JPS60159919A - ほぼ零温度係数を有するバイアス電流基準回路 - Google Patents

ほぼ零温度係数を有するバイアス電流基準回路

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JPS60159919A
JPS60159919A JP59281893A JP28189384A JPS60159919A JP S60159919 A JPS60159919 A JP S60159919A JP 59281893 A JP59281893 A JP 59281893A JP 28189384 A JP28189384 A JP 28189384A JP S60159919 A JPS60159919 A JP S60159919A
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JP
Japan
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temperature coefficient
bias current
transistor
current
voltage
Prior art date
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JP59281893A
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English (en)
Inventor
ジエイムズ・エー・マツケンジー
ジヨー・ダブリユー・ピーターソン
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Motorola Solutions Inc
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Motorola Inc
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/04Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only
    • H03F3/16Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only with field-effect devices

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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】 技術分野 この発明は、一般的には基準回路に関するものでアシ、
よシ詳細には、所定の温度において零に近い温度係数を
有する電流バイアス源(ンース)を与える回路に胸する
背景技術 バイアス電流が設定される普通の電圧基準は。
1△VBB バイアス電流基準回路”と題する米国出願
部350,062号として係属中であシ1本願の譲シ受
は人に譲渡された特許出願において、RO(ler11
’−hatingによシ教示される。2個のトランジス
タの△VBBである。Whatleyが示すように、△
VBI! 電圧は、既知の正の温度係数を有する。基準
電流を与えるのに使用される抵抗・もまた、既知の正の
温度係数を有する。ΔV□バイアス電流基準回路は。
VBgバイアス電流基準回路より低い温度係数を示すけ
れども、Δr□回路の温度係数は、抵抗の温度係数によ
シ決定され、零ではない。
発明の要約 本発明の目的は、改良されたバイアス電流基準良された
バイアス電流基準回路を提供することである。
本発明の以上及び他の目的を実行する場合、4を零温度
係数を有するバイアス電流基準回路が、1形式にて提供
される。第1バイボー2・トランジスタを含む基準電圧
部分は、バイアス電流に比例する基準電圧を与える。基
準電流部分は、基準電圧部分に結合され、第2パイボー
2・トランジスタと、それぞれ第1.第2の所定温度係
数を有する第1及び第2抵抗を含む。ベース、エミッタ
間の電圧差ΔFimlは、第3の所定の温度係数を有す
る。基準電流部分は、ΔV□及び第1と第2抵抗の抵抗
値に比例する基準電流を与える。第1及び部分に結合さ
れ、基準電流に比例するバイアス電圧を、バイアス電流
部分及び出力部分の両方に与える。出力部分は、取付け
られた負荷に応答して出力バイアス電流を供給する。
本発明の以上及び他の目的、特徴及び利点は。
次の図面に関連して行なわれる以下の詳細説明によシ、
よシ明確に理解されるであろう。
本発明の詳細な説明 第1図に図示されるのは、一般に基準電圧部分11、基
準電流部分12.バイアス電圧部分16.バイアス電流
部分14.及び出力部分15よシなるバイアス電流基準
回路10である。%定の(81)e cific)Nチ
ャネル及びPチャネルMO5ドア′ンジスタ及びバイポ
ーラ・トランジスタが図示されているが。
バイアス電流基準回路10は、完全に処理技術を逆に(
即ちPチャネルをNチャネルに)することによシ、又は
他の形のトランジスタを使用することによp実見するこ
とができる。基準電゛正部分11は、コレクタ及びベー
スを、第1供給電圧FDDを受ける端子に、ともに接続
させたバイボー9 NPNト2ンジスタ16よシなる。
好ましい実施例の形式では、供給電圧VDDは正である
。トランジスタ16のエミッタは、Pチャネル・トラン
ジスタ17のソースに接続される。トランジスタ17は
、そのゲートをドレインに接続することによシダイオー
ド栴成(diode−configutttd) にさ
れる。
基準電流部分12は、コレクタ及びベースを供給電圧’
I)Dを受ける端子に、ともに接続させたバイポーラN
PN ) 7’ンジスタを具える。トランジスタ20の
エミッタは、抵抗21の第1端子に接続される。抵抗2
1の第2端子は、抵抗22の第1端子に接続される。抵
抗22の第2端子は、Pチャネル・トランジスタ24の
ソースに接続される。トランジスタ240ゲートは、ト
ランジスタ17のゲートに接続される。
バイアス電圧部分13は、ドレインをトランジスタ24
のドレインに接続させたNチャネル・トランジスタ26
を具える。トランジスタ26のゲートは。
出力″イアX′f−流を与えるトラ′ジy、126のト
レインに接続される。トランジスタ26のソースは、第
2供給電圧VBBに接続される。好ましい実施例の形式
では、供給電圧’sgは最大の負供給電圧である。
バイアス電流部分は、ドレインをトランジスタ17のド
レインに接続させ九Nチャネルトランジスタ28を具え
る。トランジスタ28のゲートは、トランジスタ26の
ゲートに接続される。トランジスタ28のソースは、供
給電圧VgBに接続される。
出力部分15は、ゲートをトランジスタ24及び26の
ドレインに接続させたNチャネル・トランジスタ26を
具える。トランジスタ29のソースは。
供給電圧VB8に接続され、トランジスタ29のドレイ
ンは、出力端子60を与える。出力負荷31は。
第1端子を出力端子30に接続させ、第2端子を供給電
圧VDDに接続させる。
動作中線、トランジスタ16は、そのベース、工ミッタ
電極の間に第1VB111!圧を発生し、トランジスタ
20は、その電流電極の間に第2 VBIB電圧を発生
する。ΔVBIc11L圧は、抵抗21.22間に発生
され、それら抵抗は、トランジスタ24及び26を介し
て基準バイアス電流即ち11を与える。トランジスタ2
4は、トランジスタ17と24が、同一のチャネル電流
密度を有する如きチャネル幅対チャネル長の比(rat
io) を具えるように構成される。したがって、トラ
ンジスタ24のゲート、ソース間の電圧は、トランジス
タ17のゲート、ソース間の電圧に実質的に等しい。ト
ランジスタ16,17゜20及び24と、抵抗21及び
22よシなるループに。
′ キルヒホッフの電圧法則を適用すれば、その式は;
VBRl 6− VBn 20−ΔVBg=0ただし、
VB、16とVB1120 は、トランジスタ16と2
0.それぞれの、ペース、エミッタ電圧を表し。
ΔFBImは抵抗21と22間に反映されるであろうベ
ース、エミッタ間の電圧差である。トランジスタ26 
は、このゲート、ソース間の電圧FG8に等しく、基準
電流11に比例するバイアス電圧を与える。
トランジスタ26と28は、トランジスタ28を介して
比例電流を反射(mirror) するように比率が定
められる(ratio)。同様にトランジスタ26 と
29ハ、)?ンジスタ26がトランジスタ29を介して
基準電流に比例する電流を反射(mirror) する
ように比率が定められる(ratio)。トランジスタ
29は、負荷31のような外部負荷に接続されると、出
力電流を与える。
図示された実施例は、先行技術回路とは異なシ。
基準電流部分12にて使用される抵抗が、異なる路を与
える。バイアス電流11は下記のように表わされる: 11=(ΔFBg ) / (p□十R1)ただし、こ
れは容易に次のように示されるVBR= ((ff7’
)/(17):l X 1nCCIra/It。) ×
(Ato/J16 ):+ただし、に=ボルツマン定数 T=摂氏温度 q=クーロン電荷 116=トランジスター6をとおる電流、アンペア1B
 = )ランジスタ20をとおる電流、アンペアAB 
= )ランジスタ20のエミッタ接合面積A、、 = 
トランジスタ16のエミッタ接合面積VBよの一般に既
知の温度係数は、略+3400 pprI/℃である。
バイアス電流I□が零温度係数を持つためには2次の式
が満足されねばならない。
d/dr(r、) = 0 上記の式から、バイアス電流I、の温度係数は。
所定温度の抵抗21と22の結合温度係数と△V□の比
(ratio)に等しいことが容易に示されうる。
そのため抵抗21と22の結合温度係数が略+3400
ppm/℃ならば、はとんど零温度係数の結果となる。
この結合温度係数は、またr ’1の温度係数が比率(
ratio)でちるから、正と負の温度係数の両方を有
するよシ、むしろ正であるべきである。不幸に1 も、+ 34001pm/’Cの温度係数を持つ一単一
抵抗成分は、普通の電子的処理では、一般に製造されな
い。
しかし、+3400ppm/℃よシ極めて大きい及び極
めて小さい正の温度係数を持つ抵抗成分が、ともに同−
集積回路に製造される通!O5のような多数のプロセス
も存在する。それ故に”:”V!+ 3400 ppm
7℃の合成温度係数の抵抗が、+ 3400 ppm7
℃よシ大きい温度係数を持つ抵抗21. +5400p
pm/℃よシ小さい温i係数を持つ抵抗22の1両抵抗
の重み付合計値をとることで、製造が可能である。抵抗
21 と22は、相互に寸法比が定められる(size
 ratioed)から、有効温度係数は、普通のMO
Sプロセスでは一般に到達できない+3400ppm/
℃の温度係数である。好ましい実施例の形式では、抵抗
21と22はp”’ 、p+の抵抗としてそれぞれ製造
される。P−とP→の抵抗を使用することによシ、金属
化を必要としないオーム接触が2個の合成抵抗の間につ
くられる。金属接点は非常に不正確で、それに関連する
可変インビーダンスを鳴し、金属接点を避けることは精
確な温度係数の精度にとシ望ましいことである。あるC
MOSプロセスでは、抵抗21はタブ(tu&)拡散か
らP−抵抗として製作され、抵抗22はソース−ドレイ
ン拡散で戸抵抗として製作される。任意のCMOSプロ
セスでは、半導体タブが非常に低くドープされる時は、
その結朱為温度係数を有する抵抗ができる。それ故に、
抵抗21は。
所定寸法にたいし既知の高温度係数を持つように製作す
ることができる。抵抗22は、非常に強くドープされた
P+抵抗であるから、その結果。
1000−150OFFlll/’Cの範囲に、おいて
低温度係数となる。P−とP+抵抗を使用することによ
シ、必要容積は、P−の為、シート抵抗率(rAo)の
ため、他種の等値抵抗よシ少ない。増加絶対精度は、P
″″lも戸の小さい初期許容度によシ得られる。
更に、異なる温度係数を有するP+またはN+多結晶(
pony)抵抗は、零に近い温度係数を有するバイアス
電流基準回路を与えるのに使用される。特殊の型式のト
ランジスタが検討されたが、他種のトランジスタも使用
可能である。本発明の方法は。
ΔV□温度係数よシも大きい温度係数を有する第1a抗
と+ ’I1m温度係数よシ小さい温度係数の第2抵抗
を使用することである。次に、第1と第2抵抗は、ΔF
i1m温度係数に等しい合成抵抗を提供するように寸法
比が定められる。
今までに、零に近い温度係数のバイアス電流回路が提供
されたことは理解さるべきである。既知の異なる温度係
数を肩する2個の抵抗の寸法を定める(ratioin
ri)ことによシ、零に近い温度係数を有する回路を提
供するのに必要な望ましい温度数を持つ有効抵抗値がめ
られる。したがって、最少の温度依存性を有するバイア
ス電流基準回路が。
回路の複雑性を増加せずに与えられる。
本発明は好ましい実施例にもとづき説明されたが1本発
明は、多くの方法で変形され1%に説明し前述した以外
の多くの実施例が想定できることは画業技術者にとって
明らかであろう。したがって2本発明の真の精神及び範
囲内に包含されるすべての変更を含むことは、添付製許
請求の範囲によシ意図されている。
以下本発明の実施の態様を列記する。
1、実質的に零温度係数を有するバイアス電流基準を与
える方法にして。
第1パイボーラド2ンジスタを使用し、バイアス電流に
比例する基準電圧を与えるステップ。
第2バイボーラド2ンジスタを使用し、かつ。
夫々第1.第2の所定温度係数を有する第1゜第2抵抗
を使用し、第1.第2バイポーラトランジスタのペース
−エミッタ電圧差ΔV□に比例し、ΔV□は第3の所定
温度係数を有する基準電流を与えるステップ。
第1.第2.第5温度係数の比率を定め、第1、第2温
度係数の重み付は合計値を実質的に第3温度に等しくす
るステップ。
を具えるバイアス電流基準を与える方法。
【図面の簡単な説明】
第1図は1本発明にもとづくバイアス電流基準回路を概
略形式にて示す。 特許出願人モトローラ・インコーボレーテツド代理人弁
理士玉蟲久五部 、!i′!図 10)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、実質的に零温度係数を有するバイアス電流基準回路
    において。 第1バイポーラトランジスタを具え、バイアス電流に比
    例する基準電圧を与える基準電圧手段。 夫々、第1.第2所定温度係数を有する第1゜第2抵抗
    と直列に結合される第2バイボー2ト2ンジスタを含む
    基準電圧手段に結合され、所定の第6温度係数を有する
    第1.第2バイボー2トランジスタのベース−エミッタ
    電圧差ΔVBBに比例し、前記第1.第2抵抗の抵抗値
    に比例する基準電流を与え、第1.第2温度係数の重み
    付は合計値は、実質的に第6温度係数に等しい基準電流
    手段。 基準電流手段に結合され、基準電流に比例するバイアス
    電圧を与えるバイアス電圧手段。 バイアス電圧手段に結合され、前記基準電圧手段に対し
    てバイアス電圧に比例するバイアス電流を与えるバイア
    ス電流手段。 を具えるバイアス電流基準回路。
JP59281893A 1984-01-09 1984-12-29 ほぼ零温度係数を有するバイアス電流基準回路 Pending JPS60159919A (ja)

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US56953584A 1984-01-09 1984-01-09
US569535 1984-01-09

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