることが
でき、始動を行わせることができる。始動後には、MO
Sトランジスタをカットオフするため、始動回路による
リファレンス回路の回路動作への影響を排除することが
できる。また、MOSトランジスタを制御するインバー
タ、バッファをCMOS回路により構成することによ
り、始動回路の定常時での消費電流をほぼゼロとするこ
とができる。さらに、始動後には、始動時に参照電圧発
生回路のバイポーラトランジスタのベースに注入されて
いた始動電流をバイポーラトランジスタを介して速やか
に排除することができるため、出力電圧Voutが設定
値に到達するまでの時間を短縮することができる。
[Operation] The operation of the bandgap reference circuit of the present invention will be described with reference to a circuit using a positive power supply. In the band gap reference circuit of the present invention, since the control signal of the starting circuit is obtained from the output terminal of the second-stage operational amplifier, the failure of starting the band gap reference circuit can be reliably detected. Since the starting current is injected into the bases of the two bipolar transistors forming the reference voltage generating circuit by the starting circuit, the reference voltage can be reliably generated and the starting can be performed. After starting, MO
Since the S transistor is cut off, the influence of the starting circuit on the circuit operation of the reference circuit can be eliminated. In addition, since the inverter and the buffer for controlling the MOS transistors are constituted by CMOS circuits, the current consumption of the starting circuit in a steady state can be made substantially zero. Further, after the start, the starting current injected into the base of the bipolar transistor of the reference voltage generating circuit at the time of starting can be quickly eliminated through the bipolar transistor, so that the output voltage Vout is not changed until the output voltage Vout reaches the set value. Time can be reduced.

【0017】[0017]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。 [第1の実施例]図1は、本発明の第1の実施例の構成
を示す回路図である。同図において、Q1、Q2はバイ
ポーラトランジスタ、R1〜R5は抵抗、OP1、OP
2は第1、第2のオペアンプ、STは、CMOS構成の
2段のインバータからなるバッファ回路Buffとpチ
ャネルMOSトランジスタpM1とにより構成される始
動回路である。本実施例の回路において、始動回路ST
を除いたバンドギャップリファレンス回路本体の基本的
構成は従来例と変わるところはないのでその詳細な説明
は省略する。本実施例の特徴的な点は、始動回路STの
ソースが電源VDDに接続されたpチャネルMOSトラ
ンジスタpM1のドレインがバイポーラトランジスタQ
1とQ2のベースに接続されていることである。なお、
トランジスタQ2は、トランジスタQ1よりエミッタ領
域が広く形成されている。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. [First Embodiment] FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a first embodiment of the present invention. In the figure, Q1 and Q2 are bipolar transistors, R1 to R5 are resistors, OP1, OP
Reference numeral 2 denotes a first and a second operational amplifier, and ST denotes a starting circuit including a buffer circuit Buff including a CMOS-structured two-stage inverter and a p-channel MOS transistor pM1. In the circuit of this embodiment, the starting circuit ST
Since the basic configuration of the bandgap reference circuit main body except for the above is the same as that of the conventional example, detailed description thereof is omitted. This embodiment is characterized in that the source of the starting circuit ST is connected to the power supply VDD, and the drain of the p-channel MOS transistor pM1 is connected to the bipolar transistor Q.
1 and Q2. In addition,
The transistor Q2 has a wider emitter region than the transistor Q1.

【0018】次に、図1、図2を参照して本実施例回路
の動作について説明する。図2(a)、(b)は、それ
ぞれ図1と図7に示す回路のゲート入力電圧Vi、基準
出力電圧Vf、ノード電圧V11、V12の立ち上がり
状態を示すシミュレーション結果である。図1に示す本
実施例回路において、電源投入前にはすべてのノード電
圧が0Vである。電源が投入されると、ゲート入力電圧
Viが0Vであることにより、pM1が直ちに導通して
始動電流をパイポーラトランジスタQ1とQ2のベース
に供給し、Q1、Q2を導通させる。その結果、基準出
力電圧Vfは、図2(a)に示されるように、急速に上
昇する。始動電流は、出力電圧Voutが立ち上がって
バッファ回路Buffの出力電圧(ゲート入力電圧V
i)がハイとなるまでpM1に流れ続ける。このハイ状
態は図2(a)のt=28nsにおいて見られる。始動
が完了すると、MOSトランジスタpM1はカットオフ
され、始動回路STを流れる電流はほぼ0になる。した
がって、前述の解決すべき課題は解決される。
Next, the operation of the circuit of this embodiment will be described with reference to FIGS. FIGS. 2A and 2B are simulation results showing the rising states of the gate input voltage Vi, the reference output voltage Vf, and the node voltages V11 and V12 of the circuits shown in FIGS. 1 and 7, respectively. In the circuit of the present embodiment shown in FIG. 1, all the node voltages are 0 V before the power is turned on. When the power is turned on, since the gate input voltage Vi is 0 V, the pM1 immediately conducts and supplies a starting current to the bases of the bipolar transistors Q1 and Q2, thereby conducting the Q1 and Q2. As a result, the reference output voltage Vf rises rapidly as shown in FIG. The starting current is the output voltage of the buffer circuit Buff (gate input voltage Vout) when the output voltage Vout rises.
Continue to flow to pM1 until i) goes high. This high state is seen at t = 28 ns in FIG. When the starting is completed, the MOS transistor pM1 is cut off, and the current flowing through the starting circuit ST becomes almost zero. Therefore, the above-mentioned problem to be solved is solved.

【0019】MOSトランジスタpM1がオフする時に
は、始動回路はリファレンス回路の帰還ループから切離
されている。これにより、前述の解決すべき課題は解
決される。さらに、pM1がオフされると、トランジス
タQ1、Q2のベースに注入されていた電流(電荷)は
Q1、Q2により直ちに除去される。すなわち、前述の
解決すべき課題は解決される。図2(a)に示される
ように、基準出力電圧Vfは、電源投入後約70ns
で、設定電圧であるVf=1.25Vに到達している。
一方、図7に示す従来例の回路では、図2(b)に示さ
れるように、ゲート入力電圧Viが立ち上がった後
(a)の基準出力電圧Vfおよびノード電圧V11、V
12の立ち下がりが緩やかである。従来例回路では、基
準出力電圧Vfは、設定電圧であるVf=1.25Vに
到達するのに、電源投入後約90nsを要している。こ
れは、pM21がOP21の非反転端子を充電している
ことに起因している。
When the MOS transistor pM1 is turned off, the starting circuit is disconnected from the feedback loop of the reference circuit. Thereby, the above-mentioned problem to be solved is solved. Further, when pM1 is turned off, the current (charge) injected into the bases of the transistors Q1 and Q2 is immediately removed by Q1 and Q2. That is, the above-mentioned problem to be solved is solved. As shown in FIG. 2A, the reference output voltage Vf is about 70 ns after the power is turned on.
Thus, the set voltage Vf = 1.25 V has been reached.
On the other hand, in the conventional circuit shown in FIG. 7, as shown in FIG. 2B, the reference output voltage Vf and the node voltages V11 and V11 after the gate input voltage Vi rises (a).
12 has a gentle fall. In the conventional circuit, the reference output voltage Vf requires about 90 ns after power-on to reach the set voltage Vf = 1.25 V. This is due to pM21 charging the non-inverting terminal of OP21.

【0020】[第2の実施例]図3は、本発明の第2の
実施例を示す回路図である。同図において、図1に示し
た第1の実施例の部分と同等の部分には共通の参照符号
が付せられているので、重複する説明は省略する。本実
施例の第1の実施例と相違する点は、始動時にトランジ
スQ1、Q2にベース電流を供給するトランジスタがn
チャネルMOSトランジスタnM1となされ、これに伴
って第2のオペアンプOP2の出力端子とnM1のゲー
トとの間に接続される回路要素がバッファ回路Buff
からCMOS構成のインバータIn1に変更されている
点である。動作は第1の実施例の場合と同様である。
Second Embodiment FIG. 3 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention. In this figure, parts that are the same as the parts of the first embodiment shown in FIG. 1 are given the same reference numerals, and duplicate explanations are omitted. The difference of the present embodiment from the first embodiment is that the transistor for supplying the base current to the transistors Q1 and Q2 at the time of starting is n
A channel MOS transistor nM1 is provided, and a circuit element connected between the output terminal of the second operational amplifier OP2 and the gate of nM1 is accordingly a buffer circuit Buff
Is changed to a CMOS configuration inverter In1. The operation is the same as in the first embodiment.

【0021】[第3の実施例]図4は、本発明の第3の
実施例を示す回路図である。この実施例の回路は、負電
圧電源を用いる場合に用いられ、負電圧の出力電圧Vo
utが得られる。同図において、図1に示した第1の実
施例の部分と同等の部分には共通の参照符号が付せられ
ている。参照電圧を生成するトランジスタQ1、Q2の
ベースとコレクタは接地され、Q1のエミッタは抵抗R
1を介して第1のオペアンプOP1の出力端子に接続さ
れ、Q2のエミッタは抵抗R2、R3を介して第1のオ
ペアンプOP1の出力端子に接続されている。そして、
Q1のエミッタとR1との接続点は第1のオペアンプO
P1の非反転入力端子に接続され、R2とR3との接続
点は第1のオペアンプOP1の反転入力端子に接続され
ている。始動回路STは、ソースが第1のオペアンプO
P1の反転入力端子に接続され、ドレインが電源VEE
に接続されたpチャネルMOSトランジスタpM1と、
入力端子が第2のオペアンプOP2の出力端子に接続さ
れ、出力端子がpM1のゲートに接続された、CMOS
構成のインバータIn1とによって構成されている。
Third Embodiment FIG. 4 is a circuit diagram showing a third embodiment of the present invention. The circuit of this embodiment is used when a negative voltage power supply is used, and has a negative output voltage Vo.
ut is obtained. In this figure, parts that are the same as the parts of the first embodiment shown in FIG. 1 are given the same reference numerals. The bases and collectors of transistors Q1 and Q2 for generating a reference voltage are grounded, and the emitter of Q1 is a resistor R
1 is connected to the output terminal of the first operational amplifier OP1, and the emitter of Q2 is connected to the output terminal of the first operational amplifier OP1 via the resistors R2 and R3. And
The connection point between the emitter of Q1 and R1 is the first operational amplifier O
It is connected to the non-inverting input terminal of P1, and the connection point between R2 and R3 is connected to the inverting input terminal of the first operational amplifier OP1. The starting circuit ST has a source of the first operational amplifier O
Connected to the inverting input terminal of P1 and drain connected to power supply VEE
A p-channel MOS transistor pM1 connected to
A CMOS having an input terminal connected to the output terminal of the second operational amplifier OP2 and an output terminal connected to the gate of pM1
And the configured inverter In1.

【0022】図4に示す本実施例回路において、始動後
には、第1のオペアンプOP1は負の基準出力電圧Vf
を出力し、トランジスタQ1、Q2は導通して安定状態
を保つ。しかし、始動に失敗した場合には、トランジス
タQ1、Q2は導通せず、出力電圧Vf、Voutが0
Vとなる状態に陥る。そこで、始動回路STを付設して
バンドギャップリファレンス回路の始動を補助する。電
源投入直後には、出力電圧Voutがハイレベル(接地
レベル)であることにより、pM1のゲートがローレベ
ルとなり、pM1が導通する。これにより、第1のオペ
アンプOP1の反転入力端子がローレベルとなり、トラ
ンジスタQ2が導通し、オペアンプOP1の基準出力電
圧Vfが負電圧に立ち上がる。これに連れてQ1も導通
し、始動が完了する。始動が完了すると、出力電圧Vo
utがローレベルとなることにより、インバータIn1
の出力がハイレベルとなりpM1がオフする。pM1が
オフするとOP1の反転入力端子のノードに注入されて
いた電荷はトランジスタQ2により急速に排除される。
In the circuit of this embodiment shown in FIG. 4, after the start, the first operational amplifier OP1 outputs the negative reference output voltage Vf.
And the transistors Q1 and Q2 conduct to maintain a stable state. However, if the start fails, the transistors Q1 and Q2 do not conduct, and the output voltages Vf and Vout become zero.
V. Therefore, a start circuit ST is provided to assist the start of the band gap reference circuit. Immediately after power-on, the output voltage Vout is at a high level (ground level), so that the gate of pM1 is at a low level, and pM1 is turned on. As a result, the inverting input terminal of the first operational amplifier OP1 becomes low level, the transistor Q2 conducts, and the reference output voltage Vf of the operational amplifier OP1 rises to a negative voltage. As a result, Q1 also conducts, and the start is completed. When the start is completed, the output voltage Vo
When the output signal ut goes low, the inverter In1
Becomes high level and pM1 is turned off. When pM1 is turned off, the charge injected into the node of the inverting input terminal of OP1 is quickly eliminated by the transistor Q2.

【0023】[第4の実施例]図5は、本発明の第4の
実施例を示す回路図である。同図において、図4に示し
た第3の実施例の部分と同等の部分には共通の参照符号
が付せられているので、重複する説明は省略する。本実
施例の第3の実施例と相違する点は、始動時に第1のオ
ペアンプOP1の反転入力端子に負電圧を供給するトラ
ンジスタがnチャネルMOSトランジスタnM1となさ
れ、これに伴って第2のオペアンプOP2とnM1のゲ
ートとの間に接続される回路要素がインバータIn1か
らCMOS構成のバッファ回路Buffに変更されてい
る点である。動作は第3の実施例の場合と同様である。
[Fourth Embodiment] FIG. 5 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of the present invention. In this figure, parts that are the same as the parts of the third embodiment shown in FIG. 4 are given the same reference numerals, and duplicate explanations are omitted. The difference of this embodiment from the third embodiment is that the transistor for supplying a negative voltage to the inverting input terminal of the first operational amplifier OP1 at the time of starting is an n-channel MOS transistor nM1, and the second operational amplifier The point is that the circuit element connected between the gate of OP2 and the gate of nM1 is changed from the inverter In1 to the buffer circuit Buff of the CMOS configuration. The operation is similar to that of the third embodiment.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のバンドギ
ャップリファレンス回路は、オペアンプの出力信号によ
ってオン/オフが制御されるスイッチング素子によって
始動電流を供給するとともに、スイッチング素子がオフ
されたときにはスイッチング素子によって注入されてい
た電荷をバイポーラトランジスタにより速やかに除去す
るようにしたものであるので、以下の効果を享受するこ
とができる。 始動回路の消費電流を回路始動後には0とすること
ができ、消費電力を削減することができる。 始動後には始動回路がバンドギャップリファレンス
回路本体の回路動作に影響を与えないようにすることが
でき、安定した基準電圧を提供することが可能になる。 電源投入から、基準出力電圧Vf、出力電圧Vou
tが設定値の電圧に立ち上がるまでの時間を短縮するこ
とができる。
As described above, the band gap reference circuit of the present invention supplies the starting current by the switching element whose on / off is controlled by the output signal of the operational amplifier, and performs switching when the switching element is turned off. Since the charge injected by the element is quickly removed by the bipolar transistor, the following effects can be obtained. The current consumption of the starting circuit can be reduced to 0 after the start of the circuit, and power consumption can be reduced. After starting, the starting circuit can be prevented from affecting the circuit operation of the band gap reference circuit main body, and a stable reference voltage can be provided. After the power is turned on, the reference output voltage Vf and the output voltage Vou
The time until t rises to the voltage of the set value can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例を示す回路図。FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】第1の実施例と第2の従来例のシミュレーショ
ン結果を示す特性図。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing simulation results of the first embodiment and a second conventional example.

【図3】本発明の第2の実施例を示す回路図。FIG. 3 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3の実施例を示す回路図。FIG. 4 is a circuit diagram showing a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第4の実施例を示す回路図。FIG. 5 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of the present invention.

【図6】第1の従来例の回路図。FIG. 6 is a circuit diagram of a first conventional example.

【図7】第2の従来例の回路図。FIG. 7 is a circuit diagram of a second conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

ST 始動回路 OP、OP1、OP2、OP21、OP22 オペアン
ST starting circuit OP, OP1, OP2, OP21, OP22 Operational amplifier

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 コレクタが電源に接続されエミッタが第
1の抵抗を介して接地された第1のトランジスタと、コ
レクタが電源に接続されエミッタが直列接続された第2
および第3の抵抗を介して接地された第2のトランジス
タと、第1のトランジスタのエミッタが反転入力端子に
され、第2および第3の抵抗の接続点が非反転入力端子
に接続され、その出力信号が前記第1および第2のトラ
ンジスタのベース電流を与える1段目の演算増幅器と、
1段目の演算増幅器の出力信号を受けこれを増幅する2
段目の演算増幅器と、前記2段目の演算増幅器の出力信
号によってオン/オフが制御され、該2段目の演算増幅
器の出力電圧が所定値より低い場合にオンして前記第1
および第2のトランジスタにベース電流を供給するスイ
ッチング手段と、を有することを特徴とする始動回路を
有するバンドギャップリファレンス回路。
1. A first transistor having a collector connected to a power supply and an emitter grounded via a first resistor, and a second transistor having a collector connected to the power supply and an emitter connected in series.
And a second transistor grounded via a third resistor and the emitter of the first transistor are connected to an inverting input terminal, and a connection point of the second and third resistors is connected to a non-inverting input terminal. A first-stage operational amplifier whose output signal provides a base current of the first and second transistors;
Receives and amplifies the output signal of the first operational amplifier 2
ON / OFF is controlled by an output signal of the operational amplifier of the second stage and the operational amplifier of the second stage.
And a switching means for supplying a base current to the second transistor.
【請求項2】 前記スイッチング手段がpチャネル若し
くはnチャネルMOSトランジスタによって構成されて
いることを特徴とする請求項1記載の始動回路を有する
バンドギャップリファレンス回路。
2. A band gap reference circuit having a starting circuit according to claim 1, wherein said switching means comprises a p-channel or n-channel MOS transistor.
【請求項3】 前記スイッチング手段が、前記2段目の
演算増幅器の出力信号が入力されるCMOS構成のイン
バータ若しくはCMOS構成のバッファ回路の出力信号
により制御されることを特徴とする請求項1または2記
載の始動回路を有するバンドギャップリファレンス回
路。
3. The switching means is controlled by an output signal of a CMOS-structured inverter or a CMOS-structured buffer circuit to which an output signal of the second-stage operational amplifier is input. 3. A band gap reference circuit having the starting circuit according to 2.
【請求項4】 コレクタおよびベースが接地されエミッ
タが第1の抵抗の一端に接続された第1のトランジスタ
と、コレクタおよびベースが接地されエミッタが直列接
続された第2および第3の抵抗を介して前記第1の抵抗
の他端に接続された第2のトランジスタと、非反転入力
端子が第1のトランジスタのエミッタに接続され、反転
入力端子が第2および第3の抵抗の接続点に接続され、
その出力端子が前記第1の抵抗の他端に接続された1段
目の演算増幅器と、1段目の演算増幅器の出力信号を受
けこれを増幅する2段目の演算増幅器と、前記2段目の
演算増幅器の出力信号によってオン/オフが制御され、
該2段目の演算増幅器の出力電圧絶対値が所定値より低
い場合にオンして前記第2および第3の抵抗の接続点に
始動電流を供給するスイッチング手段と、を有すること
を特徴とする始動回路を有するバンドギャップリファレ
ンス回路。
4. A first transistor having a collector and a base grounded and an emitter connected to one end of the first resistor, and a second and third resistor having a collector and a base grounded and an emitter connected in series. A second transistor connected to the other end of the first resistor, a non-inverting input terminal connected to the emitter of the first transistor, and an inverting input terminal connected to a connection point of the second and third resistors. And
A first-stage operational amplifier having an output terminal connected to the other end of the first resistor, a second-stage operational amplifier receiving and amplifying an output signal of the first-stage operational amplifier; ON / OFF is controlled by the output signal of the operational amplifier of the eye,
Switching means for turning on when the absolute value of the output voltage of the operational amplifier of the second stage is lower than a predetermined value and supplying a starting current to a connection point between the second and third resistors. A band gap reference circuit having a starting circuit.
【請求項5】 前記スイッチング手段がpチャネル若し
くはnチャネルMOSトランジスタによって構成されて
いることを特徴とする請求項4記載の始動回路を有する
バンドギャップリファレンス回路。
5. The band gap reference circuit having a starting circuit according to claim 4, wherein said switching means is constituted by a p-channel or n-channel MOS transistor.
【請求項6】 前記スイッチング手段が、前記2段目の
演算増幅器の出力信号が入力されるCMOS構成のイン
バータ若しくはCMOS構成のバッファ回路の出力信号
により制御されることを特徴とする請求項4または5記
載の始動回路を有するバンドギャップリファレンス回
路。
6. The switching means is controlled by an output signal of a CMOS-structured inverter or a CMOS-structured buffer circuit to which an output signal of the second-stage operational amplifier is input. A band gap reference circuit comprising the starting circuit according to claim 5.
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