JPS6327912A - 基準電圧発生回路 - Google Patents
基準電圧発生回路Info
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- JPS6327912A JPS6327912A JP62167655A JP16765587A JPS6327912A JP S6327912 A JPS6327912 A JP S6327912A JP 62167655 A JP62167655 A JP 62167655A JP 16765587 A JP16765587 A JP 16765587A JP S6327912 A JPS6327912 A JP S6327912A
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Classifications
-
- 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
- G05F3/30—Regulators using the difference between the base-emitter voltages of two bipolar transistors operating at different current densities
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S323/00—Electricity: power supply or regulation systems
- Y10S323/907—Temperature compensation of semiconductor
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、基準電圧回路、特にバイポーラトランジスタ
を用いる定電流源等に使用する基準電圧を発生する回路
に関するものである。
を用いる定電流源等に使用する基準電圧を発生する回路
に関するものである。
集積回路は、平衡差動増幅器を多用するので、制御され
た定電流源を必要とする。定電流源の設計には温度補償
回路網が必要であり、これにより増幅器の利得、直流動
作点及びその他の車装な緒特性が動作温度範囲内で不変
か或いは必要に応じて可変となるようにしている。これ
ら緒特性は、また増幅器に印加するバイアス電圧によっ
ても変わる。
た定電流源を必要とする。定電流源の設計には温度補償
回路網が必要であり、これにより増幅器の利得、直流動
作点及びその他の車装な緒特性が動作温度範囲内で不変
か或いは必要に応じて可変となるようにしている。これ
ら緒特性は、また増幅器に印加するバイアス電圧によっ
ても変わる。
集Ｍｉ論理回路に使用する差動増幅器は、一般に、定電
流源として作用するトランジスタを使用している。バイ
ポーラトランジスタの場合、そのベース及びエミッタ間
に電圧を印加すると、コレクタ端子から電子流を生じる
。何らかの？！ｌ１（ｙＬを施さなければ、このコレク
タ電流は、トランジスタに印加したバイアス電圧の変化
又はトランジスタのベース・エミッタ間ダイオード接合
の温度変化によって変動する。これらの変動は、出カイ
百号のピーク間電圧を変化させてノイズマージン（雑音
限界）や伝播遅延のような動作特性の変化を生しるので
、集ｍ論理回路の動作に悪影響を及ぼす、かかる動作特
性の変化は、予想可能な論理動作をするため同期して動
作する多（の論理回路を使用する回路では、到底許容で
きないものである。トランジスタのベース・エミッタ間
ダイオード接合に一定に調整した基準電圧を印加しても
、かような動作特性の変化が生じるのを防ぐことはでき
ない。
流源として作用するトランジスタを使用している。バイ
ポーラトランジスタの場合、そのベース及びエミッタ間
に電圧を印加すると、コレクタ端子から電子流を生じる
。何らかの？！ｌ１（ｙＬを施さなければ、このコレク
タ電流は、トランジスタに印加したバイアス電圧の変化
又はトランジスタのベース・エミッタ間ダイオード接合
の温度変化によって変動する。これらの変動は、出カイ
百号のピーク間電圧を変化させてノイズマージン（雑音
限界）や伝播遅延のような動作特性の変化を生しるので
、集ｍ論理回路の動作に悪影響を及ぼす、かかる動作特
性の変化は、予想可能な論理動作をするため同期して動
作する多（の論理回路を使用する回路では、到底許容で
きないものである。トランジスタのベース・エミッタ間
ダイオード接合に一定に調整した基準電圧を印加しても
、かような動作特性の変化が生じるのを防ぐことはでき
ない。
したがって、本発明の目的の１つは、出力ｉｔ流が温度
やバイアス電圧の変化によって変動しない 。
やバイアス電圧の変化によって変動しない 。
トランジスタ定電流源を提供することである。
本発明の他の目的は、集積論理回路等の出力ピーク間電
圧が温度やバイアス電圧の変化によって変動しないトラ
ンジスタ定電流源用基準電圧（発生）回路を提供するこ
とである。
圧が温度やバイアス電圧の変化によって変動しないトラ
ンジスタ定電流源用基準電圧（発生）回路を提供するこ
とである。
本発明の更に他の目的は、バイポーラトランジスタ型の
定電流源において、基準電圧が温度と共に変化して温度
によるベース・エミッタ電圧変化を補償する基準電圧回
路を提供することである。
定電流源において、基準電圧が温度と共に変化して温度
によるベース・エミッタ電圧変化を補償する基準電圧回
路を提供することである。
本発明は、バイポーラ型の定電流源トランジスタのベー
ス・エミッタ接合を駆動する出力電圧を生じる電気回路
である。その出力電圧は２つの成分の和であり、１つは
バイポーラトランジスタのベース・エミッタ接合の負の
温度係数で変化する電圧成分であり、今１つは大きさが
一定の電圧成分である。この電気回路は第１及び第２ト
ランジスタを有し、その各ベースは、電気的に共通とさ
れ差動増幅器の出力に接続される。第１及び第２トラン
ジスタの各コレクタはそれぞれ抵抗を介して電源に接続
し、各抵抗を通してコレクタ電流が流れるようにする。
ス・エミッタ接合を駆動する出力電圧を生じる電気回路
である。その出力電圧は２つの成分の和であり、１つは
バイポーラトランジスタのベース・エミッタ接合の負の
温度係数で変化する電圧成分であり、今１つは大きさが
一定の電圧成分である。この電気回路は第１及び第２ト
ランジスタを有し、その各ベースは、電気的に共通とさ
れ差動増幅器の出力に接続される。第１及び第２トラン
ジスタの各コレクタはそれぞれ抵抗を介して電源に接続
し、各抵抗を通してコレクタ電流が流れるようにする。
各抵抗にそれを流れるコレクタ電流に正比例する電圧降
下が生じ、これらの電圧を差動増幅器の両入力端に印加
して電圧差を求める。この回路構成により、第１及び第
２トランジスタには等しい大きさのコレクタ電流が流れ
る。
下が生じ、これらの電圧を差動増幅器の両入力端に印加
して電圧差を求める。この回路構成により、第１及び第
２トランジスタには等しい大きさのコレクタ電流が流れ
る。
コレクタ電流は、トランジスタのベース・エミッタ接合
温度の上昇と共に増加する。
温度の上昇と共に増加する。
第１の負荷抵抗を第１トランジスタのベース・エミッタ
間に接続して、これにベース・エミッタ間電圧に比例す
る電流を流す、この抵抗を流れる電流は、ベース・エミ
ッタ間電圧の負の温度係数に従って、温度の上昇と共に
減少する。
間に接続して、これにベース・エミッタ間電圧に比例す
る電流を流す、この抵抗を流れる電流は、ベース・エミ
ッタ間電圧の負の温度係数に従って、温度の上昇と共に
減少する。
上述した３つの電流は、第２の負荷抵抗に流し、これら
合成電流の大きさが温度変化に対して一定となるように
配分する。第１負荷抵抗の両端電圧は、定電流源トラン
ジスタのベース・エミッタ接合間のＡ度による電圧変化
を補償する電圧成分を構成する。第２負萄抵抗の両端電
圧は定電流源トランジスタのベース・エミッタ接合を駆
動し、これにより定電流源動作を行わせる定電圧成分を
構成する。これら第１及び第２電圧成分の和を供給する
ことにより、定電流源トランジスタのコレクタに定ＩＫ
流が流れる。
合成電流の大きさが温度変化に対して一定となるように
配分する。第１負荷抵抗の両端電圧は、定電流源トラン
ジスタのベース・エミッタ接合間のＡ度による電圧変化
を補償する電圧成分を構成する。第２負萄抵抗の両端電
圧は定電流源トランジスタのベース・エミッタ接合を駆
動し、これにより定電流源動作を行わせる定電圧成分を
構成する。これら第１及び第２電圧成分の和を供給する
ことにより、定電流源トランジスタのコレクタに定ＩＫ
流が流れる。
第３図は、本発明による基準電圧回路（１ｏ）を３つの
定電流出力を住じる定電流源に使用した例を示す。この
基準電圧回路（１０）の出力導体（１２）。
定電流出力を住じる定電流源に使用した例を示す。この
基準電圧回路（１０）の出力導体（１２）。
（１４）間には、３個の定電流、を構成するＮＰＮ型シ
リコントランジスタ（１６）のベース・エミッタ接合と
エミッタ抵抗の直列回路を駆動する出力電圧が住じる。
リコントランジスタ（１６）のベース・エミッタ接合と
エミッタ抵抗の直列回路を駆動する出力電圧が住じる。
出力導体（１２）は各トランジスタ（１６）のベース（
１８）に接続し、各エミッタ（２２）にエミッタ抵抗器
（２０）の一端を接続する。各エミッタ抵抗！１（２０
）の他端は、出力導体（１４）に接続する。後述する如
く、導体（１２） 、 （１４）間出力電圧の定電圧
成分は、エミッタ抵抗器（２０）の両端に現われる。
１８）に接続し、各エミッタ（２２）にエミッタ抵抗器
（２０）の一端を接続する。各エミッタ抵抗！１（２０
）の他端は、出力導体（１４）に接続する。後述する如
く、導体（１２） 、 （１４）間出力電圧の定電圧
成分は、エミッタ抵抗器（２０）の両端に現われる。
第２図は、定電流源トランジスタ（１６）の順方向のベ
ース・エミッタ間電圧の負の温度係数を示す。パラメー
タＶＣＯはバンドギャップ電圧を表わし、絶対温度Ｏ°
（０°Ｋ）まで温度係数特性を外挿（補飾）すると、
この電圧はシリコンの場合約１．２２ボルトとなる。シ
リコン製バイポーラトランジスタのベース・エミッタ接
合の温度係数Ｃ工は、約２ ｍｖ／ ”Ｃである。温度
増加によるベース・エミッタ間電圧変化は１℃当たり２
ｎ＋ｖの割合で抵抗器（２０）両端の温度上昇を生しる
ので、トランジスタ（１６）のエミッタ（２２）及びコ
レクタ（２４）を流れる電流１ｏを一定に維持するには
、２ ｒａｖ／ ℃のオフセット（相殺）電圧を発生さ
せて抵抗器（２０）の両端電圧を一定にする必要がある
。（以下の説明では、どのトランジスタのエミッタ及び
コレクタ電流も同じであると仮定する。）第１図に、こ
のエミッタ抵抗器（２０）の両端電圧を一定に維持する
働きをする本発明の基／＄電圧発生回路の一実施例を示
す。
ース・エミッタ間電圧の負の温度係数を示す。パラメー
タＶＣＯはバンドギャップ電圧を表わし、絶対温度Ｏ°
（０°Ｋ）まで温度係数特性を外挿（補飾）すると、
この電圧はシリコンの場合約１．２２ボルトとなる。シ
リコン製バイポーラトランジスタのベース・エミッタ接
合の温度係数Ｃ工は、約２ ｍｖ／ ”Ｃである。温度
増加によるベース・エミッタ間電圧変化は１℃当たり２
ｎ＋ｖの割合で抵抗器（２０）両端の温度上昇を生しる
ので、トランジスタ（１６）のエミッタ（２２）及びコ
レクタ（２４）を流れる電流１ｏを一定に維持するには
、２ ｒａｖ／ ℃のオフセット（相殺）電圧を発生さ
せて抵抗器（２０）の両端電圧を一定にする必要がある
。（以下の説明では、どのトランジスタのエミッタ及び
コレクタ電流も同じであると仮定する。）第１図に、こ
のエミッタ抵抗器（２０）の両端電圧を一定に維持する
働きをする本発明の基／＄電圧発生回路の一実施例を示
す。
第１図中、基準電圧発生回路（１０）は演算増幅器（５
０）を仔し、この増幅器（５０）は差動増幅器で出力信
号を出力端（５２）に生しる。差動増幅器（５０）の出
力信号は、その非反転入力端（５４）と反転入力端（５
６）間に印加した入力端子の差を表わす。差動増幅器（
５０）の出力端（５２）は、第１ＮＰＮＩ−ランジスタ
（６０）のベース（５８）及び第２ＮＰＮ トランジス
タ（６４）のベース（６２）に帰還接続する。トランジ
スタ（６０）及び（６４）は、後述する如く各エミッタ
面積を互いに異ならせる。
０）を仔し、この増幅器（５０）は差動増幅器で出力信
号を出力端（５２）に生しる。差動増幅器（５０）の出
力信号は、その非反転入力端（５４）と反転入力端（５
６）間に印加した入力端子の差を表わす。差動増幅器（
５０）の出力端（５２）は、第１ＮＰＮＩ−ランジスタ
（６０）のベース（５８）及び第２ＮＰＮ トランジス
タ（６４）のベース（６２）に帰還接続する。トランジ
スタ（６０）及び（６４）は、後述する如く各エミッタ
面積を互いに異ならせる。
導体（６６）は、トランジスタ（６０）のコレクタ（７
０）に抵抗器（６８）を介して正電圧＋■を供給すると
共に、トランジスタ（６４）のコレクタ（７４）にも抵
抗器（７２）を介して＋■を供給する。トランジスタ（
６０）のコレクタ（７０）は差動増幅器（５０）の非反
転入力（５４）に接続され、他方、トランジスタ（６４
）のコレクタ（７４）は差動増幅器（５０）の反転入力
（５６）に接続される。トランジスタ（６０）のエミッ
タ（７８）とトランジスタ（６４）のエミッタ（８０）
間に、抵抗器（’／６） （第１の）ニー抗）が接続
される。第１の負荷抵抗器（８２） （第２の抵抗）
がトランジスタ（６０）のベース（５８）とエミッタ（
７８）間に接続され、第２の負荷抵抗器（８４） （
第３の抵抗）がトランジスタ（６０）のエミッタ（７８
）及び抵抗器（７６）の接続点と一方の出力導体（１４
）との間に接続される。出力導体（１４）は、負電圧源
又は接地電位に接続される。
０）に抵抗器（６８）を介して正電圧＋■を供給すると
共に、トランジスタ（６４）のコレクタ（７４）にも抵
抗器（７２）を介して＋■を供給する。トランジスタ（
６０）のコレクタ（７０）は差動増幅器（５０）の非反
転入力（５４）に接続され、他方、トランジスタ（６４
）のコレクタ（７４）は差動増幅器（５０）の反転入力
（５６）に接続される。トランジスタ（６０）のエミッ
タ（７８）とトランジスタ（６４）のエミッタ（８０）
間に、抵抗器（’／６） （第１の）ニー抗）が接続
される。第１の負荷抵抗器（８２） （第２の抵抗）
がトランジスタ（６０）のベース（５８）とエミッタ（
７８）間に接続され、第２の負荷抵抗器（８４） （
第３の抵抗）がトランジスタ（６０）のエミッタ（７８
）及び抵抗器（７６）の接続点と一方の出力導体（１４
）との間に接続される。出力導体（１４）は、負電圧源
又は接地電位に接続される。
出力導体（１４）は、この基準電圧発生回路（１０）を
エミッタ結合論理（ＥＣＬ）回路と共に使用する場合に
は、負電圧源に接続するのが普通である。
エミッタ結合論理（ＥＣＬ）回路と共に使用する場合に
は、負電圧源に接続するのが普通である。
上述した回路は、次のようにシ」作して所望特性の出力
電圧を住じる。
電圧を住じる。
第１図の回路は、” １１４ＥＥ Ｊ、 ５ｏｌｉｄ−
Ｓむａｔｅ Ｃ１ｒ−ｃｕｉｔｓ ” ＋ Ｖａｔ、
ＳＣ９の第３８８〜３９３頁（１９７４年１２月発行）
に記載されているＢｒｏｋａ−型のバンドギャップ回路
と類似している。しかし、Ｂｒｏｋａｈ回路には抵抗器
（８２）が含まれていない。この抵抗器（８２）は、第
３図の定電流源トランジスタ（１６）のベース・エミッ
タ電圧補償に必要な電流成分を生しるものである。
Ｓむａｔｅ Ｃ１ｒ−ｃｕｉｔｓ ” ＋ Ｖａｔ、
ＳＣ９の第３８８〜３９３頁（１９７４年１２月発行）
に記載されているＢｒｏｋａ−型のバンドギャップ回路
と類似している。しかし、Ｂｒｏｋａｈ回路には抵抗器
（８２）が含まれていない。この抵抗器（８２）は、第
３図の定電流源トランジスタ（１６）のベース・エミッ
タ電圧補償に必要な電流成分を生しるものである。
上述したとおり、差動増幅器（５０）は、その非反転入
力（５４）と反転入力（５６）間に印加される電圧信号
を減算し、その出力端（５２）に増幅した差信号を生じ
る。差動増幅器（５０）の出力（５２）はトランジスタ
（６０）及び（６４）のベース（５８）及び（６２）を
同時に駆動するので、差動増幅器（５０）の両人力（５
４） 、 （５６）に現われる電圧信号は等しい定常
値を有する。非反転入力（５４）と反転入力（５６）に
印加される電圧信号は、それぞれトランジスタ（６０）
のコレクタ（７０）及び抵抗器（６８）を流れる電流■
１と、トランジスタ（６４）のコレクタ（７４）及び抵
抗器（７２）を流れる電流Ｉ２とにより生じる。抵抗器
（６８）と（７２）とは同一抵抗値を有し差動増幅器（
５０）の入力インピーダンスは十分高いので、入力（５
４） 、 （５６）に流入する電流は無視できる大き
さであり、出力端（５２）に現われる信号は電流１１と
１２との差となり、この差は通常０となるものである。
力（５４）と反転入力（５６）間に印加される電圧信号
を減算し、その出力端（５２）に増幅した差信号を生じ
る。差動増幅器（５０）の出力（５２）はトランジスタ
（６０）及び（６４）のベース（５８）及び（６２）を
同時に駆動するので、差動増幅器（５０）の両人力（５
４） 、 （５６）に現われる電圧信号は等しい定常
値を有する。非反転入力（５４）と反転入力（５６）に
印加される電圧信号は、それぞれトランジスタ（６０）
のコレクタ（７０）及び抵抗器（６８）を流れる電流■
１と、トランジスタ（６４）のコレクタ（７４）及び抵
抗器（７２）を流れる電流Ｉ２とにより生じる。抵抗器
（６８）と（７２）とは同一抵抗値を有し差動増幅器（
５０）の入力インピーダンスは十分高いので、入力（５
４） 、 （５６）に流入する電流は無視できる大き
さであり、出力端（５２）に現われる信号は電流１１と
１２との差となり、この差は通常０となるものである。
差動増幅器（５０）の利得は十分に高くし、両人力（５
４） 。
４） 。
（５６）間の信号差が殆どＯであるが正確に０ではない
とき、負帰還により出力（５２）の電圧を変化させて入
力信号電圧差が０に近づくようにする。
とき、負帰還により出力（５２）の電圧を変化させて入
力信号電圧差が０に近づくようにする。
電流１１及びＩ２は、次の近似式で表わされる。
ここで、Ｉ ｓｌとＩ ｆｆ２は各トランジスタ（６０
） 。
） 。
（６４）のベース・エミッタ接合の飽和電流（すなわち
、ベース・エミッタ間ダイオードの逆バイアス漏洩電流
）、Ｋはボルツマン定数（１，３８ｘ １０−２ｊｗｓ
／℃） 、Ｔは絶対温度（’Ｋ） 、ｑは電子の電荷（
１，６０Ｘ １０− ”クーロン）、そして、ｖｌ及び
■２はトランジスタ（６０）及び（６４）のベース・エ
ミッタ間電圧である。Ｉｔ及び１２に関する上式は、ト
ランジスタ（６０）及び（６４）の各エミッタ電流が等
しく且つＩ Ｇ１及び１０２より十分に大きい場合に成
立する。
、ベース・エミッタ間ダイオードの逆バイアス漏洩電流
）、Ｋはボルツマン定数（１，３８ｘ １０−２ｊｗｓ
／℃） 、Ｔは絶対温度（’Ｋ） 、ｑは電子の電荷（
１，６０Ｘ １０− ”クーロン）、そして、ｖｌ及び
■２はトランジスタ（６０）及び（６４）のベース・エ
ミッタ間電圧である。Ｉｔ及び１２に関する上式は、ト
ランジスタ（６０）及び（６４）の各エミッタ電流が等
しく且つＩ Ｇ１及び１０２より十分に大きい場合に成
立する。
抵抗器（７６）の両端電圧は、トランジスタ（６０）及
び（６４）のベース・エミッタ間電圧のｆｉｇ Ｖ ｏ
を表わし、次式で与えられる。
び（６４）のベース・エミッタ間電圧のｆｉｇ Ｖ ｏ
を表わし、次式で与えられる。
（３）式は、指数対数変換を行うと共に可変項と一定項
に分けることにより（１）及び（２）式から求まる。
に分けることにより（１）及び（２）式から求まる。
本発明の好適な実施例では、トランジスタ（６０）のエ
ミッタ面積は“Ａ１であり、トランジスタ（６４）のそ
れは” ｎｘＡ”である。したがって、ｌ Ｇ２とｌ
Ｇ１の比は“ｎ３である。
ミッタ面積は“Ａ１であり、トランジスタ（６４）のそ
れは” ｎｘＡ”である。したがって、ｌ Ｇ２とｌ
Ｇ１の比は“ｎ３である。
差動増幅器（５０）は電流！１と１２を強制的に等しく
するので、上記（３）式の右辺の第１項はＯとなり、抵
抗器（７６）の両端電圧は次式で表わせる。
するので、上記（３）式の右辺の第１項はＯとなり、抵
抗器（７６）の両端電圧は次式で表わせる。
Ｔ
ｙ Ｏ＝ −１ｎ ｎ ” ” （’史
にまた、トランジスタ（６０）と（６４）のベース・エ
ミッタ電圧を含む閉回路につきキルヒ；Ｉ；フフの電圧
法則を通用すると、次式が得られる。
にまた、トランジスタ（６０）と（６４）のベース・エ
ミッタ電圧を含む閉回路につきキルヒ；Ｉ；フフの電圧
法則を通用すると、次式が得られる。
Ｔ
Ｖｏ ＝ ｌ ｎ ｎ ＝Ｒ？ＧＸ １２
・・−（５）ここで、Ｒ？６は抵抗器（７６）の抵抗値
を１ｓ！、；ｂす。
・・−（５）ここで、Ｒ？６は抵抗器（７６）の抵抗値
を１ｓ！、；ｂす。
第２の負荷である抵抗器（８４）を流れる合計電流ＩＴ
は電流１１．１２及びＩ３の和であるから、次式で表わ
せる。
は電流１１．１２及びＩ３の和であるから、次式で表わ
せる。
ＩＴ −１１＋１２ ＋１３ ＝２ １２
＋ １３電流１１とＩ２の和は、（６）式から明らか
なように、温度上昇に伴って増加する。一方、抵抗器（
８２）を流れる電流１３は次式で表わせる。
＋ １３電流１１とＩ２の和は、（６）式から明らか
なように、温度上昇に伴って増加する。一方、抵抗器（
８２）を流れる電流１３は次式で表わせる。
１３＝ＶＬ／Ｒ＠２ ・・・・（７
）ここで、Ｒ１１２は抵抗！（８２）の抵抗値である。
）ここで、Ｒ１１２は抵抗！（８２）の抵抗値である。
次に、第２図を参照して説明する。トランジスタ（６０
）のベース・エミッタ間電圧の温度係数は、数学的に次
式より得られる。
）のベース・エミッタ間電圧の温度係数は、数学的に次
式より得られる。
Ｉ３ ｍＶａｏ／Ｒ８２−ＣＬ ＸＴ／Ｒ＠２”＜８）
ここで、前述のとおり、Ｖ ａＯはシリコンのバンドギ
ャップ電圧（約１．２２Ｖ） 、Ｃｔは温度係数（約２
ｍν／℃）、Ｔは絶対温度（°Ｋ）である、Ｃ８）式よ
り、抵抗器（８２）を流れる電流１３は、トランジスタ
（６０）のベース（５８）とエミッタ（７８）のダイオ
ード接合間電圧の温度変化に比例して温度上昇と共に低
下することが認められるであろう。
ここで、前述のとおり、Ｖ ａＯはシリコンのバンドギ
ャップ電圧（約１．２２Ｖ） 、Ｃｔは温度係数（約２
ｍν／℃）、Ｔは絶対温度（°Ｋ）である、Ｃ８）式よ
り、抵抗器（８２）を流れる電流１３は、トランジスタ
（６０）のベース（５８）とエミッタ（７８）のダイオ
ード接合間電圧の温度変化に比例して温度上昇と共に低
下することが認められるであろう。
第１図の回路において、本発明では、電流ＩＬ＋１２及
びＩ３の和すなわち抵抗器（８４）を流れる電流Ｉｔが
温度に対して一定値となるように、抵抗器（７６） 、
（８２）の抵抗値及びｎの値を選定する。ここで、
１丁は、史に次式で表わすことができる。
びＩ３の和すなわち抵抗器（８４）を流れる電流Ｉｔが
温度に対して一定値となるように、抵抗器（７６） 、
（８２）の抵抗値及びｎの値を選定する。ここで、
１丁は、史に次式で表わすことができる。
１９）式の右辺の〔〕内の項が０であれば、電流１丁は
温度に対して一定値になる。この条件下で、抵抗器（７
６）及び（８２）の抵抗値は次式で表わせる。
温度に対して一定値になる。この条件下で、抵抗器（７
６）及び（８２）の抵抗値は次式で表わせる。
Ｒ５２−Ｖａｏ／ ＩＴ ” （
１１）こうすれば、導体（１２） 、 （１４）間の
出力電圧は抵抗器（８２）と（８４）の両端電圧の和で
あり、６１１者はトランジスタ（６０）のベース・エミ
ッタ電圧の温度変化に応じて変化し、後者は温度や電源
電圧の変化に無関係に一定の電圧となる。次に、本発明
による定電流源用の基ｄＩ＝電圧発生回路の設置例を手
順に従って述べる。
１１）こうすれば、導体（１２） 、 （１４）間の
出力電圧は抵抗器（８２）と（８４）の両端電圧の和で
あり、６１１者はトランジスタ（６０）のベース・エミ
ッタ電圧の温度変化に応じて変化し、後者は温度や電源
電圧の変化に無関係に一定の電圧となる。次に、本発明
による定電流源用の基ｄＩ＝電圧発生回路の設置例を手
順に従って述べる。
設計例
この例では、抵抗器（２０）の両＠電圧及び電流ＩＴと
してそれぞれ４００ ｎ＋Ｖ及び０．１ ｍＡを選定す
る。
してそれぞれ４００ ｎ＋Ｖ及び０．１ ｍＡを選定す
る。
トランジスタ（６０）と（１６）のベース・エミッタ電
圧は相互に相殺するので、抵抗器（８４）の両端１圧は
抵抗器（２０）両端電圧と等しい。よって、抵抗器（２
０）の抵抗値は４ＱＯｍＶ／ ０．１ｍＡ＝４にΩであ
る。抵抗１（８２）の値はバンドギ中フプ電圧ＶＧＯに
よって決まるが、この電圧値はシリコントランジスタの
場合約１．２２Ｖである。したがって、■（抗器（８２
）の値は１．２２Ｖ ／ ０．１ ｍＡ＝ １２．２に
Ωである。
圧は相互に相殺するので、抵抗器（８４）の両端１圧は
抵抗器（２０）両端電圧と等しい。よって、抵抗器（２
０）の抵抗値は４ＱＯｍＶ／ ０．１ｍＡ＝４にΩであ
る。抵抗１（８２）の値はバンドギ中フプ電圧ＶＧＯに
よって決まるが、この電圧値はシリコントランジスタの
場合約１．２２Ｖである。したがって、■（抗器（８２
）の値は１．２２Ｖ ／ ０．１ ｍＡ＝ １２．２に
Ωである。
抵抗器（７６）の値は、次のように計算する。トランジ
スタ（６４）のエミッタ面積がトランジスタ（６０）の
それより８倍大きいと仮定すると、ｎ＝８であり、ｌｎ
８へ２である。３００°にでは、トランジスタ（６０）
のベース・エミッタ間接合によるシリコンダイオードの
接合電圧は約８２５ ｍＶである。
スタ（６４）のエミッタ面積がトランジスタ（６０）の
それより８倍大きいと仮定すると、ｎ＝８であり、ｌｎ
８へ２である。３００°にでは、トランジスタ（６０）
のベース・エミッタ間接合によるシリコンダイオードの
接合電圧は約８２５ ｍＶである。
３００°にで抵抗器（７６）を流れる電流Ｉ２は、（６
）。
）。
ｆｉ＋、 （１１）式より次式で与えられる。
瓜抗値Ｒｖｓは、（６）式より導かれる次式で計算する
。
。
Ｘ１２
なお、上述の説明は本発明の好適な一実施例に基いて行
ったが、本発明は、その要旨を逸脱することなく種々の
変更が可能なものである。
ったが、本発明は、その要旨を逸脱することなく種々の
変更が可能なものである。
以上の説明で明らかなように、本発明による基準電圧発
生回路は、予め定めたエミッタ面積比を存する２個のト
ランジスタ、５個の抵抗及び作’ｄＪ増幅器を用いる簡
単な構成により、バイポーラトランジスタを用いる定電
流源に適合した基準電圧を発生する。これにより、広範
囲の温度変化に対し極めて高精度の安定した定電流源を
得ることができる。よって、高安定増幅器やデジタル、
アナログ変換器等に使用して特に好適である。
生回路は、予め定めたエミッタ面積比を存する２個のト
ランジスタ、５個の抵抗及び作’ｄＪ増幅器を用いる簡
単な構成により、バイポーラトランジスタを用いる定電
流源に適合した基準電圧を発生する。これにより、広範
囲の温度変化に対し極めて高精度の安定した定電流源を
得ることができる。よって、高安定増幅器やデジタル、
アナログ変換器等に使用して特に好適である。
第１図は本発明による基／＄電圧発生回路の実施例を示
す回路図、第２図は導通状態のＮＰＮ型バイポーラトラ
ンジスタの負の温度係数をネタ−図、第３図は本発明に
よる基準電圧発生回路を定電流源回路に使用した例を示
す図である。 （１０）・・・・基準電圧発生回路、（５０）・・・・
差ｖノ増幅器、（６０）及び（６４）・・・・第１及び
第２トランジスタ、（７６） 、 （８２）及び（８
４）・・・・第１、第２及び第３抵抗。
す回路図、第２図は導通状態のＮＰＮ型バイポーラトラ
ンジスタの負の温度係数をネタ−図、第３図は本発明に
よる基準電圧発生回路を定電流源回路に使用した例を示
す図である。 （１０）・・・・基準電圧発生回路、（５０）・・・・
差ｖノ増幅器、（６０）及び（６４）・・・・第１及び
第２トランジスタ、（７６） 、 （８２）及び（８
４）・・・・第１、第２及び第３抵抗。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ベースが共通接続され、コレクタがそれぞれ抵抗を介し
て電源に接続され、エミッタ面積比が予め定められた第
１及び第２のトランジスタと、該第１及び第２トランジ
スタのコレクタ電圧差を増幅してその出力を上記第１及
び第２トランジスタのベースに帰還する差動増幅器と、 上記第１トランジスタのベース及び上記第２トランジス
タのエミッタ間に直列接続され、その接続点に上記第１
トランジスタのエミッタが接続された第１及び第２の抵
抗と、 該抵抗の上記接続点及び基準電位源間に接続された第３
の抵抗とを具える基準電圧発生回路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/884,119 US4714872A (en) | 1986-07-10 | 1986-07-10 | Voltage reference for transistor constant-current source |
| US884119 | 1997-06-27 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6327912A true JPS6327912A (ja) | 1988-02-05 |
Family
ID=25383992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62167655A Pending JPS6327912A (ja) | 1986-07-10 | 1987-07-03 | 基準電圧発生回路 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4714872A (ja) |
| EP (1) | EP0252320B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6327912A (ja) |
| CA (1) | CA1251523A (ja) |
| DE (1) | DE3778438D1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006109349A (ja) * | 2004-10-08 | 2006-04-20 | Ricoh Co Ltd | 定電流回路及びその定電流回路を使用したシステム電源装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2894776B2 (ja) * | 1990-03-02 | 1999-05-24 | 日本電気株式会社 | 半導体集積回路 |
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- 1986-07-10 US US06/884,119 patent/US4714872A/en not_active Expired - Fee Related
-
1987
- 1987-05-29 CA CA000538390A patent/CA1251523A/en not_active Expired
- 1987-06-10 EP EP87108354A patent/EP0252320B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-06-10 DE DE8787108354T patent/DE3778438D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1987-07-03 JP JP62167655A patent/JPS6327912A/ja active Pending
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0252320B1 (en) | 1992-04-22 |
| US4714872A (en) | 1987-12-22 |
| EP0252320A1 (en) | 1988-01-13 |
| CA1251523A (en) | 1989-03-21 |
| DE3778438D1 (de) | 1992-05-27 |
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