JP2005134145A - 温度センサ回路 - Google Patents

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Abstract

【課題】 任意の値の出力電圧が設定でき、所望の出力電圧に対して高精度な出力電圧を得ることができる温度センサ回路を提供する。
【解決手段】 ベース・エミッタ間電圧増倍回路により任意の値の出力電圧を設定し、それにより発生したベース電流誤差をベース電流誤差補償回路で補償する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体集積回路で構成された温度センサ回路に関する。
半導体集積回路で構成された従来の温度センサ回路を図６に示す。一般に温度センサ回路ではバイポーラトランジスタ１２のコレクタとベースを同電位にし、エミッタを定電流源１１に接続する。すなわちバイポーラトランジスタ１２をダイオード接続することにより、バイポーラトランジスタ１２のベース・エミッタ間電圧（以下ＶＢＥと記載する）が出力端子１０に出力される。この場合、一般にＶＢＥは定電流源１１の電流値によらず、ある一定の電圧値であることが知られているため、出力端子１０に任意の電圧を出力する要求がある場合、その要求に答えることは困難となる。
次にベース・エミッタ間電圧増倍回路（以下ＶＢＥ増倍回路と記載する）で構成された温度センサ回路を図７に示す。ＶＢＥ増倍回路１８の構成として、バイポーラトランジスタ１２のエミッタを定電流源１１と抵抗１３に接続し、抵抗１３と抵抗１４を直列に接続する。また抵抗１４の他端とバイポーラトランジスタ１２のコレクタを同電位にし、バイポーラトランジスタ１２のベースを抵抗１３と抵抗１４に接続する。この場合、出力端子１０に出力される電圧をＶＯＵＴ、抵抗１３をＲ１、抵抗１４をＲ２とし、抵抗１３と抵抗１４に流れる電流が等しければ、ＶＯＵＴ＝ＶＢＥ・（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２となる。
以上のことから温度センサ回路を図７の構成にすることで、抵抗１３と抵抗１４の抵抗比によってＶＯＵＴを任意の電圧値に設定できることが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
Ｐ．Ｒ．グレイ／Ｒ．Ｇ．メイヤ著「Analysis and Design of Analog Integrated Circuits」（第２６８−２７０ 頁、４．２７（ａ）図）
しかしながら、現実問題としてバイポーラトランジスタのベース電流ＩＢが抵抗１４に流れる。このとき抵抗１３に流れる電流をＩ１とすると抵抗１４に流れる電流Ｉ２はＩ２＝Ｉ１＋ＩＢとなり、抵抗１３と抵抗１４に流れる電流にベース電流分の誤差が生じるため、狙いどおりのＶＯＵＴを設定するのが困難である。またバイポーラトランジスタと抵抗の特性のバラツキにより、狙いどおりのＶＯＵＴを設定するのが困難である。
上記問題を達成するために、本発明温度センサ回路において、少なくとも定電流源と、バイポーラトランジスタと抵抗で構成されたベース・エミッタ間電圧増倍回路と、ベース電流誤差補償回路を有することを特徴とする温度センサ回路を提供する。
本発明は、以上説明したように構成されるため、以下に記載されるような効果がある。
半導体集積回路で構成された温度センサ回路において、少なくとも定電流源と、バイポーラトランジスタと抵抗で構成されたベース・エミッタ間電圧増倍回路と、ベース電流誤差補償回路を有することで、任意の値の出力電圧が設定でき、所望の出力電圧に対して高精度な出力電圧を得ることができる。
本発明の第１の実施例の温度センサ回路を図１に示す。図１は図７の温度センサ回路にベース電流誤差補償回路１９を設けた温度センサ回路である。ベース電流誤差補償回路１９は、例えば図２のようにバイポーラトランジスタ２７のベースがＭＯＳトランジスタ２６のドレインと接続された状態で、ＭＯＳトランジスタ２５、２６から成るカレントミラー回路２８で構成される。なおバイポーラトランジスタ１２と２７の特性とエミッタ面積サイズは同等のものであり、ＭＯＳトランジスタ２５と２６の特性とトランジスタサイズは同等のものとする。バイポーラトランジスタ２７のエミッタをバイポーラトランジスタ１２のコレクタに接続し、カレントミラー回路２８の一部を構成するＭＯＳトランジスタ２５を抵抗１３、１４に接続する。この場合、バイポーラトランジスタ１２と２７には等しいコレクタ電流が流れるため、互いに等しいベース電流ＩＢが生じる。これによりバイポーラトランジスタ２７で生じたベース電流ＩＢはＭＯＳトランジスタ２６に流れる。 一方、カレントミラー回路によりＭＯＳトランジスタ２５にはＭＯＳトランジスタ２６と同じ電流ＩＢを流そうとするため、バイポーラトランジスタ１２で生じたベース電流ＩＢがＭＯＳトランジスタ２５に流れる。このことから抵抗１３と抵抗１４に流れる電流は等しくなり、狙いどおりのＶＯＵＴを設定することができる。
本発明の第２の実施例の温度センサ回路を図３に示す。第１の実施例記載の温度センサ回路では、第一の抵抗及び第二の抵抗を固定抵抗として考えているが、バイポーラトランジスタと抵抗の特性のバラツキによる出力電圧ＶＯＵＴのズレを考慮すると、出力電圧ＶＯＵＴの微調整が必要不可欠である。この場合、第一の抵抗または第二の抵抗を可変抵抗にすることで出力電圧ＶＯＵＴを微調整することができ、固定抵抗の場合と比べ、より高精度な出力電圧ＶＯＵＴを設定することができる。
本発明の第３の実施例の温度センサ回路を図４に示す。図４に示した温度センサ回路は、第２の実施例に記載した温度センサ回路の可変抵抗がＭＯＳスイッチで構成されたものである。この回路構成にすることで、ＭＯＳスイッチのＯＮ、ＯＦＦにより第一の抵抗または第二の抵抗の抵抗値を回路製造後の段階で微調整することができ、高精度な出力電圧ＶＯＵＴを設定することができる。
本発明の第４の実施例の温度センサ回路を図５に示す。図５に示した温度センサ回路は、第２の実施例に記載した温度センサ回路の可変抵抗がＦＵＳＥトリミングで構成されたものである。ＦＵＳＥのカット、ノンカットにより第３の実施例と同様の効果が得られることは明白である。
本発明の第１の実施例を示す温度センサ回路説明図である。 本発明の第１の実施例である温度センサ回路の一例を示す詳細回路説明図である。 本発明の第２の実施例を示す温度センサ回路説明図である。 本発明の第３の実施例を示す温度センサ回路説明図である。 本発明の第４の実施例を示す温度センサ回路説明図である。 従来の温度センサ回路説明図である。 ＶＢＥ増倍回路で構成された温度センサ回路説明図である。
符号の説明
１０ 出力端子
１１ 定電流源
１２，２７ バイポーラトランジスタ
１３，１４，４３，４４，５３，５４ 抵抗
３３，３４ 可変抵抗
２５，２６ ＭＯＳトランジスタ
１８，３８，４８，５８ ＶＢＥ増倍回路
２８ カレントミラー回路
１９ ベース電流誤差補償回路
４５，４６ ＭＯＳスイッチ
５５，５６ ＦＵＳＥ

Claims (4)

  1. 少なくとも定電流源と、前記定電流源がエミッタに接続されコレクタが接地されたバイポーラトランジスタと、前記バイポーラトランジスタのエミッタとベース間に接続された第一の抵抗と、前記バイポーラトランジスタのベースに接続され片側が接地された第二の抵抗とで構成されたベース・エミッタ間電圧増倍回路からなる温度センサ回路において、第二の抵抗に流れるベース電流による誤差を補償するベース電流誤差補償回路を有する温度センサ回路。
  2. 前記第一の抵抗または前記第二の抵抗が、可変抵抗である請求項１記載の温度センサ回路。
  3. 前記第一の抵抗または前記第二の抵抗が、ＭＯＳスイッチで可変できるよう構成された請求項１記載の温度センサ回路。
  4. 前記第一の抵抗または前記第二の抵抗が、ＦＵＳＥトリミングで可変できるよう構成された請求項１記載の温度センサ回路。
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