JPS6062213A - 基準電圧回路 - 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】 産業上の利用分野 本発明し１１、基準電圧回路、特に温度による出力１１
Ｌ圧の変化を・零、或いは任意の値に設定できる基準′
市川回路に関する。

従来例の構成とその問題点 基準？を用回路、特に集積回路装置における基準電圧回
路に於いては、ツェナーダイオードによる方式、及びバ
ンドギャップ方式として良く知られた方式によるものが
、一般的である。別けても、ノイズレベルの低さ、基準
電圧値の精密な制御。

低電圧の基準電圧が要求される回路部分では、バンドギ
ヤ１．ブ方式によるものが主流である。

バンドギャップ方式による基準電圧回路は、トランジス
タのベース、エミッタ間電圧、或いは、ダイオード順方
向降下電圧が持つ負の温度係数と異なる電流密度で動作
する二つのトランジスタのベース、エミッタ間電圧、或
いは、ダイオードの順方向降下電圧の差が持つ正の温度
係数を用いて、温度補償を行い、零温度係数の基準電圧
を発生させる回路方式である。

ところが、近年電子機器の低消費電力化が進むにつれ、
バンドギャップ方式による基準電圧回路も、低消費電流
化が図られる様になってきたが。

従来の回路方式では、どうしても困難が伴った。

第１図に、従来の回路方式による、バンドギャップ方式
の基準電圧回路を示す。トランジスタＱ　−Ｑ　抵抗Ｒ
１〜Ｒ３で基準電圧部全構成し。

１　３’ トランジスタＱ　−Ｑ　抵抗Ｒ４で基準′亀圧部に４　
６’ 電流全供給している。なお起動回路については省いであ
る。

この回路の基準電圧値は、各トランジスタのベース電流
を無視し、Ｑｌ、０２の両トランジスタの’（、！ｆＩ
’ｌ−が揃っているものとすると、（１）式の様な近似
式で表わされる。

両トランジスクＱ１，０２の動作電流密度比■１／■２
ｔ」、抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗比とトランジスタＱ１．Ｑ
２のエミッタ面積比を組合せて得られる。そこで（１）
式金書き直すと（２）式の様になる。

（八：０２のエミッタ面積／Ｑ１のエミッタ面積）ここ
で、基準電圧ｖＲＥＦの温度係数は、（２）式を温ｊ皮
Ｔで微分することによって得られ、（３）式で表わされ
る。

・・・・・・（３） この回路の消費電流は、トランジスタＱ５．Ｑ６による
カレントミラーの電流比をｎとすると、（４）式で表わ
される。

■ｏ”（ｖＲＥＦ”ＢＦ２）＠−（１＋ｎ）　−−＝（
４）４ この時、トランジスタＱ　から供給する電流Ｉ６は、ト
ランジスタＱ１．Ｑ２を流れる電流よりも大きくなけれ
ばならない。

１６°　（ｖＲＥＦ−”ＢＦ２）　＞ ４ 低消費電流とするには、（６）式の右辺の電流を極力抑
える必要がある。実際的な数値としては、ＡＲ２／Ｒ１
は、２〜２０程度で設定される。抵抗Ｒ３も大きくすれ
ば低消費電流が図れるが、それに伴って５抵抗Ｒ１，Ｒ
２も太きくなり、通常の半導体集積回路装置製造工程の
、拡散工程による抵抗素子を使用する場合、むやみに高
抵抗を作るのは困難である。

そこでＡＲ２／Ｒ１を２．Ｒ３を１にΩとして、消費電
流をめる。捷ず（３）式を用いて、抵抗Ｒ１〜Ｒ３を設
定ずルＶＣ当り、Ａ−２，Ｒ２／Ｒ１−１，２ｖＢＦ／
２Ｔ＝−２（ｍＶ／’リ　とすると、Ｒ１＝Ｒ２＝　３
３．３にΩ。

Ｒ３−１ｋＱとなる。次に（２）式により基準電圧を計
’ｒ＋　すルト、■ＢＥ−６５０ｍＶの場合、ｖＲＥＦ
−１，２５ｖとなる。抵抗Ｒ４も３０　ｋ　ｒ−）程度
とすると、トランジスタＱ６　を流れる電流Ｉ５は２０
μＡとなる。

（５）式の右辺のトランジスタＱ１，０２に流れる電流
ｒ１．３６７＋八となり、電流Ｉ６ばこれ」ン、上の電
流か必要となる。ところが、電流Ｉ５　”　６は、基準
電圧■ＲＥＦ、抵抗値Ｒ４等で決寸っているため、それ
らのばらつき、温度によるドリフトなど全考慮にいれな
ければ、（６）式を満足できなくなる。そこで実際的な
値としては、電流Ｉ６は、６ｏ１ｔＡカレントミラーの
電流比３程度に設定される。

したがって、トータルの消費電流Ｉ０は、（４）式を用
いて、Ｉｏ＝８ΦμＡとめられる。

製造工程で拡散抵抗を使う限り、上記の割算による消費
電流８ｏμＡ’（＜下回ることは困難である。

このように、従来の回路方式によるバンドギャップ方式
の基準電圧回路は、低消費電流化が困難であるという重
欠点を有していた。

発明の目的 本発明は、上記従来のバンドギャップ方式の基準電圧回
路の持つ欠点を排除すべくなされたものであり、低消費
電流化の可能なバンドギヤ１．プ方式の基準電圧回路を
提供するものである。

発明の構成 本発明は、要約するに、異なる電流密度で動作する電流
ミラ一対の両トランジスタの電路に対して、それぞれ、
電流源全結続するとともに、前記一方のトランジスタと
電流源との間に抵抗もしくは抵抗とダイオードとの縦続
体を接続した構成の基準電圧回路であり、これにより、
抵抗値の選択ないしは抵抗とダイオードとの組合せによ
り、任意の温度依存性を有する基準電圧回路を得ること
がてきる。

実施例の説明 」ン−Ｉ・、第２図を参照してこの発明全説明する。

第２図のトランジスタＱ１１．Ｑ１２　は、異なる電流
密度で動作するトランジスタで、ベース、エミッタ間′
直圧の差ΔｖＢＥは抵抗Ｒ１１で検出される。

この電流をカレントミラー結合トランジスタ対Ｑ１３　
”１４　て移し、抵抗Ｒ１２に生じる正の温度係数を持
つ７Ｌ圧と、負の温度係数を持つトランジスタＱ１１の
ベース、エミッタ間電圧の和で、零温度係数の基ｑ電圧
ｖＲＥＦを合成する。

したがって、基準電圧■ＲＥＦは（６）式で表わされる
。

ゝ°　基準電圧の温度係数δ■ＲＥＦ／δＴ　は（ア）
式で表わされる。

・・・・・・（７） また、消費電流Ｉ。は（８）式で表わされる。

（５）式と（８）式とを比較しても明らかな様に、第１
図のトランジスタＱ１３．及びＱ１４に流す電流が不必
要なために、消費電流が少なくてすむことがわかる。

具体的な数値を代入してみると、従来例と同じ（、Ａ＝
２　、ｎ＝１、−Ｒ１１＝１ｋＱとする。（７）式％式
％：３３３ にΩ　、（６）式、ｌ：す、ｖＢＥ１１＝６５０（ｍｖ
ンとすると、ｖＲＥＦ−１，２５ｖ、（８）式ヨり消費
電流工。−３６１１Ａとなり、従来の回路例の８０μＡ
に比較して、半分以下の消費電流で良い。

このように、従来のバンドギャップ方式の基準電圧回路
に比較して、本発明の実施例による基準電圧回路の場合
、同等な回路定数で半分以下の消費電流で済むため、低
消費電流の必要な回路装置には最適である。

第３図は本発明の他の実施例回路であシ、抵抗Ｒ１２と
トランジスタＱ１１との間に、順方向ダイオードＤ４・
・・Ｄｎを挿入したものである。これにより、基べ（電
圧値■ｒｅｆ　の違った設定値ならびにその温度依存性
の選択的変更が可能である。

捷だ、第４図は本発明の別の実施例回路であり、トラン
ジスタＱ１１．Ｑ１２のベース電流をトランジスタＱ１
６　を通じて与える回路構成により、回路動作の低消費
電流化、安定化が可能である。

発明の効果 以にの説明から明らか′ｆｆ、様に、本発明に」：る基
？（ｌ−電圧回路に於いては、従来のバンドギャップ方
式の）Ｕｊ；へ（電圧回路と比較して、半分以下の消費
電流で済むため、低消費電流の必要な回路装置に一二最
適であり、従来の回路の欠点は、排除される。

捷／こ、素子数が少なく、高抵抗の数も、従来の回路例
では、約３個必要だったものが、本発明に導体集積回路
装置に応用する場合、マスク上の占有面積を小さくでき
る。さらに、各素子がすべて比で設定されるため、絶対
値のばらつきに強いなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のバッドギャップ方式の基準電圧回路図
、第２図は、本発明の一実施例に」：る基準電圧回路、
第３図、第４図はそれぞれ本発明の他の実施例基準電圧
回路図である。 Ｑｌｌ−Ｑｌ、・・・・　トランジスタ、Ｒ１１，Ｒ１
２・・・・抵抗、Ｄ４〜Ｄｎ・・・・・ダイオード。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名ＣＤ
　（Ｊ 区

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 異なる電流密度で動作する第１の電流ミラ一対の両トラ
   ンジスタの電路に対して、それぞれ、電流０；１を結続
   するとともに、前記一方のトランジスタど電流源との間
   に抵抗もしくは抵抗とダイオードとの縦続体を接続した
   構成の基準電圧回路。