KR20210014079A - 기준 전압 회로 - Google Patents

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츠토무 도미오카
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에이블릭 가부시키가이샤
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Abstract

기준 전압 회로는, 캐소드가 제 1 노드를 통하여 전류원에 접속되고, 애노드가 접지점에 접속된 제너 다이오드와, 일단이 제 1 노드와 접속된 제 1 저항과, 일단이 제 1 저항의 타단에 접속된 제 2 저항과, 애노드가 제 2 노드에 있어서 제 2 저항의 타단에 접속되고, 캐소드가 접지점에 접속된 제 1 다이오드와, 제 1 다이오드의 애노드 전압에 대응한 제어 전류를 생성하고, 전류원에 대해 제어 전류에 대응하는 기준 전류를 제 1 다이오드에 공급시키는 전류 제어 회로를 구비한다.

Description

기준 전압 회로{REFERENCE VOLTAGE CIRCUIT}
본 발명은, 기준 전압 회로에 관한 것이다.
종래부터, 부여된 전압과 임계값 전압을 비교하는 비교기에 대해, 이 임계값 전압이 되는 기준 전압을 생성하는 기준 전압 회로는, 전자 회로에 폭넓게 사용된다.
이 기준 전압 회로에는, 간단한 구성으로 기준 전압을 생성할 수 있기 때문에, 제너 다이오드, 다이오드 및 저항을 구비한 구성이 사용된다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).
도 7 에 나타내는 종래의 기준 전압 회로 (100) 는, 정전류원 (103) 의 출력 단자와 접지점 사이에, 제너 다이오드 (104) 와, 저항 (107, 106) 및 다이오드 (105) 의 직렬로 접속된 회로가 병렬로 접속되어 있다. 또, 제너 다이오드 (104) 가 역방향으로, 다이오드 (105) 가 순방향으로 접속되어 있다.
이로써, 기준 전압 회로 (100) 는, 저항 (107 및 106) 의 접속점으로부터, 기준 전압이 되는 출력 전압 (Vout) 을 출력한다.
일본 공개특허공보 소49-128250호
기준 전압 회로 (100) 에 있어서, 출력 전압 (Vout) 은 (A1) 식에 의해 나타난다.
Vout = (R106·Vz ＋ R107·VD)/(R106 ＋ R107) … (A1)
상기 (A1) 식에 있어서, Vz 는 제너 다이오드 (104) 의 캐소드의 전압, VD 는 다이오드 (105) 의 애노드의 전압, R106 및 R107 은 저항 (106, 107) 각각의 저항값이다.
또, 다이오드 (105) 를 흐르는 전류 (I105) 는 (A2) 식에 의해 나타난다.
I105 = (Vz - VD)/(R106 ＋ R107) … (A2)
여기서, 전압 (Vz) 은 정의 온도 계수를 갖고, 전압 (VD) 은 부의 온도 계수를 갖는다.
저항 (106 및 107) 의 온도 계수가 0 인 경우 (온도 의존성을 갖지 않는 경우), 전류 (I105) 는 정의 온도 계수를 갖는다.
정전류원 (103) 이 공급하는 전류를 I103 으로 하면, 제너 다이오드 (104) 에 흐르는 전류 (I104) 는 (A3) 식에 의해 나타난다.
I104 = I103 - I105 … (A3)
전류 (I103) 가 온도 의존성을 갖지 않는 경우, 전류 (I105) 가 정의 온도 계수를 갖기 때문에, 전류 (I104) 는 부의 온도 계수를 갖는다.
즉, 전류 (I103) 가 변화되지 않고, 온도의 상승에 대응하여 전류 (I105) 가 증가함에 따라, 전류 (I104) 가 상대적으로 감소한다. 이 때문에, 기준 전압 회로 (100) 의 경우, 온도가 상승함에 따라 전류 (I104) 가 감소하기 때문에, 전압 (Vz) 의 온도 변화에 대한 선형성을 유지할 수 없게 된다.
한편, 온도가 상승하여 전류 (I105) 가 증가한 경우에 있어서, 전압 (VD) 의 부의 온도 계수의 영향을 저감시키기 위해서 전류 (I103) 를 증가시킴으로써, 전압 (Vz) 의 온도 변화에 대한 선형성을 유지하고, 출력 전압 (Vout) 의 온도 계수를 0 으로 할 수 있다.
그러나, 전압 (Vz) 의 선형성을 유지하기 위해서는, 전압 (VD) 의 부의 온도 계수의 영향이 저감될 정도의 큰 전류 (I103) 를 바이어스 전류로서 제너 다이오드 (104) 에 정상적으로 흘릴 필요가 있고, 기준 전압 회로의 저소비 전력화를 실시하는 것이 곤란해진다.
정전류원으로부터 제너 다이오드에 흘리는 전류를 증가시키지 않고, 제너 다이오드의 캐소드에 인가되는 전압의 온도 의존성이 선형성을 유지할 수 있고, 전력 소비를 억제함으로써 전력 절약화가 가능한 기준 전압 회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시형태에 관련된 기준 전압 회로는, 캐소드가 제 1 노드를 통하여 전류원에 접속되고, 애노드가 접지점에 접속된 제너 다이오드와, 일단이 상기 제 1 노드와 접속된 제 1 저항과, 일단이 상기 제 1 저항의 타단에 접속된 제 2 저항과, 애노드가 제 2 노드에 있어서 상기 제 2 저항의 타단에 접속되고, 캐소드가 접지점에 접속된 제 1 다이오드와, 상기 제 1 다이오드의 애노드 전압에 대응한 제어 전류를 생성하고, 상기 전류원에 대해 당해 제어 전류에 대응하는 기준 전류를 상기 제 1 다이오드에 공급시키는 전류 제어 회로를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기준 전압 회로에 의하면, 정전류원으로부터 제너 다이오드에 흘리는 전류를 증가시키지 않고, 제너 다이오드의 캐소드에 인가되는 전압의 온도 의존성이 선형성을 유지할 수 있고, 전력 소비를 억제함으로써 전력 절약화가 가능한 기준 전압 회로를 제공할 수 있다.
도 1 은, 제 1 실시형태에 의한 기준 전압 회로의 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 2 는, V/I 변환 소자의 일례를 나타내는 회로도이다.
도 3 은, 제 1 실시형태에 의한 기준 전압 회로의 변형예를 나타내는 회로도이다.
도 4 는, 제 2 실시형태에 의한 기준 전압 회로의 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 5 는, 제 3 실시형태에 의한 기준 전압 회로의 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 6 은, 제 4 실시형태에 의한 기준 전압 회로의 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 7 은, 종래의 기준 전압 회로를 나타내는 회로도이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 실시형태에 대해 설명한다.
＜제 1 실시형태＞
도 1 은, 제 1 실시형태에 의한 기준 전압 회로의 구성예를 나타내는 회로도이다.
기준 전압 회로 (1) 는, 커런트 미러 회로 (10), 전류 제어 회로 (20), 저항 (31) (제 1 저항), (32) (제 2 저항), 제너 다이오드 (ZD) 및 다이오드 (D1) 를 구비하고 있다.
커런트 미러 회로 (10) 는, p 채널형의 트랜지스터 (11 및 12) 를 구비하고 있고, 트랜지스터 (11) 의 드레인이 출력 단자 (To) 에 접속되고, 트랜지스터 (12) 의 드레인이 입력 단자 (Ti) 에 접속되어 있다.
전류 제어 회로 (20) 는, 기준 전압 회로 (1) 에 있어서의 전류원이고, 오차 증폭 회로 (OP1), 트랜지스터 (21) 및 V/I 변환 소자 (22) 를 구비하고 있다.
제너 다이오드 (ZD) 는, 캐소드가 커런트 미러 회로 (10) 의 출력 단자 (To) 에 접속되고, 애노드가 접지점에 접속되어 있다.
저항 (31) 은, 일단이 제너 다이오드 (ZD) 의 캐소드에 접속되고, 타단이 저항 (32) 의 일단 및 출력 단자 (Tvout) 에 접속되어 있다.
저항 (32) 은, 타단이 다이오드 (D1) 의 애노드에 접속되어 있다.
다이오드 (D1) 는, 캐소드가 접지점에 접속되어 있다.
트랜지스터 (21) 는, n 채널형의 트랜지스터이고, 드레인이 커런트 미러 회로 (10) 의 입력 단자 (Ti) 에 접속되고, 게이트가 오차 증폭 회로 (OP1) 의 출력 단자에 접속되고, 소스가 V/I 변환 소자 (22) 의 일단에 접속되어 있다.
오차 증폭 회로 (OP1) 는, 비반전 입력 단자가 다이오드 (D1) 의 애노드에 접속되고, 반전 입력 단자가 V/I 변환 소자 (22) 의 일단에 접속되어 있다.
V/I 변환 소자 (22) 는, 타단이 접지점에 접속되어 있고, 다이오드 (D1) 의 전압 (VD) 을 제어 전류 (Icon) 로 변환한다.
도 2 는, V/I 변환 소자의 일례를 나타내는 회로도이다. 도 2 에 있어서, V/I 변환 소자 (22) 는, 다이오드 (22A), 저항 (22B), 저항 (22C) 및 다이오드 (22D) 를 구비하고 있다.
V/I 변환 소자 (22) 의 일단과 타단 사이에, 다이오드 (22A) 와, 저항 (22B) 과, 저항 (22C) 및 다이오드 (22D) 의 직렬 회로가 병렬로 접속되어 있다. 여기서, 다이오드 (22A 및 22D) 는, V/I 변환 소자 (22) 의 일단으로부터 타단에 있어서 순방향으로 접속되어 있다.
기준 전압 회로 (1) 는, 트랜지스터 (11 및 12) 의 소스에 전원 전압 (VDD) 이 인가됨으로써, 출력 단자 (Tvout) 로부터 출력 전압 (Vout) 을 출력한다.
이 때, 제너 다이오드 (ZD) 에 전류 (IZD) 가 흐름으로써, 제너 다이오드 (ZD) 의 캐소드에 역방향 전압으로서 전압 (VZ) 이 발생한다. 또, 다이오드 (D1) 에 전류 (ID1) 가 흐름으로써, 다이오드 (D1) 의 애노드에 순방향 전압으로서 전압 (VD) 이 발생한다.
출력 전압 (Vout) 이, 전압 (VZ) 과, 전압 (VD) 과, 저항 (31 및 32) 의 분압비에 대응하여 결정된다. 이하의 (1) 식에 있어서, 저항 (31 및 32) 의 저항값을 각각 R31, R32 로 하고 있다.
Vout = (R32·VZ ＋ R31·VD)/(R31 ＋ R32) … (1)
그리고, 제너 다이오드 (ZD) 의 전압 (VZ) 이 정의 온도 계수를 갖고, 다이오드 (D1) 의 전압 (VD) 의 부의 온도 계수와 평형하고, 기준 전압 회로 (1) 의 출력 전압 (Vout) 이 온도 의존성을 갖지 않도록 (온도 계수가 「0」) 한다. 이 때문에, 제너 다이오드 (ZD) 에 바이어스 전류로서 전류 (IZD) 를 흘렸을 때, 이하의 (2) 식을 만족하도록 저항 (31 및 32) 의 저항값 (R31, R32) 을 설정한다.
R32·(dVZ/dT) ＋ R31·(dVD/dT) = 0 … (2)
상기 (2) 식에 있어서, (dVZ/dT) 는 단위당의 온도 변화에 의한 캐소드 전압 (VZ) 의 변화량을 나타내고, 정의 온도 계수를 갖고 있다. 또, (dVD/dT) 는 단위당의 온도 변화에 의한 전압 (VD) 의 변화량을 나타내고, 부의 온도 계수를 갖고 있다.
전류 제어 회로 (20) 는, 다이오드 (D1) 의 전압 (VD) 을, 이 전압 (VD) 에 대응한 제어 전류 (Icon) 로 변환하는 V/I 변환 회로로서 기능한다.
즉, 오차 증폭 회로 (OP1) 가 트랜지스터 (21) 에 부 (負) 귀환 처리를 실시하게 함으로써, V/I 변환 소자 (22) 의 전압 강하는, 전압 (VD) 과 동일해진다. 그 때문에, V/I 변환 소자 (22) 에는, 전압 (VD) 에 대응하는 제어 전류 (Icon) 가, 커런트 미러 회로 (10) 의 입력 단자 (Ti) 로부터 흐른다.
이 제어 전류 (Icon) 는, 다이오드 (22A) 와, 저항 (22B) 과, 저항 (22C) 및 다이오드 (22D) 가 직렬로 접속된 회로에 흐르는 전류의 합성 전류가 된다.
여기서, 다이오드 (22A) 에는, 다이오드 (D1) 와의 면적비 (P/N 접합의 면적비) 에 의해 정해지는, 전류 (ID1) 에 비례하는 전류 (I22A) 가 흐른다. 다이오드 (22A) 에 있어서의 전압 강하는 부의 온도 계수를 갖고 있다.
또, 저항 (22B) 에는, 다이오드 (D1) 의 전압 (VD) 에 비례하는 전류 (I22B) (= VD/R22B) 가 흐른다. R22B 는, 저항 (22B) 의 저항값이다. 전류 (I22B) 는 부의 온도 계수를 갖고 있다.
저항 (22C) 및 다이오드 (22D) 에는, 다이오드 (D1) 의 애노드 전압과 다이오드 (22D) 의 애노드 전압의 차전압 (ΔVD) 에 비례하는 전류 (I22C) (= ΔVD/R22C) 가 흐른다. R22C 는, 저항 (22C) 의 저항값이다. 차전압 (ΔVD) 은 정의 온도 계수를 갖고 있다.
커런트 미러 회로 (10) 는, 전류 제어 회로 (20) 로부터 입력 단자 (Ti) 에 제어 전류 (Icon) 가 입력되면, 출력 단자 (To) 로부터 설정된 미러비에 의한 기준 전류 (Icrt) 를, 제너 다이오드 (ZD) 및 다이오드 (D1) 에 출력한다. 예를 들어, 입력 전류에 대한 출력 전류의 미러비가 K 인 경우, 기준 전류 (Icrt) 는 이하의 (3) 식에 의해 나타난다.
Icrt = K·(I22A ＋ I22B ＋ I22C) … (3)
예를 들어, 다이오드 (D1) 와 다이오드 (22A) 의 면적비가 1 : 1 이고, 다이오드 (D1) 와 다이오드 (22D) 의 면적비가 1 : N (＞ 1, 예를 들어 2 이상) 이고, K = 1 인 경우, 기준 전류 (Icrt) 는 이하의 (4) 식에 의해 나타난다.
Icrt = I22A ＋ VD/R22B ＋ ΔVD/R22C … (4)
여기서, I22A = ID1 이다.
(4) 식에 있어서, 제 1 항의 전류 (I22A) 는, 다이오드 (D1) 와 동일한 특성을 갖는 다이오드 (22A) 에 흐르는 전류이고, 다이오드 (D1) 에 흐르는 전류 (ID1) 와 동일하다. 이 전류 (ID1) 는, 커런트 미러 회로 (10) 의 출력 단자 (To) 로부터 다이오드 (D1) 에 대해, 전압 (VD) 에 대응한 피드백으로서 출력된다.
이 때문에, 제 2 항 VD/R22B 및 제 3 항 ΔVD/R22C 는, 커런트 미러 회로 (10) 의 출력 단자 (To) 로부터 제너 다이오드 (ZD) 에 출력된다.
제너 다이오드 (ZD) 에 흐르는 전류 (IZD) 는, 식 (4) 로부터 제 1 항을 제외한 (5) 식으로 나타난다.
IZD = VD/R22B ＋ ΔVD/R22C … (5)
상기 (5) 식으로부터 알 수 있는 바와 같이, 제 1 항 및 제 2 항은, 각각 저항 (22B) 과, 저항 (22C) 및 다이오드 (22D) 의 직렬 회로의 각각에 흐르는 전류이고, 다이오드 (D1) 에 흐르는 전류 (ID1) 에 영향을 받지 않는다.
또, 저항 (22B 및 22C) 의 온도 계수가 「0」인 경우, 전압 (VD) 이 부의 온도 계수이기 때문에, 전류 (VD/R22B) 의 온도 계수가 부가 되고, 차전압 (ΔVD) 이 정의 온도 계수이기 때문에, 전류 (ΔVD/R22C) 의 온도 계수가 정이 된다. 따라서, 저항 (22B) 의 저항값 (R22B) 과, 저항 (22C) 의 저항값 (R22C) 을 조정함으로써, 제너 다이오드 (ZD) 에 흐르는 전류 (IZD) 의 온도 특성을 정, 혹은 부로 임의로 조정할 수 있다.
상기 서술한 바와 같이, 기준 전압 회로 (1) 는, 전압 (VD) 에 대응한 전류와, 제너 다이오드 (ZD) 에 흐르는 전류 (IZD) 에 대응하는 전류를 합성한 제어 전류 (Icon) 를 생성하고, 이 제어 전류 (Icon) 에 대응시켜, 커런트 미러 회로 (10) 로부터 기준 전류 (Icrt) 를 흘리고, 온도 변화에 대응하여 전류 (ID1, IZD) 를 조정하고 있다.
이로써, 전압 (VD) 및 전압 (VZ) 의 온도 의존성에 기초하는 변동에 대응하여, 이 변동을 보상하는 전류 (ID1) 를 다이오드 (D1) 에 흘리고, 또한 전류 (IZD) 를 제너 다이오드 (ZD) 에 흘림으로써, 전압 (VZ) 을 임의로 제어하는 것이 가능하다.
따라서, 기준 전압 회로 (1) 는, 온도 변화에 대응하여 전류 (IZD) 를, 필요 최소한의 전류량으로 조정하여 공급할 수 있으므로, 제너 다이오드 (ZD) 의 캐소드에 인가되는 전압 (VZ) 의 온도 의존성의 선형성을 유지하면서, 전력 절약화하는 것이 가능하다.
또한, 기준 전압 회로 (1) 는, 도시되지 않은 스타트 업 회로에 의해, 기동시에 소정의 펄스 전류를 저항 (31) 에 인가하도록 구성해도 된다.
또, V/I 변환 소자 (22) 는, 다이오드 (22A), 저항 (22B), 저항 (22C) 및 다이오드 (22D) 를 구비하고 있는 구성으로서 설명했지만, 다이오드 (22A) 와, 저항 (22B 과 22C) 및 다이오드 (22D) 의 직렬 회로의 어느 것, 혹은 그들의 조합을 구비하는 구성으로 해도 된다. 이 구성의 경우, 캐소드 전압 (VZ) 이 선형성을 유지하도록, 커런트 미러 회로 (10) 의 미러비나, 다이오드 (22A, 22D) 의 면적비, 저항 (22B, 22C) 의 저항값 등을 조정하여, 전류 (ID1 와 IZD) 가 온도 변화에 대응하여 적시에 조정된 전류 (Icrt) 가 되도록, 전압 (VD) 으로부터 제어 전류 (Icon) 를 생성한다.
도 3 은, 제 1 실시형태에 의한 기준 전압 회로의 변형예를 나타내는 회로도이다. 이하, 도 1 의 기준 전압 회로 (1) 와 상이한 구성 및 동작을 설명한다.
기준 전압 회로 (1a) 는, 도 1 에 대해 다이오드 (D2) 가 부가되어 있다. 다이오드 (D2) 는, 애노드가 커런트 미러 회로 (10) 의 출력 단자 (To) 에 접속되고, 캐소드가 저항 (31) 의 일단에 접속되어 있다. 다이오드 (D2) 의 전압 강하가 VD2 인 경우, 출력 전압 (Vout) 은 이하의 (6) 식에 의해 나타난다.
Vout = (R32·(VZ - VD2) ＋ R31·VD)/(R31 ＋ R32) … (6)
다이오드 (D2) 를 부가한 것에 의해, 다이오드 (D2) 의 애노드 전압이 부의 온도 계수이기 때문에, 다이오드 (D2) 의 캐소드에 접속된 저항 (31) 의 일단의 전압이 정의 온도 계수가 되고, 이 저항 (31) 의 일단의 전압이 온도 변화에 대응하여 변화된다.
저항 (31) 의 일단의 전압이 정의 온도 계수이기 때문에, 출력 전압 (Vout) 의 온도 의존성을 없애기 위해, (6) 식으로부터 알 수 있는 바와 같이 저항 (31) 의 저항값 (R31) 을 증가시킨다. 이로써, 저항 (31) 의 전압 강하가 증가하고, 출력 전압 (Vout) 이 저하된다.
따라서, 도 1 의 구성과 비교하여, 보다 낮은 출력 전압 (Vout) 을 필요로 하는 경우, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 다이오드 (D2) 를 추가함으로써, 용이하게 실현할 수 있다.
또, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 정전류원 (41 또는 42) 의 어느 것을 부가하는 구성으로 해도 된다.
예를 들어, 제너 다이오드 (ZD) 의 캐소드에 정전류원 (41) 을 부가한 경우, 제너 다이오드 (ZD) 에는, 정전류원 (41) 으로부터 전류 (IZD) 가 공급된다. 이로써, 커런트 미러 회로 (10) 는, 다이오드 (D1) 에 흐르는 전류 (ID1) 로서 기준 전류 (Icrt) 를 공급한다. 이 경우, 제너 다이오드 (ZD) 에 흐르는 전류 (IZD) 가 전압 (VD) 에 의한 영향을 받지 않고, 전류 제어 회로 (20) 는, 다이오드 (D1) 에 흐르는 전류 (ID1) 만의 보상을 온도 변화에 대응하여 실시하는 구성이 된다.
이 때문에, V/I 변환 소자 (22) 는, 예를 들어 도 2 에 있어서의 다이오드 (22A) 만을 구비하는 구성이 되고, 다이오드 (D1) 와 동일한 전압 강하에 의해, 오차 증폭 회로 (OP1) 의 반전 입력 단자에 전압 (VD) 을 인가한다.
또, 커런트 미러 회로 (10) 의 입력 단자 (Ti) 에 정전류원 (42) 을 부가한 경우도, 상기 서술한 정전류원 (41) 을 부가한 경우와 동일하게, 전류 제어 회로 (20) 는, 다이오드 (D1) 에 흐르는 전류 (ID1) 만의 보상을 실시하는 구성이 된다.
＜제 2 실시형태＞
도 4 는, 제 2 실시형태에 의한 기준 전압 회로의 구성예를 나타내는 회로도이다.
기준 전압 회로 (1A) 는, 전류원 (10A), 전류 제어 회로 (20A), 저항 (31, 32), 제너 다이오드 (ZD) 및 다이오드 (D1) 를 구비하고 있다.
전류원 (10A) 은, p 채널형의 트랜지스터 (13) 를 구비하고 있다.
전류 제어 회로 (20A) 는, 오차 증폭 회로 (OP2), V/I 변환 소자 (22) 및 트랜지스터 (23) 를 구비하고 있다.
트랜지스터 (13) 는, 소스에 전원 전압 (VDD) 이 인가되고, 게이트에 오차 증폭 회로 (OP2) 의 출력 단자 및 트랜지스터 (23) 의 게이트가 접속되고, 드레인에 제너 다이오드 (ZD) 의 캐소드 및 저항 (31) 의 일단이 접속되어 있다.
트랜지스터 (23) 는, p 채널형의 트랜지스터이고, 소스에 전원 전압 (VDD) 이 인가되고, 드레인이 V/I 변환 소자 (22) 의 일단 및 오차 증폭 회로 (OP2) 의 비반전 입력 단자에 접속되어 있다.
V/I 변환 소자 (22) 는, 타단이 접지점에 접속되어 있다.
저항 (31) 은, 타단이 출력 단자 (Tvout) 및 저항 (32) 의 일단에 접속되어 있다.
저항 (32) 은, 타단이 다이오드 (D1) 의 애노드 및 오차 증폭 회로 (OP2) 의 반전 입력 단자에 접속되어 있다.
제너 다이오드 (ZD) 는, 애노드가 접지점에 접속되어 있다.
다이오드 (D1) 는, 캐소드가 접지점에 접속되어 있다.
전류 제어 회로 (20A) 는, 다이오드 (D1) 의 전압 (VD) 을, 이 전압 (VD) 에 대응한 제어 전류 (Icon) 로 변환하는 V/I 변환 회로로서 기능한다.
오차 증폭 회로 (OP2) 및 트랜지스터 (23) 가 볼티지 팔로워를 구성하고 있기 때문에, V/I 변환 소자 (22) 의 전압 강하는 트랜지스터 (23) 의 부 귀환에 의해 다이오드 (D1) 의 전압 (VD) 과 동일해진다.
그 때문에, V/I 변환 소자 (22) 에는, 다이오드 (D1) 의 전압 (VD) 에 대응하는 전류로서, 트랜지스터 (23) 를 통하여 제어 전류 (Icon) 가 흐른다.
트랜지스터 (13 및 23) 의 게이트 전압이 동등하므로, 트랜지스터 (13 및 23) 에 애스펙트비에 따른 드레인 전류가 흐른다. 이로써, 트랜지스터 (13) 에는, V/I 변환 소자 (22) 에 흐르는 제어 전류 (Icon) 에 대응한 기준 전류 (Icrt) 가 흐른다.
상기 서술한 바와 같이, 본 제 2 실시형태의 기준 전압 회로는, 제 1 실시형태와 동일하게, 온도 변화에 의해 변동하는 애노드 전압 (VD) 으로부터 제어 전류 (Icon) 를 생성하고, 이 제어 전류 (Icon) 에 대응시켜, 다이오드 (D1) 에 흐르는 전류 (ID1) 와, 제너 다이오드 (ZD) 에 흐르는 전류 (IZD) 의 합성 전류인 기준 전류 (Icrt) 를, 트랜지스터 (13) 로부터 공급하고 있다.
따라서, 본 실시형태의 기준 전압 회로는, 온도 변화에 대응하여 전류 (IZD) 를, 필요 최소한의 전류량으로 조정하여 공급할 수 있으므로, 제너 다이오드 (ZD) 의 캐소드에 인가되는 전압 (VZ) 의 온도 의존성의 선형성을 유지하면서, 전력 절약화하는 것이 가능하다.
＜제 3 실시형태＞
도 5 는, 제 3 실시형태에 의한 기준 전압 회로의 구성예를 나타내는 회로도이다.
기준 전압 회로 (1B) 는, 전류 제어 회로 (20B) 를 구비하고 있는 것 이외에는, 제 2 실시형태와 동일한 구성이다.
전류 제어 회로 (20B) 는, p 채널형의 트랜지스터 (24 및 25) 와, n 채널형의 트랜지스터 (26 및 27) 와, V/I 변환 소자 (22) 를 구비하고 있다.
트랜지스터 (24) 는, 소스에 전원 전압 (VDD) 이 인가되고, 게이트가 트랜지스터 (25) 의 게이트 및 드레인에 접속되고, 드레인이 트랜지스터 (26) 의 드레인 및 게이트에 접속되어 있다.
트랜지스터 (25) 는, 소스에 전원 전압 (VDD) 이 인가되고, 드레인이 트랜지스터 (27) 의 드레인에 접속되어 있다.
트랜지스터 (26) 는, 게이트가 트랜지스터 (27) 의 게이트에 접속되고, 소스가 다이오드 (D1) 의 애노드에 접속되어 있다.
트랜지스터 (27) 는, 소스가 V/I 변환 소자 (22) 를 통하여 접지점에 접속되어 있다.
전류 제어 회로 (20B) 는, 다이오드 (D1) 의 전압 (VD) 을, 이 전압 (VD) 에 대응한 제어 전류 (Icon) 로 변환하는 V/I 변환 회로로서 기능한다.
트랜지스터 (24 및 25) 가 커런트 미러를 구성하고 있고, 트랜지스터 (24 와 25) 의 미러비에 대응한 전류가 트랜지스터 (26 및 27) 에 흐르고, 트랜지스터 (27) 의 소스 전압이 결정된다.
예를 들어, 트랜지스터 (24 및 25) 의 미러비가 1 : 1 이고, 트랜지스터 (26 및 27) 의 애스펙트비가 동일한 경우, 트랜지스터 (26 및 27) 에 동일한 드레인 전류가 흐른다. 이로써, 트랜지스터 (26) 의 소스 전압 (전압 (VD)) 과 트랜지스터 (27) 의 소스 전압이 동등해지는, 즉 V/I 변환 소자 (22) 의 전압 강하가 전압 (VD) 과 동일해진다.
V/I 변환 소자 (22) 에 전압 (VD) 에 대응한 제어 전류 (Icon) 가 트랜지스터 (25) 를 통하여 흐르기 때문에, 트랜지스터 (25) 와 커런트 미러를 구성하는 트랜지스터 (13) 에는, V/I 변환 소자 (22) 에 흐르는 제어 전류 (Icon) 에 미러비를 곱한 기준 전류 (Icrt) 가 흐른다.
상기 서술한 바와 같이, 기준 전압 회로 (1B) 는, 온도 변화에 의해 변동하는 전압 (VD) 에 기초하여, 제어 전류 (Icon) 를 생성하고, 이 제어 전류 (Icon) 에 대응시켜, 다이오드 (D1) 에 흐르는 전류 (ID1) 와, 제너 다이오드 (ZD) 에 흐르는 전류 (IZD) 의 합성 전류인 기준 전류 (Icrt) 를, 트랜지스터 (13) 로부터 공급하고 있다.
따라서, 기준 전압 회로 (1B) 는, 온도 변화에 대응하여 전류 (IZD) 를, 필요 최소한의 전류량으로 조정하여 공급할 수 있으므로, 제너 다이오드 (ZD) 의 캐소드에 인가되는 전압 (VZ) 의 온도 의존성의 선형성을 유지하면서, 전력 절약화하는 것이 가능하다.
＜제 4 실시형태＞
도 6 은, 제 4 실시형태에 의한 기준 전압 회로의 구성예를 나타내는 회로도이다.
기준 전압 회로 (1C) 는, 전류 제어 회로 (20C), 바이폴러 트랜지스터 (BT1), 정전류원 (41) 을 구비하고 있는 것 이외에는, 제 1 실시형태와 동일한 구성이다.
전류 제어 회로 (20C) 는, 바이폴러 트랜지스터 (BT2) 를 구비하고 있다.
바이폴러 트랜지스터 (BT1 및 BT2) 는, npn 형의 바이폴러 트랜지스터이고, 커런트 미러를 구성하고 있다.
바이폴러 트랜지스터 (BT1) 는, 콜렉터가 베이스 및 저항 (32) 의 타단에 접속되고, 이미터가 접지점에 접속되어 있다. 즉, 바이폴러 트랜지스터 (BT1) 는, 제 1 실시형태에 있어서의 다이오드 (D1) 에 대응하고 있다.
바이폴러 트랜지스터 (BT2) 는, 콜렉터가 커런트 미러 회로 (10) 의 입력 단자 (Ti) 에 접속되고, 베이스가 바이폴러 트랜지스터 (BT1) 의 베이스에 접속되고, 이미터가 접지점에 접속되어 있다. 여기서, 바이폴러 트랜지스터 (BT2) 의 베이스/이미터는 제 1 실시형태에 있어서의 V/I 변환 소자 (22) 의 다이오드 (22A) 에 대응하고, 바이폴러 트랜지스터 (BT1) 의 베이스/이미터와 동일한 다이오드 특성을 갖는다.
바이폴러 트랜지스터 (BT1) 는, 베이스에 전압 (VD) 이 인가된 경우, 전압 (VD) 에 의한 베이스 전류가 흐르고, 이 베이스 전류에 대응한 콜렉터 전류 (전류 (ID1)) 가 흐른다.
바이폴러 트랜지스터 (BT2) 에는, 바이폴러 트랜지스터 (BT1) 와의 미러비에 기초하여, 콜렉터 전류가 흐른다.
바이폴러 트랜지스터 (BT2) 의 콜렉터 전류는, 전압 (VD) 에 대응하여 흐르는 제어 전류 (Icon) 이고, 커런트 미러 회로 (10) 의 입력 단자 (Ti) 에 입력된다.
이로써, 커런트 미러 회로 (10) 는, 미러비에 대응한 기준 전류 (Icrt) 를 출력 단자 (To) 로부터 출력한다.
여기서, 커런트 미러 회로 (10) 의 미러비가 1 : 1 이고, 바이폴러 트랜지스터 (BT1 및 BT2) 의 미러비가 1 : 1 인 경우, 커런트 미러 회로 (10) 의 출력 단자로부터 출력되는 기준 전류 (Icrt) 는 전류 (ID1) 와 동등해진다.
이로써, 제너 다이오드 (ZD) 에 흐르는 전류 (IZD) 가 정전류원 (41) 으로부터 공급되고, 전압 (VD) 에 의한 영향을 받지 않기 때문에, 전류 제어 회로 (20C) 는, 바이폴러 트랜지스터 (BT1) 에서, 다이오드 (D1) 에 흐르는 전류 (ID1) 만의 보상을 실시하는 구성이 된다.
또, 커런트 미러 회로 (10) 의 입력 단자 (Ti) 에 정전류원 (42) 을 부가한 경우도, 상기 서술한 정전류원 (41) 을 부가한 경우와 동일하게, 전류 제어 회로 (20C) 는, 콜렉터와 베이스가 단락된 바이폴러 트랜지스터 (BT1) (다이오드 (D1) 에 상당) 에 흐르는 전류 (ID1) 만의 보상을 실시하는 구성이 된다.
상기 서술한 바와 같이, 기준 전압 회로 (1C) 는, 바이폴러 트랜지스터 (BT1) 의 다이오드 접속에 있어서의 전압 (VD) 에 대응한 제어 전류 (Icon) 를 생성하고, 이 제어 전류 (Icon) 에 대응시켜, 트랜지스터 (13) 로부터 기준 전류 (Icrt) 를 흘리고, 온도 변화에 대응하여 전류 (ID1) 를 조정하고 있다.
따라서, 기준 전압 회로 (1C) 는, 온도 변화에 대응하여 전류 (IZD) 를, 필요 최소한의 전류량으로 조정하여 공급할 수 있으므로, 제너 다이오드 (ZD) 의 캐소드에 인가되는 전압 (VZ) 의 온도 의존성의 선형성을 유지하면서, 전력 절약화하는 것이 가능하다.
이상, 도면을 참조하여 실시형태를 상세히 서술해 왔지만, 구체적인 구성은 이들 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 이 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위의 설계 및 변형 등도 포함된다.
1, 1A, 1B, 1C : 기준 전압 회로
10 : 커런트 미러 회로
10A : 전류원
11, 12, 13, 21, 23, 24, 25, 26, 27 : 트랜지스터
20, 20A, 20B, 20C : 전류 제어 회로
22 : V/I 변환 소자
22A, 22D, D1 : 다이오드
22B, 22C, 31, 32 : 저항
41, 42 : 정전류원
BT1, BT2 : 바이폴러 트랜지스터
OP1, OP2 : 오차 증폭 회로
ZD : 제너 다이오드

Claims (14)

  1. 캐소드가 제 1 노드를 통하여 전류원에 접속되고, 애노드가 접지점에 접속된 제너 다이오드와,
    일단이 상기 제 1 노드와 접속된 제 1 저항과,
    일단이 상기 제 1 저항의 타단에 접속된 제 2 저항과,
    애노드가 제 2 노드를 통하여 상기 제 2 저항의 타단에 접속되고, 캐소드가 접지점에 접속된 제 1 다이오드와,
    상기 제 1 다이오드의 애노드 전압에 대응한 제어 전류를 생성하고, 상기 전류원에 대해 당해 제어 전류에 대응하는 기준 전류를 상기 제 1 다이오드에 공급시키는 전류 제어 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 기준 전압 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전류원이, 상기 제어 전류를 입력 전류로 하고, 상기 기준 전류를 출력 전류로 하는 제 1 커런트 미러 회로를 구비하고,
    상기 전류 제어 회로가, 상기 애노드 전압을 상기 제어 전류로 변환하는 V/I 변환 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 기준 전압 회로.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전류 제어 회로가,
    비반전 입력 단자가 상기 제 2 노드에 접속되고, 반전 입력 단자가 상기 V/I 변환 소자의 일단에 접속된 제 1 오차 증폭 회로와,
    드레인이 상기 제 1 커런트 미러 회로의 입력 단자에 접속되고, 게이트가 상기 제 1 오차 증폭 회로의 출력 단자에 접속되고, 소스가 상기 V/I 변환 소자의 일단에 접속된, n 채널형의 제 1 트랜지스터를 구비하는 것을 특징으로 하는 기준 전압 회로.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전류원이, 소스가 전원에 접속되고, 드레인이 상기 제 1 노드 접속된 p 채널형의 제 2 트랜지스터이고,
    상기 전류 제어 회로가,
    상기 제어 전류에 대응한 상기 기준 전류를 상기 제 2 트랜지스터가 흘리도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기준 전압 회로.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 전류 제어 회로가,
    소스가 상기 전원에 접속된 p 채널형의 제 3 트랜지스터와,
    반전 입력 단자가 상기 제 2 노드에 접속되고, 비반전 입력 단자가 상기 제 3 트랜지스터의 드레인에 접속되고, 출력 단자가 상기 제 2 트랜지스터의 게이트 및 상기 제 3 트랜지스터의 게이트에 접속된 제 2 오차 증폭 회로와,
    상기 비반전 입력 단자와 상기 접지점 사이에 접속된, 상기 제 1 다이오드와 동일한 특성을 갖는 V/I 변환 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 기준 전압 회로.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 전류 제어 회로가,
    제 2 커런트 미러 회로와,
    드레인이 상기 제 2 커런트 미러 회로의 입력 단자에 접속된 n 채널형의 제 4 트랜지스터와,
    드레인 및 게이트가 상기 제 2 커런트 미러 회로의 출력 단자와 상기 제 4 트랜지스터의 게이트에 접속되고, 소스가 상기 제 2 노드에 접속된 n 채널형의 제 5 트랜지스터와,
    상기 제 4 트랜지스터의 소스와 접지점 사이에 접속된, 상기 제 1 다이오드와 동일한 특성을 갖는 V/I 변환 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 기준 전압 회로.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 노드와 상기 제 1 저항 사이에 순방향으로 접속되는 제 4 다이오드를 구비하는 것을 특징으로 하는 기준 전압 회로.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 노드와 상기 제 1 저항 사이에 순방향으로 접속되는 제 4 다이오드를 구비하는 것을 특징으로 하는 기준 전압 회로.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 노드와 상기 제 1 저항 사이에 순방향으로 접속되는 제 4 다이오드를 구비하는 것을 특징으로 하는 기준 전압 회로.
  10. 제 3 항, 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 V/I 변환 소자가,
    상기 제 1 다이오드와 동일한 특성을 갖는 제 2 다이오드를 구비하는 것을 특징으로 하는 기준 전압 회로.
  11. 제 3 항, 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 V/I 변환 소자가,
    제 2 다이오드와, 제 3 저항과, 제 4 저항 및 제 3 다이오드가 직렬로 접속된 직렬 회로의 어느 것, 또는 조합이 병렬로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 기준 전압 회로.
  12. 제 3 항, 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 노드와 상기 제 1 저항 사이에 순방향으로 접속되는 제 4 다이오드를 구비하는 것을 특징으로 하는 기준 전압 회로.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 전류원이, 상기 제너 다이오드의 전류를 흘리는 정전류원과, 출력 단자가 상기 제 1 노드와 접속된 제 3 커런트 미러 회로를 구비하고,
    상기 제 1 다이오드는, 콜렉터 및 베이스가 다이오드 접속되고, 이미터가 접지점에 접속된 npn 형의 제 1 바이폴러 트랜지스터로 형성되고,
    상기 전류 제어 회로는, 콜렉터가 상기 제 3 커런트 미러 회로의 입력 단자에 접속되고, 베이스가 상기 제 1 바이폴러 트랜지스터의 콜렉터 및 베이스에 접속되고, 이미터가 접지점에 접속된 npn 형의 제 2 바이폴러 트랜지스터로 형성되고,
    상기 제 3 커런트 미러 회로는, 상기 제어 전류를 입력 전류로 하고, 상기 기준 전류를 출력 전류로 하는 것을 특징으로 하는 기준 전압 회로.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 바이폴러 트랜지스터의 베이스-이미터의 다이오드 특성이, 상기 제 2 바이폴러 트랜지스터의 베이스-이미터의 다이오드 특성과 동일한 것을 특징으로 하는 기준 전압 회로.
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