KR101000858B1 - Band Gap Reference Voltage Generator - Google Patents

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Abstract

밴드 갭 기준전압 발생기가 개시된다. 본 발명의 기준전압 발생기는 절대온도의 변화에 비례하는 전류를 적어도 2개의 출력단자를 통해 출력하는 PTAT 전류원과, 상기 PTAT 전류원의 출력 단자 중 하나와 저전원전압 사이에 연결되며 네가티브 온도 계수를 가지는 전압을 생성하는 네가티브 전압원과, 상기 PTAT 전류원의 단자 중 상기 네가티브 전압원이 연결된 단자와 다른 출력단자 사이에 연결되어 양의 온도 계수를 가지는 전압을 생성하는 포지티브 전압원과, 상기 다른 출력단자와 저전원전압 사이에 연결되어 상기 네가티브 전압과 포지티브 전압을 합성하여 온도 변화를 보상한 기준전압을 출력하는 전압 합성부를 포함하여, 서브 미크론(Sub-micron) 공정을 위한 1.2V 전원 전압이하의 기준전압을 간단하게 생성할 수 있다.A band gap reference generator is disclosed. The reference voltage generator of the present invention is connected between a PTAT current source for outputting a current proportional to a change in absolute temperature through at least two output terminals, one of the output terminals of the PTAT current source and a low power supply voltage, and having a negative temperature coefficient. A negative voltage source for generating a voltage, a positive voltage source connected between the terminal of the PTAT current source to which the negative voltage source is connected and another output terminal to generate a voltage having a positive temperature coefficient, and the other output terminal and a low power supply voltage A voltage synthesizer coupled between the negative voltage and the positive voltage to output a reference voltage compensated for the temperature change, and the reference voltage below 1.2V supply voltage for the sub-micron process can be easily Can be generated.

밴드 갭 기준 전압 발생기, 저 전압 Band Gap Reference Voltage Generator, Low Voltage

Description

밴드 갭 기준 전압 발생기{Band Gap Reference Voltage Generator}Band Gap Reference Voltage Generator

본 발명은, 밴드 갭 기준 전압 발생기(Band Gap Reference Voltage Generator)에 관한 것으로 온도변화에 대해 출력 전압이 일정하며, 특히 저 전압에서도 그 특성을 유지하여 일정한 전압을 출력하는 밴드 갭 기준 전압 발생기에 관한 것이다.The present invention relates to a band gap reference voltage generator (Band Gap Reference Voltage Generator), the output voltage is constant against temperature changes, in particular to a band gap reference voltage generator that maintains its characteristics even at low voltage outputs a constant voltage will be.

밴드 갭 기준전압 발생기(이하 간단히 '기준전압 발생기'라 함)는 반도체 집적회로 등에 포함되어 온도변화에 관계없이 안정적인 기준 전압을 제공하는데 사용된다. The bandgap reference voltage generator (hereinafter, simply referred to as a 'reference voltage generator') is included in a semiconductor integrated circuit and is used to provide a stable reference voltage regardless of temperature change.

기준 전압 발생기는 온도 변화에 대해 네가티브(Negative) 온도 계수를 갖는 네가티브 전압원, 온도 변화에 대해 포지티브(Positive) 온도 계수를 갖는 포지티브 전압원, 그리고 전압 합성부의 세 부분으로 구분된다. 전압합성부는 네가티브 전압과 포지티브 전압을 합성하여 온도가 변하여도 그 전압이 일정한 기준전압을 출력한다. The reference voltage generator is divided into three parts: a negative voltage source having a negative temperature coefficient with respect to the temperature change, a positive voltage source having a positive temperature coefficient with respect to the temperature change, and a voltage combiner. The voltage synthesizing unit synthesizes the negative voltage and the positive voltage and outputs a reference voltage having a constant voltage even if the temperature changes.

네가티브 전압원은 네가티브 전압을 만들기 위해 다이오드(Diode)의 전압을 이용하며, 온도에 대해 -2mV/℃의 온도 계수를 갖는다. 포지티브 전압원은 다이오드, 저항 그리고 연산 증폭기(OP Amp)를 이용하여 절대온도의 변화에 비례하는 전류를 출력하는 PTAT(Proportional To Absolute Temperature) 전류원을 포함하고 이 전류원을 이용하여 열 전압(Thermal Voltage)(VT =kT/q)을 출력한다. 열 전압의 k는 볼쯔만 상수(=1.38 10 J/K)이고, q는 전하량(=1.6×10-19C)이며, T는 절대온도를 나타낸다. 포지티브 전압원의 온도계수는 0.086 mV/℃가 된다. The negative voltage source uses the voltage of the diode to produce a negative voltage and has a temperature coefficient of -2 mV / ° C over temperature. The positive voltage source includes a Proportional To Absolute Temperature (PTAT) current source that outputs a current proportional to the change in absolute temperature using a diode, a resistor, and an operational amplifier (OP Amp). Outputs V T = kT / q). K of the thermal voltage is the Boltzmann constant (= 1.38 10 J / K), q is the amount of charge (= 1.6 x 10 -19 C), and T is the absolute temperature. The temperature coefficient of the positive voltage source is 0.086 mV / ° C.

도 1은 종래의 밴드 갭 기준전압 발생기의 회로도이다.1 is a circuit diagram of a conventional band gap reference voltage generator.

종래의 기준전압 발생기(100)는 연산 증폭기 U1과, 동일한 크기의 PMOS(P Type Metal Oxide Semiconductor) 트랜지스터 P11, P12, P13과, 다이오드 D1, 다이오드 D2(D21, D22, 내지 D2N), 다이오드 D3 및 저항 R1, R2를 포함한다. 다이오드 D3이 네거티브 전압원이 되고, 나머지 구성이 포지티브 전압원이 된다. 저항 R2와 다이오드 D3의 직렬 연결이 전압 합성부가 될 것이다.The conventional reference voltage generator 100 has a PMOS transistor P 11 , P 12 , P 13 of the same size as the operational amplifier U1, a diode D 1 , a diode D 2 (D 21 , D 22 , To D 2N ), diode D 3 and resistors R1 and R2. Diode D 3 becomes the negative voltage source and the rest of the configuration becomes the positive voltage source. Series connection of a resistance R2 and a diode D 3 is to be added voltage synthesis.

PMOS 트랜지스터 P11, P12, P13의 게이트-소스 전압이 동일하고, 노드 전압 V1과 V2는 연산 증폭기 U1의 부궤환에 의해 동일한 전압이 된다. 따라서 트랜지스터 P11, P12, P13의 크기(Dimension)가 동일 하다면, PMOS 트랜지스터 P11, P12, P13의 드레인 전류 I11, I12, I13는 동일한 값이 된다. 이때 다이오드 D1, D2 각각의 어노드 전압 V1과 V3의 차 ΔV는 다음의 수학식 1과 같다.The gate-source voltages of the PMOS transistors P11, P12, and P13 are the same, and the node voltages V 1 and V 2 become the same voltage by the negative feedback of the operational amplifier U1. Thus transistors P 11, P 12, P 13, if the size (Dimension) is the same, PMOS transistors P 11, the drain current of the P 12, P 13 I 11, I 12, I 13 is the same value. In this case, the difference ΔV between the anode voltages V 1 and V 3 of the diodes D 1 and D 2 is expressed by Equation 1 below.

Figure 112008088732662-pat00001
Figure 112008088732662-pat00001

여기서, N은 다이오드 D1과 D2의 크기의 비로서, 다이오드 D2의 크기가 다이오드 D1의 N 배임을 나타낸다. 이때, PMOS 트랜지스터 P12의 드레인 전류 I12 는 다음의 수학식 2와 같으며, 절대온도의 변화에 비례하는 전류 IPTAT(= I12 = I13)가 된다.Here, N is a diode D 1 and a ratio of the size of D 2, the size of the diode D 2 represents a N times the diode D 1. At this time, the PMOS transistor P 12 is the drain current I 12 PTAT current I (= I 12 = I 13) which is proportional to the change in the same as the following equation (2), the absolute temperature.

Figure 112008088732662-pat00002
Figure 112008088732662-pat00002

수학식 2에 의하면, PMOS 트랜지스터 P12의 드레인 전류 I12 는 양의 계수를 내포함을 알 수 있고, 전류 I12는 PMOS 트랜지스터 P13의 드레인 전류 I13와 같다. 따라서 기준전압 발생기(100)의 최종 출력 Vref는 다음의 수학식 3과 같다. According to Equation 2, it can be seen to include a PMOS transistor in the drain current I 12 is a positive coefficient of the P 12, the current I 12 is equal to the drain current I 13 of PMOS transistor P 13. Therefore, the final output V ref of the reference voltage generator 100 is expressed by Equation 3 below.

Figure 112008088732662-pat00003
Figure 112008088732662-pat00003

최종 출력 Vref는 포지티브 온도계수를 갖는 VT에 일정상수 값

Figure 112008088732662-pat00004
을 곱한 값과, 음의 온도 계수(-2mV/℃)를 갖는 다이오드 D3의 어노드 전압 V4를 더한 값 이되어, 온도 변화에 둔감한 전압이 된다. 이렇게 만들어진 기준 전압 발생기(100)의 출력 기준전압 Vref는 실리콘의 밴드 갭(Band Gap)에 해당하는 대략 1.25V가 된다. The final output, V ref, is a constant constant for V T with a positive temperature coefficient.
Figure 112008088732662-pat00004
The value obtained by multiplying and the anode voltage V 4 of the diode D 3 having a negative temperature coefficient (−2 mV / ° C.) is obtained, resulting in a voltage insensitive to temperature change. The output reference voltage V ref of the reference voltage generator 100 thus made is approximately 1.25V corresponding to the band gap of silicon.

반도체 공정이 미크론(Micron) 이하로 작아짐에 따라 전원 전압도 따라서 줄어 들고 있으며, 1.2V 이하의 전원을 사용하는 공정이 점점 증가하고 있다. 전원 전압이 1.2V 이하로 내려 감에 따라 상기에서 설명한 종래의 기준전압 발생기(100)는 더 이상 사용할 수 없게 되었다. 그러나 기준 전압발생기는 디지털 및 아날로그 집적회로에서 빈번이 사용하는 회로이기 때문에 1.2V 이하의 저 전압에서도 안정된 기준전압을 출력하는 회로가 필요하게 되었다.As semiconductor processes become smaller than microns, the supply voltage is also decreasing, and more and more processes using power sources of 1.2V or less are increasing. As the power supply voltage drops below 1.2V, the conventional reference voltage generator 100 described above can no longer be used. However, since the reference voltage generator is a circuit frequently used in digital and analog integrated circuits, a circuit for outputting a stable reference voltage even at a low voltage of 1.2V or less is required.

본 발명의 목적은, 온도변화에 대해 출력 전압이 일정하며, 특히 저 전압에서도 그 특성을 유지하여 일정한 전압을 출력하는 밴드 갭 기준 전압 발생기를 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide a bandgap reference voltage generator which outputs a constant voltage at a constant output voltage, particularly at low voltages, in response to temperature changes.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 기준 전압 발생기는, 절대온도의 변화에 비례하는 전류를 적어도 2개의 출력단자를 통해 출력하는 PTAT 전류원; 상기 PTAT 전류원의 출력 단자 중 하나와 접지 사이에 연결된 다이오드를 구비하여, 네가티브 온도 계수를 가지는 전압을 생성하는 네가티브 전압원; 상기 PTAT 전류원의 단자 중 상기 네가티브 전압원이 연결된 단자와 다른 출력단자 사이에 연결되어 양의 온도 계수를 가지는 전압을 생성하는 포지티브 전압원; 및 상기 다른 출력단자와 접지 사이에 연결된 저항을 구비하여, 상기 네가티브 전압과 포지티브 전압을 합성하여 온도 변화를 보상한 기준전압을 출력하는 전압 합성부를 포함한다.In order to achieve the above object, the reference voltage generator includes a PTAT current source for outputting a current proportional to a change in absolute temperature through at least two output terminals; A negative voltage source having a diode connected between one of the output terminals of the PTAT current source and ground to generate a voltage having a negative temperature coefficient; A positive voltage source connected between a terminal to which the negative voltage source is connected and another output terminal among the terminals of the PTAT current source to generate a voltage having a positive temperature coefficient; And a voltage combiner having a resistor connected between the other output terminal and the ground to synthesize the negative voltage and the positive voltage to output a reference voltage compensated for the temperature change.

여기서, 상기 PTAT 전류원은, 고전원전압에 풀 업된 제1 트랜지스터, 제2 트랜지스터, 제3 트랜지스터 및 제4 트랜지스터; 상기 제1트랜지스터와 상기 접지 사이에 연결된 제1다이오드; 상기 제2트랜지스터와 상기 접지 사이에 연결된 제2다이오드; 상기 제2트랜지스터와 상기 제2다이오드 사이에 연결된 저항; 상기 제1트랜지스터와 상기 제1다이오드의 연결 절점의 전압과 상기 제2트랜지스터와 상기 저항의 연결 절점의 전압을 입력받아 증폭하여, 상기 제1 트랜지스터, 제2 트랜지스터, 제3 트랜지스터 및 제4 트랜지스터의 게이트를 제어하는 연산증폭기를 포함할 수 있다.The PTAT current source may include a first transistor, a second transistor, a third transistor, and a fourth transistor pulled up to a high power voltage; A first diode connected between the first transistor and the ground; A second diode connected between the second transistor and the ground; A resistor connected between the second transistor and the second diode; The voltage of the connection node of the first transistor and the first diode and the voltage of the connection node of the second transistor and the resistor are input and amplified, and thus the first transistor, the second transistor, the third transistor, and the fourth transistor. It may include an operational amplifier for controlling the gate.

여기서, 상기 네가티브 전압원은 다이오드이고, 상기 전압 합성부는 저항이고, 상기 포지티브 전압원은 상기 전압 합성부의 저항과 상기 네가티브 전압원의 다이오드의 어노드 사이에 연결되고, 상기 기준전압은 상기 전압 합성부의 저항 양단의 전압이다.Here, the negative voltage source is a diode, the voltage combining unit is a resistor, the positive voltage source is connected between the resistance of the voltage combining unit and the anode of the diode of the negative voltage source, the reference voltage is across the resistance of the voltage combining unit Voltage.

실시 예에 따라, 본 발명의 기준전압 발생기의 전압 합성부의 저항은 복수 개의 저항의 직렬 연결된 것일 수 있다. 이 경우, 기준전압 발생기는 상기 기준 전압을 전압 분배한 값을 가지면서 온도 보상된 전압을 상기 복수 개 저항의 각 연결 노드를 통해 출력할 수 있다.According to an embodiment, the resistance of the voltage combining unit of the reference voltage generator of the present invention may be connected in series of a plurality of resistors. In this case, the reference voltage generator may output the temperature-compensated voltage through each connection node of the plurality of resistors while having a voltage division value of the reference voltage.

본 발명에 따른 기준전압 발생기는 실리콘 밴드 갭 이하의 전압 값을 가지는 기준 전압 Vref을 출력할 수 있다. The reference voltage generator according to the present invention may output a reference voltage V ref having a voltage value less than or equal to the silicon band gap.

본 발명의 기준전압 발생기는 기준 전압 Vref가 저항인 전압 합성부의 전압, 즉 전류와 저항의 곱으로 표현되면서 온도 변화에 대해 보상되어 있기 때문에, 전압 합성부에 사용된 저항을 복수 개의 직렬 연결된 저항으로 대체할 경우, 그 복수 개 저항 사이의 연결노드에서의 전압도 온도 보상된 전압이 된다. 다시 말해, 본 발명의 기준전압 발생기는 추가적인 회로나 소자 없이 이미 실리콘 밴드 갭보다 작게 구현한 기준 전압 Vref를 다시 나누어 더 작고 온도 보상된 기준전압을 간단히 얻을 수 있다.Since the reference voltage generator of the present invention is compensated for the temperature change while being expressed as a voltage of the voltage synthesizer of which the reference voltage V ref is a resistor, that is, a product of current and resistance, a plurality of series-connected resistors are used. In case of replacement, the voltage at the connection node between the plurality of resistors is also a temperature compensated voltage. In other words, the reference voltage generator of the present invention can simply obtain a smaller, temperature compensated reference voltage by subdividing the reference voltage V ref , which is already implemented smaller than the silicon band gap, without additional circuitry or devices.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기준전압 발생기의 회로도이다. 2 is a circuit diagram of a reference voltage generator according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 기준전압 발생기(200)는 PTAT(Proportional To Absolute Temperature) 전류를 출력하는 PTAT 전류원(210), 네가티브(Negative) 온도 계수를 갖는 네가티브 전압원(230), 포지티브(Positive) 온도 계수를 갖는 포지티브 전압원(250) 및 전압 합성부(270)를 포함하여, 최종 출력인 기준전압 Vref를 출력한다. 도 2는 고전원전압이 VDD이고, 저전원전압이 0 V인 예이다.Referring to FIG. 2, the reference voltage generator 200 of the present invention includes a PTAT current source 210 that outputs a PTAT (Proportional To Absolute Temperature) current, a negative voltage source 230 having a negative temperature coefficient, and a positive. A positive voltage source 250 having a temperature coefficient and a voltage combiner 270 are output to output a reference voltage V ref which is a final output. 2 shows an example in which the high power supply voltage is VDD and the low power supply voltage is 0V.

PTAT 전류원(210)은 고전원전압 VDD에 풀 업된 PMOS(P Type Metal Oxide Semiconductor) 트랜지스터 P21, P22, P23, P24와, PMOS 트랜지스터 P21의 드레인(Drain) 단자와 저전원전압 사이에 연결된 다이오드 D1과, 저전원전압에 풀 다운된 다이오드 D2와, PMOS 트랜지스터 P22와 다이오드 D2 사이에 연결된 저항 R5와, 연산증폭기 U2를 포함한다. 다이오드 D2의 크기(Dimension)는 다이오드 D1의 N 배가 된다. 따라서 다이오드 D2는 다이오드 D1의 N 배의 크기를 가지는 BJT(Bipolar Junction Transistor) 다이오드 구조로 구현되거나, 도 2에 도시된 것처럼 다이오드 D1과 동일한 크기의 다이오드 D21, D22 내지 D2N을 병렬로 연결하여 구현할 수 있다. The PTAT current source 210 is formed between P type metal oxide semiconductor (PMOS) transistors P 21 , P 22 , P 23 , and P 24 pulled up to the high power voltage VDD, and the drain terminal of the PMOS transistor P 21 and the low power supply voltage. A diode D 1 coupled to the diode, a diode D 2 pulled down to a low power supply voltage, a resistor R5 coupled between the PMOS transistor P 22 and the diode D 2 , and an operational amplifier U2. Size (Dimension) of the diode D 2 is N times the diode D 1. Therefore, the diode D 2 is the same size of the diode D 21, D 22 to D 2N and the diode D 1 as shown in BJT (Bipolar Junction Transistor) or implemented as a diode structure, Fig. 2 having the size of N times the diode D 1 Can be implemented in parallel.

기준전압 발생기(200)는 PMOS 트랜지스터 P23의 드레인 단자와 저전원전압 사이에 연결된 다이오드 D3을 네가티브 전압원(230)으로 포함하고, PMOS 트랜지스터 P23, P24 각각의 드레인 사이에 연결된 저항 R6을 포지티브 전압원(250)으로 포함하며, PMOS 트랜지스터 P24의 드레인 단자와 저전원전압 사이에 연결된 저항 R7을 전압 합성부(270)로 포함한다. 다이오드 D3는 다이오드 D1과 다른 크기(Dimension)를 가질 수 있으나, 다이오드 D1과 동일한 크기를 가지는 것이 바람직하다.The reference voltage generator 200 includes a diode D 3 connected between the drain terminal of the PMOS transistor P 23 and the low power supply voltage as the negative voltage source 230, and includes a resistor R6 connected between the drains of each of the PMOS transistors P 23 and P 24 . It is included as a positive voltage source 250 and includes a resistor R7 connected between the drain terminal of the PMOS transistor P 24 and the low power supply voltage as the voltage combiner 270. Diode D 3 preferably has the same size as the diode D 1 and the other size, but may have a (Dimension), a diode D 1.

본 발명의 기준전압 발생기(200)의 동작은 수학식 3으로 대표되는 종래의 기준전압 발생기(100)의 출력 전압 Vref를 소정 비율로 나누는 것에 대응되며, 이를 통해 1.2 V 전원 전압보다 낮은 기준전압을 출력할 수 있다.Operation of the reference voltage generator 200 of the present invention corresponds to dividing the output voltage V ref of the conventional reference voltage generator 100 represented by Equation 3 by a predetermined ratio, thereby lowering the reference voltage lower than the 1.2 V power supply voltage. You can output

연산 증폭기 U2는 반전입력으로 PMOS 트랜지스터 P21의 드레인 단자전압 V1을 입력받고, 비반전입력으로 PMOS 트랜지스터 P22의 드레인 단자전압 V2를 입력받아, PMOS 트랜지스터 P21, P22의 게이트 단자로 부궤환한다. 따라서, 도 1에서 설명한 바와 같이, 노드 전압 V1과 V2는 연산 증폭기 U2의 부궤환에 의해 동일한 전압이 되 고, PMOS 트랜지스터 P21, P22, P23, P24의 게이트-소스 전압도 동일해 진다. 따라서 트랜지스터 P21, P22, P23, P24의 크기가 동일 하다면, PMOS 트랜지스터 P21, P22, P23, P24의 드레인 전류 I21, I22, I23, I24는 동일한 값을 가진다. The operational amplifier U2 receives the drain terminal voltage V 1 of the PMOS transistor P 21 as the inverting input and the drain terminal voltage V 2 of the PMOS transistor P 22 as the non-inverting input, and as a gate terminal of the PMOS transistors P 21 and P 22 . Negative feedback Accordingly, as described in FIG. 1, the node voltages V 1 and V 2 become the same voltage by the negative feedback of the operational amplifier U2, and the gate-source voltages of the PMOS transistors P 21 , P 22 , P 23 , and P 24 are also equal. The same. Thus transistors P 21, P 22, P 23 , as long as they have the same size of the P 24, PMOS transistors P 21, P 22, P 23 , the P 24 drain current I 21, I 22, I 23 , I 24 is the same value Have

따라서, V1과 V3의 차 ΔV는 상기의 수학식 1과 같고, 절대온도의 변화에 비례하고 PTAT 전류원(210)이 공급하는 전류 IPTAT(= I21 = I22 = I23 = I24)도 다음의 수학식 4(수학식 2에 대응)와 같다.Therefore, the difference ΔV between V 1 and V 3 is equal to the above Equation 1, and is proportional to the change in absolute temperature and the current I PTAT supplied by the PTAT current source 210 (= I 21 = I 22 = I 23 = I 24). ) Is also the same as Equation 4 (corresponding to Equation 2).

Figure 112008088732662-pat00005
Figure 112008088732662-pat00005

다시 말해, PMOS 트랜지스터 P22의 드레인 전류 I22 는 PTAT 전류(IPTAT)가 되며, PMOS 트랜지스터 P23, P24의 드레인 전류 I23, I24와 같다. 따라서 기준전압 발생기(200)의 최종 출력 Vref는 다음의 수학식 5와 같다. That is, PMOS transistor P 22 is the drain current I 22 of the PTAT current (I PTAT), the same as the PMOS transistors P 23, P 24 of the drain currents I 23, I 24. Therefore, the final output V ref of the reference voltage generator 200 is expressed by Equation 5 below.

Figure 112008088732662-pat00006
Figure 112008088732662-pat00006

여기서, 전압 V4-1는 다이오드 D3의 어노드 단자 전압으로서 음의 계수(대략, -2mV/℃)를 가지고 변한다. 다이오드 D3을 BJT(Bipolar Junction Transistor) 다이 오드 구조의 다이오드 D3을 고려하여, 전압 V4-1이 베이스-이미터 간 전압 Vbe로 표현할 수도 있다.Here, the voltage V 4-1 changes with a negative coefficient (about -2 mV / ° C) as the anode terminal voltage of the diode D 3 . Diode D 3 to the consideration of the diode D 3 of the diode structure (Bipolar Junction Transistor) BJT, the voltage V 4-1 the base - may be represented by a voltage V between emitter.

R6에 흐르는 전류 I25는 다음의 수학식 6과 같다. The current I 25 flowing in R6 is as shown in Equation 6 below.

Figure 112008088732662-pat00007
Figure 112008088732662-pat00007

수학식 6을 수학식 5에 대입하여 다시 정리하면 다음의 수학식 7이 된다.Substituting Equation 6 into Equation 5 and rearranging it becomes Equation 7 below.

Figure 112008088732662-pat00008
Figure 112008088732662-pat00008

수학식 7의 분자항은 절대온도에 비례하는 PTAT 전류 I24와 저항 R6의 곱에 음의 계수를 가지는 전압 V4-1을 더한 것으로서, 수학식 3과 동일하다. 따라서, 기준전압 Vref는 다음의 수학식 8과 같이 표현할 수 있다. The molecular term of Equation 7 is the product of PTAT current I 24 proportional to the absolute temperature and the resistance R6 plus voltage V 4-1 having a negative coefficient, which is the same as Equation 3. Therefore, the reference voltage V ref can be expressed by Equation 8 below.

Figure 112008088732662-pat00009
Figure 112008088732662-pat00009

기준전압 Vref는 종래의 기준전압 발생기(100)의 출력 기준전압을 일정한 상 수 값(α, α=1+(R6/R7))으로 감쇄된 전압이며, 따라서 실리콘 밴드 갭 이하의 전압 값을 가짐을 알 수 있다. The reference voltage V ref is a voltage whose output reference voltage of the conventional reference voltage generator 100 is attenuated to a constant constant value α, α = 1 + (R6 / R7), and thus a voltage value less than or equal to the silicon band gap. It can be seen that.

기준전압 발생기(200)는 기준 전압 Vref가 저항인 전합 합성부(270)의 전압, 즉 전류 I26과 저항 R7의 곱으로 표현되면서 온도 변화에 대해 보상되어 있기 때문에, 전압 합성부(270)에 사용된 저항 R7을 복수 개의 직렬 연결된 저항으로 대체할 경우, 그 복수 개 저항 사이의 연결노드에서의 전압도 온도 보상된 전압이 된다. 다시 말해, 본 발명의 기준전압 발생기(200)는 추가적인 회로나 소자 없이 최종 출력 기준전압 Vref보다 작고 온도 보상된 다양한 기준전압을 간단히 얻을 수 있다.Since the reference voltage generator 200 is compensated for the temperature change while being expressed as a product of the voltage of the total synthesis unit 270 in which the reference voltage V ref is a resistance, that is, the current I 26 and the resistance R7, the voltage synthesis unit 270 is compensated for. When the resistor R7 used in the circuit is replaced with a plurality of series connected resistors, the voltage at the connection node between the plurality of resistors is also a temperature compensated voltage. In other words, the reference voltage generator 200 of the present invention may simply obtain various reference voltages that are less than the final output reference voltage V ref and temperature compensated without additional circuitry or devices.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.Although the above has been illustrated and described with respect to preferred embodiments of the present invention, the present invention is not limited to the above-described specific embodiments, it is usually in the technical field to which the invention belongs without departing from the spirit of the invention claimed in the claims. Various modifications can be made by those skilled in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or the prospect of the present invention.

도 1은 종래의 밴드 갭 기준전압 발생기의 회로도, 그리고1 is a circuit diagram of a conventional band gap reference voltage generator, and

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기준전압 발생기의 회로도이다. 2 is a circuit diagram of a reference voltage generator according to an embodiment of the present invention.

Claims (4)

절대온도의 변화에 비례하는 전류를 적어도 2개의 출력단자를 통해 동일하게 출력하는 PTAT 전류원;A PTAT current source for equally outputting current proportional to a change in absolute temperature through at least two output terminals; 상기 PTAT 전류원의 출력 단자 중 하나와 접지 사이에 연결된 다이오드를 구비하여, 네가티브 온도 계수를 가지는 전압을 생성하는 네가티브 전압원;A negative voltage source having a diode connected between one of the output terminals of the PTAT current source and ground to generate a voltage having a negative temperature coefficient; 상기 PTAT 전류원의 단자 중 상기 네가티브 전압원이 연결된 단자와 다른 출력단자 사이에 연결되어 양의 온도 계수를 가지는 전압을 생성하는 포지티브 전압원; 및 A positive voltage source connected between a terminal to which the negative voltage source is connected and another output terminal among the terminals of the PTAT current source to generate a voltage having a positive temperature coefficient; And 상기 다른 출력단자와 접지 사이에 연결된 저항을 구비하여, 상기 네가티브 전압과 포지티브 전압을 합성하여 온도 변화를 보상한 기준전압을 출력하는 전압 합성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기준 전압 발생기.And a voltage combiner having a resistor connected between the other output terminal and the ground to synthesize the negative voltage and the positive voltage to output a reference voltage compensated for the temperature change. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 PTAT 전류원은,The PTAT current source is 고 전원전압에 연결된 제1 트랜지스터, 제2 트랜지스터, 제3 트랜지스터 및 제4 트랜지스터;A first transistor, a second transistor, a third transistor, and a fourth transistor connected to a high power supply voltage; 상기 제1트랜지스터와 상기 접지 사이에 연결된 제1다이오드;A first diode connected between the first transistor and the ground; 상기 제2트랜지스터와 상기 접지 사이에 연결된 제2다이오드;A second diode connected between the second transistor and the ground; 상기 제2트랜지스터와 상기 제2다이오드 사이에 연결된 저항;A resistor connected between the second transistor and the second diode; 상기 제1트랜지스터와 상기 제1다이오드의 연결 절점의 전압과 상기 제2트랜지스터와 상기 저항의 연결 절점의 전압을 입력받아 증폭하여, 상기 제1 트랜지스터, 제2 트랜지스터, 제3 트랜지스터 및 제4 트랜지스터의 게이트를 제어하는 연산증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 기준 전압 발생기.The voltage of the connection node of the first transistor and the first diode and the voltage of the connection node of the second transistor and the resistor are input and amplified, and thus the first transistor, the second transistor, the third transistor, and the fourth transistor. A reference voltage generator comprising an operational amplifier for controlling a gate. 제1항 또는 제2항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 포지티브 전압원은 상기 전압 합성부의 저항과 상기 네가티브 전압원의 다이오드의 어노드 사이에 연결되고, The positive voltage source is connected between the resistance of the voltage combining unit and the anode of the diode of the negative voltage source, 상기 기준전압은 상기 전압 합성부의 저항 양단의 전압인 것을 특징으로 하는 기준전압 발생기.The reference voltage generator is a reference voltage generator, characterized in that the voltage across the resistance of the voltage combining unit. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 전압 합성부의 저항은 복수 개의 저항이 직렬 연결된 것이며, The resistance of the voltage combining unit is a plurality of resistors are connected in series, 상기 복수 개의 저항의 각 연결 단자는 상기 기준 전압을 전압 분배한 값을 가지면서 온도 보상된 전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 기준전압 발생기.And each connection terminal of the plurality of resistors outputs a temperature compensated voltage while having a voltage division value of the reference voltage.
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