KR950010131B1 - Voltage regulator having a precision thermal current source - Google Patents

Voltage regulator having a precision thermal current source Download PDF

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KR950010131B1 KR1019870011089A KR870011089A KR950010131B1 KR 950010131 B1 KR950010131 B1 KR 950010131B1 KR 1019870011089 A KR1019870011089 A KR 1019870011089A KR 870011089 A KR870011089 A KR 870011089A KR 950010131 B1 KR950010131 B1 KR 950010131B1
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지. 바이넘 바이런
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모토로라 인코포레이티드
빈센트 죠셉 로너
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Abstract

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Description

열 전류 공급원 및 집적 전압 조절기Thermal Current Sources and Integrated Voltage Regulators

제1도는 본 발명의 열 전류 공급원의 개략도.1 is a schematic diagram of a thermal current source of the invention.

제2도는 본 발명의 제2열 전류 공급원의 개략도.2 is a schematic representation of a second column current source of the invention.

제3도는 본 발명의 제3열 전류 공급원의 개략도.3 is a schematic representation of a third column current source of the invention.

제4도는 제3도의 열 전류 공급원을 포함하는 전압 조절기를 도시하는 개략도.4 is a schematic diagram illustrating a voltage regulator including the thermal current source of FIG.

본 발명은 전류 공급 회로에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 셋팅가능한 온도계수 및 크기를 갖는 전압조절기의 전압을 발생시키는데 적합한 조절된 크기 및 소정의 온도 특성을 갖는 전류를 발생할 수 있는 집적 회로(IC)에 관한 것이다.The present invention relates to a current supply circuit, and more particularly to an integrated circuit (IC) capable of generating a current having a predetermined temperature characteristic and a regulated magnitude suitable for generating a voltage of a voltage regulator having a settable temperature coefficient and magnitude. It is about.

공급 전압에 의존하지 않는 조절된 크기 및 소정의 온도계수(TC)를 갖는 전류를 제공하는 공급원 및 전류 공급원을 필요로 하는 회로 및 시스템 응용이 많이 있다. 보다 구체적으로 절대온도에 따라 직접적으로 변화하는 포지티브 TC크기의 전류를 제공하는 전류 공급 회로를 사용하는 것이 바람직하다.There are many circuit and system applications that require a current source and a source that provides a current having a controlled magnitude and a predetermined temperature coefficient (TC) that does not depend on the supply voltage. More specifically, it is desirable to use a current supply circuit that provides a positive TC magnitude current that changes directly with absolute temperature.

차동쌍 트랜지스터의 PN 접합 고유의 네가티브 TC를 없애는데 상기 전류가 이용될 수 있으며, 예를 들면, 차동쌍 트랜지스터를 포함하는 차동 증폭기의 이득이 온도 변화에도 기본적으로 일정하게 유지되도록 하는데 이용될 수 있다. IC는 일반적으로 다수의 차동 증폭기를 포함하고 있기 때문에, 각각 소정의 크기 및 온도계수를 갖는 다수의 전류를 제공할 수 있는 형태의 전류공급 회로를 필요로 할 수도 있다. 상기 열전류 공급원을 다른 회로와 관련하여 사용함으로써, 공지된 TC를 갖는 조절된 출력전압을 제공하게 된다. 이러한 열 전류는 포지티브 TC를 갖는 저항 양단의 전압을 발생하는데 사용될 수 있는데, 상기 저항은 제로 TC 출력 전압을 제공하도록 네가티브 TC의 베이스-메이커 전압을 갖는 NPN 트랜지스터와 직렬로 배열된다. 상기 형태의 전압 조절기는 때때로 상기 기술에 숙련된 사람에 의해 밴드갭(bandgap) 전압 조절기로 언급된다.The current can be used to eliminate the negative TC inherent in the PN junction of the differential pair transistors, for example, to ensure that the gain of the differential amplifier including the differential pair transistors remains essentially constant over temperature changes. Since ICs generally include a number of differential amplifiers, they may require a current supply circuit of a type capable of providing a plurality of currents each having a predetermined magnitude and temperature coefficient. By using the thermal current source in connection with other circuits, it provides a regulated output voltage with a known TC. This thermal current can be used to generate a voltage across a resistor with a positive TC, which resistor is arranged in series with an NPN transistor with a base-maker voltage of negative TC to provide a zero TC output voltage. This type of voltage regulator is sometimes referred to as a bandgap voltage regulator by those skilled in the art.

종래 기술의 전압 조절기는 다른 전류 밀도에서 작동되는 한쌍의 트랜지스터를 포함한다. 상기 두 트랜지스터는 관련 회로와 상호 접속되어, 각각의 베이스-에미터 전압(ΔVbe)에서의 차에 비례하는 전압을 발생하게 된다. 상기 차 전압은 상기 한 트랜지스터의 에미터에 전류를 셋팅하는데 사용되며, 포지티브 온도계수(TC)를 갖는다. 상기 열 에미터 전류는 절대온도에 따라 직접적으로 변화하는 전압을 발생시키는데 이용되며, 상기 전압은 실질적으로 제로 TC를 갖는 결합 전압을 발생시키도록 네가티브 TC 전압과 결합된다.Prior art voltage regulators include a pair of transistors operating at different current densities. The two transistors are interconnected with the associated circuitry to generate a voltage proportional to the difference in each base-emitter voltage [Delta] V be . The difference voltage is used to set a current in the emitter of the one transistor and has a positive temperature coefficient TC. The thermal emitter current is used to generate a voltage that changes directly with absolute temperature, and the voltage is coupled with a negative TC voltage to produce a combined voltage having substantially zero TC.

비록 상기 종래 기술의 조절기가 중요한 장점을 갖는다 할지라도, 대부분은 심각한 한계에 부딪힌다. 예를 들면, 두 트랜지스터의 콜렉터-에미터 전압의 차에 의해 야기될 수도 있는 열 전류에서의 에러를 방지하기 위해, 종래 기술의 조절기는 두 장치의 부정합(mismatch)을 억제하는 복합 궤한 구조를 요구한다. 상기 구조는 과도한 칩 영역이 필요하므로 집적 회로의 설계에서는 바람직하지 않다. 부가적으로, 상기 종래 기술 조절기의 조절된 출력 전압의 레벨 및 온도계수는 독자적으로 셋팅될 수 없고, 오히려 차 전압 ΔVBE의 크기에 의해 결정된다. 더우기, 종래 기술의 조절기는 트랜지스터의 VBE전압갑보다 작은 조정가능의 TC 조절 전압을 발생할 수 없다.Although the prior art regulators have significant advantages, most face serious limitations. For example, to prevent errors in thermal current that may be caused by the difference in the collector-emitter voltage of two transistors, prior art regulators require a complex track structure that suppresses mismatches of the two devices. do. This structure is undesirable in the design of integrated circuits since it requires excessive chip area. In addition, the level and temperature coefficient of the regulated output voltage of the prior art regulator cannot be set independently, but rather is determined by the magnitude of the difference voltage ΔV BE . Moreover, the regulator of the prior art cannot generate an adjustable TC regulating voltage that is smaller than the transistor's V BE voltage range.

그러므로, 종래 기술의 열 전류 공급원 회로의 문제점을 극복한 개선된 집적 열 공급원 회로가 필요하다.Therefore, there is a need for an improved integrated heat source circuit that overcomes the problems of prior art thermal current source circuits.

또한, 종래 기술 조절기의 상기 한계에 부딪히지 않고, 출력 전압 제공을 위한 복합 궤한 회로를 필요로 하지 않으며, 정밀한 열 전류 공급원을 사용하여 어떤 전압 및 온도 계수에서도 셋팅될 수 있는 조절기 회로가 필요하다.There is also a need for a regulator circuit that does not meet the above limitations of prior art regulators, does not require a complex feedback circuit for providing an output voltage, and can be set at any voltage and temperature coefficient using a precise thermal current source.

따라서, 본 발명은 개선된 열 전류 공급된 회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an improved thermal current supplied circuit.

본 발명은 또한 집적 회로 형태로 제조되기에 적합하며, 조절된 크기 및 온도계수를 갖는 전류를 발생하는 회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.The invention also aims to provide a circuit which is suitable for being manufactured in the form of an integrated circuit and which generates a current having a regulated magnitude and a temperature coefficient.

본 발명은 또한 개선된 전압 조절기를 제공하는 것을 목적으로 한다.The invention also aims to provide an improved voltage regulator.

본 발명은 또한 소정 전압 레벨 및 온도 계수로 셋팅될 수 있는 출력 전압을 제공하는 개선된 집적 전압 조절기 회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention also aims to provide an improved integrated voltage regulator circuit that provides an output voltage that can be set at a predetermined voltage level and temperature coefficient.

본 발명은 또한 조정 가능한 온도 계수를 갖는 전류를 공급하기 위해 열 전류 공급원을 포함하는 전압 조절기를 제공하는 것을 목적으로 한다.The invention also aims to provide a voltage regulator comprising a thermal current source for supplying a current having an adjustable temperature coefficient.

본 발명은 상기 목적 및 또다른 목적에 따라 제공되는 전압 조절기의 열 전류 공급원과 저항성 회로를 포함하는데, 상기 열 전류 공급원은 다른 전류 밀도로 작동되는 제1 및 제2트랜지스터와, 상기 제1 및 제2트랜지스터 사이에 차 전압을 형성하기 위해 포지티브 TC를 갖는 궤환 전류에 응답하여, 상기 제2트랜지터로부터 전류를 싱크(sink)하는 회로 노드와 상기 제2트랜지스터의 에미터사이에 직렬로 접속 콜렉터-에미터 도전 경로를 갖는 제3트랜지스터 및 상기 회로 노드에서 제어 가능한 크기 및 네가티브 TC를 갖는 전류를 발생하기 위해, 상기 제3트랜지스터의 베이스와 에미터 사이에 접속된 회로를 구비하는데, 상기 차 전압은 상기 제3트랜지스터를 흐르는 콜렉터 전류를 셋팅하도록 이용된다. 상기 저항성 회로는 상기 회로 노드에 접속되어 그 공급된 전류를 합에 비례하는 전압을 발생한다.The present invention comprises a thermal current source and a resistive circuit of a voltage regulator provided in accordance with the above and other objects, wherein the thermal current source comprises first and second transistors operated at different current densities, and the first and second transistors. A collector collector connected in series between a circuit node that sinks current from the second transistor and an emitter of the second transistor in response to a feedback current with a positive TC to form a differential voltage between the two transistors; A third transistor having an emitter conductive path and a circuit connected between the emitter's base and the emitter for generating a current having a controllable magnitude and negative TC at the circuit node, the difference voltage being It is used to set the collector current flowing through the third transistor. The resistive circuit is connected to the circuit node to generate a voltage proportional to the sum of the supplied current.

이제 도면을 참조하면, 집적 회로 형태로 제조되기에 적합하며, 조절된 전압을 형성하는데 사용되는 본 발명의 열 전류 공급원의 몇가지 실시예가 도시되어 있다.Referring now to the drawings, several embodiments of the thermal current source of the present invention suitable for forming in the form of integrated circuits and used to form regulated voltages are shown.

도면에서 일치하는 구성요소는 동일 참조번호로 지정된다. 제1도는 열 전류 공급원(10)의 기준 셀의 상호 접속 및 기본 구성요소를 나타낸다. 열 전류 공급원(10)은 단자(20)에 접속된 NPN 트랜지스터(14), (16), (18)와 같은 여러 전류 공급원에 팬 아웃(fan out)을 제공하기에 적합하다. 상기 전류 공급원 트랜지스터의 콜렉터는 절대 온도에 따라 변화하는 소정의 온도 특성을 갖는 전류를 요구하는 전류 이용회로(22), (24), (26)에 각각 접속된다.In the drawings, corresponding components are designated by the same reference numerals. 1 shows the interconnection and basic components of a reference cell of a thermal current source 10. The thermal current source 10 is suitable for providing fan out to various current sources such as NPN transistors 14, 16, 18 connected to the terminal 20. The collector of the current source transistor is connected to the current utilization circuits 22, 24, and 26, respectively, which require a current having a predetermined temperature characteristic that varies with absolute temperature.

열 전류 공급원(10)의 기준 셀(12)은 한쌍의 NPN 트랜지스터(28), (30)를 포함하는데, 상기 트랜지스터의 에미터는 각각 저항(32), (34)을 통해 NPN 트랜지스터(36)의 베이스에 접속된다. 트랜지스터(36)의 콜렉터-에미터 경로는 네가티브의 접지 기준 전압-V가 공급되는 네가티브 공급원 컨덕터(38)와 트랜지스터(30)에 에미터 사이에 접속된다.The reference cell 12 of the thermal current source 10 includes a pair of NPN transistors 28, 30, the emitters of which are connected to the resistor 32, 34, respectively, to the NPN transistor 36. Is connected to the base. The collector-emitter path of transistor 36 is connected between the negative source conductor 38, to which the negative ground reference voltage-V is supplied, and the emitter to transistor 30.

트랜지스터(28)는 다이오드로서 접속되는데 그 콜렉터와 베이스가 상호 접속되어, 다이오드로서 트랜지스터(30)의 베이스에 접속된다. 한쌍의 전류 공급원(40), (42)은 전류 I1과 I2를 트랜지스터(28), (30)의 콜렉터에 각각 공급하며, 포지티브 동작 전압 Vcc가 공급된 전력 공급원 컨덕터(44)에 접속된다. 버퍼 NPN 트랜지스터(46)에 의해 상기 트랜지스터(36)의 베이스에 궤환이 제공되는데, 상기 버퍼 NPN트랜지스터(46)의 베이스는 트랜지스터(30)의 콜렉터에 결합되고, 컨덕터(44)와 출력 노드(20) 사이의 콜렉터-에미터 경로는 저항(48)과 직렬로 네가티브 공급원 컨덕터(38)에 결합된다.Transistor 28 is connected as a diode whose collector and base are interconnected, and are connected to the base of transistor 30 as a diode. The pair of current sources 40 and 42 supplies currents I 1 and I 2 to the collectors of transistors 28 and 30, respectively, and is connected to a power supply conductor 44 supplied with a positive operating voltage Vcc. . A feedback is provided to the base of the transistor 36 by a buffer NPN transistor 46, the base of the buffer NPN transistor 46 being coupled to the collector of the transistor 30, the conductor 44 and the output node 20. The collector-emitter path between) is coupled to the negative source conductor 38 in series with the resistor 48.

본 발명의 개념은 (1) 포지티브 온도계수(TC)를 갖는 차 전압을 발생시키는 것, (2) 콜렉터 전류는 전대 온도에 따라 변화하는 크기를 갖는 트랜지스터(36)의 콜렉터 전류를 셋팅하기 위해 상기 차 전압을 이용하는 것, (3) 네가티브 TC를 갖는 전류를 저항(56)을 통해 발생시키기 위해 트랜지스터(36)의 네가티브 TC 베이스-에미터 전압강하, VBE를 이용하는 것, (4) 조정가능한 전압값 및 온도계수를 갖는 결합 전압을 발생시키도록 노드(62)에서 상기 두 전류를 합하는 것으로 이루어진다.The concept of the present invention is to (1) generate a differential voltage having a positive temperature coefficient (TC), (2) the collector current is set to the collector current of the transistor 36 having a magnitude that varies with the ambient temperature. It will use the difference voltage, and (3) for the current with a negative TC to generate via a resistor 56, a negative TC base of the transistor (36) is through the emitter voltage drop, V bE, (4) adjustable voltage The two currents are summed at node 62 to generate a combined voltage having a value and a temperature coefficient.

트랜지스터(28), (30)를 다른 전류 밀도로 작동시킴으로써 차전압이 발생되는데, 즉, 상기 두 트랜지스터의 에미터 사이에 포지티브 차 전압 VBE를 발생한다. 본 발명에 있어서, 트랜지스터(30)의 에미터 영역보다 트랜지스터(28)의 에미터 영역을 N배 크게 만들고(여기서 N은 양수), 또한 I1을 I2와 같은 셋팅함으로써 트랜지스터(28)는 트랜지스터(30) 보다 낮은 전류 밀도에서 작동된다. 만일, 저항(32)과 저항(34)이 동일하면, 트랜지스터(28)의 베이스-에미터와 저항(32)를 통해 발생되는 전압은 트랜지스터(30)의 베이스-에미터와 저항(34)을 통해 발생되는 전압과 같게 된다. 그러나, 트랜지스터(28)는 보다 낮은 전류 밀도에서 작동되므로 그 베이스-에미터 전압은 트랜지스터(30)의 베이스-에미터 전압보다 작게 되며, 상기 두 트랜지스터의 에미터 사이에서 상기 차 전압이 설정된다.By operating transistors 28 and 30 at different current densities, a differential voltage is generated, i.e., a positive difference voltage V BE is generated between the emitters of the two transistors. In the present invention, by making the emitter region of the transistor 28 N times larger than the emitter region of the transistor 30 (where N is a positive number) and setting I 1 equal to I 2 , the transistor 28 is a transistor. It operates at lower current densities than 30. If the resistor 32 and the resistor 34 are the same, the voltage generated through the base-emitter and the resistor 32 of the transistor 28 may cause the base-emitter and the resistor 34 of the transistor 30 to rise. Equal to the voltage generated by However, since transistor 28 operates at a lower current density, its base-emitter voltage is less than the base-emitter voltage of transistor 30, and the difference voltage is set between the emitters of the two transistors.

그러나 초기에는 트랜지스터(28)가 전류 I1을 모두 싱크(sink)하고 다이오드처럼 작동하므로, 상기전압을 트랜지스터(30)에 셋팅한다. 트랜지스터(30)이 에미터는 트랜지스터(28)의 에미터 보다 1/N배 작은 크기이기 때문에, 트랜지스터(30)는 초기에 전류 I2의 크기보다 작은 콜렉터 전류를 싱크하게 된다. 이렇게 함으로써 트랜지스터(30)의 콜렉터 전압이 상승하게 되고, 궤한 트랜지스터(46)가 도통된다. 그후 트랜지스터(46)는 트랜지스터(36)에 베이스 전류를 공급하고, 이로써 트랜지스터(30)를 흐르는 전류가 I1과 동일한 전류 I2와 같게 될 때까지 트랜지스터(30)의 에미터로부터 트랜지스터(36)의 콜렉터로 흐르는 전류 IT를 싱크하도록 트랜지스터(36)가 도통된다. 트랜지스터(30)를 통해 흐르는 전류가 트랜지스터(28)를 통해 흐르는 전류와 같도록 함으로써, 회로 궤한 동작은 상기 두 트랜지스터의 에미터 사이에 차 전압을 발생시킨다. 이것은 트랜지스터(36)에 의해 싱크된 전류 IT를 설정한다. 그러므로 상기로부터 정상 동작 조건에서 다음과 같이 나타낼 수 있다.Initially, however, transistor 28 sinks all current I 1 and acts like a diode, thus setting the voltage to transistor 30. Since the emitter of transistor 30 is 1 / N times smaller than the emitter of transistor 28, transistor 30 initially sinks a collector current smaller than the magnitude of current I 2 . In this way, the collector voltage of the transistor 30 increases, and the locked transistor 46 becomes conductive. Transistor 46 then supplies a base current to transistor 36, whereby the transistor 36 from the emitter of transistor 30 until the current flowing through transistor 30 equals current I 2 equal to I 1 . The transistor 36 is conductive so as to sink the current I T flowing into the collector of. By making the current flowing through the transistor 30 equal to the current flowing through the transistor 28, the circuit lock operation generates a difference voltage between the emitters of the two transistors. This sets the current I T sinked by the transistor 36. Therefore, in the normal operating condition from the above it can be expressed as follows.

I1R32+VBE28=VBE30+(I2-IT)R34 I 1 R 32 + V BE28 = V BE30 + (I 2 -I T ) R 34

VBE30-VBE28=ΔVBE V BE30 -V BE28 = ΔV BE

I1R32=I2R34이므로Since I 1 R 32 = I 2 R 34

IT=ΔVBER34이다.I T = ΔV BE R 34 .

여기서 ΔVBE(KT/q)1n N ;Where ΔV BE (KT / q) 1 n N;

K=볼쯔만 상수K = Boltzmann constant

T=절대온도T = absolute temperature

q=전자 전하량q = electron charge

그러므로 IT는 열 전류인데 상기 열 전류의 크기는 R34의 값에 의해 조정가능하게 셋팅될 수 있으며, 절대온도에 비례한다. NPN 트랜지스터(46)는 콜렉터 전류를 정확히 싱크하도록 트랜지스터(36)의 베이스를 바이어스 하는 궤환 전류를 제공한다. 트랜지스터(46)는 또한 트랜지스터(28), (30)의 작동에 영향을 미치지 않도록 전류 공급된 트랜지스터(14), (16), (18)의 팬 아웃 베이스 전류를 버퍼한다. 트랜지스터(46)내의 적정 바이서스 전류를 보장하기 위해 저항(32), (34)을 통해 흐르는 전류의 합계보다 큰 전류를 싱크하도록 저항(48)이 선택된다. 트랜지스터(36)의 에미터를 접지하고, 전류 공급원 트랜지스터(14), (16), (18)를 단자(20)에 결합함으로써 상기 트랜지스터(14), (16), (18)의 모든 콜렉터 전류는 IT가 변화함에 따라 변화하는 열 전류가 조된다. 예를 들어, 상기 전류는 에미터 저항을 사용함으로써 혹은 에미터 영역 비율에 의해 소정의 필요한 크기를 갖도록 비율이 정해질 수 있다. 그러므로 트랜지스터(16)는 에미터 경로에 저항(49)을 갖추며, 트랜지스터(18)는 다수의 에미터를 갖는 것으로 도시되어 있다. 열 전류 공급원 셀(12)은 트랜지스터(28), (30)의 콜렉터-에미터 전압이 잘 정합되므로 전력 공급원 전압에서의 변화에 비교적 독립적인데, 이것은 상기 두 트랜지스터의 콜렉터-베이스 전압이 실질적으로 0과 같기 때문이다.Therefore, I T is a thermal current whose magnitude can be set adjustable by the value of R 34 , which is proportional to the absolute temperature. NPN transistor 46 provides a feedback current that biases the base of transistor 36 to accurately sink the collector current. Transistor 46 also buffers the fan out base currents of current supplied transistors 14, 16, and 18 so as not to affect the operation of transistors 28, 30. Resistor 48 is selected to sink a current that is greater than the sum of the currents flowing through resistors 32 and 34 to ensure proper bias current in transistor 46. All collector currents of the transistors 14, 16, and 18 by grounding the emitter of the transistor 36 and coupling the current source transistors 14, 16, and 18 to the terminal 20. The thermal current that changes as I T changes is adjusted. For example, the current can be scaled to have any desired magnitude by using emitter resistance or by emitter area ratio. Transistor 16 is therefore shown with a resistor 49 in the emitter path and transistor 18 is shown with multiple emitters. The thermal current source cell 12 is relatively independent of the change in the power supply voltage since the collector-emitter voltages of the transistors 28, 30 are well matched, which means that the collector-base voltage of the two transistors is substantially zero. It is because

제2도를 참조하면, 열 전류 공급원(10)의 정밀도를 개선한 한쌍의 NPN 트랜지스터(50), (52)가 도시되어 있다.Referring to FIG. 2, a pair of NPN transistors 50, 52 are shown that improve the accuracy of the thermal current source 10. As shown in FIG.

전력공급원 컨덕터(44)와, 트랜지스터(28, 30)의 베이스 사이에 결합된 콜렉터-에미터 경로와, 전류 공급원(40)에 접속된 베이스를 갖는 트랜지스터(50)는 I1과 I2사이에 에러를 저감시키기 위해 트랜지스터(28, 39)로 흐르는 베이스 전류를 버퍼한다. 비슷하게, 전력 공급원 콘덕터(44)와 트랜지스터(46)의 베이스 사이에 결합된 콜렉터-에미터 경로와, 전류 공급원(42)에 접속된 베이스를 갖는 트랜지스터(52)는 트랜지스터(46)의 베이스 전류를 버퍼한다.Transistor 50 having a collector-emitter path coupled between the power source conductor 44 and the bases of the transistors 28, 30, and a base connected to the current source 40, is provided between I 1 and I 2 . The base current flowing through the transistors 28 and 39 is buffered to reduce errors. Similarly, a transistor 52 having a collector-emitter path coupled between the power source conductor 44 and the base of the transistor 46, and a base connected to the current source 42, has a base current of the transistor 46. Buffer

전류 공급원(10)에 관해 상기 개시한 개념을 이용하여 조정가능한 온도 계수를 갖는 출력 전류 IOUT를 제공하는 열전류공급원(54)이 제3도에 도시되어 있다. 열 전류 공급원(54)은 기준 셀(12)의 트랜지스터(36)의 베이스와 에미터 사이에 결합된 추가적인 저항(56)을 포함한다. 그러므로 IOUT는 다음과 같다.A thermal current source 54 is shown in FIG. 3 providing an output current I OUT with an adjustable temperature coefficient using the concept disclosed above with respect to the current source 10. The thermal current source 54 includes an additional resistor 56 coupled between the emitter and the base of the transistor 36 of the reference cell 12. Therefore, I OUT is

IOUT=IT+VBE36/R56 I OUT = I T + V BE36 / R 56

IOUT=ΔVBE/R34+VBE36/R56 I OUT = ΔV BE / R 34 + V BE36 / R 56

여기서, VBE36은 트랜지스터(36)의 베이스-에미터 전압이며, R56은 저항(56)의 저항값이다.Where V BE36 is the base-emitter voltage of transistor 36 and R 56 is the resistance of resistor 56.

VBE는 포지티브 Tc를 갖고 VBE36은 네가티브 Tc를 갖기 때문에, R34와 R56의 비율의 선택은 IOUT의 출력을 포지티브, 혹은 네가티브 또는 제로로 셋팅할 수 있다. 트랜지스터(36)의 콜렉터 전류가 VBE/R34이므로 트랜지스터(36)의 VBE는 잘 조정된다.Since V BE has a positive Tc and V BE36 has a negative Tc, the choice of the ratio of R 34 and R 56 can set the output of I OUT to be positive, negative or zero. V BE of the collector current of the transistor 36, V BE / R 34 Since transistor 36 is well-adjusted.

예를 들어, 저항(32), (34)은 트랜지스터(36)의 베이스에 상호 접속된 것으로 상기에서 설명되어 있다. 그러나, 트랜지스터(30)의 포화가 금지되는 한, 저항(32, 34)은 공통 노드에서 어떤 기준 전위 공급원에도 접속될 수 있음이 본 발명으로부터 명백하다. 또한 제2도에서 설명된 바와 같이 트랜지스터(52)는 트랜지스터(46)를 버퍼하는데 사용될 수 있음을 알 수 있다.For example, resistors 32 and 34 are described above as interconnected to the base of transistor 36. However, it is apparent from the present invention that resistors 32 and 34 can be connected to any reference potential source at a common node, as long as saturation of transistor 30 is prohibited. It can also be seen that transistor 52 can be used to buffer transistor 46 as described in FIG.

제4도는 상기 열 전류 공급원(54)를 포함하는 본 발명이 전압 조절기(60)를 나타낸다. 상기 양호한 실시예에서 출력노드(62)에 추가의 저항(64)이 직렬로 접속된다.4 shows a voltage regulator 60 of the present invention including the thermal current source 54. In the preferred embodiment an additional resistor 64 is connected in series to the output node 62.

트랜지스터(30)의 콜렉터와 트랜지스터(46)의 베이스 사이에 결합된 베이스-에미터와, 컨덕터(44)에 결합된 콜렉터를 갖는 트랜지스터(52)는 또한 노드(66)에서 그 접속된 부하 장치에 공급된 부하전류에 영향을 미치지 않도록 트랜지스터(30)의 콜렉터를 버퍼한다. 또한 트랜지스터(52)는 두 트랜지스터(28), (30) 사이에 부정합을 방지하기 위해 트랜지스터(30)의 콜렉터 전압을 트랜지스터(28)의 콜렉터 전압과 같게 되도록 보장한다. 저항(68)은 트랜지스터(52)의 에미터와 출력단자(66) 사이에 접속되는데, 상기 출력단자(66)에서는 조절된 출력 전압 VOUT이 발생된다. 결합 전압 VOUT을 발생하도록 트랜지스터(36)의 VBE와 결합된 전류 IOUT에 비례하는 전압이 저항(64) 양단에서 발생된다. 그러므로 VOUT은 다음과 같다.Transistor 52 having a base-emitter coupled between the collector of transistor 30 and the base of transistor 46 and a collector coupled to conductor 44 is also connected to its connected load device at node 66. The collector of the transistor 30 is buffered so as not to affect the supplied load current. Transistor 52 also ensures that the collector voltage of transistor 30 equals the collector voltage of transistor 28 to prevent mismatch between the two transistors 28, 30. The resistor 68 is connected between the emitter of the transistor 52 and the output terminal 66, where the regulated output voltage V OUT is generated. A voltage proportional to the current I OUT coupled with V BE of transistor 36 is generated across resistor 64 to produce a coupling voltage V OUT . Therefore, V OUT is

VOUT=VBE36(1+R64/R56)+ΔVBER64/R34 V OUT = V BE36 (1 + R 64 / R 56 ) + ΔV BE R 64 / R 34

여기서, R64는 저항(64)의 저항값이다. 그러므로, 저항 비율을 적당히 선택함으로써, VOUT은 독립적으로 임의의 소정의 전압과 임의의 온도계수에 셋팅될 수 있다.Here, R 64 is a resistance value of the resistor 64. Therefore, by appropriately selecting the resistance ratio, V OUT can be independently set to any predetermined voltage and any temperature coefficient.

비록 상기 양호한 실시예에서는 VOUT이 출력 노드(66)에서 취해졌지만, 상기 조절기의 출력 전압으로 사용될 수 있는 조절된 출력 전압이 노드(62)에서도 발생된다는 것을 알 수 있다.Although V OUT is taken at output node 66 in this preferred embodiment, it can be seen that a regulated output voltage is also generated at node 62 which can be used as the output voltage of the regulator.

비록 본 발명의 몇가지 실시예가 본 명세서에 상세하게 설명되어 있지만, 첨부한 특허청구의 범위를 벗어나지 않고 변형이 이루어질 수 있다는 것을 알 수 있다.Although several embodiments of the invention have been described in detail herein, it will be appreciated that modifications may be made without departing from the scope of the appended claims.

그러므로, 상기에서 설명된 새로운 전압 조절기는 조정 가능한 온도 계수를 갖는 열전류를 제공하기 위한 열전류 공급원을 구비하고, 상기 열 전류에 비례하는 전압을 발생시켜, 독자적으로 조절될 수 있는 온도계수 및 크기를 갖는 결합전압을 발생하기 위해 다른 온도계수의 전압과 상기 전압을 결합하는 수단을 구비한다.Therefore, the new voltage regulator described above has a thermal current source for providing a thermal current with an adjustable temperature coefficient and generates a voltage proportional to the thermal current, which has a temperature coefficient and magnitude that can be independently adjusted. And means for combining said voltages with voltages of different temperature coefficients to generate a combined voltage.

Claims (10)

직접 전압 조절기(60)로서, 소정의 온도계수를 차 전압을 발생하기 위해 다른 전류 밀도에서 작동되는 제1트랜지스터(28) 및 제2트랜지스터(30)와, 전류의 일부를 싱크하도록 상기 제2트랜지스터(30)의 에미터에 접속된 제1저항(34)과, 상기 2트랜지스터(30)의 에미터와 제1회로 노드(62) 사이에 접속된 콜렉터-에미터 경로를 갖는 제3트랜지스터(36) 및, 상기 제2트랜지스터(30) 및 제2회로 노드에 응답하는 궤환 회로 수단을 포함하는 열 전류 공급원 수단(12)과, 상기 제3트랜지스터(36)를 흐르는 전류의 온도 계수에 역으로 변화하는 온도 계수 및 소정의 크기를 갖는 전류를 상기 제1회로 노드(62)에 제공하기 위해, 상기 제2트랜지스터(36)의 에미터와 베이스 사이에 결합된 제2저항(56), 및 독립적으로 셋팅될 수 있는 크기 및 온도계수를 갖는 조절된 전압이 그 양단에 발생되도록, 상기 제3트랜지스터(36)와 상기 제2저항(56)을 흐르는 전류가 합류되는 상기 제1회로 노드(62)에 접속된 제3저항(64)를 구비하며, 상기 궤환 회로 수단은 상기 제2트랜지스터(30)에 응답하여 상기 제3트랜지스터(36)의 베이스에 피드백 신호를 공급하며, 이로써, 상기 제2트랜지스터(30)의 에미터로부터 소정 크기의 전류가 싱크되고, 상기 제3트랜지스터(36)를 흐르는 전류는 상기 소정의 온도 계수를 갖는 것을 특징으로 하는 집적 전압 조절기.As a direct voltage regulator (60), a first transistor (28) and a second transistor (30) operated at different current densities to generate a predetermined temperature coefficient, and the second transistor to sink a portion of the current. A third transistor 36 having a first resistor 34 connected to the emitter of 30 and a collector-emitter path connected between the emitter of the second transistor 30 and the first circuit node 62; ), And a heat current source means (12) comprising feedback circuit means responsive to the second transistor (30) and the second circuit node, and the temperature coefficient of the current flowing through the third transistor (36) is reversed. A second resistor 56 coupled between the emitter and the base of the second transistor 36, and independently to provide the first circuit node 62 with a temperature coefficient and a current having a predetermined magnitude. A regulated voltage with magnitude and temperature coefficient that can be set A third resistor 64 connected to the first circuit node 62 to which the third transistor 36 and the current flowing through the second resistor 56 join, so that the feedback circuit means The feedback signal is supplied to the base of the third transistor 36 in response to the second transistor 30, whereby a current of a predetermined magnitude is sinked from the emitter of the second transistor 30, and the third The current flowing through the transistor (36) has said predetermined temperature coefficient. 제1항에 있어서, 상기 제3트랜지스터(36)의 베이스를 상기 집적 전압 조절기(60)의 출력에 결합시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 집적 전압 조절기.2. The integrated voltage regulator of claim 1, comprising means for coupling the base of the third transistor (36) to the output of the integrated voltage regulator (60). 제2항에 있어서, 상기 제3트랜지스터(36)의 베이스에서 상호 접속되는 상기 제1트랜지스터(28)의 에미터와 상기 제1저항(34) 사이에 제4저항(32)이 접속되는 것을 특징으로 하는 집적 전압 조절기.4. A fourth resistor (32) according to claim 2, characterized in that a fourth resistor (32) is connected between the emitter of the first transistor (28) and the first resistor (34) interconnected at the base of the third transistor (36). Integrated voltage regulator. 제3항에 있어서, 상기 궤환 회로 수단은 상기 제2트랜지스터(30)의 콜렉터에 접속된 베이스 및 상기 제3트랜지스터(36)의 베이스와 제1전력 공급원 컨덕터(44) 사이에 콜렉터-에미터 경로를 갖는 제4트랜지스터(46)을 포함하는 것을 특징으로 하는 직접 전압 조절기.4. The collector-emitter path according to claim 3, wherein the feedback circuit means is connected between the base connected to the collector of the second transistor 30 and the base of the third transistor 36 and the first power supply conductor 44. Direct voltage regulator, characterized in that it comprises a fourth transistor (46) having. 제4항에 있어서, 상기 제1전력 공급원 컨덕터(44)와 상기 제1 및 제2트랜지스터(28, 30)의 콜렉터들 사이에 결합되어 전류(I1,I2)를 공급하는 전류 공급원 수단(40, 42) 및, 상기 제1트랜지스터(28)의 콜렉터를 그 베이스에 접속시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 직접 전압 조절기.5. The current source means of claim 4 , coupled between the first power source conductor 44 and the collectors of the first and second transistors 28, 30 for supplying currents I 1 , I 2 . 40, 42, and means for connecting the collector of the first transistor (28) to its base. 제5항에 있어서, 상기 제1트랜지스터(28)의 에미터 영역은 상기 제2트랜지스터(30)의 에미터 영역보다 N배 크며, 여기서 N은 양수이고, 상기 궤환 회로 수단(36)은 상기 제1 및 제2트랜지스터(28, 30)에 의한 전류를 실질적으로 같게 만드는 것을 특징으로 하는 집적 전압 조절기.6. The emitter region of claim 5, wherein the emitter region of the first transistor 28 is N times larger than the emitter region of the second transistor 30, where N is positive, and the feedback circuit means 36 comprises: Integrated voltage regulator, characterized in that the currents by the first and second transistors (28, 30) are made substantially equal. 열 전류 공급원 회로(10)로서, 각각의 콜렉터-에미터 도전 경로를 통해 전류가 흐르도록 배열되고 그 베이스들이 함께 결합된 제1 및 제2트랜지스터(28, 30)와, 상기 제2트랜지스터(30)의 에미터에 결합된 콜렉터 도전 경로를 갖는 제3트랜지스터(36)와, 상기 제1트랜지스터(28)를 흐르는 전류가 흐르게 될 때 제1저항(32) 및, 상기 제2트랜지스터(30)를 흐르는 전류의 일부가 또한 흐르게 될 제2저항(34) 및, 상기 제2트랜지스터(30)의 콜렉터와 상기 제3트랜지스터(36)의 베이스 사이에 결합되어, 상기 제2트랜지스터(30)로부터 전류를 싱크하도록 상기 제3트랜지스터(36)를 도전시키는 바이어스 전류를 공급하는 궤환 회로 수단을 포함하며, 상기 제2트랜지스터(30)를 흐르는 전류는 상기 제1트랜지스터(28)를 흐르는 전류에 대해 비율이 정해지고, 이로써, 상기 에미터들간에 소정의 TC를 갖는 전압 차를 발생시키며, 상기 제3트랜지스터(36)의 콜렉터 전류는 조절된 크기 및 상기 소정의 TC를 갖는 것을 특징으로 하는 열 전류 공급원 회로.A thermal current source circuit (10) comprising: first and second transistors (28, 30) arranged to flow current through respective collector-emitter conductive paths and whose bases are joined together, and the second transistor (30). A third transistor (36) having a collector conductive path coupled to the emitter of < RTI ID = 0.0 >), < / RTI > the first resistor 32 and the second transistor 30 when a current flowing through the first transistor 28 flows. A portion of the flowing current is also coupled between the second resistor 34 to flow and the collector of the second transistor 30 and the base of the third transistor 36 to draw current from the second transistor 30. Feedback circuit means for supplying a bias current for conducting the third transistor 36 to sink, wherein a current flowing through the second transistor 30 is proportional to a current flowing through the first transistor 28. And thus, between the emitters Generating a voltage difference having a predetermined TC, wherein the collector current of the third transistor (36) has a regulated magnitude and the predetermined TC. 제7항에 있어서, 상기 제1저항(32) 및 상기 제2저항(34)의 상호 접속점은 상기 제3트랜지스터(36)의 베이스에 접속되며, 상기 궤환 회로 수단은 상기 제3트랜지스터(36)의 베이스에 결합된 에미터와, 제1전력 공급원 콘덕터(44)에 결합된 콜렉터와, 상기 제2트랜지스터(30)의 콜렉터에 결합된 베이스를 갖는 제4트랜지스터(46) 및, 상기 제4트랜지스터(46)의 에미터와 제2전력 공급원 컨덕터(38) 사이에 결합되어 상기 제4트랜지스터(46)로부터 소정의 전류를 싱크를 회로 수단(48)를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 전류 공급원 회로.8. A circuit according to claim 7, wherein an interconnection point of the first resistor (32) and the second resistor (34) is connected to the base of the third transistor (36), and the feedback circuit means is connected to the third transistor (36). A fourth transistor 46 having an emitter coupled to a base of the base, a collector coupled to the first power supply conductor 44, a base coupled to the collector of the second transistor 30, and the fourth A thermal current source circuit comprising a circuit means (48) coupled between the emitter of the transistor (46) and the second power source conductor (38) to sink a predetermined current from the fourth transistor (46). . 제8항에 있어서, 상기 제1트랜지스터(28)의 에미터 영역이 상기 제2트랜지스터(30)의 에미터 영역보다 N배 크며, 여기서 N은 양수이고, 상기 제1트랜지스터(28)의 콜렉터를 그 베이스에 접속시키는 제1도전 수단과, 상기 제1 및 제2트랜지스터(28, 30)의 콜렉터들에 전류(I1,I2)를 공급하는 전류 공급원 수단(40, 42) 및, 상기 제3트랜지스터(36)의 에미터를 상기 제2전력 공급원 컨덕터(38)에 접속시키고 그 베이스를 상기 열 전류 공급원 회로(10)의 출력에 접속시키는 제2도전 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 열전류 공급원 회로.The method of claim 8, wherein the emitter region of the first transistor 28 is N times larger than the emitter region of the second transistor 30, where N is positive, and the collector of the first transistor 28 is increased. First conductive means connected to the base, current source means 40 and 42 for supplying currents I 1 and I 2 to collectors of the first and second transistors 28 and 30, and the first And a second conductive means for connecting the emitter of the three transistors 36 to the second power source conductor 38 and the base thereof to the output of the thermal current source circuit 10. Circuit. 제9항에 있어서, 상기 제2트랜지스터(30)의 콜렉터에 결합된 베이스와, 상기 제1전력 공급원 컨덕터(44)에 결합된 콜렉터 및, 상기 제4트랜지스터(46)의 베이스에 결합된 에미터를 갖는 제5트랜지스터(52)를 포함하며, 상기 제1도전 수단은 상기 제1트랜지스터(28)의 콜렉터에 결합된 베이스와, 상기 제1전력 공급원 컨덕터(44)에 결합된 콜렉터 및 상기 제1트랜지스터(28)의 베이스에 결합된 에미터를 갖는 제6트랜지스터(50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 전류 공급원 회로.10. The emitter of claim 9, wherein the base is coupled to the collector of the second transistor 30, the collector is coupled to the first power supply conductor 44, and the emitter is coupled to the base of the fourth transistor 46. And a fifth transistor 52 having a base coupled to the collector of the first transistor 28, a collector coupled to the first power source conductor 44, and the first conductive means. And a sixth transistor (50) having an emitter coupled to the base of the transistor (28).
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