KR100228354B1 - 전원전압 및 온도변화에 무관한 기준전압 발생기 - Google Patents
전원전압 및 온도변화에 무관한 기준전압 발생기 Download PDFInfo
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Abstract
1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
반도체 회로에 사용되는 기준전압 발생회로
2.발명이 해결하고자 하는 기술적 과제
본 발명은 온도 및 입력전압의 변화에 거의 영향을 받지 않는 기준전압 발생회로를 BiCMOS 공정이 아닌 CMOS 공정으로 구현함으로써 반도체 소자의 공정 용이성 및 소자의 신뢰도를 확보하고자 한다.
3.발명의 해결 방법의 요지
간단한 저항 소자를 추가함으로써 온도변화에 따른 출력전압의 변화를 최소화시킴과 동시에 전압발생수단의 전류를 일정하게 유지시켜 줌으로써 온도 및 입력전압변화에 대한 기준전압의 변화를 최소화한다.
4.발명의 중요한 용도
일정한 공급전압을 팔요로하는 반도체 회로
Description
본 발명은 반도체 회로에 사용되는 기준전압 발생기에 관한 것으로, 특히, 공급전원전압 및 온도변화과 거의 무관하게 일정한 기준전압을 발생하는 CMOS 기준전압 발생기에 관한 것이다.
일반적으로, 아날로그-디지탈 컨버터 및 디지탈- 아날로그 컨버터 등의 아날로그 소자에서는 온도, 공급전원전압 등의 변화에 영향을 받지 않는 기준전압 발생기가 요구되고 있다.
종래의 기준전압 발생기는 바이폴라 제조공정 기술을 이용하여 제조되어 왔으나, 이 경우 CMOS회로에 이용하기 위해서는 BiCMOS공정을 채용해야 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 BiCMOS 공정을 사용하지 않고 CMOS 공정에서 발생되는 다이오드를 이용하여, 공급전원 및 온도변화에 영향을 받지 않는 기준전압 발생기를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기준전압 발생기 회로도,
도 2는 도 1에 도시된 기준전압 발생기의 입력전압에 대한 출력전압의 변화를 도시한 그래프,
도 3은 도 1에 도시된 기준전압 발생기의 온도변화에 대한 출력전압의 변화를 도시한 그래프.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
P5,P6 : PMOS 트랜지스터 R8,R9,R10 : 저항
본 발명은 입력단의 전압을 인가 받아 제 1 전압을 발생하는 제 1 전압 발생수단; 상기 입력단의 전압을 인가 받아 상기 제 1 전압과 동일한 제 2 전압을 발생하는 제 2 전압 발생수단; 상기 제 1 전압 발생수단 및 제 2 전압 발생수단의 각 출력을 입력받아 상기 제 1 전압 발생수단 및 제 2 전압 발생수단이 동일한 전압을 발생하도록 제어하는 전류보상수단; 상기 제 2 전압 발생수단에 연결된 온도보상용 제 1 저항수단; 상기 제 1 전압 발생수단에 연결된 제 1 다이오드; 및 상기 제 1 저항수단에 연결되되 상기 제 1 다이오드보다 큰 용량의 제 2 다이오드를 포함하여 이루어지는 기준전압 발생회로를 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 기준전압 발생기를 상세히 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 본 발명에 따른 기준전압 발생기는 OP앰프(1), PMOS 트랜지스터(P4 및 P5), 저항(R8, R9 및 R10) 및 다이오드(P6 및 P7)로 구성되는데, 상기 다이오드(P6 및 P7)는 확산 접합을 이용한 다이오드로, 다이오드(P7)의 크기는 다이오드(P6)의 크기보다 더 큰 크기를 갖는다.
이들의 구성 및 동작상태를 구체적으로 상세히 설명한다.
그 구성을 보면 공급전원단이 제1 MOS트랜지스터와 제1 저항 수단 및 제1다이오드 수단을 통해 접지전원단에 접속구성되어 제1 전류패스를 이루며, 공급전원단이 제2 MOS트랜지스터와 제2 저항 수단과 제3 저항 수단 및 제2 다이오드 수단을 통해 접지전원단에 접속구성되어 제2 전류패스를 이룬다. 그리고, 제1 저항수단과 제2 저항수단의 출력값을 입력받고 제1 및 제2 MOS트랜지스터의 각 게이트단에 출력단이 접속구성된 OP 앰프를 구비하며, 제2 MOS트랜지스터와 제2저항수단간의 제2전류패스 상에 출력단이 접속 구성된다.
다시 설명하면, PMOS 트랜지스터(P5) 및 PMOS 트랜지스터(P4)의 각 소오스 단자는 공급전압(VCC)에 연결되어 있고, 그 각각의 드레인 단자는 동일한 저항값을 갖는 저항(R8 및 R9)의 일측단자에 각각 연결되어 있다. 그리고, 이들 트랜지스터의 게이트 단자는 저항(R8 및 R9)의 타측 단자에 그 입력단자가 각각 연결되어 있는 OP앰프(1)의 출력단에 공통으로 연결되어 있다. 저항(R10)은 상기 저항(R9)과 직렬로 연결되어 다이오드(P7)에 연결되며, 다이오드(P6)는 상기 저항(R8)과 연결된다. 다이오드(P6 및 P7)는 PMOS 트랜지스터로 이루어진 확산접합을 이용한 다이오드로 각 게이트 단자가 공급전원전압(VCC)에 연결되고 각 드레인 단자에 접지전압에 연결되어 있다.
OP앰프(1)는 PMOS 트랜지스터(P5) 및 PMOS 트랜지스터(P4)를 통해 흐르는 전류(I1, I2)를 동일하게 하는 일종의 전류보상회로서 노드a 및 노드b의 전압을 동일하게 유지한다.
이때 전류 I는 아래의 수학식 1 로 표현될 수 있다.
[수학식 1]
즉, 상기 식에서 나타난 바와 같이 전류I는 입력전압 VCC에 무관하게 된다.
또한, 온도계수 TC를 다음의 수학식 2에서 살펴보면,
[수학식 2]
상기 수학식 2에서 나타난 바와 같이 저항(R10) 값을 조절함으로써 TC를 0로 만들 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 기준전압 발생기의 입력전압에 대한 출력전압의 변화를 도시한 그래프로서, VCC가 2.8에서 3.7V까지의 변화를 가질때의 상기 본 발명의 기준전압 발생기의 출력을 도시하고 있다. 도면 도 2에 도시된 바와 같이, 입력전압의 변화에 따른 출력전압의 변화는 거의 발생하지 않음을 쉽게 알 수 있다.
또한, 도 3은 도 1에 도시된 기준전압 발생기의 온도변화에 대한 출력전압의 변화를 도시한 그래프로서, 온도 0℃에서 100℃까지의 온도변화에 대해 VCC가 2.8에서 3.7V까지의 변화를 가질때의 상기 본 발명의 기준전압 발생기의 출력을 도시하고 있다. 도면 도 2에 도시된 바와 같이, 입력전압의 변화에 따른 출력전압의 변화는 거의 발생하지 않음을 쉽게 알 수 있다.
상기 도 2 및 도 3을 통해 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 기준전압 발생기는 온도 및 입력전압의 변화에 극히 영향을 받지 않으면서 일정한 출력전압을 발생하기 때문에, 특히 정확한 전압 공급을 필요로 하는 반도체 소자의 동작 안정성을 확보할 수 있다.
물론, 본 발명의 도 2에서 설명한 각 구성요소는 여러가지 다른 소자로 구현될 수 있다. 즉, 상기 접합 다이오드는 일반적인 pn다이오드로 대체될 수 있으며, 또한, 상기 저항은 MOS 트랜지스터로 구현될 수 있음은 통상의 지식을 가진 자라면 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
본 발명은 바이폴라 트랜지스터를 사용하지 않고 CMOS 공정을 이용한 MOS 트랜지스터를 사용하기대문에 회로 설계는 물론, 공정의 용이성을 이룰 수 있는 효과가 있다.
Claims (6)
- 입력단의 전압을 인가 받아 제 1 전압을 발생하는 제 1 전압 발생수단;상기 입력단의 전압을 인가 받아 상기 제 1 전압과 동일한 제 2 전압을 발생하는 제 2 전압 발생수단;상기 제 1 전압 발생수단 및 제 2 전압 발생수단의 각 출력을 입력받아 상기 제 1 전압 발생수단 및 제 2 전압 발생수단이 동일한 전압을 발생하도록 제어하는 전류보상수단;상기 제 2 전압 발생수단에 연결된 온도보상용 제 1 저항수단;상기 제 1 전압 발생수단에 연결된 제 1 다이오드; 및상기 제 1 저항수단에 연결되되 상기 제 1 다이오드보다 큰 용량의 제 2 다이오드를 포함하여 이루어지는 기준전압 발생회로.
- 제 1 항에 있어서,제 1 전압 발생수단은 제 1 PMOS 트랜지스터 및 상기 제 1 PMOS 트랜지스터와 연결된 제 2 저항수단을 구비하며, 제 2 전압 발생수단은 제 2 PMOS 트랜지스터 및 상기 제 2 PMOS 트랜지스터와 연결된 제 3 저항수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기준전압 발생회로.
- 제1항에 있어서,상기 전류보상수단은 OP앰프임을 특징으로 하는 기준전압 발생회로.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 및 제 2 다이오드는 MOS 트랜지스터로 구성된 확산 접합 다이오드임을 특징으로 하는 기준전압 발생회로.
- 제 2 항에 있어서,상기 제 1 내지 제 3 저항수단은 MOS 트랜지스터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기준전압 발생회로.
- 공급전원단이 제1 MOS트랜지스터와 제1 저항 수단 및 제1다이오드 수단을 통해 접지전원단에 접속구성된 제1 전류패스;상기 공급전원단이 제2 MOS트랜지스터와 제2 저항 수단과 제3 저항 수단 및 제2다이오드 수단을 통해 상기 접지전원단에 접속구성된 제2 전류패스;상기 제1 저항수단과 상기 제2 저항수단의 출력값을 입력받고 상기 제1 및 제2 MOS트랜지스터의 각 게이트단에 출력단이 접속구성된 OP 앰프; 및상기 제2 MOS트랜지스터와 상기 제2저항수단간의 상기 제2전류패스 상에 접속된 출력단을 포함하여 이루어진 기준전압 발생기.
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