JP2002270768A - Cmos基準電圧回路 - Google Patents

Cmos基準電圧回路

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JP2002270768A
JP2002270768A JP2001064287A JP2001064287A JP2002270768A JP 2002270768 A JP2002270768 A JP 2002270768A JP 2001064287 A JP2001064287 A JP 2001064287A JP 2001064287 A JP2001064287 A JP 2001064287A JP 2002270768 A JP2002270768 A JP 2002270768A
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current
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diode
transistors
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Katsuharu Kimura
克治 木村
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Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体集積回路上に形成され、温度特性を持た
ない基準電圧を出力するCMOS基準電圧回路の提供。 【構成】それぞれが接地されて電流比が一定の2つの定
電流で駆動され、ダイオード接続された第1、第2のト
ランジスタ(あるいはダイオード)と、第1、または第
2のトランジスタからの出力電圧に前記第1のトランジ
スタと第2のトランジスタの2つの出力電圧の差電圧を
一定倍に増幅し加算する手段を有する基準電圧回路にお
いて、前記増幅し加算する手段が、2つのOTA11、
12とカレントミラー回路13から構成され、第1のO
TA11は差電圧を入力し、第2のOTA12は第1ま
たは第2のトランジスタからの出力電圧が逆相入力端子
に印加され、正相入力端子は出力端子に接続され第1の
OTA11の出力電流に比例する電流で駆動され、第2
のOTA12の出力端子電圧を出力電圧する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、基準電圧回路に関
し、特に、半導体集積回路上に形成され、温度特性を持
たない基準電圧を出力するCMOS基準電圧回路に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来この種の温度特性を相殺して温度特
性を持たない1.2V前後の基準電圧を出力する基準電
圧回路は数多く発表されている。
【0003】はじめにこの基準電圧回路の動作について
説明する。
【0004】図10は、従来のCMOS基準電圧回路で
あり、一般に温度に比例する電流を出力することから、
「PTAT(Proportional to Absolute Temperature)カ
レントソース回路」と呼ばれている基準電流回路の電流
ループに、抵抗を挿入して基準電圧を得ている。
【0005】図10において、トランジスタQ1を単位
トランジスタとし、トランジスタQ2のエミッタ面積比
を単位トランジスタのK1倍(K1>1)とする。
【0006】ベース幅変調を無視すれば、トランジスタ
のコレクタ電流ICとベース―エミッタ間電圧VBEの関
係は、次式で示される。
【0007】 IC=KISexp(VBE/VT) (1) ここで、ISは単位トランジスタの飽和電流、VTは熱
電圧であり、VT=kT/qと表される。だだし、qは
単位電子電荷、kはボルツマン定数、Tは絶対温度であ
る。また、Kは単位トランジスタに対するエミッタ面積
比である。
【0008】トランジスタの直流電流増幅率は十分に1
に近いものとして、ベース電流を無視すれば VBE1=VTln{IC1/IS} (2) VBE2=VTln(IC2/(K1・IS)) (3) VBE1=VBE2+R1・IC2 (4) なる関係がある。ただし、ln{}は対数関数である。
【0009】(2)式から(4)式を解くと、 VTln{K1・IC1/IC2}=R1・IC2 (5) と求められる。ここで、トランジスタQ1、Q2は(4)
式が成り立つように、オペアンプ20を介して、トラン
ジスタM3、M4の共通ゲート電圧を制御しているた
め、自己バイアスされており、トランジスタM3、M4
のドレイン電流ID3、ID4は互いに等しく、 ID3=ID4=IC1=IC2 (6) である。したがって、(5)式より、 ID3=ID4=IC1=IC2=VTln(K1)/R1 (7) と求められる。
【0010】トランジスタM3のドレイン電流ID3
は、抵抗R2で電圧に変換され、基準電圧VREFとな
る。すなわち、基準電圧VREFは、 と表される。
【0011】(8)式において、PTAT基準電流で駆動
されるトランジスタQ1のベース−エミッタ間電圧VBE
1は、−2mV/℃よりも多少小さな、およそ−1.9
mV/℃程度の負の温度特性を持ち、熱電圧VTは、
0.0853mV/℃の正の温度特性を持っている。
【0012】したがって、出力される基準電圧VREFが
温度特性を持たないようにするためには、正の温度特性
を持つ電圧と、負の温度特性を持つ電圧と、で温度特性
を相殺すれば良い。
【0013】すなわち、(R2/R1)ln(K1)の値は、2
2.3となり、(R2/R1)VTln(K1)の値は、0.57V
となる。
【0014】いま、ベース・エミッタ間電圧VBE1を
0.7Vとすると、 {VBE1+(R2/R1)VTln(K1)}=1.27V と求められる。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】従来、この種の温度特
性を持たない基準電圧を出力する基準電圧回路では帰還
回路にオペアンプを用い、PTATカレントソース回路
の電流ループに抵抗を挿入しているために、所望の抵抗
比が必要であり、また、1本の抵抗でおよそ0.6V程
度の電圧降下が必要とされる。このため、ダイオード接
続されたトランジスタの駆動電流を絞ろうとすると大き
な抵抗値を実現する必要があり、チップサイズの増大に
つながった。
【0016】アナログLSIではもちろん、メモリなど
のディジタルLSIをはじめ多くのLSI内に実現され
る回路のバイアス電圧を始めとして、基準電圧回路は、
日常的に用いられている。特に、温度特性を持たない電
圧を出力する基準電圧回路は、一般には、「バンドギャ
ップ基準電圧回路」と呼びならわされている。
【0017】その出力電圧は、Si(シリコン)の絶対
零度でのバンドギャップ電圧1.205Vに近い電圧と
なっている。
【0018】CMOSプロセスが全盛となった今日で
は、CMOSプロセスで簡単に実現できる部品素子で回
路が実現できることが望まれている。特に、標準的なデ
ィジタル用CMOSプロセスで、回路が無理無く実現で
きるほうが望ましい。この場合、高精度の抵抗比や高抵
抗はチップサイズの増大につながる。
【0019】したがって、本発明が解決しようとする課
題は、温度特性を持たない電圧を出力する基準電流回路
を高精度の抵抗比や高抵抗を用いずにトランジスタだけ
で実現でき、回路構成を簡易化する基準電圧回路を提供
することにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段を提供する本発明は、それぞれが接地されて電流
比が一定の2つの定電流で駆動される第1、第2のダイ
オード接続されたトランジスタ(あるいはダイオード)
と、前記第1、または第2のダイオード接続されたトラ
ンジスタ(あるいはダイオード)からの出力電圧に前記
第1のダイオード接続されたトランジスタ(あるいはダ
イオード)と前記第2のダイオード接続されたトランジ
スタ(あるいはダイオード)の2つの出力電圧の差電圧
を一定倍に増幅し加算する手段を有する基準電圧回路に
おいて、前記増幅し加算する手段が第1、第2のオペレ
ーショナルトランスコンダクタンスアンプ(「OTA」
という)と、カレントミラー回路とから構成されてお
り、第1のOTAは前記差電圧を入力し、第2のOTA
は前記第1、または第2のダイオード接続されたトラン
ジスタ(あるいはダイオード)からの出力電圧が正相入
力端子に印加され、逆相入力端子は出力端子に接続され
て前記第1のOTAの出力電流に比例する電流で駆動さ
れ、前記第1のOTAと前記第2のOTAはトランスコ
ンダクタンスがgm1,gm2であり、前記第2のOT
Aの出力端子電圧を出力電圧する。
【0021】本発明においては、前記2つのOTAのト
ランスコンダクタンスが等しく(gm1=gm2)、前
記カレントミラー回路の電流比を1:K2(K2>1)
とすることで所望の増幅度を得ている。
【0022】本発明においては、前記カレントミラー回
路の電流比が等しく(1:1)、前記2つのOTAのト
ランスコンダクタンスを(gm1=K2gm2)、(K
2>1)とすることで所望の増幅度を得るようにしても
よい。
【0023】本発明においては、前記カレントミラー回
路の電流比を1:K2(K2>1)とし、前記2つのO
TAのトランスコンダクタンスを(gm1=K3gm
2)、(K3>1)とすることで所望の増幅度を得るよ
うにしてもよい。
【0024】本発明は、それぞれが接地されて電流比が
一定の2つの定電流で駆動される第1、第2のダイオー
ド接続されたトランジスタ(あるいはダイオード)と、
前記第1、または第2のダイオード接続されたトランジ
スタ(あるいはダイオード)からの出力電圧に前記第1
のダイオード接続されたトランジスタ(あるいはダイオ
ード)と前記第2のダイオード接続されたトランジスタ
(あるいはダイオード)の2つの出力電圧の差電圧を一
定倍に増幅し加算する手段を有する基準電圧回路におい
て、前記増幅し加算する手段が(K2+1)個の差動対
から構成され、第1の差動対は前記差電圧を入力し、第
2の差動対は前記第1、または第2のダイオード接続さ
れたトランジスタ(あるいはダイオード)からの出力電
圧が差動トランジスタの一方に印加され、差動トランジ
スタの他方はダイオード接続されて前記第1の差動対の
一方の出力電流に比例する電流で駆動され、第3から第
(K2+1)の差動対はそれぞれ前段の前記第2から第
K2の差動対のダイオード接続されたトランジスタから
の出力電圧が差動トランジスタの一方に印加され、差動
トランジスタの他方はダイオード接続されていずれも前
記第1の差動対の一方の出力電流に比例する電流で駆動
され、前記第1から第(K2+1)の差動対はそれぞれ
電流比が一定の(K2+1)の定電流で駆動され、前記
第2から第(K2+1)の差動対の差動入力電圧が全て
加算されることで所望の増幅度を得ている。
【0025】あるいは、本発明は、それぞれが接地され
て電流比が一定の2つの定電流で駆動される第1、第2
のダイオード接続されたトランジスタ(あるいはダイオ
ード)と、前記第1、または第2のダイオード接続され
たトランジスタ(あるいはダイオード)からの出力電圧
に前記第1のダイオード接続されたトランジスタ(ある
いはダイオード)と前記第2のダイオード接続されたト
ランジスタ(あるいはダイオード)の2つの出力電圧の
差電圧を一定倍に増幅し加算する手段を有する基準電圧
回路において、前記増幅し加算する手段が(K2+1)
個の差動対から構成され、第1の差動対は前記差電圧を
入力し、第2の差動対は前記第1、または第2のダイオ
ード接続されたトランジスタ(あるいはダイオード)か
らの出力電圧が差動トランジスタの一方に印加され、差
動トランジスタの他方はダイオード接続され、第3から
第K2の差動対の差動トランジスタはいずれもダイオー
ド接続され、それぞれ前段のダイオード接続された差動
トランジスタと後段のダイオード接続された差動トラン
ジスタとが電流比が一定のK2の定電流で駆動され、第
(K2+1)の差動対の差動トランジスタはいずれもダ
イオード接続され、一方のダイオード接続された差動ト
ランジスタは前段のダイオード接続された差動トランジ
スタとで定電流で駆動され、ダイオード接続された他方
の差動トランジスタは前記第1の差動対の一方の出力電
流に比例する電流で駆動され、前記第1から第(K2+
1)の差動対はそれぞれ電流比が一定の(K2+1)の
定電流で駆動され、前記第2から第(K2+1)の差動
対の差動入力電圧が全て加算されることで所望の増幅度
を得ている。
【0026】さらに本発明は、それぞれが接地されて電
流比が一定の2つの定電流で駆動される第1、第2のダ
イオード接続されたトランジスタ(あるいはダイオー
ド)と、前記第1、または第2のダイオード接続された
トランジスタ(あるいはダイオード)からの出力電圧に
前記第1のダイオード接続されたトランジスタ(あるい
はダイオード)と前記第2のダイオード接続されたトラ
ンジスタ(あるいはダイオード)の2つの出力電圧の差
電圧を一定倍に増幅し加算する手段を有する基準電圧回
路において、前記増幅し加算する手段が2つの差動対か
ら構成され、第1の差動対は前記差電圧を入力し、第2
の差動対は前記第1、または第2のダイオード接続され
たトランジスタ(あるいはダイオード)からの出力電圧
が差動トランジスタの一方に印加され、差動トランジス
タの他方はダイオード接続されて前記第1の差動対の一
方の出力電流に比例する電流で駆動され、前記第1の差
動対と前記第2の差動対はそれぞれ電流比が一定の2つ
の定電流で駆動され、前記第2の差動対の動作入力電圧
範囲を前記第1の差動対の動作入力電圧範囲に対して一
定倍とすることで所望の増幅度を得る構成としてもよ
い。
【0027】本発明においては、前記第1のダイオード
接続されたトランジスタ(あるいはダイオード)と前記
第2のダイオード接続されたトランジスタ(あるいはダ
イオード)とが等しく、駆動電流の比が1と異なるよう
にしてもよい。
【0028】本発明においては、前記第1のダイオード
接続されたトランジスタ(あるいはダイオード)のサイ
ズが前記第2のダイオード接続されたトランジスタ(あ
るいはダイオード)のサイズのK1倍であり、駆動電流
の比が1と異なるようにしてもよい。
【0029】本発明においては、前記第1のダイオード
接続されたトランジスタ(あるいはダイオード)のサイ
ズと前記第2のダイオード接続されたトランジスタ(あ
るいはダイオード)のサイズが異なり、駆動電流の比が
1であるようにしてもよい。
【0030】本発明においては、前記第1の差動対を構
成するトランジスタのゲートW/L(Wはゲート幅、L
はゲート長)比が前記第2の差動対を構成するトランジ
スタのゲートW/L比のK2倍であり、前記第2の差動
対の駆動電流が前記第1の差動対の駆動電流のK3倍で
あり、前記第1の差動対の出力電流がK3倍されて前記
第2の差動対のダイオード接続されたトランジスタを駆
動することで所望の増幅度を得るようにしてもよい。
【0031】本発明は、接地されて定電流で駆動される
ダイオード接続されたトランジスタ(あるいはダイオー
ド)と、前記ダイオード接続されたトランジスタ(ある
いはダイオード)からの出力電圧を受けるボルテージフ
ォロワ形のオフセットを有するオペアンプから構成され
ている。
【0032】本発明においては、前記オペアンプは定電
流駆動され入力差動対を構成する2つのトランジスタ
が、ゲートW/L比が1:K2であり、前記2つのトラ
ンジスタの負荷となるアクティブロードを構成する2つ
のトランジスタのゲートW/L比がK3:1であり、オ
フセットが加算される。
【0033】本発明においては、前記オペアンプは定電
流駆動され入力差動対を構成する2つのトランジスタ
が、ゲートW/L比がK2:1であり、前記2つのトラ
ンジスタの負荷となるアクティブロードを構成する2つ
のトランジスタのゲートW/L比が1:K3であり、オ
フセットが減算される。
【0034】
【発明の実施の形態】発明の実施の形態について説明す
る。エミッタ接地されダイオード接続された2つのトラ
ンジスタをカレントミラー回路で駆動し、ベース―エミ
ッタ間電圧VBEが異なるように、2つのトランジスタの
電流密度を異ならせると、2つのトランジスタのベース
―エミッタ間電圧はその差電圧(ΔVBE)をとると、絶
対温度に比例する電圧となり、熱電圧VTに比例する電
圧が得られる。
【0035】一方、トランジスタのベース−エミッタ間
電圧VBEは、およそ−2mV/℃から−1.9mV/℃
程度の負の温度特性を持つ。
【0036】一般に、従来の基準電圧回路では、絶対温
度に比例する電圧VPTATと絶対温度に反比例する電圧V
IPTATの電圧を重み付け加算することで、温度特性を持
たない一定電圧を出力する基準電圧回路を実現してい
る。
【0037】この一定電圧は、VPTAT+VIPTAT≒1.
2V前後の電圧値となる。
【0038】従来の基準電圧回路では、このVPTATとV
IPTATの電圧の重み付け加算は、VIPTATのPTAT電流
路に抵抗を挿入して得ており、「ΔVマルチプライヤ」
と呼ばれていた。
【0039】本発明は、こうした抵抗を用いずに、差動
対を用いて行うものである。
【0040】本発明は、その一実施の形態において、図
1を参照すると、差動入力電圧と出力電流が比例し、ト
ランスコンダクタンスが直線的な特徴を有する2つのO
TA間で、2つのバイポーラトランジスタQ1、Q2の
ベース―エミッタ間電圧VBEの差電圧ΔVBE(=VBE2
−VBE1)に比例する第1のOTA(11)の出力電流
(gm1ΔVBE)と一定比(K2)の電流(K2×gm1ΔVB
E)を、第2のOTA(12)に流し込むことで、差電
圧ΔVBEに一定値を乗した電圧値を得て、VPTAT(=K2
×gm1ΔVBE/gm2)とし、第2のOTA(12)におい
て、トランジスタQ2のベース―エミッタ間電圧VBE2
を、VPTATに加算出力することで、所望の温度特性を持
たない一定電圧VREFを得ている。
【0041】本発明は、別の実施の形態として、図5、
図6に示したように、複数個の差動対を縦続接続して、
それぞれの差動対の差動入力端に印加される差電圧が互
いに等しく、差電圧ΔVになるように設定し、最終段の
差動対から、差電圧ΔVの複数倍の電圧を、絶対温度に
比例する電圧VPTATとして得ている。
【0042】あるいは、図7に示したように、差動対の
トランスファカーブ(伝達特性)は、駆動電流I0と差
動トランジスタのトランスコンダクタンスパラメータβ
の比の平方根√I0/β(電圧)で規格化することがで
き、一定となる。
【0043】すなわち、第1の差動対M1、M2に印加
された電圧により一方のトランジスタに流れる規格化電
流と等しい規格化電流が流れるように、第2の差動対M
3、M4の一方のトランジスタに流すと、第2の差動対
の入力端子間電圧は、2つの差動対の規格化電圧の比で
乗算(比が1より小さい場合には除算)されることにな
る。
【0044】したがって、第2の差動対の他方の入力端
子に印可される電圧に、第1の差動対の入力端子間に印
加された電圧を乗算した形で加算することができる。
【0045】あるいは、図8に示すように、不平衡差動
対から構成されるボルテージフォロワのオペアンプ(不
平衡入力差動対M1、M2と能動負荷素子M3、M4、
出力段M5、位相補償回路RC、CCを備える)に生じ
るオフセット電圧VOSを、絶対温度に比例する電圧VPT
ATとして得ている。オペアンプは、定電流で駆動され、
入力差動対を構成する2つのトランジスタM1、M2
は、ゲートW/L比(ゲート幅/ゲート長)が1:K2
であり、2つのトランジスタM1、M2の負荷となるア
クティブロードを構成する2つのトランジスタM3、M
4(カレントミラー回路構成)のゲートW/L比がK
3:1であり、オフセットが加算される。あるいは、入
力差動対を構成する2つのトランジスタが、ゲートW/
L比がK2:1であり、前記2つのトランジスタの負荷
となるアクティブロードを構成する2つのトランジスタ
のゲートW/L比が1:K3であり、オフセットが減算
される。
【0046】またソースが接地され、ドレインが抵抗R
1の一端に接続され、ゲートが抵抗R1の他端と接続さ
れたMOSトランジスタM10と、ソースが接地されゲ
ートがMOSトランジスタのドレインに接続されたMO
SトランジスタM11と、MOSトランジスタM11の
ドレインに入力端が接続され、MOSトランジスタM1
0、前記差動対の第1、第2のMOSトランジスタM
1、M2の共通ソース、ソースフォロワ構成のMOSト
ランジスタM5、バイポーラトランジスタQ1のコレク
タにそれぞれ定電流を供給するカレントミラー回路を備
えた構成としてもよい。
【0047】
【実施例】本発明の実施例について図面を参照して説明
する。図1は、本発明をCMOS基準電流回路として実
施した一実施例の回路構成を示す図である。図1を参照
すると、それぞれが、エミッタ接地され、ベースとコレ
クタが接続されており、それぞれのコレクタに定電流が
それぞれ供給される第1、及び第2のトランジスタQ
1、Q2と、正相入力端子(+)と逆相入力端子(−)
の差電圧に応じた電流を出力する第1、及び第2のトラ
ンスダクタンスアンプ(「OTA」と略記される)1
1、12と、入力端子に入力される電流と出力端子から
出力される電流の比が所定値K2であるカレントミラー
回路13と、を備え、第1のOTA11の逆相入力端子
(−)、及び正相入力端子(+)には、第1、及び第2
のトランジスタQ1、Q2のコレクタ(とベースの接続
点)がそれぞれ接続されており、第1のOTA11の出
力端子はカレントミラー回路13の入力端子に接続され
ており、第2のOTA12の正相入力端子(+)、及び
逆相入力端子(−)には、カレントミラー回路13の出
力端子、及び第2のトランジスタQ2のコレクタがそれ
ぞれ接続され、さらに、第2のOTA12の出力端子は
第2のOTA12の正相入力端子(+)に接続されてお
り、第2のOTA12の出力端子から、基準電圧VREF
が出力される。
【0048】図1に示した実施例において、ダイオード
接続された二つのトランジスタQ1、Q2について、ト
ランジスタQ1のエミッタ面積は、トランジスタQ2の
エミッタ面積のK1倍であるとする。トランジスタQ
1、Q2のコレクタは、定電流源14からの定電流I0を
入力端子から入力とするカレントミラー回路(Pチャネ
ルMOSトランジスタM1、M2、M3)の出力端(P
チャネルMOSトランジスタM2、M3のドレイン)に
接続されており、電流値I0がコレクタに流れる。
【0049】トランジスタの直流電流増幅率は十分に1
に近いものとして、ベース電流を無視すれば、トランジ
スタQ1、Q2のベース−エミッタ間電圧VBE1、VBE2
は(1)式により、 VBE1=VTln{IC1/(K1IS)} =VTln{I0/(K1IS)} (9) VBE2=VTln(IC2/IS) =VTln(I0/IS) (10) と表される。
【0050】ベース・エミッタ間電圧VBE1、VBE2の差
電圧ΔVBEは、 ΔVBE=VBE2−VBE1 =VTln(K1) (11) と求められる。
【0051】このように、エミッタ接地され、ダイオー
ド接続された2つのトランジスタQ1、Q2をカレント
ミラー回路で駆動し、ベース―エミッタ間電圧が異なる
ように、2つのトランジスタの電流密度を異ならせ、2
つのトランジスタQ1、Q2のベース―エミッタ間電圧
の差電圧ΔVBEをとると、その差電圧ΔVBEは、絶対温
度に比例する電圧となり、したがって熱電圧VTに比例
する電圧が得られる。
【0052】また、(12)式からわかるように、2つのト
ランジスタの電流密度を異ならせて2つのトランジスタ
のベース―エミッタ間電圧に電圧差が生じるようにする
には、上述したように、 ・2つのトランジスタQ1、Q2のコレクタに供給され
る駆動電流を等しくして2つのトランジスタQ1、Q2
のエミッタ面積を異ならせるか、あるいは、 ・2つのトランジスタQ1、Q2のエミッタ面積を等し
くして駆動電流を異ならせるか、あるいは、 ・駆動電流を異ならせ、しかも、2つのトランジスタQ
1、Q2のエミッタ面積を異ならせるか、のいずれの方
法でも有効であることがわかる。
【0053】次に、2つのOTAを用いた乗算加算回路
について、説明する。
【0054】第1のOTA11はトランスコンダクタン
スがgm1であり、差電圧ΔVBEが入力され、電流gm
1ΔVBEを引き込んでいる。第2のOTA12はトラン
スコンダクタンスがgm2であり、逆相入力端子(−)
には一方のトランジスタのベース―エミッタ間電圧VBE
2が印加され、正相入力端子(+)は出力端子と共通接
続されてカレントミラー回路13を介して、電流K2×
gm1ΔVBEで駆動されている。
【0055】この2つのOTA11、12が電圧乗算回
路機能を有するためには、図2に示すように、2つのト
ランスコンダクタンスが等しく(gm1=gm2)、カ
レントミラー回路13の電流比(入力電流値:ミラー電
流値)を1:K2(K2>1)に設定した場合に、電圧
利得がK2となり、出力電圧として、第2のOTA12
の出力電流は、 K2×gm1ΔVBE (12) であることから、第2のOTA12の入力差電圧は出力
電流をトランスコンダクタンスgm2で除した値とな
り、 ΔV=K2gm1ΔVBE/gm2=K2ΔVBE (13) が得られる。
【0056】基準電圧VREFを出力する第2のOTA1
2の出力端子は、正相入力端子(+)に接続されてお
り、逆相入力端子(-)の電圧は、VBE2であり、ΔV=
(VREF−VBE2)であることから、 VREF=VBE2+K2ΔVBE =VBE2+K2・VTln(K1) (14) となる。
【0057】(14)式において、定電流I0で駆動されるト
ランジスタQ2のベース−エミッタ間電圧VBE2はおよ
そ−2mV/℃程度の負の温度特性を持ち、熱電圧VT
は0.0853mV/℃の正の温度特性を持っている。
【0058】したがって、出力される基準電圧VREFが
温度特性を持たないようにするためには、正の温度特性
を持つ電圧と負の温度特性を持つ電圧とで温度特性を相
殺すれば良い。
【0059】すなわち、K2ln(K1)の値は23.45と
なり、K2・VTln(K1)の値は0.61Vとなる。いま、
VBE2を0.7Vとすると、{VBE2+K2・VTln(K1)}=
1.31Vと求められる。
【0060】あるいは、この2つのOTAが電圧乗算回
路機能を有するためには、図3に示すように、2つのト
ランスコンダクタンスが異なり、 gm1=K2gm2(K2>1)、 カレントミラー回路の電流比を1:1に設定した場合
に、電圧利得がK2となり、出力電圧として、差動電圧
K2ΔV K2ΔV=gm1ΔVBE/gm2=K2ΔVBE (15) が得られる場合でも良い。したがって、 となる。
【0061】(16)式において、定電流I0で駆動されるト
ランジスタQ2のベース−エミッタ間電圧VBE2は、お
よそ−2mV/℃程度の負の温度特性を持ち、熱電圧V
Tは0.0853mV/℃の正の温度特性を持ってい
る。したがって、出力される基準電圧VREFが温度特性
を持たないようにするためには、正の温度特性を持つ電
圧と負の温度特性を持つ電圧とで温度特性を相殺すれば
良い。
【0062】すなわち、K2ln(K1)の値は23.45と
なり、K2・VTln(K1)の値は0.61Vとなる。いま、
VBE2を0.7Vとすると、 {VBE2+K2・VTln(K1)}=1.31V と求められる。
【0063】あるいは、この2つのOTAが電圧乗算回
路機能を有するためには、図4に示すように、2つのト
ランスコンダクタンスが異なりgm1=K3gm2(K
3>1)、カレントミラー回路の電流比を1:K2に設
定した場合に電圧利得がK4となり、出力電圧として差
動電圧K4ΔV K4ΔV=K2gm1ΔVBE/gm2=K2・K3ΔVBE (17) が得られる場合でも良い。
【0064】したがって、 となる。
【0065】(18)式において、定電流I0で駆動されるト
ランジスタQ2のベース−エミッタ間電圧VBE2は、お
よそ−2mV/℃程度の負の温度特性を持ち、熱電圧V
Tは0.0853mV/℃の正の温度特性を持ってい
る。したがって、出力される基準電圧VREFが温度特性
を持たないようにするためには、正の温度特性を持つ電
圧と負の温度特性を持つ電圧とで温度特性を相殺すれば
良い。
【0066】すなわち、K2・K3ln(K1)の値は23.4
5となり、K2・K3・VTln(K1)の値は0.61Vとな
る。いま、VBE2を0.7Vとすると、 {VBE2 + K2・K3・VTln(K1)}=1.31V と求められる。
【0067】次に、本発明の第2の実施例について説明
する。図5は、本発明のCMOS基準電流回路の第2の
実施例の回路構成を示す図である。図5を参照すると、
この実施例は、それぞれがエミッタ接地され電流比が一
定の2つの定電流で駆動される第1、第2のダイオード
接続されたトランジスタQ1、Q2を備え、二つのトラ
ンジスタQ1、Q2からの出力電圧(コレクタ電圧)に
トランジスタQ1、Q2の出力電圧の差電圧を一定倍に
増幅し加算する手段として、(K2+1)個の差動対を
備えている。
【0068】第1の差動対M1、M2は、トランジスタ
Q1、Q2の出力電圧の差電圧を差動入力する。
【0069】第2の差動対M3、M4は、トランジスタ
Q2の出力電圧(コレクタ電圧)が、差動対の一方のト
ランジスタM3のゲートに印加され、差動対の他方のト
ランジスタM4はダイオード接続されており、第1の差
動対の一方のトランジスタM2の出力電流に比例する電
流で駆動されている。
【0070】第3〜第(K2+1)の差動対は、それぞ
れ、前段の第2〜第K2の差動対のトランジスタのう
ち、ダイオード接続された他方のトランジスタM4〜M
(2K2)からの出力電圧が、第3〜第(K2+1)の
差動対の一方のトランジスタのゲートに印加され、該差
動対の他方のトランジスタはダイオード接続されてお
り、いずれも第1の差動対の一方のトランジスタM2の
出力電流に比例する電流で駆動されている。
【0071】第1から第(K2+1)の差動対のそれぞ
れは、電流比が一定の(K2+1)個の定電流で駆動さ
れている。
【0072】第(K2+1)の差動対のトランジスタの
うちダイオード接続されたトランジスタM(2K2+
2)の出力電圧を基準電圧VREFとして出力しており、
第2から第(K2+1)の差動対の差動入力電圧が、全
て加算されることで所望の増幅度を得ている。
【0073】図5を参照すると、ソースが電源VDDに共
通接続され、ゲートが共通接続されている(K2+4)
個のPチャネルMOSトランジスタMP1、MP2〜M
P(K2+4)は、(K2+3)個の出力を有する第1
のカレントミラー回路を構成しており、ドレインとゲー
トが接続されたPチャネルMOSトランジスタMP1の
ドレインは定電流源15に接続され、定電流I0を第1の
カレントミラー回路の入力電流とし、PチャネルMOS
トランジスタMP2、MP3のドレインからは、第1、
第2のトランジスタQ1、Q2のコレクタに定電流がそ
れぞれ供給されており、PチャネルMOSトランジスタ
MP4〜MP(K2+4)3のドレインからは、第1〜
第(K2+1)の差動対の共通接続されたソースに定電
流が供給される。またソースが接地されドレインとゲー
トが接続されドレインがトランジスタM2に接続されて
いるトランジスタMN01と、ソースが接地されゲート
がトランジスタMN01のゲートと共通接続されるNチ
ャネルMOSトランジスタMN02、MN03、MN
(K2+1)とは第2のカレントミラー回路を構成して
いる。
【0074】第1の差動対をなすトランジスタM1、M
2のゲートには、エミッタ接地されダイオード接続され
た第1、第2のトランジスタQ1のベース・エミッタ間
電圧VBE1、VBE2の差電圧ΔVBEが印加される。トラン
ジスタM1のドレインは接地されており、トランジスタ
M2のドレインは、第2のカレントミラー回路の入力端
をなすNチャネルMOSトランジスタMN01のドレイ
ンに接続されている。
【0075】第2の差動対をなすトランジスタM3、M
4について、一方のトランジスタM3のゲートには、ト
ランジスタQ2のコレクタが接続されており、トランジ
スタQ2のベース・エミッタ間電圧VBE2が印加され、他
方のトランジスタM4のゲートとドレインは共通接続さ
れ(ダイオード接続され)、NチャネルMOSトランジ
スタMN02のドレインに接続され、トランジスタM4
は、第1の差動対を構成する他方のトランジスタM2に
流れる電流に比例した電流で駆動されている。第2の差
動対のトランジスタM3、M4のゲートに印加される入
力差動電圧は、第1の差動対のトランジスタM1、M2
のゲートに印加される入力差動電圧と等しく、ΔVBEと
なっており、MOSトランジスタM4のゲート電圧は、
MOSトランジスタM3のゲート電圧(トランジスタQ
2のベース・エミッタ間電圧VBE2)にΔVBE加算した
ものとされ、この電圧(VBE2+ΔVBE)が、第3の差
動対の一方のトランジスタM5のベースに入力されてい
る。第3の差動対の他方のトランジスタM6はダイオー
ド接続され、第2のカレントミラー回路の出力トランジ
スタM03のドレインに接続されており、トランジスタ
M5、M6のゲートに入力される差電圧は、第1の差動
対のトランジスタM1、M2のゲートに印加される入力
差動電圧と等しくΔVBEとなっており、トランジスタM
6のゲート電圧は、トランジスタM5のゲート電圧(V
BE2+ΔVBE)にΔVBE加算したもの(=VBE2+2ΔV
BE)とされ、この電圧が、図示されない第4の差動対ト
ランジスタの一方のトランジスタのベースに入力されて
いる。第3から第(K2+1)の差動対についても、同
様とされ、差動電圧は等しく、出力電圧は、前段の差動
対の出力電圧よりも、ΔVBE高くなり、n段の差動対の
ダイオード接続された他方のトランジスタの出力電圧
は、VBE2+(n−1)×ΔVBEとされ、第(K2+
1)の差動対のダイオード接続された他方のトランジス
タM(2K2+2)の出力電圧である基準電圧VREF
は、VBE2+K2×ΔVBE で与えられる。
【0076】 となる。
【0077】(19)式において、定電流I0で駆動されるト
ランジスタQ2のベース−エミッタ間電圧VBE2は、お
よそ−2mV/℃程度の負の温度特性を持ち、熱電圧V
Tは0.0853mV/℃の正の温度特性を持ってい
る。
【0078】したがって、出力される基準電圧VREFが
温度特性を持たないようにするためには、正の温度特性
を持つ電圧と負の温度特性を持つ電圧とで温度特性を相
殺すれば良い。
【0079】すなわち、K2ln(K1)の値は23.45と
なり、K2・VTln(K1)の値は0.61Vとなる。いま、
VBE2を0.7Vとすると、 {VBE2+K2・VTln(K1)}=1.31V と求められる。
【0080】次に、本発明の第3の実施例について説明
する。図6は、本発明のCMOS基準電流回路の第3の
実施例を示す回路図である。図6を参照すると、この実
施例は、それぞれが接地されて電流比が一定の2つの定
電流で駆動される第1、第2のダイオード接続されたト
ランジスタQ1、Q2を備え、第1、または第2のダイ
オード接続されたトランジスタQ1からの出力電圧に、
トランジスタQ1、Q2の2つの出力電圧の差電圧を一
定倍に増幅し加算する手段として、(K2+1)個の差
動対を備えている。
【0081】第1の差動対M1、M2は、トランジスタ
Q1、Q2の出力電圧の差電圧を入力し、第2の差動対
M3、M4は、トランジスタQ2からの出力電圧が差動
対の一方のトランジスタM3に印加され、差動対の他方
のトランジスタM4はダイオード接続されている。
【0082】第3〜第K2の差動対の差動トランジスタ
M5、M6〜M(2K2−1)、M(2K2)は、いず
れもダイオード接続され、それぞれ、前段の差動対のダ
イオード接続されたトランジスタと後段の差動対のダイ
オード接続されたトランジスタとが電流比が一定のK2
の定電流で駆動され、第(K2+1)の差動対のトラン
ジスタM(2K2+1)、M(2K2+2)はいずれも
ダイオード接続され、一方のダイオード接続されたトラ
ンジスタM(2K2+1)は前段の差動対のダイオード
接続されたトランジスタM(2K2)とともに定電流で
駆動され、ダイオード接続された他方のトランジスタM
(2K2+2)は、第1の差動対の一方の出力電流に比
例する電流で駆動されている。
【0083】第1から第(K2+1)の差動対は、それ
ぞれ電流比が一定の(K2+1)の定電流で駆動され、
前記第2から第(K2+1)の差動対の差動入力電圧が
全て加算されることで所望の増幅度を得ている。
【0084】図6において、ソースが電源VDDに共通接
続され、ゲートが共通接続されている(K2+4)個の
PチャネルMOSトランジスタMP1、MP2、〜MP
(K2+4)は、(K2+3)個の出力を有する第1の
カレントミラー回路を構成し、ドレインとゲートが接続
されたPチャネルMOSトランジスタMP1のドレイン
は定電流源16に接続され、定電流I0を第1のカレント
ミラー回路の入力電流とし、PチャネルMOSトランジ
スタMP2、MP3のドレインからは、第1、第2のト
ランジスタQ1、Q2のコレクタに定電流が供給され、
PチャネルMOSトランジスタMP4〜MP(K2+
4)3のドレインからは、第1〜第(K2+1)の差動
対の共通接続されたソースに定電流が供給される。ま
た、ソースが接地され、ドレインとゲートが接続され、
ドレインが定電流源I0に接続されシンク電流を入力する
トランジスタMN01と、ソースが接地されゲートがト
ランジスタMN01のゲートと共通接続されるNチャネ
ルMOSトランジスタMN04、MN05、MN(K2
+1)は、第2のカレントミラー回路を構成している。
さらに、ソースが接地され、ドレインとゲートが接続さ
れ、ドレインが、トランジスタM2のドレインに接続さ
れるトランジスタMN02と、ソースが接地されゲート
がトランジスタMN02のゲートと共通接続されるNチ
ャネルMOSトランジスタMN03は、第3のカレント
ミラー回路を構成している。
【0085】図6において、PチャネルMOSトランジ
スタM1、M2からなる第1の差動対において、トラン
ジスタQ1のベース−エミッタ間電圧VBE1とトランジ
スタQ2のベース−エミッタ間電圧VBE2の差電圧ΔVB
Eが差動入力電圧として印加されている。
【0086】また、トランジスタM3、M4からなる第
2の差動対において、トランジスタM3のゲートには、
トランジスタQ2のベース−エミッタ間電圧VBE2が印
加され、トランジスタM4は、ゲートとドレインが接続
され(ダイオード接続され)、第3の差動対を構成し、
ゲートとドレインが接続され(ダイオード接続され)た
トランジスタM5と共通接続され、定電流で駆動されて
いる。
【0087】以下、第3から第K2の差動対まで同様に
構成され、最終段の第(K2+1)の差動対を構成する
ダイオード接続されたトランジスタM(2K2+2)の
ドレインには、第3のカレントミラー回路の出力トラン
ジスタMN03のドレインが接続されており、第1の差
動対を構成するトランジスタM2に比例する電流で駆動
されている。
【0088】ここで、第1の差動対は、トランジスタM
P4より定電流I0に比例する電流Ioで駆動されてお
り、差電圧ΔVBEを差動入力したとき、第1の差動対の
トランジスタM1、M2のドレイン電流I1、I2であ
るとすると、 I1+I2=Io 最終段の第(K2+1)の差動対のトランジスタMP
(2K2+1)、MP(2K2+2)の共通ソースには
トランジスタMP(K2+4)より電流Ioが供給さ
れ、トランジスタM(2K2+2)のドレインは、トラ
ンジスタMN03より電流I2で駆動されており、トラ
ンジスタM(2K2+1)のドレインには、Io−I2=I1
が流れる。第(K2+1)の差動対の差動入力電圧はΔ
VBEとされ、トランジスタM(2K2+1)のゲート電
圧は、トランジスタM(2K2+2)のゲート電圧より
も、ΔVBE低い。
【0089】第(K2+1)の差動対のトランジスタM
(2K2+1)と、第(K2)の差動対のトランジスタ
MP(2K2)のドレインとは共通接続されて、第2の
カレントミラー回路の出力トランジスタMN0(K2+
3)のドレインに接続されており、定電流I0に比例する
電流Ioで駆動されるため、第(K2)の差動対のトラ
ンジスタMP(2K2)のドレインに流れる電流は、Io
−I1=I2となり、トランジスタMP(2K2−1)のド
レインに流れる電流は、Io−I2=I1となり、差動入力電
圧は第1の差動対と同様ΔVBEとされ、トランジスタM
(2K2−1)のゲート電圧は、トランジスタM(2K
2)のゲート電圧よりも、ΔVBE低い。このようにし
て、第2の差動対M3、M4まで、ダイオード接続され
たトランジスタのゲート電圧は一段ごと、ΔVBE下がっ
ていく。
【0090】第2の差動対のトランジスタM3のゲート
に入力される電圧は、トランジスタQ2のベース・エミ
ッタ間電圧VBE2であることから、第2の差動対のトラ
ンジスタM4のドレイン(ゲート電圧)は、VBE2+Δ
VBEとなり、第(K2+1)段の差動対のトランジスタ
M(2K2+2)の出力電圧は、 となる。
【0091】(20)式において、定電流I0で駆動されるト
ランジスタQ2のベース−エミッタ間電圧VBE2はおよ
そ−2mV/℃程度の負の温度特性を持ち、熱電圧VT
は0.0853mV/℃の正の温度特性を持っている。
【0092】したがって、出力される基準電圧VREFが
温度特性を持たないようにするためには、正の温度特性
を持つ電圧と負の温度特性を持つ電圧とで温度特性を相
殺すれば良い。すなわち、K2ln(K1)の値は23.45
となり、K2・VTln(K1)の値は0.61Vとなる。い
ま、VBE2を0.7Vとすると、 {VBE2+K2・VTln(K1)}=1.31V と求められる。
【0093】次に、本発明の第4の実施例について説明
する。図7は、本発明のCMOS基準電流回路の第4の
実施例の回路構成を示す図である。この実施例では、2
つの差動対を用いた乗算加算回路について説明する。
【0094】図7を参照すると、それぞれが接地されて
電流比が一定の2つの定電流で駆動される第1、第2の
ダイオード接続されたトランジスタQ1、Q2を備え、
トランジスタQ2からの出力電圧に2つのトランジスタ
Q1、Q2の出力電圧の差電圧を一定倍に増幅し加算す
る手段は、2つの差動対から構成されている。
【0095】PチャネルMOSトランジスタM1、M2
よりなる第1の差動対は、トランジスタQ1、Q2の出
力電圧の差電圧を入力し、PチャネルMOSトランジス
タM3、M4よりなる第2の差動対においては、トラン
ジスタQ2からの出力電圧がトランジスタM3のゲート
に印加され、トランジスタM4はダイオード接続されて
おり、トランジスタM4のドレインは、第1の差動対の
出力電流(トランジスタM2のドレイン電流)に比例す
る電流(K3倍の電流)で駆動されている。第1の差動
対と第2の差動対のトランジスタの共通ソースは、それ
ぞれ、電流比が一定の2つの定電流で駆動されており、
第2の差動対の動作入力電圧範囲を、前記第1の差動対
の動作入力電圧範囲に対して一定倍とすることで、所望
の増幅度を得ている。図7において、ソースが電源VDD
に共通接続され、ゲートが共通接続されているPチャネ
ルMOSトランジスタM5、M6、M7、M8、M9は
第1のカレントミラー回路を構成し、ドレインとゲート
が接続されたPチャネルMOSトランジスタM9のドレ
インは定電流源17に接続され、定電流I0をカレントミ
ラー回路の入力電流とし、PチャネルMOSトランジス
タM5、MP7のドレインからは、第1、第2のトラン
ジスタQ1、Q2のコレクタに定電流が供給され、Pチ
ャネルMOSトランジスタM6、M8のドレインから
は、第1、第2の差動対のそれぞれの共通接続されたソ
ースに定電流が供給される。またソースが接地され、ド
レインとゲートが接続され、ドレインがトランジスタM
2のドレインに接続されたトランジスタMN11と、ソ
ースが接地されゲートがトランジスタMN10のゲート
と共通接続されるNチャネルMOSトランジスタMN1
1は、第2のカレントミラー回路を構成している。
【0096】第1の差動対をなすトランジスタM1、M
2のトランスコンダクタンスパラメータβが等しく、定
電流I0で駆動されているとする。ただし、トランスコ
ンダクタンスパラメータβは、β=μ(COX/2)(W/
L)と表される。ただし、μはキャリアの実効モビリテ
ィ、COXは単位面積当たりのゲート酸化膜容量、W、L
はそれぞれ、ゲート幅、ゲート長である。第1の差動対
を構成するトランジスタM1、M2のゲートW/L(W
はゲート幅、Lはゲート長)比が、第2の差動対を構成
するトランジスタM3、M4のゲートW/L比のK2倍
とされている。
【0097】トランジスタM1、M2のそれぞれのドレ
イン電流ID1、ID2は、 ID1=β(VGS1−VTH) (21) ID2=β(VGS2−VTH) (22) と表される。ただし、VGS1、VGS2は、トランジ
スタM1、M2のゲート・ソース間電圧、VTHはスレ
ッショルド電圧である。
【0098】また、トランジスタM1、M2の共通接続
されたソースは、第1のカレントミラー回路の出力をな
すPチャネルMOSトランジスタM6のドレインに接続
されており、駆動電流の条件から、 ID1+ID2=I (23) である。
【0099】(21)式から(23)式を解くと、ΔV=V
GS1−VGS2として、ID1、I は(24)、(25)
で表される。
【0100】
【0101】
【0102】ただし、ΔV=VGS1−VGS2 (24)式と(25)式を電流I0で正規化すると、(26)、(27)
式と表される。
【0103】
【0104】
【0105】ただし、
【0106】である。
【0107】トランジスタM3、M4からなる第2の差
動対では、
【0108】
【0109】
【0110】と表される。ただし、
【0111】である。
【0112】このように正規化すると、図7のトランジ
スタM1、M2からなる第1の差動対にもトランジスタ
M3、M4からなる第2の差動対にも適用できる。ここ
で、トランジスタM1、M2からなる第1の差動対で
は、
【0113】
【0114】であり、トランジスタM3、M4からなる
第2の差動対では、
【0115】
【0116】であるとする。
【0117】トランジスタM2のドレイン電流ID2がK
3倍されて(第2のカレントミラー回路の電流比をK3
とする)、トランジスタM4に流れることから、正規化
入力電圧は等しくなり、x1=x2となる。したがって、
【0118】
【0119】となり、乗算係数は
【0120】となっている。
【0121】ここで、 ΔV1=ΔV=ΔVBE=VTln(K1) (31) であるから、
【0122】と求められる。
【0123】熱電圧VTは0.0853mV/℃の正の
温度特性を持っている。ここで、トランジスタQ2は温
度特性が小さい定電流I0で駆動されているものとして
トランジスタQ2のVBEの温度特性を−2.0mV/℃
とすれば、出力される基準電圧VREFが温度特性を持た
ないようにするためには、正の温度特性を持つ電圧と負
の温度特性を持つ電圧とで温度特性を相殺すれば良い。
【0124】すなわち、Sqrt(K2×K3)×ln(K1)の
値は23.447となり(ただし、関数Sqrt()は、√
()を表している)、Sqrt(K2×K3)×VTln(K1)の
値は常温では0.60Vとなる。いま、VBE2を0.7
Vとすると、 {VBE2+Sqrt(K2K3)×VTln(K1)}=1.3V と求められる。具体的には、 K1=10、 K2=8、 K3=13 となる。
【0125】次に、本発明の第5の実施例について説明
する。図8は、本発明のCMOS基準電流回路の第5の
実施例の回路構成を示す図である。
【0126】図8において、トランジスタM1〜M7
と、補償用抵抗RCと補償用容量CCとでボルテージフォ
ロア形のオペアンプを構成しており、入力の差動トラン
ジスタM1、M2のW/L比を、1:K2とし、負荷と
なっているアクティブロードトランジスタM3、M4の
W/L比をK3:1とし、入力オフセットが発生するよ
うに設定されている。ソースが共通接続され定電流源ト
ランジスタM5のドレインに接続されたトランジスタM
1、M2は差動対を構成し、トランジスタM1のドレイ
ンにドレインとゲートが接続されソースが接地されたト
ランジスタM3と、トランジスタM2のドレインにドレ
インが接続され、ソースが接地され、ゲートがトランジ
スタM3のゲートに接続されたトランジスタ4は、差動
対の負荷をなすカレントミラー回路であり、差動対の出
力をなすトランジスタM2のドレインは、ソースが接地
され、ドレインが定電流源トランジスタM7のドレイン
に接続されたトランジスタM5のゲートに接続され、ト
ランジスタM5のドレインを出力端子として該出力端子
から出力電圧VREFが取り出され、出力端子は、差動対
の反転入力端をなすトランジスタM2のゲートに接続さ
れ、トランジスタM5のドレインとゲート間には位相補
償用の抵抗RCと容量CCが接続されており、差動対の非
反転入力端には、トランジスタQ1のベース・エミッタ
間電圧VBEが入力されている。
【0127】位相補償用抵抗RCは、正確な抵抗値が要
求されないため、通常はPチャネルMOSトランジスタ
とNチャネルMOSトランジスタとで代用される。
【0128】各トランジスタM1、M2のドレイン電流
ID1、ID2は、 ID1=β(VGS1−VTH) (33) ID2=K3β(VGS2−VTH) (34) と表される。また、 ID1+ID2=I0 (35) なる関係がある。
【0129】また、 VOS=VGS1−VGS2 (36) とおける。
【0130】さらに、アクティブロードトランジスタM
3、M4の条件より、 K3ID1=ID2 (37) (35)式から(37)式を解くと、 ID1=IK3/(K3+1) (38) ID2=I/(K3+1) (39) となる。したがって、上式を解くと、
【0131】
【0132】と求められる。
【0133】ここで、Kjが含まれている各項は、温度
に依存しない定数であるから、Sqrt(I0/β)の項の
温度特性が問題となる。ここで、MOSトランジスタで
はモビリティμが温度特性を持つから、トランスコンダ
クタンス・パラメータβの温度依存性は次式で表され
る。
【0134】
【0135】ただし、β0は常温(300K)でのβの
値である。Sqrt(I0/β)の項の温度特性のうちβの
項の温度特性は明らかになった。次に、定電流I0の温
度特性を確定する必要がある。
【0136】一般的なMOS基準電流回路は、図8に示
すように、永田カレントミラー回路、ワイドラーカレン
トミラー回路、逆ワイドラーカレントミラー回路などの
非線形カレントミラー回路を自己バイアスすることで実
現される。
【0137】図8では、永田カレントミラー回路を自己
バイアスしたMOS基準電流回路を示してある。
【0138】ソースが接地され、ドレインが抵抗R1の一
端に接続され、ゲートが抵抗R1の他端に接続されている
トランジスタM10と、ソースが接地され、ゲートがト
ランジスタM10のドレインに接続されているトランジス
タM11と、抵抗R1からなる回路は、永田カレントミ
ラー回路を構成している。ここでは、カレントソースを
構成しているトランジスタM13、M12により、トラ
ンジスタM10、M11、抵抗R1は自己バイアス永田
基準電流回路となっている。
【0139】ここで、トランジスタM10を単位トラン
ジスタ、トランジスタM11のゲート幅W/ゲート長L
の比(W/L)を、単位トランジスタのK1倍(K1>
1)とする。
【0140】図8に示すMOS永田カレントミラー回路
においては、素子の整合性は良いものとし、チャネル長
変調と基板効果を無視し、MOSトランジスタのドレイ
ン電流とゲート―ソース間電圧の関係は2乗則に従うも
のとすると、MOSトランジスタM10のドレイン電流
ID1は、 ID1=β(VGS10−VTH) (42) と表される。
【0141】MOSトランジスタM11のドレイン電流
ID2は、 ID2=K1β(VGS11−VTH) (43) と表される。また、 VGS10=VGS11+R1ID10 (44) なる関係がある。
【0142】(42)式から(44)式を解くと、MOS永田カ
レントミラー回路の入力電流と出力電流の関係は、
【0143】
【0144】と表される。
【0145】MOS永田カレントミラー回路の特徴は、
入力電流(基準電流)に対し、出力電流(ミラー電流)
が単調に増加する領域と、ピーク点と、入力電流(基準
電流)に対し出力電流(ミラー電流)が単調に減少する
領域とがある。
【0146】ID11のピーク点は、ID11をID10で微分
し、ID10=1/(4R1β)の時に、 ID11=K1×ID10/4 となっている。
【0147】したがって、K1=4の時に、ID11=ID1
0となる。
【0148】ここで、トランジスタM15とトランジス
タM14は、カレントミラー回路を構成しており、トラ
ンジスタM10とトランジスタM11はそれぞれトラン
ジスタM15、M14で駆動されているから、MOS自
己バイアス永田基準電流回路となっており、 ID10=ID11 (46) となる。したがって、 ΔVGS=VGS10−VGS11=RID10 (47) (37)式から(39)式を解くと、
【0149】
【0150】と求まる。ここで、K1は温度特性を持た
ない定数である。一方、MOSトランジスタではモビリ
ティμが温度特性を持つから、トランスコンダクタンス
・パラメータβの温度依存性は次式で表される。
【0151】
【0152】ただし、β0は常温(300K)でのβの
値である。したがって、
【0153】
【0154】と求まる。1/βの温度特性は、常温で
は、5000ppm/℃となっている。これは、バイポ
ーラトランジスタの熱電圧VTの温度特性3333pp
m/℃の1.5倍に当たる。
【0155】また、トランジスタM12はトランジスタ
M13とカレントミラー回路を構成しているから、 ID12=ID13 (51) である。
【0156】すなわち、CMOS基準電流回路の出力電
流I0は、
【0157】
【0158】と求められる。ここで、K1は温度特性を
持たない定数であり、上述したように、1/βの温度特
性は、ほぼ温度に比例しており、常温では、5000p
pm/℃となっている。これは、バイポーラトランジス
タの熱電圧VTの温度特性3333ppm/℃の1.5
倍に当たる。
【0159】したがって、抵抗R1の温度特性が500
0ppm/℃以下で温度に対して1次特性であれば、ド
レイン電流ID10が正の温度特性を持ち、カレントミラ
ー回路を介して出力される基準電流回路の出力電流I0
は温度に比例することになり、PTATカレントソース
回路となることがわかる。
【0160】自己バイアス回路を起動するためにはスタ
ートアップ回路が必要であるが、これまでの動作説明で
は説明を簡略化するために省いてある。例えば、簡単な
スタートアップ回路としては、本願と同一発明者による
特開平8−314561号公報(特許第2800720
号)等が参照される。
【0161】CMOS基準電流回路の出力電流は(52)式
で表され、その温度特性も明確になった。したがって、
(52)式を(40)式に代入すると、
【0162】
【0163】と求められる。ここで、Kjを含む各項は
温度特性を持たない定数であり、オフセット電圧VOS
は、CMOS基準電流回路の電流値を決める抵抗R1
と、1/βの温度特性、常温では5000ppm/℃で
決定され、抵抗R1の温度特性が5000ppm/℃に
比べて十分に小さいとすれば、オフセット電圧は常温で
は5000ppm/℃の温度特性を持つことになる。こ
れは、バイポーラトランジスタの熱電圧VTの温度特性
3333ppm/℃の1.5倍に当たる。したがって、
図7に示した基準電圧回路の出力電圧よりも低い基準電
圧が得られることになる。そのことを以下に説明する。
【0164】図8において、基準電圧回路の出力電圧V
REFは、 VREF=VBE1+VOS (54) と表される。
【0165】ここでトランジスタQ1はおよそ5000
ppm/℃の温度特性を持つ定電流で駆動されている。
【0166】したがって、図7で説明したバイポーラト
ランジスタのVBEの温度特性−1.9mV/℃よりも多
少は緩和されて、−1.9mV/℃よりも若干小さくな
って、−1.85mV/℃前後の温度特性になると仮定
すると、基準電圧回路の出力電圧VREFの温度特性は、
−1.85mV/℃の負の温度特性を持つVBE1と50
00ppm/℃の温度特性を持つVOSの温度特性が互い
に相殺される場合に、
【0167】
【0168】となる。このときに、VBE1=0.7Vと
すると、基準電圧回路の出力電圧VREFは、 VREF=1.07V (56) となる。
【0169】また、ボルテージフォロア形のオペアンプ
の構成をとるから、オフセット電圧を減算することもで
きる。このときに、回路素子の接続は、図8に示した構
成のままとされ、トランジスタM1とM2のゲートW/
L比をK2:1に、トランジスタM3とM4のゲートW
/L比を1:K3に変更すれば良い。このときの基準電
圧回路の出力電圧VREFは VREF=VBE1−VOS (57) と表される。
【0170】したがって、(57)式で示されるオフセット
電圧を減算すると、VBE1=0.7Vとしたときの、基
準電圧回路の出力電圧VREFは、 VREF=0.33V (58) となる。ただし、この場合には、基準電圧回路の出力電
圧VREFの温度特性は、−3.7mV/℃の負の温度特
性を持つことになる。
【0171】図9は、図8に示した実施例の変形を示す
図である。差動対のトランジスタM2のドレインとゲート
を接続し、該ドレインから出力電圧VREFを取り出して
いる。図9において、基準電圧回路の出力電圧VREF
は、(54)式と同様、VREF=VBE+VOSで与えられ、
OSは(53)式で与えられる。すなわち、上記と同様、
温度に依存しない、基準電圧を出力する。この変形例
は、図8に示した構成のように、基準電圧出力端子から
電流を供給する能力はないが、基準電圧を与える場合に
有効である。
【0172】上記各実施例において、ダイオード接続さ
れたバイポーラトランジスタQ1、Q2は、ダイオード
で置き換えてもよく、また、バイポーラトランジスタと
MOSトランジスタが同一基板上の構成されるBi−C
MOS回路で構成される。以上、本発明を上記実施例に
即して説明したが、本発明は、上記実施例の構成にのみ
限定されるものでなく、特許請求の範囲の各請求項の発
明の範囲内で、当業者であればなし得るであろう各種変
形、修正を含むことは勿論である。
【0173】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
下記記載の効果を奏する。
【0174】本発明の第1の効果は、温度特性を持たな
い1.2Vの出力電圧を持つ基準電圧回路をCMOSプ
ロセスで簡単に実現できるということである。
【0175】その理由は、本発明の基準電圧回路におい
ては、図10に示した従来の回路構成のように、抵抗を
使用せずに、能動素子のみで回路を構成している、から
である。
【0176】本発明の第2の効果は、温度特性を持たな
い1.2Vより低い出力電圧を持つ基準電圧回路をCM
OSプロセスで実現できるということである。
【0177】その理由は、本発明の基準電圧回路におい
ては、正の温度特性を1/βの項から得られる5,00
0ppm/℃の温度特性を利用して、バイポーラトラン
ジスタの負の温度特性:−1.9mV/℃を相殺してい
る、からである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の回路構成を示す図である。
【図2】本発明の一実施例の基準電圧回路の乗算動作を
説明するための図である。
【図3】本発明の一実施例の基準電圧回路の乗算動作を
説明するための図である。
【図4】本発明の一実施例の基準電圧回路の乗算動作を
説明するための図である。
【図5】本発明の第2の実施例の回路構成を示す図であ
る。
【図6】本発明の第3の実施例の回路構成を示す図であ
る。
【図7】本発明の第4の実施例の回路構成を示す図であ
る。
【図8】本発明の第5の実施例の回路構成を示す図であ
る。
【図9】本発明の第5の実施例の変形例を示す図であ
る。
【図10】従来のオペアンプを用いた基準電圧回路の構
成を示す図である。
【符号の説明】
11、12 オペレーショナルトランスコンダクタンス
アンプ 13 カレントミラー 14、15、16 定電流源 20 オペアンプ

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】それぞれが接地されて電流比が一定の2つ
    の定電流で駆動される、第1、第2のダイオード接続さ
    れたトランジスタと、 前記第1又は第2のダイオード接続されたトランジスタ
    からの出力電圧に、前記第1及び第2のダイオード接続
    されたトランジスタの出力電圧の差電圧を、一定倍に増
    幅し加算する手段と、 を有する基準電圧回路において、 前記増幅し加算する手段が、第1、及び第2のオペレー
    ショナルトランスコンダクタンスアンプ(「OTA」と
    いう)と、 カレントミラー回路と、 を備え、 前記第1のOTAは、前記差電圧を入力し、 前記第2のOTAは、前記第1又は第2のダイオード接
    続されたトランジスタからの出力電圧が正相入力端子に
    印加され、逆相入力端子は出力端子に接続されて前記第
    1のOTAの出力電流に比例する電流で駆動され、 前記第2のOTAの出力端子電圧を出力電圧とする、こ
    とを特徴とするCMOS基準電圧回路。
  2. 【請求項2】前記第1、及び第2のOTAのトランスコ
    ンダクタンスgm1、gm2が互いに等しく(gm1=
    gm2)、 前記カレントミラー回路における入力電流と出力電流の
    電流比を1:K2(ただし、K2>1)とし、所望の増
    幅度を得ている、ことを特徴とする請求項1記載のCM
    OS基準電圧回路。
  3. 【請求項3】前記カレントミラー回路における入力電流
    と出力電流の電流比が等しく(1:1)、 前記第1、及び第2のOTAのトランスコンダクタンス
    gm1、gm2が、 gm1=K2×gm2(ただし、K2>1) とし、所望の増幅度を得ている、ことを特徴とする請求
    項1記載のCMOS基準電圧回路。
  4. 【請求項4】前記カレントミラー回路における入力電流
    と出力電流の電流比を1:K2(ただし、K2>1)と
    し、 前記第1、及び第2のOTAのトランスコンダクタンス
    gm1、gm2が、 gm1=K3×gm2(ただし、K3>1) とされ、所望の増幅度を得ている、ことを特徴とする請
    求項1記載CMOS基準電圧回路。
  5. 【請求項5】それぞれが接地されて電流比が一定の2つ
    の定電流で駆動される第1、第2のダイオード接続され
    たトランジスタと、 前記第1または第2のダイオード接続されたトランジス
    タからの出力電圧に、前記第1のダイオード接続された
    トランジスタと前記第2のダイオード接続されたトラン
    ジスタの2つの出力電圧の差電圧を一定倍に増幅し加算
    する手段と、 を有する基準電圧回路において、 前記増幅し加算する手段が、(K2+1)個(ただし、
    K2は1以上の整数)の差動対から構成され、 第1の差動対は前記差電圧を入力し、 第2の差動対は、前記第1または第2のダイオード接続
    されたトランジスタからの出力電圧が、差動対トランジ
    スタの一方に印加され、 前記差動対トランジスタの他方は、ダイオード接続され
    て、前記第1の差動対の一方のトランジスタの出力電流
    に比例する電流で駆動され、 第3から第(K2+1)の差動対は、それぞれ前段の前
    記第2から第K2の差動対のダイオード接続されたトラ
    ンジスタからの出力電圧が、差動対トランジスタの一方
    に印加され、前記差動対トランジスタの他方はダイオー
    ド接続され、いずれも前記第1の差動対の一方の出力電
    流に比例する電流で駆動され、 前記第1から第(K2+1)の差動対は、それぞれ電流
    比が一定の(K2+1)個の定電流で駆動され、 前記第2から第(K2+1)の差動対の差動入力電圧
    が、全て加算されることで所望の増幅度を得ている、こ
    とを特徴とするCMOS基準電圧回路。
  6. 【請求項6】それぞれが接地されて電流比が一定の2つ
    の定電流で駆動される第1、第2のダイオード接続され
    たトランジスタと、 前記第1または第2のダイオード接続されたトランジス
    タからの出力電圧に、前記第1のダイオード接続された
    トランジスタと前記第2のダイオード接続されたトラン
    ジスタの2つの出力電圧の差電圧を一定倍に増幅し加算
    する手段、 を有する基準電圧回路において、 前記増幅し加算する手段が、(K2+1)個の差動対か
    ら構成され、 第1の差動対は前記差電圧を入力し、 第2の差動対は、前記第1または第2のダイオード接続
    されたトランジスタからの出力電圧が差動トランジスタ
    の一方に印加され、差動トランジスタの他方はダイオー
    ド接続され、 第3から第K2の差動対の差動トランジスタはいずれも
    ダイオード接続され、それぞれ前段のダイオード接続さ
    れた差動トランジスタと後段のダイオード接続された差
    動トランジスタとが電流比が一定のK2の定電流で駆動
    され、 第(K2+1)の差動対の差動トランジスタはいずれも
    ダイオード接続され、一方のダイオード接続された差動
    トランジスタは、前段のダイオード接続された差動トラ
    ンジスタとで定電流で駆動され、ダイオード接続された
    他方の差動トランジスタは、前記第1の差動対の一方の
    出力電流に比例する電流で駆動され、 前記第1から第(K2+1)の差動対は、それぞれ電流
    比が一定の(K2+1)の定電流で駆動され、 前記第2から第(K2+1)の差動対の差動入力電圧が
    全て加算されることで所望の増幅度を得ている、ことを
    特徴とするCMOS基準電圧回路。
  7. 【請求項7】それぞれが接地されて電流比が一定の2つ
    の定電流で駆動される第1、第2のダイオード接続され
    たトランジスタと、 前記第1または第2のダイオード接続されたトランジス
    タ(あるいはダイオード)からの出力電圧に、前記第1
    のダイオード接続されたトランジスタと前記第2のダイ
    オード接続されたトランジスタの2つの出力電圧の差電
    圧を一定倍に増幅し加算する手段と、 を有する基準電圧回路において、 前記増幅し加算する手段が、 2つの差動対から構成され、第1の差動対は前記差電圧
    を入力し、 第2の差動対は、前記第1または第2のダイオード接続
    されたトランジスタからの出力電圧が、差動トランジス
    タの一方に印加され、差動トランジスタの他方はダイオ
    ード接続されて前記第1の差動対の一方の出力電流に比
    例する電流で駆動され、 前記第1の差動対と前記第2の差動対は、それぞれ電流
    比が一定の2つの定電流で駆動され、 前記第2の差動対の動作入力電圧範囲を、前記第1の差
    動対の動作入力電圧範囲に対して、一定倍とすること
    で、所望の増幅度を得ている、ことを特徴とするCMO
    S基準電圧回路。
  8. 【請求項8】請求項7記載のCMOS基準電圧回路にお
    いて、前記第1のダイオード接続されたトランジスタと
    前記第2のダイオード接続されたトランジスタとのエミ
    ッタ面積が等しく、2つの定電流の比が1と異なる、こ
    とを特徴とするCMOS基準電圧回路。
  9. 【請求項9】請求項7記載のCMOS基準電圧回路にお
    いて、前記第1のダイオード接続されたトランジスタの
    サイズが前記第2のダイオード接続されたトランジスタ
    のサイズのK1倍であり、駆動電流の比が1と異なる、
    ことを特徴とするCMOS基準電圧回路。
  10. 【請求項10】請求項7記載のCMOS基準電圧回路に
    おいて、前記第1のダイオード接続されたトランジスタ
    のサイズと前記第2のダイオード接続されたトランジス
    タのサイズが異なり、駆動電流の比が1であることを特
    徴とするCMOS基準電圧回路。
  11. 【請求項11】請求項7から請求項10のいずれか一に
    記載のCMOS基準電圧回路において、前記第1の差動
    対を構成するトランジスタのゲートW/L(Wはゲート
    幅、Lはゲート長)比が、前記第2の差動対を構成する
    トランジスタのゲートW/L比のK2倍であり、 前記第2の差動対の駆動電流が前記第1の差動対の駆動
    電流のK3倍であり、前記第1の差動対の出力電流がK
    3倍されて前記第2の差動対のダイオード接続されたト
    ランジスタを駆動することで所望の増幅度を得ている、
    ことを特徴とするCMOS基準電圧回路。
  12. 【請求項12】エミッタ接地されて定電流で駆動される
    ダイオード接続されたトランジスタと、 前記ダイオード接続されたトランジスタからの出力電圧
    を受けるボルテージフォロワ形のオフセットを有するオ
    ペアンプと、を備え、 前記オペアンプの出力から基準電圧が出力される、こと
    を特徴とするCMOS基準電圧回路。
  13. 【請求項13】請求項12記載のCMOS基準電圧回路
    において、 前記オペアンプは、定電流駆動され、 入力差動対を構成する2つのトランジスタがゲートW/
    L比が1:K2であり、 前記2つのトランジスタの負荷となるアクティブロード
    を構成する2つのトランジスタのゲートW/L比がK
    3:1であり、 オフセットが加算される、ことを特徴とするCMOS基
    準電圧回路。
  14. 【請求項14】請求項12記載のCMOS基準電圧回路
    において、 前記オペアンプは、定電流駆動され、 入力差動対を構成する2つのトランジスタが、ゲートW
    /L比がK2:1であり、 前記2つのトランジスタの負荷となるアクティブロード
    を構成する2つのトランジスタのゲートW/L比が1:
    K3であり、 オフセットが減算される、ことを特徴とするCMOS基
    準電圧回路。
  15. 【請求項15】前記ダイオード接続されたトランジスタ
    のかわりに、ダイオードを用いたことを特徴とする請求
    項1乃至13のいずれか一に記載のCMOS基準電圧回
    路。
  16. 【請求項16】それぞれが、エミッタ接地され、ベース
    とコレクタが接続されており、コレクタにはそれぞれ定
    電流が供給される第1、及び第2のバイポーラトランジ
    スタと、 それぞれが、少なくとも第1、及び第2の入力端と出力
    端を備え、前記第1、及び第2の入力端の差電圧に対応
    した電流を前記出力端からそれぞれ出力する第1、及び
    第2のオペレーショナルトランスコンダクタンスアンプ
    (「OTA」という)と、 少なくとも一つの入力端と一つの出力端とを有し、前記
    入力端に入力される電流と前記出力端から出力される電
    流の電流値の比が所定値とされているカレントミラー回
    路と、 を備え、 前記第1のOTAの前記第1、及び第2の入力端には、
    前記第1、及び第2のバイポーラトランジスタのコレク
    タがそれぞれ接続されており、 前記第1のOTAの前記出力端は前記カレントミラー回
    路の前記入力端に接続されており、 前記第2のOTAの前記第1、及び第2の入力端には、
    前記第2のOTAの前記出力端、及び前記第2のバイポ
    ーラトランジスタの前記コレクタがそれぞれ接続されて
    おり、 さらに、前記第2のOTAの前記第1の入力端と前記出
    力端の接続点は、前記カレントミラー回路の前記出力端
    に接続され、前記第2のOTAの前記出力端から基準電
    圧が出力される構成とされてなる、ことを特徴とする基
    準電圧回路。
  17. 【請求項17】前記第1のバイポーラトランジスタのエ
    ミッタ面積と第2のバイポーラトランジスタのエミッタ
    面積の比が1と異なる値とされ、それぞれのコレクタに
    等しい定電流値が供給されるか、 あるいは、前記第1のバイポーラトランジスタのエミッ
    タ面積と第2のバイポーラトランジスタのエミッタ面積
    の比が1と等しく、前記第1のバイポーラトランジスタ
    と前記第2のバイポーラトランジスタをそれぞれ駆動す
    る定電流の電流値の比が1と異なる値とされるか、 あるいは、前記第1のバイポーラトランジスタのエミッ
    タ面積と第2のバイポーラトランジスタのエミッタ面積
    の比を1と異なる値とし、前記第1のバイポーラトラン
    ジスタと前記第2のバイポーラトランジスタをそれぞれ
    駆動する定電流の電流値の比が1と異なる値として、 前記第1、第2のバイポーラトランジスタのベース・エ
    ミッタ間電圧の差電圧ΔVBEは、正の温度特性を有する
    VT(ただし、VTは熱電圧)に比例する値とされ、 前記カレントミラー回路の電流比をK2とし、 前記第1、第2のOTAのトランスコンダクタンスをそ
    れぞれgm1、gm2とし、 前記第2のOTAの前記出力端から出力される基準電圧
    VREFが、前記第2のバイポーラトランジスタのベース
    ・エミッタ間電圧をVBE2として、VBE2+{K2×Δ
    VBE×gm1}/gm2で与えられる、ことを特徴とす
    る請求項16記載の基準電圧回路。
  18. 【請求項18】それぞれが、エミッタ接地され、ベース
    とコレクタが接続されており、コレクタにはそれぞれ定
    電流が供給される第1、及び第2のバイポーラトランジ
    スタと、 ソースが共通接続されて定電流で駆動され、前記第1、
    及び第2のバイポーラトランジスタのベース・エミッタ
    間電圧をゲートに差動入力するMOSトランジスタ対よ
    りなる第1の差動対と、 入力端と、K2個の出力端を有し、前記入力端から前記
    第1の差動対の出力電流を入力とし、前記K2個の出力
    端から前記入力電流に比例した出力電流をそれぞれ出力
    するカレントミラー回路と、 ソースが共通接続されて定電流で駆動されるMOSトラ
    ンジスタ対よりなり、一方のMOSトランジスタのゲー
    トには、前記第2のバイポーラトランジスタのベース・
    エミッタ間電圧が入力され、他方のMOSトランジスタ
    はドレインとゲートが接続されて、前記カレントミラー
    回路の第1の出力端に接続されている第2の差動対と、 それぞれが、ソースが共通接続されて定電流で駆動され
    るMOSトランジスタ対よりなり、一方のMOSトラン
    ジスタのゲートには、前段の差動対の、ドレインとゲー
    トが接続されたMOSトランジスタのゲートが接続さ
    れ、他方のMOSトランジスタはドレインとゲートが接
    続されて、前記カレントミラー回路の対応する出力端に
    それぞれ接続されている第3乃至第(K2+1)の差動
    対と、を備え、 前記第(K2+1)の差動対のうちドレインとゲートが
    接続されているMOSトランジスタのドレインを出力端
    子として基準電圧が取り出される構成とされてなる、こ
    とを特徴とする基準電圧回路。
  19. 【請求項19】それぞれが、エミッタ接地され、ベース
    とコレクタが接続されており、コレクタにはそれぞれ定
    電流が供給される第1、及び第2のバイポーラトランジ
    スタと、 ソースが共通接続されて定電流で駆動され、前記第1、
    及び第2のバイポーラトランジスタのベース・エミッタ
    間電圧をゲートに差動入力するMOSトランジスタ対よ
    りなる第1の差動対と、 一の入力端と、一の出力端を有し、前記入力端から前記
    第1の差動対の出力電流を入力とし、前記出力端から該
    入力した電流に比例した出力電流をそれぞれ出力する第
    1のカレントミラー回路と、 一の入力端と、K2個の出力端を有し、前記入力端より
    定電流源からの定電流を入力とし、前記K2個の出力端
    から該入力した定電流に比例した出力電流をそれぞれ出
    力する第2のカレントミラー回路と、 ソースが共通接続されて定電流で駆動される2つのMO
    Sトランジスタよりなり、一方のMOSトランジスタの
    ゲートには、前記第2のバイポーラトランジスタのベー
    ス・エミッタ間電圧が入力され、他方のMOSトランジ
    スタはドレインとゲートが接続されて、前記第2のカレ
    ントミラー回路の第1の出力端に接続されている第2の
    差動対と、 それぞれが、ソースが共通接続されて定電流で駆動され
    る2つのMOSトランジスタよりなり、前記各MOSト
    ランジスタのとドレインとゲートは接続されており、一
    方のMOSトランジスタのドレインは、前段の差動対の
    ドレインとゲートが接続された他方のMOSトランジス
    タのドレインと共通接続されて、前記第2のカレントミ
    ラー回路の対応する出力端にそれぞれ接続されており、
    他方のMOSトランジスタのドレインは、後段の差動対
    のドレインとゲートが接続されている一方のMOSトラ
    ンジスタのドレインと共通接続されて、前記第2のカレ
    ントミラー回路の対応する出力端に接続されている第3
    乃至第(K2)の差動対と、 ソースが共通接続されて定電流で駆動される2つのMO
    Sトランジスタよりなり、前記各MOSトランジスタの
    とドレインとゲートは接続されており、一方のMOSト
    ランジスタのドレインは、第K2の差動対のドレインと
    ゲートが接続された他方のMOSトランジスタのドレイ
    ンと共通接続されて、前記第1のカレントミラー回路の
    前記出力端に接続されており、他方のMOSトランジス
    タのドレインを出力端子として基準電圧が取り出される
    第(K2+1)の差動対と、 を備えたことを特徴とする基準電圧回路。
  20. 【請求項20】前記第1のバイポーラトランジスタのエ
    ミッタ面積と第2のバイポーラトランジスタのエミッタ
    面積の比が1と異なる値とされ、それぞれのコレクタに
    等しい定電流値が供給されるか、 あるいは、前記第1のバイポーラトランジスタのエミッ
    タ面積と第2のバイポーラトランジスタのエミッタ面積
    の比が1と等しく、前記第1のバイポーラトランジスタ
    と前記第2のバイポーラトランジスタをそれぞれ駆動す
    る定電流の電流値の比が1と異なる値とされるか、 あるいは、前記第1のバイポーラトランジスタのエミッ
    タ面積と第2のバイポーラトランジスタのエミッタ面積
    の比を1と異なる値とし、前記第1のバイポーラトラン
    ジスタと前記第2のバイポーラトランジスタをそれぞれ
    駆動する定電流の電流値の比が1と異なる値として、 前記第1、第2のバイポーラトランジスタのベース・エ
    ミッタ間電圧の差電圧ΔVBEは、正の温度特性を有する
    VT(ただし、VTは熱電圧)に比例する値とされ、 前記第K2の差動対から出力される前記基準電圧が、V
    BE2+K2×ΔVBEで与えられる、ことを特徴とする請
    求項18又は19記載の基準電圧回路。
  21. 【請求項21】それぞれが、エミッタ接地され、ベース
    とコレクタが接続されており、コレクタにはそれぞれ定
    電流が供給される第1、及び第2のバイポーラトランジ
    スタと、 ソースが共通接続されて定電流で駆動され、前記第1、
    及び第2のバイポーラトランジスタのベース・エミッタ
    間電圧をそれぞれゲートに差動入力とするMOSトラン
    ジスタ対よりなる第1の差動対と、 一の入力端と、一の出力端を有し、前記入力端から前記
    第1の差動対の出力電流を入力とし、前記出力端から該
    入力した電流の所定比の出力電流を出力するカレントミ
    ラー回路と、 ソースが共通接続されて定電流で駆動されるMOSトラ
    ンジスタ対よりなり、一方のMOSトランジスタのゲー
    トには、前記第2のバイポーラトランジスタのベース・
    エミッタ間電圧が入力され、他方のMOSトランジスタ
    はドレインとゲートが接続されて、前記カレントミラー
    回路の前記出力端に接続されている第2の差動対と、を
    備え、 前記第2の差動対の他方のMOSトランジスタのドレイ
    ンを出力端子として基準電圧が取り出される構成とされ
    てなる、ことを特徴とする基準電圧回路。
  22. 【請求項22】ソースが共通接続されて定電流で駆動さ
    れる第1、第2のMOSトランジスタよりなる差動対
    と、 前記差動対の第1、及び第2のMOSトランジスタのド
    レインに接続され、能動負荷をなす第3、第4のMOS
    トランジスタよりなる第1のカレントミラー回路と、 を含む差動増幅回路を備え、 前記第1、第2のMOSトランジスタのゲートW/L比
    が1:K2(ただし、K2は1より大の整数)であり、
    前記第3、第4のMOSトランジスタのゲートW/L比
    がK3:1(ただし、K3は1より大の整数)とされる
    か、 前記第1、第2のMOSトランジスタのゲートW/L比
    がK2:1であり、前記第3、第4のMOSトランジス
    タのゲートW/L比が1:K3とされ、 エミッタ接地され、ベースとコレクタが接続されてお
    り、コレクタに定電流が供給されるバイポーラトランジ
    スタを備え、 前記第1のMOSトランジスタのゲートに前記バイポー
    ラトランジスタのコレクタが接続されており、前記第2
    のMOSトランジスタのドレインとゲートが接続され、
    前記第2のMOSトランジスタのドレインを出力端子と
    して基準電圧が取り出される構成とされてなる、ことを
    特徴とする基準電圧回路。
  23. 【請求項23】ソースが接地され、ドレインが抵抗の一
    端に接続され、ゲートが前記抵抗の他端と接続された第
    5のMOSトランジスタと、 ソースが接地されゲートが前記第5のMOSトランジス
    タのドレインに接続された第6のMOSトランジスタ
    と、 一の入力端と、複数の出力端を有し、前記第6のMOS
    トランジスタのドレインに前記入力端が接続され、前記
    第4のMOSトランジスタのドレイン、前記差動対の第
    1、第2のMOSトランジスタの共通ソース、前記バイ
    ポーラトランジスタのコレクタにそれぞれ前記出力端が
    接続されている第2のカレントミラー回路と、 を備えている、ことを特徴とする請求項22記載の基準
    電圧回路。
  24. 【請求項24】ソースが共通接続されて定電流で駆動さ
    れる第1、第2のMOSトランジスタよりなる差動対
    と、 前記差動対の第1、及び第2のMOSトランジスタのド
    レインに接続され、能動負荷をなす第3、第4のMOS
    トランジスタよりなる第1のカレントミラー回路と、 前記第2のMOSトランジスタのドレインにゲートが接
    続され定電流で駆動されるソースフォロワ構成の第5の
    MOSトランジスタと、 を含む差動増幅回路を備え、 前記第1、第2のMOSトランジスタのゲートW/L比
    が1:K2(ただし、K2は1より大の整数)であり、
    前記第3、第4のMOSトランジスタのゲートW/L比
    がK3:1(ただし、K3は1より大の整数)とされる
    か、 前記第1、第2のMOSトランジスタのゲートW/L比
    がK2:1であり、前記第3、第4のMOSトランジス
    タのゲートW/L比が1:K3とされ、 前記第5のMOSトランジスタのソースを出力端子と
    し、 前記出力端子が、前記差動対の前期第2のMOSトラン
    ジスタのゲートに接続されて、ボルテージフォロワを構
    成し、 エミッタ接地され、ベースとコレクタが接続されてお
    り、コレクタに定電流が供給されるバイポーラトランジ
    スタを備え、 前記差動対の前記第1のMOSトランジスタのゲートに
    は前記バイポーラトランジスタのコレクタが接続されて
    おり、 前記出力端子より基準電圧が取り出される構成とされて
    なる、ことを特徴とする基準電圧回路。
  25. 【請求項25】ソースが接地され、ドレインが抵抗の一
    端に接続され、ゲートが前記抵抗の他端と接続された第
    6のMOSトランジスタと、 ソースが接地されゲートが前記第6のMOSトランジス
    タのドレインに接続された第7のMOSトランジスタ
    と、 一の入力端と、複数の出力端を有し、前記第7のMOS
    トランジスタのドレインに入力端が接続され、前記第6
    のMOSトランジスタのドレイン、前記第5のMOSト
    ランジスタのソース、前記差動対の第1、第2のMOS
    トランジスタ共通ソース、前記バイポーラトランジスタ
    のコレクタにそれぞれ出力端が接続されている第2のカ
    レントミラー回路と、 を備えている、ことを特徴とする請求項24記載の基準
    電圧回路。
  26. 【請求項26】前記エミッタが接地されベースとコレク
    タとが接続されたバイポーラトランジスタの代わりに、
    カソードが接地されたダイオードを備えている、ことを
    特徴とする請求項16乃至24のいずれか一に記載の基
    準電圧回路。
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