JPS5835614A - 集積化基準電圧・電流源回路 - Google Patents
集積化基準電圧・電流源回路Info
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- JPS5835614A JPS5835614A JP13491581A JP13491581A JPS5835614A JP S5835614 A JPS5835614 A JP S5835614A JP 13491581 A JP13491581 A JP 13491581A JP 13491581 A JP13491581 A JP 13491581A JP S5835614 A JPS5835614 A JP S5835614A
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F3/00—Non-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
- G05F3/02—Regulating voltage or current
- G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is dc
- G05F3/10—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
- G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
- G05F3/20—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
- G05F3/22—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the bipolar type only
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- Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明社集積化基準電圧・電流源回路に関し、る。
本発明の第２の目的はきわめて低い電源電圧のもとてそ
の動作および特性が保証された基準電圧あるいは基準電
流源を実現することにある。
の動作および特性が保証された基準電圧あるいは基準電
流源を実現することにある。
本発明の他の目的は零温度係数の本とできわめて広範囲
の出力電圧範囲あるいは出力電流範囲を有する基準電圧
あるいは基準ｌ１ＩＥｆｌＬ源を実現することｋＴｏる
。
の出力電圧範囲あるいは出力電流範囲を有する基準電圧
あるいは基準ｌ１ＩＥｆｌＬ源を実現することｋＴｏる
。
さらに１本発明の他の目的は公知のバンドギャップ基準
電圧源よりも狭いチップ面積で零温度係（３） 数の基準電圧を発生することの出来る基準電圧源を実現
することＫある。
電圧源よりも狭いチップ面積で零温度係（３） 数の基準電圧を発生することの出来る基準電圧源を実現
することＫある。
従来公知（例えばＲ，Ｊ、ＷＩＤＬＡＲ″ＮｅｗＤｅｖ
ｅｌｏ胃ｎｔｓｉｎ ＩＣＶｏｌｔａｇｅ Ｒｅｇｕｌ
ａｔｏｒｓ”ＩＥＥ Ｊ［ＯＦ ５ＯＬＩＤ−ＳＴＡｒ
ＥＣＩＲＣＵＩＴＳ、Ｖｏｌ、５Ｃ−６，Ｎｏ、Ｉ Ｆ
ｅｂ、１９７１）のバンドギャップ基準電圧源回路は１
１１図に示す様にきわめて簡単な回路構成で低電圧の零
温度係数の出力電圧が得られるため、礼電池使用のポー
タプル機器などを始めとして、低電源電圧のもとで動作
させる必要のめる集積回路の内％ＫＬ、ばしば用いられ
ている。
ｅｌｏ胃ｎｔｓｉｎ ＩＣＶｏｌｔａｇｅ Ｒｅｇｕｌ
ａｔｏｒｓ”ＩＥＥ Ｊ［ＯＦ ５ＯＬＩＤ−ＳＴＡｒ
ＥＣＩＲＣＵＩＴＳ、Ｖｏｌ、５Ｃ−６，Ｎｏ、Ｉ Ｆ
ｅｂ、１９７１）のバンドギャップ基準電圧源回路は１
１１図に示す様にきわめて簡単な回路構成で低電圧の零
温度係数の出力電圧が得られるため、礼電池使用のポー
タプル機器などを始めとして、低電源電圧のもとで動作
させる必要のめる集積回路の内％ＫＬ、ばしば用いられ
ている。
第１図において、トランジスタ（１）のエミッタ電流密
度をＪ７、トランジスタ（２）のエミッタ電流密度ｔＪ
、、）ランジスタ（３）のベース・エミッタ間電圧を■
□３、抵抗（４） （６）の抵抗値をそれぞれＲ４，Ｒ
，とし、さらに各トランジスタの直流電流増幅率は充分
大きいものとすると、前記トランジスタ（３）のコレク
タ・エミッタ聞の電圧ｖｃ、！Ｉは次式で与えられる。
度をＪ７、トランジスタ（２）のエミッタ電流密度ｔＪ
、、）ランジスタ（３）のベース・エミッタ間電圧を■
□３、抵抗（４） （６）の抵抗値をそれぞれＲ４，Ｒ
，とし、さらに各トランジスタの直流電流増幅率は充分
大きいものとすると、前記トランジスタ（３）のコレク
タ・エミッタ聞の電圧ｖｃ、！Ｉは次式で与えられる。
（４）
ここでｋはボルツマン定数で、ｋ＝１．３８Ｘ１０ ３
ｏｕ１６／’に％またｑは電子の電荷で、ｑ−１，６０
２Ｘ １０−” Ｃｏｕｌｏｍｈ。
ｏｕ１６／’に％またｑは電子の電荷で、ｑ−１，６０
２Ｘ １０−” Ｃｏｕｌｏｍｈ。
さらに、Ｔは絶対温度（０Ｋ）である。
また（１）式で表わされる出力電圧■ｃｍの温度係数は
次式で与えられる。
次式で与えられる。
ａｖ□〆ａＴはよく知られている様に約−２ｍＶ／″Ｃ
であるので、 いま−例としてＪ＋／Ｊｚ−１ｏ としたときＲ４ハ
匂キ１０のとき（３）式は０となる。またこのときの（
１）式からｖｃｍは約１．２ｖとなる。
であるので、 いま−例としてＪ＋／Ｊｚ−１ｏ としたときＲ４ハ
匂キ１０のとき（３）式は０となる。またこのときの（
１）式からｖｃｍは約１．２ｖとなる。
すなわち、第１図において、トランジスタ（２）のエミ
ッタ面積の大きさをトランジスタ（１）のエミッタ面積
の１０倍に設定し、抵抗（４）の抵抗値を抵抗（５）の
抵抗値の１０％に設定したとき、トランジスタ（３）の
コレクタ・エミッタ聞に現われる出力電圧の温度係数は
０となる。、 （５） 同様にしてＪ、／Ｊ、の値を変えて計算してみると、Ｊ
、ＩＪ２−２に設定し九場合にはＲ４／Ｒ５゛が３３．
５ のときに零温度係数となり、Ｊ、／Ｊ、−４に設定
し九場合にはＲ４／Ｒ５が１６．７のときに零温度係数
となり、Ｊ、／Ｊ２−６に設定した場合に社Ｒ４／Ｒ，
が１３．いときに零温度係数となる。なお、零温度係数
のときの出力電圧はいずれも約１．２ｖである。
ッタ面積の大きさをトランジスタ（１）のエミッタ面積
の１０倍に設定し、抵抗（４）の抵抗値を抵抗（５）の
抵抗値の１０％に設定したとき、トランジスタ（３）の
コレクタ・エミッタ聞に現われる出力電圧の温度係数は
０となる。、 （５） 同様にしてＪ、／Ｊ、の値を変えて計算してみると、Ｊ
、ＩＪ２−２に設定し九場合にはＲ４／Ｒ５゛が３３．
５ のときに零温度係数となり、Ｊ、／Ｊ、−４に設定
し九場合にはＲ４／Ｒ５が１６．７のときに零温度係数
となり、Ｊ、／Ｊ２−６に設定した場合に社Ｒ４／Ｒ，
が１３．いときに零温度係数となる。なお、零温度係数
のときの出力電圧はいずれも約１．２ｖである。
ところで、第１図に示し九バンドギャップ定電圧源甲路
はその名の示す通り、出力電圧としてシリコンのバンド
ギャップに相当する電圧のときにのみ零温度係数となる
ので、零温度係数のもとて１．２■よりも大きな基準電
圧が必要な場合や、反対に１．２ｖよりも小さな基準電
圧が必要な場合にはカレントミラー回路などを用いて出
力電圧を増倍したり分割する必要がめった。
はその名の示す通り、出力電圧としてシリコンのバンド
ギャップに相当する電圧のときにのみ零温度係数となる
ので、零温度係数のもとて１．２■よりも大きな基準電
圧が必要な場合や、反対に１．２ｖよりも小さな基準電
圧が必要な場合にはカレントミラー回路などを用いて出
力電圧を増倍したり分割する必要がめった。
また第１図の定電流源（・）は一般にカレントミラー回
路が利用されるため、Ｏ，ＳＶ径程度電圧が最低限必要
となるので、電池（７）の出力電圧が２ｖ以下になると
満足な特性が期特出米ないと言う問題があった。
路が利用されるため、Ｏ，ＳＶ径程度電圧が最低限必要
となるので、電池（７）の出力電圧が２ｖ以下になると
満足な特性が期特出米ないと言う問題があった。
（６）
さらに、計算例で示した様に零湿度係数を得るためＫは
、トランジスタ（２）とトランジスタ（１）のエミツタ
面積比や抵抗（４）と抵抗（５）の抵抗比を高い比率に
設定しなければならないため、広いチップの面積を必要
としたり、温度特性のトラッキングが問題になったりし
た。
、トランジスタ（２）とトランジスタ（１）のエミツタ
面積比や抵抗（４）と抵抗（５）の抵抗比を高い比率に
設定しなければならないため、広いチップの面積を必要
としたり、温度特性のトラッキングが問題になったりし
た。
例えば、第１図の回路においてトランジスタ（２）のエ
ミッタ面積をトランジスタ（１）のエミッタ面積の１０
倍に設定し、抵抗（４）の抵抗値を抵抗（５）の抵抗値
の１０倍に設定したとすると、トランジスタ（１）の面
積とトランジスタ（３）の面積とを同じにしたとしても
単位トランジスタが１２個必要となり、また抵抗（８）
の抵抗値は抵抗（４）の抵抗値と同一程度にする必要が
あるので、単位抵抗（抵抗（５））の２１倍の面積を必
要とする。
ミッタ面積をトランジスタ（１）のエミッタ面積の１０
倍に設定し、抵抗（４）の抵抗値を抵抗（５）の抵抗値
の１０倍に設定したとすると、トランジスタ（１）の面
積とトランジスタ（３）の面積とを同じにしたとしても
単位トランジスタが１２個必要となり、また抵抗（８）
の抵抗値は抵抗（４）の抵抗値と同一程度にする必要が
あるので、単位抵抗（抵抗（５））の２１倍の面積を必
要とする。
さらに定電流源（６）を構成するために数個のトランジ
スタと抵抗が必要になるため、第１図に示したバンドギ
ャップ定電圧源は回路構成こそ簡単であるが、実際に構
成するためには集積回路のチップ上で多くの面積を必要
とし、それ故に熱的トラ（７） ッキング（物理的にも電気的にもＪ、／Ｊ２−１０とＲ
，／Ｒ５−１０を維持する必要がある）がと゛り錐いと
言う問題が６つｋ。
スタと抵抗が必要になるため、第１図に示したバンドギ
ャップ定電圧源は回路構成こそ簡単であるが、実際に構
成するためには集積回路のチップ上で多くの面積を必要
とし、それ故に熱的トラ（７） ッキング（物理的にも電気的にもＪ、／Ｊ２−１０とＲ
，／Ｒ５−１０を維持する必要がある）がと゛り錐いと
言う問題が６つｋ。
本発明の基準電圧・電流源回路は以上の様な問題を解消
するものであり、以下その構成を図面に基づいて説明す
る。
するものであり、以下その構成を図面に基づいて説明す
る。
第２図は本発明の一実施例における基準電圧源回路の回
路結線図を示したもので、第２図において、第１図と同
一部分については同一図書で示されている。
路結線図を示したもので、第２図において、第１図と同
一部分については同一図書で示されている。
第２図において、トランジスタ（９）と前記トランジス
タ（９）のベース・コレクタ闇に接続された抵抗（１Ｇ
と該トランジスタ（９）のベース・エミッタ［Ｋ接続さ
れた抵抗（ロ）によってＳａされた定電圧回路（２）に
は定電流源（至）Ｋよってバイアス電流が供給され、ト
ランジスタα◆のベースには前記定電圧回路（２）の出
力電圧が印加され、前記トランジスタ（ロ）のエミッタ
とマイナス側給電線路（７ｂ）の間には抵抗（至）が接
続されている。
タ（９）のベース・コレクタ闇に接続された抵抗（１Ｇ
と該トランジスタ（９）のベース・エミッタ［Ｋ接続さ
れた抵抗（ロ）によってＳａされた定電圧回路（２）に
は定電流源（至）Ｋよってバイアス電流が供給され、ト
ランジスタα◆のベースには前記定電圧回路（２）の出
力電圧が印加され、前記トランジスタ（ロ）のエミッタ
とマイナス側給電線路（７ｂ）の間には抵抗（至）が接
続されている。
一方、プラス側給電線路（７＆）とマイナス側給電（８
） 線路（７ｂ）の闇に定電流源（ト）を介してトランジス
タ（１）のベース・エミッタ聞が接続され、Ｉ１１■記
トランジスタ（１）のコレクタとベースは直接接続され
、前記トランジスタ（１）のベース（コレクタ）側に［
トランジスタ（２）のベースが接続芒れ、前記トランジ
スタ（２）のエミッタは抵抗（５）を介してマイナス側
給電線路（２ｂ）Ｋ接続され、前記トランジスタ（２）
のコレクタと前記トランジスタＱ４のコレクタは共通接
続されて、その接続点とプラス側給電線路（７ａ）の間
には抵抗切が挿入されている。
） 線路（７ｂ）の闇に定電流源（ト）を介してトランジス
タ（１）のベース・エミッタ聞が接続され、Ｉ１１■記
トランジスタ（１）のコレクタとベースは直接接続され
、前記トランジスタ（１）のベース（コレクタ）側に［
トランジスタ（２）のベースが接続芒れ、前記トランジ
スタ（２）のエミッタは抵抗（５）を介してマイナス側
給電線路（２ｂ）Ｋ接続され、前記トランジスタ（２）
のコレクタと前記トランジスタＱ４のコレクタは共通接
続されて、その接続点とプラス側給電線路（７ａ）の間
には抵抗切が挿入されている。
さて、ｇｌ！１２図の回路において、抵抗（５） Ｑｌ
） Ｃ１υ（９）叩の抵抗値をそれぞれＲ５，Ｒ，。、
ＲＩ １ 、ＲＩ ６ ｔＲｌ ７とし、トランジスタ
（９）およびトランジスタα◆のベース・エミッタ間電
圧をそれぞれ■１１に９１■□、４、トランジスタ（１
）のエミッタ電流とトランジスタ（２）のエミッタ電流
が等しくてその電流密度がそれぞれＪ、、Ｉ２であると
し、トランジスタ（２）およびトランジスタ（ロ）のコ
レクタ電流をそれぞれＩ２．Ｉ＋４とし、さらに各トラ
ンジスタの直流電流増幅率が充分大きいものとすると、
抵抗（財）の両端に現われる電圧Ｅ５は（９） Ｅ、−Ｒ，、（１２＋Ｉ、４） ・・・・・・・・・
・・・・・・ （４）ところで、 ＶＢ１９−’１１ｍ＋４が成り立つものとすると、（４
）〜（６）式より 抵抗（５） ｕＱ Ｑ◇（至）α力はすべて集積回路上
の拡欽抵抗によって構成するものとすると、その温度係
数はいずれも約２０００ｐｐｍ／’Ｃであるから、抵抗
αηの両端に現われる電圧Ｅｓの温度係数は次式によっ
て与えられる。
） Ｃ１υ（９）叩の抵抗値をそれぞれＲ５，Ｒ，。、
ＲＩ １ 、ＲＩ ６ ｔＲｌ ７とし、トランジスタ
（９）およびトランジスタα◆のベース・エミッタ間電
圧をそれぞれ■１１に９１■□、４、トランジスタ（１
）のエミッタ電流とトランジスタ（２）のエミッタ電流
が等しくてその電流密度がそれぞれＪ、、Ｉ２であると
し、トランジスタ（２）およびトランジスタ（ロ）のコ
レクタ電流をそれぞれＩ２．Ｉ＋４とし、さらに各トラ
ンジスタの直流電流増幅率が充分大きいものとすると、
抵抗（財）の両端に現われる電圧Ｅ５は（９） Ｅ、−Ｒ，、（１２＋Ｉ、４） ・・・・・・・・・
・・・・・・ （４）ところで、 ＶＢ１９−’１１ｍ＋４が成り立つものとすると、（４
）〜（６）式より 抵抗（５） ｕＱ Ｑ◇（至）α力はすべて集積回路上
の拡欽抵抗によって構成するものとすると、その温度係
数はいずれも約２０００ｐｐｍ／’Ｃであるから、抵抗
αηの両端に現われる電圧Ｅｓの温度係数は次式によっ
て与えられる。
似シ、トランジスタ（９）（ロ）のベース・エミッタ間
電圧の温度係数は一２ｍＶ／”Ｃとしている。
電圧の温度係数は一２ｍＶ／”Ｃとしている。
（１） 、 （３）式と（７） 、 （８）式を比較す
れば明らかな様に、（３）式の右辺ＩＪＩ項は定数であ
るので（３）式の値が０になる様なＲ４ｓＲ５＊ Ｊ
、ｅ Ｊ ２のもとでは（１）式は一定の（１０） 値しかとることが出来ないのに対して、本発明の第２図
の回路では零温度係数のもとて出方電圧を任意に設定出
来ることがわかる。すなわち第１図の回路において、零
温度係数のもとでの出力電圧ｖｃ、３は（３）式の値が
ＯＫなる条件を（１）式に代入してｖｃｍ。−人、３＋
２ＸＴＸ１０−３ ・・ ・・・す・・・・（９）Ｖ、
Ｎ、−０，６６ＶとスルとＴ−３０ｏｌｋニオイテハｖ
ｃ８５（。、）値は１．２６となる。
れば明らかな様に、（３）式の右辺ＩＪＩ項は定数であ
るので（３）式の値が０になる様なＲ４ｓＲ５＊ Ｊ
、ｅ Ｊ ２のもとでは（１）式は一定の（１０） 値しかとることが出来ないのに対して、本発明の第２図
の回路では零温度係数のもとて出方電圧を任意に設定出
来ることがわかる。すなわち第１図の回路において、零
温度係数のもとでの出力電圧ｖｃ、３は（３）式の値が
ＯＫなる条件を（１）式に代入してｖｃｍ。−人、３＋
２ＸＴＸ１０−３ ・・ ・・・す・・・・（９）Ｖ、
Ｎ、−０，６６ＶとスルとＴ−３０ｏｌｋニオイテハｖ
ｃ８５（。、）値は１．２６となる。
これに対して、（８）式の値が０になる条件を（７）式
に代入すると、 Ｅ、（ｏ）−＝ （１−＋Ｒ１Ｌ）（’ＩＩＥ ？ ＋
２ ＸＴＸ １０づ）・・−−−・ＱＯＲＩｓ Ｒ１
１ Ｑｌ）式より第２図の回路においては出方電圧が自由Ｋ
ｉｌ定出来ることがわかる。
に代入すると、 Ｅ、（ｏ）−＝ （１−＋Ｒ１Ｌ）（’ＩＩＥ ？ ＋
２ ＸＴＸ １０づ）・・−−−・ＱＯＲＩｓ Ｒ１
１ Ｑｌ）式より第２図の回路においては出方電圧が自由Ｋ
ｉｌ定出来ることがわかる。
次に、第１図の場合と同様に、−例としてＪ、／Ｊ２−
２とじ九ときの零温度係数のもとての抵抗（５） ＱＯ
ＱυＱ！９９７）の抵抗比率を求めてみると（Ｖ、、、
−０，６６Ｖとすムχ抵抗（ロ）の抵抗値を抵抗Ｑ□の
抵抗値の１０倍に設定したとき、抵抗（句と抵抗（至）
の最適比率は１０対３となる。また、抵抗Ｑηの抵抗値
を抵抗−の抵抗値と等しくしておくと出力電圧は約０．
１２Ｖとなる。
２とじ九ときの零温度係数のもとての抵抗（５） ＱＯ
ＱυＱ！９９７）の抵抗比率を求めてみると（Ｖ、、、
−０，６６Ｖとすムχ抵抗（ロ）の抵抗値を抵抗Ｑ□の
抵抗値の１０倍に設定したとき、抵抗（句と抵抗（至）
の最適比率は１０対３となる。また、抵抗Ｑηの抵抗値
を抵抗−の抵抗値と等しくしておくと出力電圧は約０．
１２Ｖとなる。
以上の定数によると、１１２図の回路は単位トランジス
タ５個と単位抵抗１９個分のチップ面積で構成出来るこ
とになり、第１図の回路に比べて半分近くまでチップサ
イズを縮少することが可能となる（但し、定電流源は除
く）。
タ５個と単位抵抗１９個分のチップ面積で構成出来るこ
とになり、第１図の回路に比べて半分近くまでチップサ
イズを縮少することが可能となる（但し、定電流源は除
く）。
さらに１第２図の回路における動作可能な限界電圧は、
出力電圧が１ｖ以下の場合には、実質的に定電圧回路（
６）と定電流源（ＬＩＫよって決定され、前述の定数の
もとで、前記定電流源（至）の電圧余裕を０．８■とす
ると、動作限界最低電圧は１．５３Ｖとなる。
出力電圧が１ｖ以下の場合には、実質的に定電圧回路（
６）と定電流源（ＬＩＫよって決定され、前述の定数の
もとで、前記定電流源（至）の電圧余裕を０．８■とす
ると、動作限界最低電圧は１．５３Ｖとなる。
なお、定電流源としてドロップ電圧の少ないものを使用
したり、抵抗などの他の給電手段を用いれは動作限界電
圧をさらに低くすることも可能である。
したり、抵抗などの他の給電手段を用いれは動作限界電
圧をさらに低くすることも可能である。
ところで第２図の回路では抵抗（ロ）の両端に基準電圧
を発生させているが、前記抵抗（ロ）を省いてトランジ
スタ（２）およびＦランジスタＱ４のコレクタから定電
流出力を取り出すことも出来る。そのときの電流値を■
、とすると、 零温度係数のもとでは 但し 第３図は本発明の別の実施例を示したもので、トランジ
スタ（ト）とトランジスタ０１、抵抗（１）と抵抗（２
）Ｋよるミラー回路によって基準電圧を抵抗なりの両端
に発生させている。前記抵抗（ホ）（財）の抵抗値をそ
れぞれＲ２ｏ、Ｒ２，とすると、基準電圧Ｅ５２は次に
１第４図および第５図は本発明のさらに別の実施例を示
した回路結線図である。第４図では、ダイオード接続さ
れたトランジスタ（４）とトランジスタ（２）によって
定電圧回路（ロ）が構成されており、さらに抵抗（２）
と抵抗（ホ）が定電流源α葎およびα０の代わりに用い
られている。第４図の回路は電源（７）の電圧があまり
変化しない場合に有用であるが、ボータブルカセッＦテ
ープレコーダなどの様に電池電圧が大幅に変動する場合
には抵抗（至）および抵抗（１３） に）の給電線路側を他の定電圧点、例えばカソードかマ
イナス側給電線路に接続された表示用の発光ダイオード
のアノードなどに接続すれば、トランジスタ（１）およ
び定電圧回路（６）のバイアス電流は電源電圧の変動に
対してはかなり安定化される。
を発生させているが、前記抵抗（ロ）を省いてトランジ
スタ（２）およびＦランジスタＱ４のコレクタから定電
流出力を取り出すことも出来る。そのときの電流値を■
、とすると、 零温度係数のもとでは 但し 第３図は本発明の別の実施例を示したもので、トランジ
スタ（ト）とトランジスタ０１、抵抗（１）と抵抗（２
）Ｋよるミラー回路によって基準電圧を抵抗なりの両端
に発生させている。前記抵抗（ホ）（財）の抵抗値をそ
れぞれＲ２ｏ、Ｒ２，とすると、基準電圧Ｅ５２は次に
１第４図および第５図は本発明のさらに別の実施例を示
した回路結線図である。第４図では、ダイオード接続さ
れたトランジスタ（４）とトランジスタ（２）によって
定電圧回路（ロ）が構成されており、さらに抵抗（２）
と抵抗（ホ）が定電流源α葎およびα０の代わりに用い
られている。第４図の回路は電源（７）の電圧があまり
変化しない場合に有用であるが、ボータブルカセッＦテ
ープレコーダなどの様に電池電圧が大幅に変動する場合
には抵抗（至）および抵抗（１３） に）の給電線路側を他の定電圧点、例えばカソードかマ
イナス側給電線路に接続された表示用の発光ダイオード
のアノードなどに接続すれば、トランジスタ（１）およ
び定電圧回路（６）のバイアス電流は電源電圧の変動に
対してはかなり安定化される。
第５図で社、トランジスタ（２）のエミッタ電流と前記
トランジスタ（２）Ｋ対してコンプリメンタリ−なトラ
ンジスタ（ホ）のコレクタ電流の一部を抵抗（財）を介
Ｆて抵抗（５）の両端で合成している。ダイオード（ホ
）のＰＮ接合部の電流密度に比べてトランジスタ（２）
＋７） エミッタ電流密度を小す＜シておくことによ
って、前記トランジスタ（２）のコレクタ電流は正の温
度係数を有し、一方トランジスタ員のコレクタ電流は負
の温度係数を有しているので、抵抗（支）と抵抗（５）
の比率を適当に設定することによって前記抵抗（５）の
両端に社零温度係歇の微小基準電圧が得られる。
トランジスタ（２）Ｋ対してコンプリメンタリ−なトラ
ンジスタ（ホ）のコレクタ電流の一部を抵抗（財）を介
Ｆて抵抗（５）の両端で合成している。ダイオード（ホ
）のＰＮ接合部の電流密度に比べてトランジスタ（２）
＋７） エミッタ電流密度を小す＜シておくことによ
って、前記トランジスタ（２）のコレクタ電流は正の温
度係数を有し、一方トランジスタ員のコレクタ電流は負
の温度係数を有しているので、抵抗（支）と抵抗（５）
の比率を適当に設定することによって前記抵抗（５）の
両端に社零温度係歇の微小基準電圧が得られる。
このように本発明の集ｌＩ化基準電Ｅ・電流源回路メは
端子電圧がバイアス電流の変化に対してはほぼ一定で、
負の温度係数を有する定電圧手厭実（１４） 施例のように定電圧回路であっても良いし、単一の定電
圧素子であっても良い）と、該定電、圧手段にバイアス
電流を供給する電流供給手段と、ペースに前記定電圧手
段の端子電圧が印加され、エミッタは抵抗を介して一方
の給電線路に接続され、そのコレクタ電流が負の温度係
数を有する第１のトランジスタと、給電線路間に電流供
給手段を介して接続されて順方向にバイアスされたＰＮ
接合と、ペースに前記ＰＮ接合の端子電圧が印加され、
エミッタは抵抗を介して一方の給電線路に接続され、そ
のコレクタ電流が正の温度係数を有する第２のトランジ
スタとを備えるとともに、＠記第１のトランジスタの出
力電流（コレクタ電流またはエミッタ電流）と前記第２
のトランジスタの出力電流を合成し、その合成点より基
準出力電圧あるいは基準出力電流を取り出したことを特
徴とするもので、従来のバンドギャップ基準電圧源が電
圧合成によって基準電圧を作り出していたのに対して、
本発明の回路では電流合成によって基準電圧めるい紘基
準電流を作り出しているため、容易にＩＶ以下の基準電
圧が得られ−るし、先に述べたような種々の利点が生じ
てくる。
端子電圧がバイアス電流の変化に対してはほぼ一定で、
負の温度係数を有する定電圧手厭実（１４） 施例のように定電圧回路であっても良いし、単一の定電
圧素子であっても良い）と、該定電、圧手段にバイアス
電流を供給する電流供給手段と、ペースに前記定電圧手
段の端子電圧が印加され、エミッタは抵抗を介して一方
の給電線路に接続され、そのコレクタ電流が負の温度係
数を有する第１のトランジスタと、給電線路間に電流供
給手段を介して接続されて順方向にバイアスされたＰＮ
接合と、ペースに前記ＰＮ接合の端子電圧が印加され、
エミッタは抵抗を介して一方の給電線路に接続され、そ
のコレクタ電流が正の温度係数を有する第２のトランジ
スタとを備えるとともに、＠記第１のトランジスタの出
力電流（コレクタ電流またはエミッタ電流）と前記第２
のトランジスタの出力電流を合成し、その合成点より基
準出力電圧あるいは基準出力電流を取り出したことを特
徴とするもので、従来のバンドギャップ基準電圧源が電
圧合成によって基準電圧を作り出していたのに対して、
本発明の回路では電流合成によって基準電圧めるい紘基
準電流を作り出しているため、容易にＩＶ以下の基準電
圧が得られ−るし、先に述べたような種々の利点が生じ
てくる。
第６図および第７図は４Ｍ３図の定電流源（至）と定電
流源（至）を含めた具体的な回路結線図を示したもので
あるが、いずれの実施例においても定電流源（ｉｔ）Ｋ
相当する電流供給源からトランジスタ（１）に供給され
る電流値が正の温度係数を有するように考慮されている
。これ〜紘零温度係数のもとではトランジスタ（２）の
エミッタ電流は正の温度係数を有しており、それに伴な
ってトランジスタのエミッタ電流も同程度の正の温度係
数をもたせないと、温度変化に対するトラッキングがと
れなくなってしまうためである。
流源（至）を含めた具体的な回路結線図を示したもので
あるが、いずれの実施例においても定電流源（ｉｔ）Ｋ
相当する電流供給源からトランジスタ（１）に供給され
る電流値が正の温度係数を有するように考慮されている
。これ〜紘零温度係数のもとではトランジスタ（２）の
エミッタ電流は正の温度係数を有しており、それに伴な
ってトランジスタのエミッタ電流も同程度の正の温度係
数をもたせないと、温度変化に対するトラッキングがと
れなくなってしまうためである。
第６図においては、トランジスタ四と抵抗−によって抵
抗引）の両端に定電圧を発生させ、その定電圧点から抵
抗（至）を介してバイアス電流を与えている。
抗引）の両端に定電圧を発生させ、その定電圧点から抵
抗（至）を介してバイアス電流を与えている。
また第７図においては、トランジスタ四がトランジスタ
（１）に定電流を供給するが、その一部をコレクタ電流
が負の温度係数となるトランジスタげに吸収させて、そ
の結果、実質的にトランジスタ（１）Ｋ供給される電流
値が正の温度係数を有する様に構成されている。
（１）に定電流を供給するが、その一部をコレクタ電流
が負の温度係数となるトランジスタげに吸収させて、そ
の結果、実質的にトランジスタ（１）Ｋ供給される電流
値が正の温度係数を有する様に構成されている。
々お、第６図および第７図において、トランジスター−
１抵抗ｃｊ６（至）（財）はいずれもトランジスタ（ロ
）Ｋ初期電流を流すための起動回路を構成しており、電
源電圧が印加された直後にトランジスターが導通して前
記トランジスタ（ロ）にペース電流を供給するが、前記
トランジスタα◆にコレクタ電流が流れるとトランジス
タ（２）が導通して飽和状＆になるので、それ以後は前
記トランジスタ品は遮断状急に移行する。
１抵抗ｃｊ６（至）（財）はいずれもトランジスタ（ロ
）Ｋ初期電流を流すための起動回路を構成しており、電
源電圧が印加された直後にトランジスターが導通して前
記トランジスタ（ロ）にペース電流を供給するが、前記
トランジスタα◆にコレクタ電流が流れるとトランジス
タ（２）が導通して飽和状＆になるので、それ以後は前
記トランジスタ品は遮断状急に移行する。
第８図に示した本発明のさらに別の実施例では、もっと
積極的にトランジスタ（２）のエミッタ電流とトランジ
スタ（１）のエミッタ電流のトラッキングをとり、さら
に負の温度係数を有する定電圧回路＠へのバイアス電流
も正の温度係数をもたせて前記定電圧回路（２）の出力
電圧の温度係数を低減せしめ、その結果、抵抗（５）と
抵抗（至）の抵抗比が１対１に近づく様にしている。
積極的にトランジスタ（２）のエミッタ電流とトランジ
スタ（１）のエミッタ電流のトラッキングをとり、さら
に負の温度係数を有する定電圧回路＠へのバイアス電流
も正の温度係数をもたせて前記定電圧回路（２）の出力
電圧の温度係数を低減せしめ、その結果、抵抗（５）と
抵抗（至）の抵抗比が１対１に近づく様にしている。
（１７）
第８図において、トランジスタ＠−一、抵抗引４２に−
はカレントミラーを用いた外用回路を構成しており、抵
抗（ロ）の両端に発生する基準電圧をＲ８、抵抗１４１
１４２１４３１４の抵抗値をそれぞれＲ４１、Ｒ４２，
Ｒ４Ｂ’４４とすると、抵抗−の両端に発生する電圧Ｅ
□紘次式％式％ 一方、トランジスターのエミッタ側の抵抗−の抵抗値を
Ｒ４６’）ランシスターのエミッタ側の抵抗引の抵抗値
をＲ４６とすると、前記トランジスター１４７１のコレ
クタ電流Ｉ４Ｓ、■４７は次式で与えられる。
はカレントミラーを用いた外用回路を構成しており、抵
抗（ロ）の両端に発生する基準電圧をＲ８、抵抗１４１
１４２１４３１４の抵抗値をそれぞれＲ４１、Ｒ４２，
Ｒ４Ｂ’４４とすると、抵抗−の両端に発生する電圧Ｅ
□紘次式％式％ 一方、トランジスターのエミッタ側の抵抗−の抵抗値を
Ｒ４６’）ランシスターのエミッタ側の抵抗引の抵抗値
をＲ４６とすると、前記トランジスター１４７１のコレ
クタ電流Ｉ４Ｓ、■４７は次式で与えられる。
似し、ＶＩ１４５’ＶｌｌｌｌＩ４７ ｔ”それぞれ前
記トランジスター１４７１のペース・エミッタ間電圧で
ある。基準電圧Ｅ。
記トランジスター１４７１のペース・エミッタ間電圧で
ある。基準電圧Ｅ。
の温度係数が０であるとき、（至）式から′Ｅｓ２の温
度係数も０となり、このとき前記トランジスター同の（
１８） コレクタ電流の温度係数はベース・エミッタ間電圧の温
度係数（はぼ−３３００ｐｐｍ ）、ならびにエミッタ
側に接続された抵抗の抵抗値の温度係数（ベース拡散抵
抗ではほぼ＋２０００ｐｐｍ）に支配されるようになる
。
度係数も０となり、このとき前記トランジスター同の（
１８） コレクタ電流の温度係数はベース・エミッタ間電圧の温
度係数（はぼ−３３００ｐｐｍ ）、ならびにエミッタ
側に接続された抵抗の抵抗値の温度係数（ベース拡散抵
抗ではほぼ＋２０００ｐｐｍ）に支配されるようになる
。
ところで、トランジスタ（２）のエミッタ側にも抵抗（
５）が挿入されているため、抵抗値の温度係数によるＪ
、 、Ｊ、の温度変化は完全にトラッキングがとれ、結
局、抵抗の温度係数については相殺されるので、（至）
式におけカー４５の温度係数のみが有効に働き、抵抗−
の両端に発生させる電圧をＶ、、４５に近づけることに
よって、トランジスタ曲のコレクタ電流の温度係数をト
ランジスタ（２）のエミッタ電流の温度係数に近づける
ことが出来、きわめて安定度の高い基準電圧源を実現す
ることが可能となる。
５）が挿入されているため、抵抗値の温度係数によるＪ
、 、Ｊ、の温度変化は完全にトラッキングがとれ、結
局、抵抗の温度係数については相殺されるので、（至）
式におけカー４５の温度係数のみが有効に働き、抵抗−
の両端に発生させる電圧をＶ、、４５に近づけることに
よって、トランジスタ曲のコレクタ電流の温度係数をト
ランジスタ（２）のエミッタ電流の温度係数に近づける
ことが出来、きわめて安定度の高い基準電圧源を実現す
ることが可能となる。
以上示したように、本発明の集積化基準電圧・電流源で
は、従来のバンドギャップ基準電圧源が負の温度係数を
有する電圧と正のｔｆＡＪ！Ｊ係数を有する電圧の加算
によって出力電圧を得ていたのに対して、負の湿度係数
を有する電流と正の温度係数を有する電流の合成によっ
て基準電流あるいは基準電圧を得るようＫ１１ｌｆｆｌ
されているので、零を含む任意の温度係数を有する基準
電圧あるいは基準電流源が実現出来るだけでなく、従来
よシもはるかに低い電源電圧のもとてａ１笑に動作する
基準電流源あるいは基準電圧源をも実現することが出来
る。ま九従来のバンドギャップ基準電圧源の出力電圧が
零温度係数のもとでは約１．２Ｖ Ｋ固定されていたの
に対し、本発明を実施するととにより任意の大きさの基
準電圧を得ることが出来る。さらにはその基本構１１ｉ
Ｅにおいて従来のバンドギャップ基準電圧源より龜チッ
プ上での占有電圧源よりもチップ上での占有面積が小さ
いなど数々の特徴を有するので、産業上その応用は際限
がなく、きわめて大なる効果を奏する。
は、従来のバンドギャップ基準電圧源が負の温度係数を
有する電圧と正のｔｆＡＪ！Ｊ係数を有する電圧の加算
によって出力電圧を得ていたのに対して、負の湿度係数
を有する電流と正の温度係数を有する電流の合成によっ
て基準電流あるいは基準電圧を得るようＫ１１ｌｆｆｌ
されているので、零を含む任意の温度係数を有する基準
電圧あるいは基準電流源が実現出来るだけでなく、従来
よシもはるかに低い電源電圧のもとてａ１笑に動作する
基準電流源あるいは基準電圧源をも実現することが出来
る。ま九従来のバンドギャップ基準電圧源の出力電圧が
零温度係数のもとでは約１．２Ｖ Ｋ固定されていたの
に対し、本発明を実施するととにより任意の大きさの基
準電圧を得ることが出来る。さらにはその基本構１１ｉ
Ｅにおいて従来のバンドギャップ基準電圧源より龜チッ
プ上での占有電圧源よりもチップ上での占有面積が小さ
いなど数々の特徴を有するので、産業上その応用は際限
がなく、きわめて大なる効果を奏する。
第１図は従来例を示す回路結線図、第２図は本発明の一
実施例を示す回路図、第３図、第４図、第５図、第６図
、第７図、第８図はそれぞれ本発明の別の実施例を示す
回路結線図である。 （１）・・・トランジスタ（第４のトランジスタ、ＰＮ
接合） 、（２）・・・トランジスタ（第２のトランジ
スタ）、（９）・・・トランジスタ（４Ｊ３のトランジ
スタ）、（６）・・・定電圧回路、（至）・・・定電流
源（電流供給手段）、Ｑ４）・・・トランジスタ（第１
のトランジスタ）、四・・・定電流源（電流供給手段） 代理人 森 本 義 弘 （２１） 第゛を図 第２図 に １７＃ ２ 第２図 １２ 第７図 第１図
実施例を示す回路図、第３図、第４図、第５図、第６図
、第７図、第８図はそれぞれ本発明の別の実施例を示す
回路結線図である。 （１）・・・トランジスタ（第４のトランジスタ、ＰＮ
接合） 、（２）・・・トランジスタ（第２のトランジ
スタ）、（９）・・・トランジスタ（４Ｊ３のトランジ
スタ）、（６）・・・定電圧回路、（至）・・・定電流
源（電流供給手段）、Ｑ４）・・・トランジスタ（第１
のトランジスタ）、四・・・定電流源（電流供給手段） 代理人 森 本 義 弘 （２１） 第゛を図 第２図 に １７＃ ２ 第２図 １２ 第７図 第１図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、端子電圧が、バイアス電流の変化に対しては＃１ぼ
一定で、負の温度係数を有する定電圧手段と、該定電圧
手段にバイアス電流を供給する一電流供給手段と、ベー
スに前記定電圧手段の端子電圧が印加され、エミッタは
抵抗を介して一方の給電線路に接続され、そのコレクタ
電流が負の温度係数を有する＠ｌのトランジスタと、給
電線路間に電流供給手段を介して接続されて順方向にバ
イアスされたＰＮ接合と、ベースに前記ＰＮ接合の端子
電圧が印加され、エミッタは抵抗を介して一方の給電線
１１に接続され、そのコレクタ電流が正の温度係数を有
する第２のトランジスタとを具備し、前記第１のトラン
ジスタの出力電流と前記第２のトランジスタの出力電流
を合成して、その合成点より基準出力電圧あるいＬ基準
出力（１） 電流を取り出すように構成したことを特徴とする集積化
基準電圧・電流源回路。 ゛２．定電圧手段を、ペース・コレクタ間およびペース
・エミッタ聞にそれぞれ抵抗が接続された！！３のトラ
ンジスタによって構成し、前記ＰＮ接合を、第４のトラ
ンジスタのベース・エミッタ接合によって構成するとと
もに、前記第４のトランジスタのエミッタ面積よりも前
記第２のトランジスタのエミッタ面積を広く設定し、九
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の集積化基
準電圧・電流源回路。 ３、第１のトランジスタのペースを第３のトランジスタ
のコレクタに接続し、第２のトランジスタのベースを第
４のトランジスタのペースに接続し、前記第１のトラン
ジスタのコレクタと前記第２のトランジスタのコレクタ
を共通接続してその接続点から基準出力電圧あるいは基
準出力電流を取り出すように１１１１！したことを特徴
とする特許ＩＩ求の範囲第２項記載の集積化基準電圧・
電流源囲路。 （２） ４ ＠１のトランジスタのコレクタと第２のトランジ
スタのコレクタの接続点と一方の給電線路の聞に抵抗を
挿入し、該抵抗の両端の電圧を基準電圧として用いるよ
うにしたことを特徴とする特許Ｉ！ｌｌ求の範囲第３項
記載の集積化基準電圧・電流源回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13491581A JPS5835614A (ja) | 1981-08-27 | 1981-08-27 | 集積化基準電圧・電流源回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13491581A JPS5835614A (ja) | 1981-08-27 | 1981-08-27 | 集積化基準電圧・電流源回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5835614A true JPS5835614A (ja) | 1983-03-02 |
| JPH0254578B2 JPH0254578B2 (ja) | 1990-11-22 |
Family
ID=15139503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13491581A Granted JPS5835614A (ja) | 1981-08-27 | 1981-08-27 | 集積化基準電圧・電流源回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5835614A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0140677A2 (en) * | 1983-10-27 | 1985-05-08 | Fujitsu Limited | Differential amplifier using a constant-current source circuit |
| JPS6279515A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-11 | シ−メンス、アクチエンゲゼルシヤフト | 参照電圧発生用回路装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53139163A (en) * | 1977-05-12 | 1978-12-05 | Toshiba Corp | Constant voltage generator circuit |
| JPS55103715U (ja) * | 1979-01-08 | 1980-07-19 |
-
1981
- 1981-08-27 JP JP13491581A patent/JPS5835614A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53139163A (en) * | 1977-05-12 | 1978-12-05 | Toshiba Corp | Constant voltage generator circuit |
| JPS55103715U (ja) * | 1979-01-08 | 1980-07-19 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0140677A2 (en) * | 1983-10-27 | 1985-05-08 | Fujitsu Limited | Differential amplifier using a constant-current source circuit |
| JPS6093530A (ja) * | 1983-10-27 | 1985-05-25 | Fujitsu Ltd | 定電流源回路を有する差動増幅回路 |
| JP2525346B2 (ja) * | 1983-10-27 | 1996-08-21 | 富士通株式会社 | 定電流源回路を有する差動増幅回路 |
| JPS6279515A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-11 | シ−メンス、アクチエンゲゼルシヤフト | 参照電圧発生用回路装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0254578B2 (ja) | 1990-11-22 |
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