KR101417617B1 - 기준전압 발생기 - Google Patents

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KR101417617B1
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박상규
임새민
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한양대학교 산학협력단
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Abstract

온도의 변화에도 일정한 출력전압을 형성할 수 있는 저전압용 기준전압 발생기가 개시된다. 기준전압 발생기는 기준전류의 생성을 통해 기준전압을 발생하는 기준전압 발생부와 기준전압 발생부의 스타트-업 동작을 유도하는 스타트-업 제어부를 가진다. 스타트-업 제어부는 온도변화에도 일정한 기준전류의 생성을 유도하는 온도 보상부에 연결된다. 특히, 온도 보상부의 바이폴라 트랜지스터에 직렬 연결된 감지 저항의 양단 전압을 수신하고, 수신된 신호를 근거로 기준전압 발생부의 스타트-업 동작을 유도한다. 따라서, 온도 보상 동작을 수행하는 온도 보상부의 동작 상태를 정확히 감지하여 스타트-업 동작을 수행할 수 있다.

Description

기준전압 발생기{Reference Voltage Generator}
본 발명은 저전압용 기준전압 발생기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스타트업 회로를 구비하는 저전압 기준전압 발생기에 관한 것이다.
반도체 집적회로에서는 온도의 변화에 무관한 기준전압이 요구되는 경우가 발생한다. 특히, 디지털-아날로그 변환기 또는 아날로그-디지털 변환기에서는 기준전압은 다른 전압과 비교되고, 비교된 결과는 특정의 신호를 생성하는데 사용된다. 온도의 변화에 무관한 기준전압을 생성하는 원리는 온도의 변화에 대한 상수의 조합을 통해 일정한 값을 구현하는데 있다. 즉, 전압 V1은 양의 온도상수 α를 가지고, V2는 음의 온도상수 β를 가진다. 최종적으로 기준전압 발생기의 출력전압 Vout은 αV1 + βV2에 의해 결정된다. 따라서, 온도의 변화에 무관한 출력전압 Vout이 생성될 수 있다.
반도체 집적회로에서는 디자인 룰의 축소에 따라 트랜지스터의 구동 전압 레벨이 감소되는 경향을 가진다. 따라서, 실리콘 기판 상에 구현된 기준전압 발생기는 약 1.2V의 기준 전압을 생성한다. 이는 실리콘의 밴드갭 에너지와 유사하므로 이를 밴드갭 기준전압이라 지칭한다. 또한, 최근에는 1V 또는 그 이하의 전원전압이 사용되는 경우도 빈번하다. 따라서, 낮은 전원전압에서도 기준전압을 생성할 수 있는 기준전압 발생기가 요구된다.
한국 등록특허 제0981732호는 MOS 트랜지스터의 온도특성을 이용한다. 증폭기의 입력단에 연결된 노드들에서는 병렬적으로 전류가 흐르는 구성이 개시되며, MOS 트랜지스터는 바이폴라 트랜지스터와 병렬로 구성된다. 온도가 상승하는 경우 바이폴라 트랜지스터를 흐르는 전류는 증가한다. 반면, MOS 트랜지스터의 드레인-소스 단자를 흐르는 전류는 감소한다. 따라서, 온도의 변동에 따른 출력전압의 변동을 최소화할 수 있다. 상기 특허에서는 최초 동작을 개시시키는 스타트-업 회로에 대해서는 개시하지 않는다.
미국 공개특허 제2008-0157746호의 도 9에서는 통상의 기준전압 발생기에 스타트-업 회로가 구비된다. 스타트-업 회로는 비교기 및 NMOS 트랜지스터를 통한 전류의 구동 동작을 이용한다. 특히, 스타트-업을 개시하기 위해 비교기의 일측 입력단에는 증폭기의 입력신호가 이용된다. 즉, 증폭기의 양의 입력단의 전압 V2가 비교기로 입력된다. 따라서, V2가 일종의 기준전압인 Vr 이하이면 비교기는 양의 전압을 형성하고 NMOS인 MN0를 턴온시킨다. 따라서, Vdd에 연결된 PMOS 트랜지스터들이 턴온되고, 기준전압 발생을 개시한다.
그러나, 상기 회로에서 전압 V2는 바이폴라 트랜지스터 Q2에 전류가 흐르지 않는 오프 상황을 고려한 것이다. 이러한 전제조건에는 일정한 오류가 발생된다. 즉, 저항 R2를 통해 전류가 흐르는 경우에도 V2의 전압은 일정한 레벨을 유지할 수 있다. 따라서, 트랜지스터 Q2가 오프 상태임에도 스타트-업 회로의 비교기는 트랜지스터 Q2의 오프 상태를 감지하지 못하고, 스타트-업 동작을 개시하지 못하는 오류가 발생된다.
따라서, 바이폴라 트랜지스터의 동작상태를 정확하게 감지하여 스타트-업 동작을 개시할 수 있는 기준전압 발생기의 개발이 요청된다 할 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 스타트-업 동작을 수행할 수 있는 기준전압 발생기를 제공하는데 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 온도의 변화에도 일정한 기준전류를 생성하고, 상기 기준전류에 따른 기준전압을 발생하기 위한 기준전압 발생부; 및 상기 기준전압 발생부의 온도 보상 동작을 수행하는 트랜지스터를 흐르는 전류를 감지하여 상기 기준전압 발생부의 동작을 개시시키기 위한 스타트-업 제어부를 포함하는 기준전압 발생기를 제공하는데 있다.
상술한 본 발명에 따르면, 스타트-업 제어부는 기준전압 발생부가 동작하지 않는 상태에서 동작을 개시할 때 사용된다. 따라서, 기준전압 발생부의 동작 상태의 감지가 매우 중요하다. 즉, 바이폴라 트랜지스터들이 실제로 턴온되는지 여부의 확인이 스타트-업 제어부의 동작을 개시시키는 요소가 된다. 본 발명에서는 바이폴라 트랜지스터에 직렬로 연결된 감지 저항으로부터 감지전압을 센싱한다. 따라서, 온도 보상부를 구동하는 바이폴라 트랜지스터의 동작 여부는 감지 저항에 인가된 전압의 감지를 통해 달성할 수 있다.
또한, 바이폴라 트랜지스터들의 오프 상태에도 불구하고, 병렬로 배치된 저항을 통해 전류가 흐르는 경우, 연산 증폭기의 입력을 센싱하여 스타트 업 동작을 개시하는 종래에 비해 더욱 정확한 온도 보상부의 동작 상태를 확인할 수 있으므로 동작상의 오류를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기준전압 발생기를 도시한 회로도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기준전압 발생기를 트랜지스터 레벨에서 도시한 회로도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
실시예
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기준전압 발생기를 도시한 회로도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 기준전압 발생기는 기준전압 발생부(100) 및 스타트-업 제어부(200)를 가진다.
기준전압 발생부(100)는 기준전류 생성부(110), 연산 증폭기(120) 및 온도 보상부(130)를 가진다.
기준전류 생성부(110)는 전원전압 VDD에 연결된 3개의 트랜지스터들 M1, M2 및 M3으로 구성된다. 각각의 트랜지스터들의 소스 단자는 전원전압 VDD에 연결되고, 게이트 단자는 공통 결선된다. 따라서, 3개의 트랜지스터들 M1 내지 M3이 동일한 크기를 가진다면, 각각의 트랜지스터를 흐르는 전류는 상호 동일하게 설정된다. 즉, 제1 노드 N1의 전압 Va에 의해 기준전류 생성부(110)의 트랜지스터들 M1 내지 M3을 흐르는 전류는 결정된다.
연산 증폭기(120)의 출력단은 제1 노드 N1에 연결된다. 또한, 음의 입력단은 트랜지스터 M1의 드레인 단자인 제2 노드 N2에 연결되고, 양의 입력단은 트랜지스터 M2의 드레인 단자인 제3 노드 N3에 연결된다. 특히, 연산 증폭기(120)는 그 특성상 입력단에서 가상 단락 회로가 존재한다. 따라서, 실질적으로 제2 노드 N2의 전압 Vx 및 제3 노드 N3의 전압 Vy는 동일하다.
온도 보상부(130)는 제1 온도 보상회로(131) 및 제2 온도 보상회로(132)를 가진다.
제1 온도 보상회로(131)는 제1 저항 R1 및 제1 바이폴라 트랜지스터 Q1로 구성된다. 상기 제1 바이폴라 트랜지스터 Q1은 PNP의 구조를 가진다. 제1 저항 R1의 일측단과 제1 바이폴라 트랜지스터 Q1의 에미터 단자는 제2 노드 N2에 공통 연결된다.
제2 온도 보상회로(132)는 제2 저항 R2, 감지 저항 Ro 및 제2 바이폴라 트랜지스터 Q2를 가진다. 감지 저항 Ro 및 제2 바이폴라 트랜지스터 Q2는 제4 노드 N4를 통해 직렬 연결되고, 감지 저항 Ro의 타단은 제3 노드 N3을 통해 제2 저항 R2와 연결된다.
스타트-업 제어부는 감지 증폭기(210) 및 구동부(220)를 가진다.
감지 증폭기(210)의 입력단자들은 감지 저항 Ro의 양단에 연결된다. 또한, 감지 증폭기(210)는 입력단자에서 오프셋 전압 Vos를 가진다. 예컨대, 양의 입력단에서 오프셋 전압 Vos가 형성될 수 있다. 상기 오프셋 전압 Vos는 감지 증폭기(210)를 구성하는 차동 입력단에서 트랜지스터 제조 공정 상의 부정합(mismatch)를 유도하여 발생시킨다. 따라서, 감지 증폭기(210)는 입력단에 형성된 오프셋 전압 Vos와 이상적인 증폭기(211)의 구성으로 모델링될 수 있다.
구동부(220)는 감지 증폭기(210)의 출력 신호에 따라 온/오프 동작을 수행하고, 전원전압 VDD와 제2 노드 N2 사이에 연결된다. 따라서, 상기 구동부(220)는 감지 증폭기(210)에 의해 온/오프 동작을 수행할 수 있는 구성이라면 다양한 변형예를 통해 구현될 수 있다. 예컨대 상기 구동부(220)는 전원전압 VDD와 제2 노드 N2 사이에 연결된 구동 트랜지스터 MS로 구성될 수 있다. 상기, 구동 트랜지스터 MS의 게이트 단자에는 감지 증폭기(210)의 출력전압이 인가된다.
연산 증폭기(210)의 출력전압 Va에 의해 기준전류 생성부(110)의 트랜지스터들 M1 내지 M3를 흐르는 전류는 상호 동일하다. 따라서, I1, I2 및 Iref는 동일한 값을 가진다. 또한, 연산 증폭기(120)의 입력단의 가상 단락 회로를 통해 제2 노드 N2의 전압 Vx와 제3 노드 N3의 전압 Vy는 상호 동일하다. 또한, 제1 저항 R1 및 제2 저항 R2의 크기가 상호 동일하다면, 제1 저항 R1 및 제2 저항 R2를 흐르는 각각의 전류 IR1 및 IR2도 동일하다. 따라서, 트랜지스터 Q1 및 Q2를 흐르는 각각의 에미터 전류 Ie1 및 Ie2도 상호 동일하다. 만일 트랜지스터 Q1 및 Q2의 에미터-베이스 사이의 전류의 영향을 무시한다면, 트랜지스터 Q1 및 Q2를 흐르는 각각의 컬렉터 전류 Ic1 및 Ic2는 상호 동일한 값을 가진다. 또한, 기준전류 Iref는 출력저항 R3를 흐르고 기준전압 Vref가 형성된다.
또한, 바이폴라 트랜지스터들인 트랜지스터들 Q1 및 Q2가 활성영역에서 동작하는 경우, 각각의 트랜지스터의 컬렉터 전류 Ic는 하기의 수학식 1로 표현된다.
Figure 112013027787054-pat00001
상기 수학식 1에서 Is는 포화전류이며, 베이스 폭 W에 반비례하고, 에미터-베이스 졍선의 면적에 정비례한다. 통상, Is는 온도가 5℃ 상승할 때마다 2배 증가한다. 또한, 상기 수학식 1에서 Vt는 열전압이며, kBT/q(kB는 볼쯔만 상수, T는 절대온도, q는 전하량)로 표시되고, Veb는 에미터-베이스 간의 전압차이다.
바이폴라 트랜지스터 Q2는 Q1에 비해 N배의 사이즈를 가진다. 따라서, 트랜지스터 Q2의 포화전류 Is2는 Q1의 포화전류 Is1의 N배의 값을 가진다.
또한, 감지 저항 Ro의 양단에 걸리는 전압 Vo는 Vy-Veb2이다. Vy는 연산 증폭기의 가상 단락 회로로 인해 트랜지스터 Q1의 에미터-베이스 사이의 전압 Veb1과 동일하다. 따라서, 전압 Vo는 하기의 수학식 2로 표시된다.
Figure 112013027787054-pat00002
상기 수학식 1에서 Veb는 Vt×ln(Ic/Is)로 표시된다. 따라서, Vo는 하기의 수학식 3으로도 표시된다.
Figure 112013027787054-pat00003
또한, Ic1=Ic2이고, Is2=N×Is1이므로, 상기 수학식 3은 하기의 수학식 4로도 표현될 수 있다.
Figure 112013027787054-pat00004
상기 수학식 4에서 Vt는 절대온도 T에 비례한다. 따라서, 온도의 증가에 따라 Ro 양단의 전압도 증가하고, Ro를 흐르는 전류 Io도 증가한다. 또한, Io=Ic2=Ic1이므로, 온도의 증가에 따라, Ic1 및 Ic2도 증가한다. 또한, 온도에 비례하는 전류가 흐르는 경우, 바이폴라 트랜지스터의 에미터-베이스 사이의 전압 Veb는 감소한다. 또한, 제2 노드 N2를 흐르는 전류 Ix=Iy=Iref=Ic1+IR1이고, Ic1은 수학식 4에 따라 Vt/Ro×ln(N)이고, IR1은 Vx/R1이다. 따라서, 출력전압 Vout은 하기의 수학식 5를 따른다.
Figure 112013027787054-pat00005
상기 수학식 5에서 우변의 첫째항은 온도에 비례하여 증가하는 컬렉터 전류에 의한 출력전압의 상승분을 나타낸 것이고, 두 번째 항은 온도의 증가에 따른 출력전압의 감소분을 나타낸 것이다.
따라서, 상기 도 1의 회로에서는 온도 보상부(130)는 온도의 상승 또는 하강에도 불구하고 일정한 기준전류 Iref의 생성을 유도한다. 즉, 저항 R1 및 R2를 흐르는 전류는 온도의 상승에 따라 감소하나, 바이폴라 트랜지스터 Q1 및 Q2를 흐르는 전류는 온도의 상승에 따라 증가한다. 따라서, 제1 온도 보상회로(131) 및 제2 온도 보상회로(132)를 흐르는 전류는 상호 동일하며, 온도의 변화에도 일정한 기준전류 Iref의 형성을 유도한다.
스타트-업 제어부(200)의 감지 증폭기(210)는 제2 온도 보상회로(132)의 감지 저항 Ro의 양단전압 Vo를 입력으로 수신한다. 또한, 감지 증폭기(210)는 오프셋 전압 Vos가 설정된 상태이다. 따라서, 감지 저항 Ro의 양단에 전류 Io가 발생할 경우, 발생된 전압차 Vo에 의해 감지 증폭기(210)는 양의 레벨을 출력한다. 따라서, 구동부(220)를 구성하는 구동 트랜지스터 MS는 오프된다. 이는 감지 저항 Ro 양단의 전압차인 Vo가 감지 증폭기(210)의 오프셋 전압 Vos보다 충분히 높은 값을 가짐을 의미한다.
또한, 바이폴라 트랜지스터 Q2에 전류가 흐르지 않는 경우, Ro 양단의 전압차 Vo는 0V가 된다. 따라서, 감지 증폭기(210)의 양의 입력단에는 오프셋 전압 Vos에 의한 영향이 나타난다. 따라서, 감지 증폭기(210)는 음의 전압을 출력하고, 이는 구동부(220)의 구동 트랜지스터 MS를 턴온시킨다. 따라서, 전원전압 VDD로부터 제2 노드 N2를 향해 전류가 흐르게 되고, 기준전압 발생부(100)의 동작을 개시시킨다.
따라서, 최초의 스타트-업 동작시에는 트랜지스터 Q2에 전류가 흐르지 않으며, Ro 양단의 전압차 Vo는 0V 이다. 따라서, 감지 증폭기(210)는 자체적으로 설정된 오프셋 전압 Vos로 인해 구동부(220)의 구동 트랜지스터 MS를 턴온시킨다. 턴온된 구동 트랜지스터 MS에 의해 제2 노드 N2에는 전원전압 VDD로부터 전류가 공급되고, 제1 온도 보상회로(131)에 전류가 공급된다. 제1 온도 보상회로(131)의 동작의 개시를 통해 기준전류 생성부(110)를 턴온시키고, 제2 온도 보상회로(132)도 동작을 개시하게 된다.
온도 보상부(130)의 정상 동작 상태에서는 제2 온도 보상회로(132)의 감지 저항 Ro 양단의 전압차 Vo에 의해 감지 증폭기(210)는 구동부(220)를 오프시킨다. 따라서, 정상 동작 상태에서는 스타트-업 제어부(200)는 동작을 중지하고, 기준전압 Vref의 발생 동작에 관여하지 않는다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기준전압 발생기를 트랜지스터 레벨에서 도시한 회로도이다.
도 2를 참조하면, 기준전압 발생부(100) 및 스타트-업 제어부(200)의 구성이 도시된다.
기준전압 발생부(100)의 구성은 상기 도 1에 도시된 바와 동일하다. 다만, 스타트-업 제어부(200)의 구성은 트랜지스터 레벨에서 도시된다.
스타트-업 제어부(200)는 감지 증폭기(210) 및 구동부(220)를 가진다.
감지 증폭기(210)는 차동 증폭부(211) 및 바이어스부(212)를 가진다.
차동 증폭부(211)는 트랜지스터들 MS1, MS2 및 MS7을 가진다. 특히, 트랜지스터 MS1 및 MS2는 소스단이 공통 연결된 구성으로 차동 입력단을 구성한다. 또한, 트랜지스터 MS7은 차동 입력단의 출력을 증폭하기 위한 공통 소스 증폭기의 구성을 가진다. 공통 연결된 트랜지스터 MS1 및 MS2의 소스단은 바이어스부(212)의 트랜지스터 MS3의 드레인 단자에 연결된다.
차동 증폭부를 흐르는 바이어스 전류 Ibias는 트랜지스터 MS3의 게이트 단자에 공급되는 바이어스 전압 Vbias에 의해 결정된다. 또한, 이는 트랜지스터의 W/L의 미스매칭에 의해 오프셋 전압 Vos가 생성된 트랜지스터 MS1 및 MS2를 흐르고, 전류 미러의 구성을 가지는 트랜지스터 MS5 및 MS6을 흐른다. 특히, 전류 미러의 구성을 가지는 트랜지스터 MS5 및 MS6에 의해 트랜지스터 MS1 및 MS2에는 각각 Ibias/2의 전류가 흐른다. 또한, 바이어스 전압 Vbias에 의해 트랜지스터 MS4 및 MS7에는 바이어스 전류 Ibias가 흐른다.
스타트-업 동작이 개시되는 시점에서 온도 보상부(130)에는 전류가 흐르지 않는다. 따라서, 감지 저항 Ro 양단의 전압 Vo는 0V이다. 다만, 트랜지스터 MS1에는 오프셋 전압 Vos가 형성된 상태이므로 MS1을 흐르는 전류는 증가한다. 따라서, 트랜지스터 MS7의 게이트 단자의 전압도 증가하며, 트랜지스터 MS7을 흐르는 전류도 증가한다. 또한, 트랜지스터 MS4에 의해 형성되는 바이어스 전류 Ibias는 일정하므로, 트랜지스터 MS7을 흐르는 전류의 증가분은 구동부(220)의 구동 트랜지스터 MS의 게이트 단자에 축적되는 전하의 감소를 유발하며, 이에 따라 구동 트랜지스터 MS의 게이트 전압도 감소한다. 이는 구동 트랜지스터 MS의 턴온을 유도하여, 제2 온도 보상 회로(132)의 동작을 개시시킨다.
만일, 스타트-업을 통해 트랜지스터 Q2를 흐르는 전류가 발생하면 감지 저항 Ro 양단에는 전압 Vo가 생성된다. 따라서, 차동 입력단의 트랜지스터 MS1을 통한 전류는 감소한다. 따라서, 트랜지스터 MS7의 게이트 단자의 전압은 감소하고, MS7을 흐르는 전류도 감소한다. 트랜지스터 MS4를 흐르는 바이어스 전류 Ibias는 일정하므로 트랜지스터 MS7을 흐르는 전류의 감소분은 구동 트랜지스터 MS의 게이트 단자의 전하의 축적으로 나타나며, 이는 구동 트랜지스터 MS의 게이트 전압의 증가를 유발한다. 따라서, 구동 트랜지스터 MS는 컷-오프되며, 스타트-업 제어부(200)는 기준전압 발생부(100)의 동작에 관여하지 않게 된다.
상술한 본 발명에서 스타트-업 제어부는 기준전압 발생부가 동작하지 않는 상태에서 동작을 개시할 때 사용된다. 따라서, 기준전압 발생부의 동작 상태의 감지가 매우 중요하다. 즉, 바이폴라 트랜지스터들이 실제로 턴온되는지 여부의 확인이 스타트-업 제어부의 동작을 개시시키는 요소가 된다. 본 발명에서는 바이폴라 트랜지스터에 직렬로 연결된 감지 저항으로부터 감지전압을 센싱한다. 따라서, 온도 보상부를 구동하는 바이폴라 트랜지스터의 동작 여부는 감지 저항에 인가된 전압의 감지를 통해 달성할 수 있다.
또한, 바이폴라 트랜지스터들의 오프 상태에도 불구하고, 저항 R1, R2를 통해 전류가 흐르는 경우, 연산 증폭기의 입력을 센싱하여 스타트 업 동작을 개시하는 종래에 비해 더욱 정확한 온도 보상부의 동작 상태를 확인할 수 있으므로 동작상의 오류를 방지할 수 있다.
100 : 기준전압 발생부 110 : 기준전류 생성부
120 : 연산 증폭기 130 : 온도 보상부
200 : 스타트-업 제어부 210 : 감지 증폭기
220 : 구동부

Claims (6)

  1. 온도의 변화에도 일정한 기준전류를 생성하고, 상기 기준전류에 따른 기준전압을 발생하기 위한 기준전압 발생부; 및
    상기 기준전압 발생부의 온도 보상 동작을 수행하는 트랜지스터를 흐르는 전류를 감지하여 상기 기준전압 발생부의 동작을 개시시키기 위한 스타트-업 제어부를 포함하고,
    상기 기준전압 발생부는,
    인가되는 제1 노드의 전압에 따라 상기 기준전류를 생성하기 위한 기준전류 생성부;
    상기 기준전류 생성부의 상기 제1 노드의 전압을 출력하기 위한 연산 증폭기; 및
    상기 연산 증폭기의 입력단에 연결되고, 온도변화에도 일정한 상기 기준전류의 생성을 유도하는 온도 보상부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기준전압 발생기.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 온도 보상부는,
    상기 연산 증폭기의 음의 입력단에 연결되고, 상기 음의 입력단에 연결된 제1 저항과 제1 바이폴라 트랜지스터를 가지는 제1 온도 보상회로; 및
    상기 연산 증폭기의 양의 입력단에 연결되고, 상기 양의 입력단에 상호 직렬 연결된 감지 저항과 제2 바이폴라 트랜지스터 및 상기 양의 입력단에 연결된 제2 저항을 가지는 제2 온도 보상회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 기준전압 발생기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 스타트-업 제어부는,
    상기 제2 온도 보상회로의 상기 감지 저항 양단에 연결되는 감지 증폭기; 및
    상기 감지 증폭기의 출력신호에 따라 온/오프 동작을 수행하여, 상기 제2 온도 보상회로의 스타트-업 동작을 유도하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기준전압 발생기.
  5. 제4항에 있어서, 상기 감지 증폭기는 입력단의 일측에 오프셋 전압이 형성된 것을 특징으로 하는 기준전압 발생기.
  6. 제4항에 있어서, 상기 구동부는 전원전압과 상기 연산 증폭기의 음의 입력단 사이에 연결되고, 상기 제2 바이폴라 트랜지스터에 전류가 흐르지 않는 경우, 턴온되어 상기 제1 온도 보상회로에 스타트-업 동작을 유도하는 것을 특징으로 하는 기준전압 발생기.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024019561A1 (ko) * 2022-07-20 2024-01-25 주식회사 엘엑스세미콘 밴드갭 레퍼런스 전압 생성 회로 및 그를 갖는 반도체 장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980028714A (ko) * 1996-10-24 1998-07-15 문정환 기준 전압 회로의 전류 감지 스타트 업 회로
KR20070028261A (ko) * 2005-09-07 2007-03-12 가부시끼가이샤 르네사스 테크놀로지 기준 전압 발생 회로, 반도체 집적 회로 및 반도체 집적회로 장치
KR100776160B1 (ko) 2006-12-27 2007-11-12 동부일렉트로닉스 주식회사 밴드갭 기준전압 생성장치
KR20110019064A (ko) * 2009-08-19 2011-02-25 삼성전자주식회사 전류 기준 회로

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980028714A (ko) * 1996-10-24 1998-07-15 문정환 기준 전압 회로의 전류 감지 스타트 업 회로
KR20070028261A (ko) * 2005-09-07 2007-03-12 가부시끼가이샤 르네사스 테크놀로지 기준 전압 발생 회로, 반도체 집적 회로 및 반도체 집적회로 장치
KR100776160B1 (ko) 2006-12-27 2007-11-12 동부일렉트로닉스 주식회사 밴드갭 기준전압 생성장치
KR20110019064A (ko) * 2009-08-19 2011-02-25 삼성전자주식회사 전류 기준 회로

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024019561A1 (ko) * 2022-07-20 2024-01-25 주식회사 엘엑스세미콘 밴드갭 레퍼런스 전압 생성 회로 및 그를 갖는 반도체 장치

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