JP3519958B2 - 基準電圧発生回路 - Google Patents

基準電圧発生回路

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に関
し、特に、一定の電圧を基準電圧として出力する定電圧
回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来この種の基準電圧発生回路として
は、例えば、特開平8−30345号公報に示すような
ものがある(図3参照)。
【0003】すなわち従来技術の基準電圧発生回路にお
いては、ディプレッションタイプのMOSトランジスタ
である第1のトランジスタと、第1のトランジスタと同
一導電型のMOSトランジスタである第2のトランジス
タと、ソースフォロワー回路と、第1の電圧供給端子
と、第2の電圧供給端子と、ソースフォロワー回路への
電圧供給端子と、ソースフォロワー回路への電圧供給端
子とを設け、第1のトランジスタのドレイン端子を第1
の電圧供給端子に接続し、第1のトランジスタのゲート
端子と第1のトランジスタのソース端子とを第2のトラ
ンジスタのドレイン端子に接続し、第2のMOSトラン
ジスタのソース端子を第2の電圧供給端子に接続し、第
2のトランジスタのゲート端子をソースフォロワー回路
の出力端子またはソースフォロワー回路の出力電圧を分
圧した端子に接続し、ソースフォロワー回路の入力端子
を第1のトランジスタと第2のトランジスタの接続点に
接続し、ソースフォロワー回路の出力端子から基準出力
電圧を取り出すことができるように結線していた。
【0004】更に従来技術の基準電圧発生回路において
は、ソースフォロワー回路が、第1のトランジスタと同
一導電型のMOSトランジスタである第3のトランジス
タとソースフォロワー回路の負荷とからなり、第3のト
ランジスタのドレイン端子をソースフォロワー回路への
電圧供給端子に接続し、第3のトランジスタのゲート端
子をソースフォロワー回路の入力端子とし、ソースフォ
ロワー回路の負荷の第1の端子を第3のトランジスタの
ソース端子に接続し、ソースフォロワー回路の負荷の第
2の端子をソースフォロワー回路への電圧供給端子間に
接続し、第3のトランジスタとソースフォロワー回路の
負荷との接続点をソースフォロワー回路の出力端子とし
ていた。
【0005】これにより、低消費電力で出力電圧の温度
係数が調節でき、出力インピーダンスも小さく、基準電
圧回路の出力の半導体集積回路外への取りだしも、基準
電圧回路の出力からの出力電流の取りだしも可能である
基準電圧回路を実現できることが記載されている。また
従来の基準電圧回路では困難であった基準電圧回路の出
力電圧の調節が可能な基準電圧回路を実現できることが
記載されている。またソースフォロワー回路の負荷に基
準電圧回路外からオンオフ制御される第6トランジスタ
を応用することで動作状態と待機状態で消費電流と出力
インピーダンスの切り換えができる基準電圧回路を実現
できることが記載されている。更に、従来技術の基準電
圧発生回路においては、複数のソースフォロワー回路を
追加して設け、追加した複数のソースフォロワー回路の
入力の全てを第1のトランジスタと第2のトランジスタ
の接続点に接続し、追加した複数のソースフォロワー回
路の出力をそれぞれ個別に基準電圧出力端子としてい
た。
【0006】これにより、相互干渉のない複数の基準電
圧出力端子を従来の基準電圧回路より容易に消費電流や
チップ面積を大きく増やすことなく設けることができる
ことが記載されている。更に、従来技術の基準電圧発生
回路においては、ソースフォロワー回路を、第1のトラ
ンジスタと同一導電型のMOSトランジスタである第3
のトランジスタとソース抵抗とソースフォロワー回路の
負荷とから構成し、第3のトランジスタのドレイン端子
をソースフォロワー回路への電圧供給端子に接続し、第
3のトランジスタのゲート端子をソースフォロワー回路
の入力端子とし、ソース抵抗の第1端子を第3のトラン
ジスタのソース端子に接続し、ソース抵抗の第2端子を
ソースフォロワー回路の負荷の第1の端子に接続し、ソ
ースフォロワー回路の負荷の第2の端子をソースフォロ
ワー回路への電圧供給端子間に接続し、ソース抵抗とソ
ースフォロワー回路の負荷との接続点をソースフォロワ
ー回路の出力端子としていた。
【0007】これにより、従来の基準電圧回路より高い
入力電圧での安定動作が可能な基準電圧回路を実現でき
ることが記載されている。更に、従来技術の基準電圧発
生回路においては、第1のトランジスタと同一導電型の
MOSトランジスタである第3のトランジスタとソース
フォロワー回路の負荷からなるソースフォロワー回路
に、第1のトランジスタと異なる導電型のMOSトラン
ジスタである第7のトランジスタまたは、第1のトラン
ジスタと同一導電型のMOSトランジスタである第8の
トランジスタまたは、第7のトランジスタと第8のトラ
ンジスタを追加した構成とし、第7のトランジスタを追
加する際はソースフォロワー回路への電圧供給端子と第
3のトランジスタの接続を切りはなし、第7のトランジ
スタのソース端子をソースフォロワー回路への電圧供給
端子に接続し、第7のトランジスタのドレイン端子と第
7のトランジスタのゲート端子とを第3のトランジスタ
のドレイン端子に接続し、第8のトランジスタを追加す
る際はソースフォロワー回路への電圧供給端子とソース
フォロワー回路の負荷の接続を切りはなし、第8のトラ
ンジスタのソース端子をソースフォロワー回路への電圧
供給端子に接続し、第8のトランジスタのドレイン端子
と第8のトランジスタのゲート端子とをソースフォロワ
ー回路の負荷の第2の端子に接続し、第3のトランジス
タのドレイン端子と第3のトランジスタとソースフォロ
ワー回路の負荷との接続点をソースフォロワー回路の出
力端子とし、第7のトランジスタのゲート端子を第7の
トランジスタのドレイン端子に接続し、第3のトランジ
スタと第7のトランジスタとの接続点と、ソースフォロ
ワー回路の負荷と第8のトランジスタとの接続点から定
電流回路への出力電圧を取り出せる構成とし、定電流回
路を構成するMOSトランジスタのゲート端子に定電流
回路への出力電圧を供給していた。
【0008】これにより、温度係数を自由に調整できる
と同時に、定電流回路の出力電流を自由に調節できる定
電流回路を実現できることが記載されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の基準電圧発生回路では、第1のトランジスタ
の閾値電圧Vthと第2のトランジスタの閾値電圧Vthと
の和を用いて基準出力電圧を発生させているため、電源
電圧付近の基準出力電圧を生成することが難しいという
技術的課題があった。
【0010】例えば、電源電圧−0.1[V]といった
電源電位から微少電圧だけ小さい基準出力電圧を作り出
すことが難しいという技術的課題があった。
【0011】本発明は、このような従来の問題点を解決
することを目的としており、特に、電源電圧−0.1
[V]といった電源電位から微少電圧だけ小さい基準出
力電圧を作り出すことができる基準電圧発生回路を実現
することを目的としている。
【0012】更に加えて、このような基準出力電圧に対
して、温度変化に対してフラットな温度特性を持たせる
ことができる基準電圧発生回路を実現することを目的と
している。
【0013】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、ゲートとソースとが飽和結線され、定電流源として
第1の定電流を生成するデプレッション型nチャネルM
OSトランジスタと、ゲートとドレインとが結線された
状態で、電源と前記デプレッション型nチャネルMOS
トランジスタとの間に接続された第1のエンハンスメン
ト型pチャネルMOSトランジスタと、前記電源を共通
にして前記第1のエンハンスメント型pチャネルMOS
トランジスタと共にカレントミラー回路を構成した状態
で前記第1定電流と同一の電流をミラーリングする第2
のエンハンスメント型pチャネルMOSトランジスタ
と、前記第2エンハンスメント型pチャネルMOSトラ
ンジスタのドレインと接地電位間に接続された第1のエ
ンハンスメント型nチャネルMOSトランジスタと、前
記第1エンハンスメント型nチャネルMOSトランジス
タのゲートと接地電位間に接続される第1の抵抗素子
と、前記第1抵抗素子に対してソースフォロア結線さ
れ、前記第1エンハンスメント型nチャネルMOSトラ
ンジスタの活性化に応じて当該第1抵抗素子における第
2定電流の生成を制御する第2のエンハンスメント型n
チャネルMOSトランジスタと、前記第1抵抗素子と前
記第2エンハンスメント型チャネルMOSトランジス
タのソース間に接続され、前記第1定電圧を第1の基準
電圧として外部に出力するための第1基準電圧出力端子
と、電源と前記第2エンハンスメント型nチャネルMO
Sトランジスタのドレイン間に設けられた第2抵抗素子
と、前記第2抵抗素子と前記第2エンハンスメント型n
チャネルMOSトランジスタのドレイン間に接続され
源電圧から第2抵抗素子で発生する電圧を差し引いた
2の基準電圧外部に出力するための第2基準電圧出力
端子とを有することを特徴とする基準電圧発生回路であ
る。
【0014】請求項1に記載の発明によれば、ゲートと
ソースとが飽和結線されたデプレッション型nチャネル
MOSトランジスタが、定電流源として第1の定電流を
生成し、これを受けて、電源と前記デプレッション型n
チャネルMOSトランジスタとの間に接続された第1エ
ンハンスメント型pチャネルMOSトランジスタが、ゲ
ートとドレインとが結線された状態で前述のデプレッシ
ョン型nチャネルMOSトランジスタに第1の定電流を
供給し、これを受けて、電源を共通にして前述の第1エ
ンハンスメント型pチャネルMOSトランジスタと共に
カレントミラー回路を構成した状態で第2エンハンスメ
ント型pチャネルMOSトランジスタが、前述の第1の
定電流と同一の電流をミラーリングし、これを受けて、
前述の第2エンハンスメント型pチャネルMOSトラン
ジスタのドレインと接地電位間に接続された第1エンハ
ンスメント型nチャネルMOSトランジスタと、第1抵
抗素子に対してソースフォロア結線された第2エンハン
スメント型nチャネルMOSトランジスタが、前述の第
1エンハンスメント型nチャネルMOSトランジスタの
活性化に応じて活性化されてこの第1抵抗素子における
前述の第2定電流の生成を制御する。また、この第2の
定電流が電源と第2エンハンスメント型nチャネルトラ
ンジスタのドレインの間に接続された第2の抵抗素子に
流れることにより、電源電圧−0.1[V]といった電
源電位から微少電圧だけ小さい基準出力電圧を作り出す
ことができるようになる。
【0015】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の基準電圧発生回路において、前記第1抵抗素子と前記
第2抵抗素子とは、同一の温度係数を有し、トリミング
によって所望の抵抗値を設定できる抵抗体を少なくとも
その一部に含んで構成されていることを特徴とする基準
電圧発生回路である。
【0016】請求項2に記載の発明によれば、請求項1
に記載の効果に加えて、第1抵抗素子と前記第2抵抗素
子との温度係数を同一に揃えることにより、基準出力電
圧に対して、温度変化に対してフラットな温度特性を持
たせることができるようになる。更に加えて、第1抵抗
素子と前記第2抵抗素子とを、トリミングによって所望
の抵抗値を設定できる抵抗体を少なくともその一部に含
んだ素子構造とすることにより、他の半導体素子と一緒
に半導体チップ内に半導体プロセスによって作り込まれ
た後処理におけるレーザートリミング処理時に第1抵抗
素子と第2抵抗素子の抵抗値の微調整を行うことができ
るので、電源電位から微少電圧だけ小さい高精度の基準
出力電圧を作り出すことができるようになる。
【0017】請求項3に記載の発明は、請求項1乃至2
のいずれか一項に記載の基準電圧発生回路において、前
記第1定電圧が前記デプレッション型nチャネルMOS
トランジスタの閾値電圧と前記第1エンハンスメント型
nチャネルMOSトランジスタの閾値電圧との和となる
ように当該デプレッション型nチャネルMOSトランジ
スタのゲート寸法及び当該第1エンハンスメント型nチ
ャネルMOSトランジスタのゲート寸法が設定されてい
【0018】請求項3に記載の発明によれば、請求項1
乃至2のいずれか一項に記載の効果に加えて、温度特性
の良好な閾値電圧に基づいて基準出力電圧を決定できる
ので、温度変化に対してフラットな温度特性を持たせる
ことができるようになる。
【0019】
【発明の実施の形態】(第1実施形態)図1は、本発明
の基準電圧発生回路の第1実施形態を説明するための回
路図である。本実施形態の基準電圧発生回路10は、一
定の電圧を基準電圧として出力する定電圧回路であっ
て、特にボルテージレギュレータ、ボルテージディテク
タ、DC/DCコンバータ等の定電圧電源ICに集積さ
れる基準電圧源として有効であり、第1エンハンスメン
ト型pチャネルMOSトランジスタM1(図1に示すE
nh/Pch M1)、第2エンハンスメント型pチャ
ネルMOSトランジスタM2(Enh/Nch M2)、
デプレッション型nチャネルMOSトランジスタM3
(Dep/Nch M3)、第1エンハンスメント型n
チャネルMOSトランジスタM4(Enh/Nch M
4)、第2エンハンスメント型nチャネルMOSトラン
ジスタM5(Enh/Nch M5)、第1抵抗素子R
1、第2抵抗素子R2、第1基準電圧出力端子Q1、第2
基準電圧出力端子Q2を中心とするハードウェア構成と
なっている。
【0020】図1に示すデプレッション型nチャネルM
OSトランジスタM3は、自己のゲートGとソースSと
が飽和結線され、定電流源として機能して第1定電流I
を発生する機能を有している。
【0021】図1に示す第1エンハンスメント型pチャ
ネルMOSトランジスタM1は、自己のゲートGとドレ
インDとが結線された状態で、基準電圧発生回路10に
動作電力を供給する電源(電圧=Vdd、以下動作電源と
呼ぶ)とデプレッション型nチャネルMOSトランジス
タM3との間に接続されている。
【0022】図1に示す第2エンハンスメント型pチャ
ネルMOSトランジスタM2は、前述の第1エンハンス
メント型pチャネルMOSトランジスタM1と動作電源
を共通にして、第1エンハンスメント型pチャネルMO
SトランジスタM1と共にカレントミラー回路20を構
成している。更に加えて第2エンハンスメント型pチャ
ネルMOSトランジスタM2は、第1定電流Iと同一の
大きさの電流(すなわち、I)をミラーリングして第1
エンハンスメント型nチャネルMOSトランジスタM4
に供給する機能を有している。
【0023】図1に示す第1エンハンスメント型nチャ
ネルMOSトランジスタM4は、第2エンハンスメント
型pチャネルMOSトランジスタM2のドレインDと接
地電位GND間に直列に接続され、カレントミラー回路
20によってミラーリングされた第1定電流Iを受けて
活性化(すなわち、ゲート閾値電圧以上の電圧がゲート
に印加され、チャネル内を流れているドレイン電流の電
流量をゲート電圧によって制御している状態)された際
に、カレントミラー回路20によってミラーリングされ
た第1定電流Iに応じた第1定電圧VGSを発生する機能
を有している。
【0024】具体的には、第1エンハンスメント型nチ
ャネルMOSトランジスタM4における第1定電流I
は、 I=(1/2)・KN・(W2/L2)・(VGS−Vthn)
2 となるので、 VGS={I/(1/2)・KN・(W2/L2)}0.5+V
thn となる。ここで、KNは比例定数、W2は第1エンハンス
メント型nチャネルMOSトランジスタM4のゲート幅
(単位は[μm])、L2は第1エンハンスメント型n
チャネルMOSトランジスタM4のゲート長(単位は
[μm])、Vthnは第1エンハンスメント型nチャネ
ルMOSトランジスタM4のゲート閾値電圧である。
【0025】KNは比例定数であり、W2、L2及びVthn
はデバイス作製時に決定されてしまうプロセス定数であ
るので、第1定電圧VGSは第1定電流Iに比例した値と
なる。
【0026】また、第1定電圧VGSがデプレッション型
nチャネルMOSトランジスタM3の閾値電圧Vthdと第
1エンハンスメント型nチャネルMOSトランジスタM
4の閾値電圧Vthnとの和となるように、本実施形態で
は、デプレッション型nチャネルMOSトランジスタM
3のゲート寸法(ゲート長L1とゲート幅W1)及び第1
エンハンスメント型nチャネルMOSトランジスタM4
のゲート寸法(ゲート長L2とゲート幅W2)が設定され
ている。
【0027】具体的には、デプレッション型nチャネル
MOSトランジスタM3における第1定電流Iは、 I=(1/2)・KD・(W1/L1)・(Vthd)2 となり、また、第1エンハンスメント型nチャネルMO
SトランジスタM4における第1定電流Iは、前述した
ように、 I=(1/2)・KN・(W2/L2)・(VGS−Vthn)
2 となるので、両式から、第1定電圧VGSは、 VGS={(KD/KN)・(W1/L1)・(L2/W2)・
(Vthd)20.5+Vthn となり、デプレッション型nチャネルMOSトランジス
タM3の閾値電圧Vthdと第1エンハンスメント型nチャ
ネルMOSトランジスタM4の閾値電圧Vthnとの和とな
る。
【0028】ここで、KDは比例定数、W1はデプレッシ
ョン型nチャネルMOSトランジスタM3のゲート幅
(単位は[μm])、L1はデプレッション型nチャネ
ルMOSトランジスタM3のゲート長(単位は[μ
m])、Vthdはデプレッション型nチャネルMOSト
ランジスタM3のゲート閾値電圧である。
【0029】以上の式から解るように、第1抵抗素子R
1の電位である第1基準電圧Vref1(=VGS)は、デプ
レッション型nチャネルMOSトランジスタM3(閾値
電圧Vthd)のゲート寸法(ゲート長L1とゲート幅W
1)と、第1エンハンスメント型nチャネルMOSトラ
ンジスタM4(閾値電圧Vthn)のゲート寸法(ゲート長
L2とゲート幅W2)を選ぶことによって、ほぼ、閾値電
圧|Vthd|と閾値電圧Vthnとの和(=|Vthd|+Vt
hn)に設定することができる。
【0030】これにより、温度特性の良好な閾値電圧V
thn,Vthdに基づいて基準出力電圧を決定できるので、
温度変化に対してフラットな温度特性を持たせることが
できるようになる。
【0031】図1に示す第2エンハンスメント型nチャ
ネルMOSトランジスタM5は、第1抵抗素子R1に対し
てソースフォロア結線30され、第1エンハンスメント
型nチャネルMOSトランジスタM4の活性化に応じて
活性化されて第1抵抗素子R1における第2定電流I1の
生成を制御する機能を有している。
【0032】第1基準電圧出力端子Q1は、第1抵抗素
子R1と第2エンハンスメント型nチャネルMOSトラ
ンジスタM5のソースS間に接続され、第1定電圧VGS
を第1基準電圧Vref1(=VGS)として外部に出力する
ための端子である。
【0033】第2基準電圧出力端子Q2は、第2抵抗素
子R2と第2エンハンスメント型nチャネルMOSトラ
ンジスタM5のドレインD間に接続され、動作電源電圧
Vddから第2定電圧(=R2×I1)を差し引いて生成し
た定電圧(=動作電源電圧Vdd−R2×I1)を第2基準
電圧Vref2として外部に出力するための端子である。
【0034】この時、第1抵抗素子R1に流れる第2定
電流I1は、 I1=Vref1/R1 となる。この時、第2基準電圧出力端子Q2の第2基準
電圧Vref2は、 Vref2=動作電源電圧Vdd−I1/R2 となる。両式から、 Vref2=動作電源電圧Vdd−R2/R1・Vref1 となる。
【0035】図1に示す第1抵抗素子R1は、多結晶シ
リコンで作成されたデバイスと一緒にIC内に集積され
ることを想定して、デバイスと同様の多結晶シリコンを
用いてデバイスの作成プロセス中で同時に作成されてお
り、第1定電圧VGSを受けて第1定電圧VGSに応じた第
2定電流I1を発生する機能を有している。
【0036】同様の主旨で、図1に示す第2抵抗素子R
2は、多結晶シリコンで作成されたデバイスと一緒にI
C内に集積されることを想定して、デバイスと同様の多
結晶シリコンを用いてデバイスの作成プロセス中で同時
に作成されており、ソースフォロア回路と動作電源との
間に第1抵抗素子R1と直列に接続され、ソースフォロ
ア回路と第1抵抗素子R1からの第2定電流I1を受け取
って第2定電流I1に応じた第2定電圧を発生する機能
を有している。
【0037】本実施形態では、第1抵抗素子R1と第2
抵抗素子R2とは、同じ多結晶シリコンを用いてデバイ
スの作成プロセス中で同時に作成している。このため、
第1抵抗素子R1の温度係数αと第2抵抗素子R2の温度
係数αとを同一にすることができる。
【0038】すなわち、第1抵抗素子R1と第2抵抗素
子R2との温度係数αを同一に揃えることにより、温度
変化に対してフラットな、基準出力電圧に対する温度特
性を持たせることができるようになる。
【0039】具体的には、第1抵抗素子R1と第2抵抗
素子R2の抵抗が温度係数αを持っていたとすると、温
度変化分Δtによる第1抵抗素子R1と第2抵抗素子R2
は各々、 R1=(1+Δt・α)・R1ref R2=(1+Δt・α)・R2ref ただし、R1refは、第1抵抗素子R1の基準温度(例え
ば、室温23℃)での抵抗値(単位は[Ω])であり、
同様の主旨で、R2refは、第2抵抗素子R2の基準温度
での抵抗値(単位は[Ω])、Δtは温度変化量(単位
は[℃])を意味する。
【0040】ここで両式から、 Vref2=動作電源電圧Vdd−(R2ref/R1ref)・Vre
f1 となり、Vref2はR1、R2の抵抗の温度係数に依存しな
くなる。
【0041】すなわち、第1基準電圧Vref1(=VGS)
を温度変化Δtによる出力電位の変化がないように設計
すれば、第2基準電圧Vref2も同様になる。ここで第2
抵抗素子R2の値をトリミング等で設定することによっ
て第2基準電圧Vref2を動作電源電圧Vdd−0.1V程
度に任意に設定することが可能となる。
【0042】以上説明したように、第1実施形態によれ
ば、ゲートGとソースSとが飽和結線されたデプレッシ
ョン型nチャネルMOSトランジスタM3が、定電流源
として第1定電流Iを生成し、これを受けて、動作電源
とデプレッション型nチャネルMOSトランジスタM3
との間に接続された第1エンハンスメント型pチャネル
MOSトランジスタM1が、ゲートGとドレインDとが
結線された状態で前述のデプレッション型nチャネルM
OSトランジスタM3に第1定電流Iを供給し、これを
受けて、動作電源を共通にして前述の第1エンハンスメ
ント型pチャネルMOSトランジスタM1と共にカレン
トミラー回路20を構成した状態で第2エンハンスメン
ト型pチャネルMOSトランジスタM2が、前述の第1
定電流Iと同一の電流をミラーリングし、これを受け
て、前述の第2エンハンスメント型pチャネルMOSト
ランジスタM2のドレインDと接地電位GND間に接続
された第1エンハンスメント型nチャネルMOSトラン
ジスタM4が、前述のカレントミラー回路20によって
ミラーリングされた第1定電流Iを受けて活性化された
際に、このカレントミラー回路20によってミラーリン
グされた第1定電流Iに応じた第1定電圧VGSを生成す
るために、第1抵抗素子R1に対してソースフォロア結
線30された第2エンハンスメント型nチャネルMOS
トランジスタM5が、前述の第1エンハンスメント型n
チャネルMOSトランジスタM4の活性化に応じて活性
化されてこの第1抵抗素子R1における前述の第2定電
流I1の生成を制御する。また、この第2定電流I1が電
源と第2エンハンスメント型nチャネルMOSトランジ
スタのドレインM5の間に接続された第2の抵抗素子に
流れることにより、動作電源電圧Vdd−0.1[V]と
いった動作電源電位Vddから微少電圧だけ小さい基準出
力電圧を作り出すことができるようになる。
【0043】(第2実施形態)図2は、本発明の基準電
圧発生回路の第2実施形態を説明する回路図である。な
お、前述の第1実施形態において既に記述したものと同
一の部分については、同一符号を付し、重複した説明は
省略する。
【0044】第2実施形態の基準電圧発生回路10で
は、図1に示す第1抵抗素子R1を抵抗素子R5,R6で
構成し、抵抗素子R5と抵抗素子R6との接続点から第3
基準電圧Vref1’を取り出せるような回路構成にした点
に特徴を有している。
【0045】同様の主旨で、図1に示す第2抵抗素子R
2を抵抗素子R3,R4で構成し、抵抗素子R3と抵抗素子
R4との接続点から第4基準電圧Vref2’を取り出せる
ような回路構成にした点に特徴を有している。
【0046】抵抗素子R3,R4、R5,R6の各々は、多
結晶シリコンで作成されたデバイスと一緒にIC内に集
積されることを想定して、デバイスと同様の多結晶シリ
コンを用いてデバイスの作成プロセス中で同時に作成さ
れている。
【0047】抵抗素子R3,R4、R5,R6の各々は、同
じ多結晶シリコンを用いてデバイスの作成プロセス中で
同時に作成しているため、温度係数αを同一にすること
ができる。なお、抵抗素子R3,R4、R5,R6の各々に
対してトリミングを行うことができる。
【0048】このように、抵抗素子を分割することによ
って、所望の低電圧を外部に出力できるようになる。
【0049】
【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、電源電
圧−0.1[V]といった電源電位から微少電圧だけ小
さい基準出力電圧を作り出すことができるようになる。
【0050】請求項2に記載の発明によれば、請求項に
記載の効果に加えて、第1抵抗素子と前記第2抵抗素子
との温度係数を同一に揃えることにより、基準出力電圧
に対して、温度変化に対してフラットな温度特性を持た
せることができるようになる。更に加えて、第1抵抗素
子と第2抵抗素子とを、トリミングによって所望の抵抗
値を設定できる抵抗体を少なくともその一部に含んだ素
子構造とすることにより、他の半導体素子と一緒に半導
体チップ内に半導体プロセスによって作り込まれた後処
理におけるレーザートリミング処理時に第1抵抗素子と
前記第2抵抗素子の抵抗値の微調整を行うことができる
ので、電源電位から微少電圧だけ小さい高精度の基準出
力電圧を作り出すことができるようになる。
【0051】請求項3に記載の発明によれば、請求項1
乃至2のいずれか一項に記載の効果に加えて、温度特性
の良好な閾値電圧に基づいて基準出力電圧を決定できる
ので、温度変化に対してフラットな温度特性を持たせる
ことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基準電圧発生回路の第1実施形態を説
明するための回路図である。
【図2】本発明の基準電圧発生回路の第2実施形態を説
明するための回路図である。
【図3】従来の基準電圧発生回路を説明するための回路
図である。
【符号の説明】
10…基準電圧発生回路 20…カレントミラー回路 30…ソースフォロア結線 α…温度係数 D…ドレイン G…ゲート GND…接地電位 I…第1定電流 I1…第2定電流 L1,W1…デプレッション型nチャネルMOSトランジ
スタのゲート寸法 L2,W2…第1エンハンスメント型nチャネルMOSト
ランジスタのゲート寸法 R1…第1抵抗素子 R2…第2抵抗素子 S…ソース M1…第1エンハンスメント型pチャネルMOSトラン
ジスタ M2…第2エンハンスメント型pチャネルMOSトラン
ジスタ M3…デプレッション型nチャネルMOSトランジスタ M4…第1エンハンスメント型nチャネルMOSトラン
ジスタ M5…第2エンハンスメント型nチャネルMOSトラン
ジスタ Q1…第1基準電圧出力端子 Q2…第2基準電圧出力端子 R2×I1…第2定電圧 Vdd…電源電圧 VGS…第1定電圧 Vref1…第1基準電圧 Vref2…第2基準電圧 Vthd…デプレッション型nチャネルMOSトランジス
タの閾値電圧 Vthn…第1エンハンスメント型nチャネルMOSトラ
ンジスタの閾値電圧
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G05F 3/24 G05F 3/26 H03F 1/30 H03F 3/343

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ゲートとソースとが飽和結線され、定電
    流源として第1の定電流を生成するデプレッション型n
    チャネルMOSトランジスタと、 ゲートとドレインとが結線された状態で、電源と前記デ
    プレッション型nチャネルMOSトランジスタとの間に
    接続された第1のエンハンスメント型pチャネルMOS
    トランジスタと、 前記電源を共通にして前記第1のエンハンスメント型p
    チャネルMOSトランジスタと共にカレントミラー回路
    を構成した状態で、前記第1定電流と同一の電流をミラ
    ーリングする第2のエンハンスメント型pチャネルMO
    Sトランジスタと、 前記第2エンハンスメント型pチャネルMOSトランジ
    スタのドレインと接地電位間に接続された第1のエンハ
    ンスメント型nチャネルMOSトランジスタと、 前記第1エンハンスメント型nチャネルMOSトランジ
    スタのゲートと接地電位間に接続される第1の抵抗素子
    と、 前記第1抵抗素子に対してソースフォロア結線され、前
    記第1エンハンスメント型nチャネルMOSトランジス
    タの活性化に応じて当該第1抵抗素子における第2定電
    流の生成を制御する第2のエンハンスメント型nチャネ
    ルMOSトランジスタと、 前記第1抵抗素子と前記第2エンハンスメント型pチャ
    ネルMOSトランジスタのソース間に接続され、前記第
    1定電圧を第1の基準電圧として外部に出力するための
    第1基準電圧出力端子と、 電源と前記第2エンハンスメント型nチャネルMOSト
    ランジスタのドレイン間に設けられた第2抵抗素子と、 前記 第2抵抗素子と前記第2エンハンスメント型nチャ
    ネルMOSトランジスタのドレイン間に接続され電源電
    圧から第2抵抗素子で発生する電圧を差し引いた第2の
    基準電圧外部に出力するための第2基準電圧出力端子
    とを有することを特徴とする基準電圧発生回路。
  2. 【請求項2】 前記第1抵抗素子と前記第2抵抗素子と
    は、同一の温度係数を有し、トリミングによって所望の
    抵抗値を設定できる抵抗体を少なくともその一部に含ん
    で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の基
    準電圧発生回路。
  3. 【請求項3】 前記第1の基準電圧が前記デプレッショ
    ン型nチャネルMOSトランジスタの閾値電圧と前記第
    1エンハンスメント型nチャネルMOSトランジスタの
    閾値電圧との和となるように当該デプレッション型nチ
    ャネルMOSトランジスタのゲート寸法及び当該第1エ
    ンハンスメント型nチャネルMOSトランジスタのゲー
    ト寸法が設定されていることを特徴とする請求項1乃至
    2のいずれか一項に記載の基準電圧発生回路。
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Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4714353B2 (ja) * 2001-02-15 2011-06-29 セイコーインスツル株式会社 基準電圧回路
TWI310632B (en) 2002-01-17 2009-06-01 Semiconductor Energy Lab Electric circuit
JP4301760B2 (ja) * 2002-02-26 2009-07-22 株式会社ルネサステクノロジ 半導体装置
US6954058B2 (en) * 2003-03-18 2005-10-11 Denso Corporation Constant current supply device
US6891357B2 (en) * 2003-04-17 2005-05-10 International Business Machines Corporation Reference current generation system and method
WO2004097543A1 (ja) 2003-04-25 2004-11-11 Semiconductor Energy Laboratory Co. Ltd. 半導体装置
JP4884671B2 (ja) 2003-05-14 2012-02-29 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置
JP4727232B2 (ja) 2003-06-06 2011-07-20 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置
US7180211B2 (en) * 2003-09-22 2007-02-20 Micro Technology, Inc. Temperature sensor
JP4607482B2 (ja) * 2004-04-07 2011-01-05 株式会社リコー 定電流回路
JP4699856B2 (ja) * 2005-10-05 2011-06-15 旭化成エレクトロニクス株式会社 電流発生回路及び電圧発生回路
EP1793367A3 (en) 2005-12-02 2009-08-26 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device
US7405552B2 (en) 2006-01-04 2008-07-29 Micron Technology, Inc. Semiconductor temperature sensor with high sensitivity
JP4838596B2 (ja) * 2006-02-09 2011-12-14 セイコーインスツル株式会社 定電流回路
JP4931619B2 (ja) * 2006-02-18 2012-05-16 セイコーインスツル株式会社 バンドギャップ定電圧回路
JP4854393B2 (ja) * 2006-06-21 2012-01-18 三星電子株式会社 電圧発生回路
KR100825956B1 (ko) 2006-11-07 2008-04-28 한양대학교 산학협력단 기준전압 발생기
JP4919776B2 (ja) * 2006-11-17 2012-04-18 新日本無線株式会社 基準電圧回路
KR100776160B1 (ko) 2006-12-27 2007-11-12 동부일렉트로닉스 주식회사 밴드갭 기준전압 생성장치
JP5121587B2 (ja) * 2008-06-06 2013-01-16 旭化成エレクトロニクス株式会社 基準電圧回路
JP5285371B2 (ja) * 2008-09-22 2013-09-11 セイコーインスツル株式会社 バンドギャップ基準電圧回路
US8669808B2 (en) * 2009-09-14 2014-03-11 Mediatek Inc. Bias circuit and phase-locked loop circuit using the same
JP5619540B2 (ja) 2010-09-07 2014-11-05 ラピスセミコンダクタ株式会社 充電装置
US8890601B2 (en) * 2011-11-11 2014-11-18 Qualcomm Incorporated Method, system, and circuit with a driver output interface having a common mode connection coupled to a transistor bulk connection
JP6205238B2 (ja) 2013-10-25 2017-09-27 エスアイアイ・セミコンダクタ株式会社 基準電圧発生装置
JP6060239B1 (ja) * 2015-10-21 2017-01-11 トレックス・セミコンダクター株式会社 基準電圧発生回路
JP6805049B2 (ja) * 2017-03-31 2020-12-23 エイブリック株式会社 基準電圧発生装置
CN109308090B (zh) * 2017-07-26 2020-10-16 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 稳压电路和方法
JP7240075B2 (ja) * 2019-07-08 2023-03-15 エイブリック株式会社 定電圧回路
CN111446689A (zh) * 2020-04-13 2020-07-24 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种具备报警和延时自恢复功能的过流保护电路

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL8001560A (nl) * 1980-03-17 1981-10-16 Philips Nv Stroomstabilisator opgebouwd met veldeffekttransistor van het verrijkingstype.
IT1179823B (it) * 1984-11-22 1987-09-16 Cselt Centro Studi Lab Telecom Generatore di tensione differenziale di rifferimento per circuiti integrati ad alimentazione singola in tecnologia nmos
JP2748950B2 (ja) * 1991-12-25 1998-05-13 日本電気株式会社 パワーオンリセット回路
JP3318363B2 (ja) * 1992-09-02 2002-08-26 株式会社日立製作所 基準電圧発生回路
JP3343168B2 (ja) * 1994-07-15 2002-11-11 株式会社ディーブイイー 基準電圧回路
US5948991A (en) * 1996-12-09 1999-09-07 Denso Corporation Semiconductor physical quantity sensor device having semiconductor sensor chip integrated with semiconductor circuit chip

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