TWI569125B - Reference voltage circuit - Google Patents

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Description

基準電壓電路
本發明係關於溫度特性佳之基準電壓電路。
以往之基準電壓電路係如第3圖所示般，以Nch空乏型電晶體501和Nch空乏型電晶體502所構成。
針對動作予以說明。於電源電壓相當高之時，Nch空乏型電晶體501在飽和區域動作，Nch空乏型電晶體502在3極管區域(可變電阻區域)動作。當將Nch空乏型電晶體501之長寬比設為A1，將臨界值設為Vtd，將Nch空乏型電晶體502之長寬比設為A2，將臨界值設為Vtd，將輸出端子521之電壓設為V521時，成為
V521之溫度傾斜成為
從(1)式及(2)式明顯可知，輸出電壓V521之絕對值及溫度傾斜之條件式僅以空乏型電晶體之臨界值和通道之長寬比來決定，不包含移動度受到影響之項目。
一般而言，所知的有移動度之溫度傾斜為非線性，對此臨界值之溫度傾斜視為大概-1~-2mV/℃線性。就以現實之值而言，若將Nch空乏型電晶體501及Nch空乏型電晶體502之長寬比之比設為8：1之時，輸出電壓V521之值為｜2×Vtd｜，溫度傾斜以相同臨界值之溫度傾斜之-2倍來定義。
如此一來，決定輸出電壓、輸出特性之要素不存在移動度，僅以空乏型電晶體之臨界值和佈局上之比精度來決定。然後，由於製造偏差移動之要素少，可以取得安定之輸出。(例如，參照專利文獻1第1圖)。
〔先行技術文獻〕 〔專利文獻〕
[專利文獻1]日本特開2007-24667號公報
但是，在以往之技術中，由於對溫度持有一定傾斜，故不適合於要求平坦溫度特性的基準電壓電路之課題。
本發明係鑒於上述課題而研究出，提供可取得相對於 溫度變化呈平坦之溫度特性的基準電壓電路。
為了解決以往之課題，本發明之基準電壓電路構成下述般。
第一空乏型電晶體，其係汲極被輸入根據電源端子之電壓的電壓，閘極和源極被電性連接；第二空乏型電晶體，其係汲極被輸入電源端子之電壓的電壓，閘極被連接於輸入有特定電壓之第一端子，源極被連接於第二端子；第三空乏型電晶體，其係汲極被輸入根據電源端子之電壓的電壓，閘極和源極被電性連接；第四空乏型電晶體，其係汲極被輸入根據電源端子之電壓的電壓，閘極被連接於輸入有特定電壓之第三端子，源極被連接於第四端子；上述第一端子和上述第三端子被輸入期待之電壓，根據流通於上述第一空乏型電晶體之電流的電流流入上述第二空乏型電晶體；根據流通於上述第一空乏型電晶體之電流的電流，和根據流通於上述第三空乏型電晶體之電流的電流之和的電流，流入上述第四空乏型電晶體，以在上述第一端子和上述第二端子間產生之電壓，和在上述第三端子和上述第四端子間產生之電壓的電壓差為基準，產生基準電壓，該基準電壓電路之特徵為：上述第一空乏型電晶體和上述第二空乏型電晶體之臨界值係由相同之臨界值所構成，上述第三空乏型電晶體和上述第四空乏型電晶體之臨界值係由相同之臨界值所構成，上述第一空乏型電晶體和 第三空乏型電晶體之臨界值不同。
本發明之基準電壓電路可以提供藉由以臨界值電壓不同之空乏型電晶體之臨界值差為基準，產生基準電壓，而取得對於溫度變化平穩的溫度特性。
100‧‧‧接地端子
101‧‧‧Nch空乏型電晶體
102‧‧‧Nch電晶體
103‧‧‧Nch空乏型電晶體
104‧‧‧Nch電晶體
105‧‧‧Nch空乏型電晶體
106‧‧‧Nch電晶體
107‧‧‧Nch空乏型電晶體
108‧‧‧Nch電晶體
109‧‧‧Nch電晶體
110‧‧‧第一端子
111‧‧‧第二端子
112‧‧‧第三端子
113‧‧‧第四端子
201‧‧‧Nch電晶體
150‧‧‧電源端子
501‧‧‧Nch空乏型電晶體
502‧‧‧Nch空乏型電晶體
第1圖為表示第一實施型態之基準電壓電路的電路圖。
第2圖為表示第二實施型態之基準電壓電路的電路圖。
第3圖為表示以往之基準電壓電路的電路圖。
(第一實施型態)
第1圖為第一實施型態之基準電壓電路之電路圖。
第一實施型態之基準電壓電路係由Nch空乏型電晶體101、103、105、107，和Nch電晶體102、104、106、108、109、電源端子150、接地端子100、第一端子110、第二端子111、第三端子112和第四端子113所構成。
接著，針對第一實施型態之基準電壓電路之連接予以說明。
Nch空乏型電晶體101係汲極被連接於電源端子150，閘極和源極被連接於Nch電晶體102之閘極和汲極和Nch電晶體104之閘極和Nch電晶體109之閘極。Nch電晶體102係源極連接於接地端子100。Nch空乏型電晶體103係汲極被連接於電源端子150，閘極被連接於第一端子110，源極被連接於第二端子111。Nch電晶體104係汲極被連接於第二端子111，源極被連接於接地端子100。Nch空乏型電晶體105係汲極被連接於電源端子150，閘極和源極被連接於Nch電晶體106之閘極和汲極和Nch電晶體108之閘極。Nch電晶體106係源極連接於接地端子100。Nch空乏型電晶體107係汲極被連接於電源端子150，閘極被連接於第三端子112，源極被連接於第四端子113。Nch電晶體108係汲極被連接於第四端子113，源極被連接於接地端子100。Nch電晶體109係汲極被連接於第四端子113，源極被連接於接地端子100。然後，為在第一端子110和第三端子112被輸入至特定電壓的構成。
接著，針對第一實施型態之基準電壓電路之動作予以說明。
Nch空乏型電晶體101、103以相同之臨界值被設定成Vtnd1。Nch空乏型電晶體105、107以相同之臨界值被設定成Vtnd2。臨界值係被設定成Vtnd1和Vtnd2不同之臨界值 。當對電源端子150供給相當高之電壓時，Nch空乏型電晶體101、105流通定電流。流通於Nch空乏型電晶體101之定電流藉由流至Nch電晶體102，以特定比率被複製至Nch電晶體104。藉由以該特定比率被複製之定電流流至Nch空乏型電晶體103，在屬於Nch空乏型電晶體103之閘極的第一端子110，和屬於Nch空乏型電晶體103之源極的第二端子111之間，產生特定電壓。
並且，流通於Nch空乏型電晶體101之定電流藉由流至Nch電晶體102，也以特定比率被複製至Nch電晶體109。再者，流通於Nch空乏型電晶體105之定電流藉由流至Nch電晶體106，以特定比率被複製至Nch電晶體108。藉由以該特定比率被複製之定電流，和以特定比率被複製至Nch電晶體109之流通於Nch空乏型電晶體101之定電流合計的電流，流通於Nch空乏型電晶體107，在屬於Nch空乏型電晶體107之閘極的第三端子112，和屬於Nch空乏型電晶體107之源極的第四端子113之間，產生特定電壓。
然後，構成產生使在第一端子110和第二端子111間產生之電壓，和在第三端子112和第四端子113間產生之電壓的電壓差成為特定倍的基準電壓。
在此，在第一端子110和第二端子111間產生之電壓，成為臨界值Vtnd1乘上以Nch空乏型電晶體101和Nch空乏型電晶體103之K值比，和Nch電晶體102和Nch電晶體104之K值比所決定之係數的值。再 者，在第三端子112和第四端子113間產生之電壓，若被複製至Nch電晶體109之電流為微小電流時，則成為臨界值Vtnd2乘上Nch空乏型電晶體105和Nch空乏型電晶體107之臨界值Vtnd2，及K值比和Nch電晶體106和Nch電晶體108之K值比所決定之係數的值。因此，若被複製至Nch電晶體109之電流為微小電流，且乘算於臨界值Vtnd1和臨界值Vtnd2之係數為相同值，在第一端子110和第二端子111間產生之電壓，和在第三端子112和第四端子113間之電壓的電壓差，成為在臨界值Vtnd1和臨界值Vtnd2之電壓差乘上係數之值。再者，臨界值Vtnd1和臨界值Vtnd2之電壓差幾乎不會因溫度而變化。
因此，藉由產生使在第一端子110和第二端 子111間產生之電壓，和在第三端子112和第四端子113間產生之電壓的電壓差成為特定倍的基準電壓，可以構成可以產生幾乎不會因溫度而變化之基準電壓的基準電壓電路。但是，臨界值Vtnd1和臨界值Vtnd2之電壓差隨著溫度上升電壓差多少也上升。然後，該電壓差之上升量隨著溫度變高而變少。為了更減少因該溫度變化而產生電壓差的變化，在上述第一實施型態之基準電壓電路中，使乘算於臨界值Vtnd1之上述係數，和乘算於臨界值Vtnd2之上述係數持有差。依此，防止隨著溫度上升，上述電壓差上升之情形。再者，藉由設置Nch電晶體109，在該Nch電晶體複製使臨界值Vtnd1之Nch空乏型電晶體101之定電流成為係數倍的電流，調整在Nch空乏型電晶體107之閘 極和源極間產生之電壓，防止由於溫度上升而使得上述電壓差之上升量減少之情形。
如上述般，上述構成之第一實施型態之基準 電壓電路係設置兩個不同臨界值之Nch空乏型電晶體，使用該兩個Nch空乏型電晶體臨界值差，使產生基準電壓之構成，並且藉由追加補正該臨界值差之溫度變化之構成，可以產生因溫度變化所產生的電壓變化非常少的基準電壓。
(第二實施型態)
第2圖為第二實施型態之基準電壓電路之電路圖。
與第1圖之第一實施型態不同的是追加有汲極被連接於第二端子111，閘極被連接於Nch電晶體106之閘極和汲極，源極被連接於接地端子100之Nch電晶體201之點。
藉由追加上述Nch電晶體201，流通於Nch 電晶體106之Nch空乏型電晶體105之定電流，以特定比率流至所追加之Nch電晶體201，流至所追加之Nch電晶體201之電流，可以調整在Nch空乏型電晶體103之閘極和源極間產生之電壓。
因此，第二實施型態之基準電壓電路除了以 使Nch空乏型電晶體101之定電流成為係數倍之電流，調整在Nch空乏型電晶體107之閘極和源極間產生之電壓的第一實施型態之基準電壓電路之功能外，可以加上以使 Nch空乏型電晶體105之定電流成為係數倍之電流，調整在Nch空乏型電晶體103之閘極和源極間產生之電壓的功能。因此，第二實施型態之基準電壓電路因也以在Nch空乏型電晶體103之閘極和源極間產生之電壓，調整由於溫度上升使得上述電壓差之上升量減少的情形，故相較於第一實施型態之基準電壓電路，可以更正確補正由於溫度上升使得上述電壓差之上升量減少的情形，可以產生因溫度變化所產生的電壓變化較少的基準電壓。
並且，本發明係藉由使流通於閘極和源極被 連接之臨界值低的第一空乏型電晶體之電流，或以其電流為基準而產生之電流，流至相同臨界值之第二空乏型電晶體，在第二空乏型電晶體之閘極和源極間產生電壓。而且，藉由使流通於閘極和源極被連接之臨界值高的第三空乏型電晶體之電流，或以其電流為基準而產生之電流，流至相同臨界值之第四空乏型電晶體，在第四空乏型電晶體之閘極和源極間產生電壓。又，其特徵為藉由使流通於第一空乏型電晶體之電流，或以其電流為基準而產生之電流，流至第四空乏型電晶體，流通於第三空乏型電晶體之電流，或以其電流為基準而產生之電流，流入第二空乏型電晶體，以在第二和第四空乏型電晶體之閘極和源極間產生之電壓的差為基準而產生基準電壓，可以取得相對於溫度變化電壓變動少的基準電壓，若為可以實現上述構成的電路構成時，即使為何種電路構成當然亦可。
100‧‧‧接地端子
101‧‧‧Nch空乏型電晶體
102‧‧‧Nch電晶體
103‧‧‧Nch空乏型電晶體
104‧‧‧Nch電晶體
105‧‧‧Nch空乏型電晶體
106‧‧‧Nch電晶體
107‧‧‧Nch空乏型電晶體
108‧‧‧Nch電晶體
109‧‧‧Nch電晶體
110‧‧‧第一端子
111‧‧‧第二端子
112‧‧‧第三端子
113‧‧‧第四端子
150‧‧‧電源端子

Claims (2)

  1. 一種基準電壓電路，具備：第一空乏型電晶體，其係汲極被輸入根據電源端子之電壓的電壓，閘極和源極被電性連接；第二空乏型電晶體，其係汲極被輸入電源端子之電壓的電壓，閘極被連接於輸入有特定電壓之第一端子，源極被連接於第二端子；第三空乏型電晶體，其係汲極被輸入根據電源端子之電壓的電壓，閘極和源極被電性連接；第四空乏型電晶體，其係汲極被輸入根據電源端子之電壓的電壓，閘極被連接於輸入有特定電壓之第三端子，源極被連接於第四端子；上述第一端子和上述第三端子被輸入期待之電壓，根據流通於上述第一空乏型電晶體之電流的電流流入上述第二空乏型電晶體；根據流通於上述第一空乏型電晶體之電流的電流，和根據流通於上述第三空乏型電晶體之電流的電流合計的電流，流入上述第四空乏型電晶體，以在上述第一端子和上述第二端子間產生之電壓，和在上述第三端子和上述第四端子間產生之電壓的電壓差為基準，產生基準電壓，該基準電壓電路之特徵為：上述第一空乏型電晶體和上述第二空乏型電晶體之臨界值係由相同之臨界值所構成，上述第三空乏型電晶體和上述第四空乏型電晶體之臨界值係由相同之臨界值所構 成，上述第一空乏型電晶體和第三空乏型電晶體之臨界值不同。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之基準電壓電路，其中上述第二空乏型電晶體又流通根據流通於上述第三空乏型電晶體之電流的電流。
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