JP6061589B2 - 基準電圧回路 - Google Patents
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Description
本発明は、以上のような課題を解決するために考案されたものであり、任意の出力電圧で任意の温度特性に調整することができる基準電圧回路を提供するものである。
複数のPN接合素子の順方向電圧の差を電流変換し第一の電流を発生する基準電流発生回路と、基準電流発生回路で発生した第一の電流を用いて第二の電流を発生させる電流発生回路と、第一の電流が流れることによって正の温度特性を有する第一の電圧を発生させる第一の抵抗素子と、第一の電流と第二の電流が流れることによって負の温度特性を有する第二の電圧を発生させる第二の抵抗素子を有する電圧発生回路を備え、第一の電圧と第二の電圧を加算した基準電圧を出力する基準電圧回路。
図1は、本発明の基準電圧回路の基本構成を示すブロック図である。図1において11は、PN接合素子における順方向電圧の差を電流変換し、任意の値の第一の電流を発生することができる基準電流発生回路である。12は基準電流発生回路11で発生した第一の電流を用いて第二の電流を発生させる電流発生回路である。13は基準電流発生回路11で発生した第一の電流と、電流発生回路12で発生した第二の電流を用い、抵抗に所定の電流を流すことにより、電圧を発生させる電圧発生回路である。そして、その電圧を基準電圧として出力端子10に出力する。
図2は、第一の実施形態の基準電圧回路を示す回路図である。
第一の実施形態の基準電圧回路は、PMOSトランジスタ111、112、113、114、116、118、120と、NMOSトランジスタ115、117、119と、抵抗131、132、104、105と、PN接合素子102、103と、グラウンド端子100と、電源端子101と、出力端子106と、を備えている。PMOSトランジスタ111、112、113、114と、NMOSトランジスタ115と、抵抗131で電流発生回路140を構成している。PMOSトランジスタ116、118と、NMOSトランジスタ117、119と、抵抗132と、PN接合素子102、103で基準電流発生回路141を構成している。PMOSトランジスタ120と、抵抗104、105で電圧発生回路142を構成している。
基準電流発生回路141で生成された電流は、正の温度特性を持つ為、PMOSトランジスタ120に流れる電流Iもまた、正の温度特性を持つ。抵抗104の抵抗値をR104とすると抵抗104の両端に発生する電圧は、I×R104となり、これは正の温度特性を持つ。
なお、上記説明では、各種カレントミラー比が等しいものとして説明をしたが、任意の出力電圧で任意の温度特性を持つ電圧を出力する目的に関する限り、特定のカレントミラー比に限定されない。
なお、NMOSトランジスタ115とNMOSトランジスタ117は同じサイズのトランジスタであると記載したが、PMOSトランジスタ114に流れる電流値や抵抗131を調節してノードXとノードZの電圧値を調節できれば同じサイズに限定されない。
なお、電流発生回路140の構成は、電流Izを生成する目的に関する限り、第一の実施形態の構成に限るものではない。
なお、電圧発生回路142の構成は、出力電圧を発生させる目的に関する限り、第一の実施形態の構成に限るものではない。
図3は、第二の実施形態の基準電圧回路の回路図である。図2との違いは基準電流発生回路141の構成を変更した点である。
第二の実施形態の基準電圧回路においては、PMOSトランジスタ116、118と、NMOSトランジスタ202と、抵抗132と、PN接合素子102、103と、アンプ201で基準電流発生回路241を構成している。他は図2の第一の実施形態の基準電圧回路と同様である。
基準電流発生回路241で生成された電流は、正の温度特性を持つ為、PMOSトランジスタ120に流れる電流Iもまた、正の温度特性を持つ。抵抗104の抵抗値をR104とすると抵抗104の両端に発生する電圧は、I×R104となり、これは正の温度特性を持つ。
なお、上記説明では、各種カレントミラー比が等しいものとして説明をしたが、任意の出力電圧で任意の温度特性を持つ電圧を出力する目的に関する限り、特定のカレントミラー比に限定されない。
なお、NMOSトランジスタ115とNMOSトランジスタ117は同じサイズのトランジスタであると記載したが、PMOSトランジスタ114に流れる電流値や抵抗131を調節してノードXとノードZの電圧値を調節できれば同じサイズに限定されない。
なお、電流発生回路140の構成は、電流Izを生成する目的に関する限り、第二の実施形態の構成に限るものではない。
なお、電圧発生回路142の構成は、出力電圧を発生させる目的に関する限り、第二の実施形態の構成に限るものではない。
図4は、第三の実施形態の基準電圧回路の回路図である。図2との違いは電流発生回路140の構成を変更した点である。
第三の実施形態の基準電圧回路においては、PMOSトランジスタ301、302と、NMOSトランジスタ304と、抵抗131と、アンプ303で電流発生回路340を構成している。他は図2の第一の実施形態の基準電圧回路と同様である。
抵抗131の抵抗値をR131、PN接合素子102に発生する電圧をV102とする。PMOSトランジスタ302に流れる電流をIzとする。抵抗131には、電流Izが流れる為、R131×Izなる電圧が発生し、またノードXとノードZは同じ電圧であることから、この電圧はV102と等しくなる。
すなわち、R131×Izは負の温度特性を持つ為、これを抵抗比倍した値である抵抗105に発生する電圧成分R105×Izもまた、負の温度特性を持つ。
なお、上記説明では、各種カレントミラー比が等しいものとして説明をしたが、任意の出力電圧で任意の温度特性を持つ電圧を出力する目的に関する限り、特定のカレントミラー比に限定されない。
なお、アンプ303は、ノードXとノードZの電圧値を調節できれば、一形態に限定されない。
なお、電流発生回路340の構成は、電流Izを生成する目的に関する限り、第三の実施形態の構成に限るものではない。
なお、電圧発生回路142の構成は、出力電圧を発生させる目的に関する限り、第三の実施形態の構成に限るものではない。
図5は、第四の実施形態の基準電圧回路の回路図である。図3との違いは電流発生回路140の構成を変更し、NMOSトランジスタ202を削除した点である。
第四の実施形態の基準電圧回路は、PMOSトランジスタ301、302と、NMOSトランジスタ304と、抵抗131と、アンプ303で電流発生回路340を構成している。他は図3の第二の実施形態の基準電圧回路と同様である。
抵抗131の抵抗値をR131、PN接合素子102に発生する電圧をV102とする。PMOSトランジスタ302に流れる電流をIzとする。抵抗131には、電流Izが流れる為、R131×Izなる電圧が発生し、またノードXとノードZは同じ電圧であることから、この電圧はV102と等しくなる。
すなわち、R131×Izは負の温度特性を持つ為、これを抵抗比倍した値である抵抗105に発生する電圧成分R105×Izもまた、負の温度特性を持つ。
なお、上記説明では、各種カレントミラー比が等しいものとして説明をしたが、任意の出力電圧で任意の温度特性を持つ電圧を出力する目的に関する限り、特定のカレントミラー比に限定されない。
なお、アンプ303は、ノードXとノードZの電圧値を調節できれば、一形態に限定されない。
なお、電流発生回路340の構成は、電流Izを生成する目的に関する限り、第四の実施形態の構成に限るものではない。
なお、電圧発生回路142の構成は、出力電圧を発生させる目的に関する限り、第四の実施形態の構成に限るものではない。
図6は、第五の実施形態の基準電圧回路の回路図である。図2との違いは電流発生回路140、電圧発生回路142の構成を変更した点である。
第五の実施形態の基準電圧回路は、PMOSトランジスタ511、520と、抵抗504、505と、出力端子506を備えている。PMOSトランジスタ111、112、113、114、511と、NMOSトランジスタ115と、抵抗131で電流発生回路540を構成している。PMOSトランジスタ120、520と、抵抗104、105、504、505で電圧発生回路542を構成している。他は図2の第一の実施形態の基準電圧回路と同様である。
なお、上記説明では、各種カレントミラー比が等しいものとして説明をしたが、任意の出力電圧で任意の温度特性を持つ電圧を出力する目的に関する限り、特定のカレントミラー比に限定されない。
なお、NMOSトランジスタ115とNMOSトランジスタ117は同じサイズのトランジスタであると記載したが、PMOSトランジスタ114に流れる電流値や抵抗131を調節してノードXとノードZの電圧値を調節できれば同じサイズに限定されない。
なお、電流発生回路540の構成は、電流Izを生成する目的に関する限り、第五の実施形態の構成に限るものではない。
なお、電圧発生回路542の構成は、出力電圧を発生させる目的に関する限り、第五の実施形態の構成に限るものではない。
12 電流発生回路
13 電圧発生回路
102、103 PN接合素子
201 アンプ
Claims (6)
- 複数のPN接合素子の順方向電圧の差を電流変換し、第一の電流を発生する基準電流発生回路と、
前記基準電流発生回路で発生した前記第一の電流を用いて第二の電流を発生させる電流発生回路と、
前記第一の電流が流れることによって正の温度特性を有する第一の電圧を発生させる第一の抵抗と、前記第一の電流と前記第二の電流が流れることによって負の温度特性を有する第二の電圧を発生させる第二の抵抗と、を有する電圧発生回路と、を備え、
前記電流発生回路は、前記第一の電流に基づく電流と、前記第二の電流に基づく電流の両方が流れる第三の抵抗を有し、
前記第一の電圧と、前記第三の抵抗に発生する電圧に基づく前記第二の電圧を加算した基準電圧を出力する基準電圧回路。 - 前記電流発生回路は、
ゲートが前記基準電流発生回路に接続され、前記第一の電流に基づく電流を流す第一のトランジスタと、
ゲートが前記基準電流発生回路に接続され、ドレインが前記第一のトランジスタのドレインに接続され、前記第一の電流に基づく電流を流す第二のトランジスタと、
ゲートが前記第一のトランジスタのドレインに接続され、ドレインが前記第二のトランジスタのソースに接続され、前記第二の電流を流す第三のトランジスタと、
前記第二のトランジスタのソースと前記第三のトランジスタのドレインに接続され、前記第一の電流に基づく電流と前記第二の電流を流す第三の抵抗と、
ゲート及びドレインが前記第三のトランジスタのソースに接続された第四のトランジスタと、
ゲートが前記第四のトランジスタのゲートに接続され、ドレインが前記電圧発生回路に接続され、前記第二の抵抗に前記第二の電流を流す第五のトランジスタと、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の基準電圧回路。 - 前記基準電流発生回路は、
ゲート及びドレインが前記第一のトランジスタのゲートに接続された第六のトランジスタと、
ゲートが前記第六のトランジスタのゲート及びドレインに接続された第七のトランジスタと、
ゲート及びドレインが前記第二のトランジスタのゲートと前記第七のトランジスタのドレインに接続された第八のトランジスタと、
ゲートが前記第八のトランジスタのゲート及びドレインに接続され、ドレインが前記第六のトランジスタのドレインに接続された第九のトランジスタと、
前記第八のトランジスタのソースに接続された第一のPN接合素子と、
一端が前記第九のトランジスタのソースに接続された第四の抵抗と、
前記第四の抵抗の他端に接続された第二のPN接合素子と、
を備えたことを特徴とする請求項2に記載の基準電圧回路。 - 前記基準電流発生回路は、
ゲートが前記第一のトランジスタのゲートに接続された第六のトランジスタと、
ゲートが前記第六のトランジスタのゲートに接続された第七のトランジスタと、
ゲート及びドレインが前記第二のトランジスタのゲートと前記第七のトランジスタのドレインに接続された第八のトランジスタと、
反転入力端子が前記第八のトランジスタのソースに接続され、非反転入力端子が前記第六のトランジスタのドレインに接続され、出力端子が前記第六及び第七のトランジスタのゲートに接続されたアンプと、
前記第八のトランジスタのソースに接続された第一のPN接合素子と、
一端が前記第六のトランジスタのドレインに接続された第四の抵抗と、
前記第四の抵抗の他端に接続された第二のPN接合素子と、
を備えたことを特徴とする請求項2に記載の基準電圧回路。 - 前記第三の抵抗は、
前記第三のトランジスタのドレインと前記第二のトランジスタのソースの間に接続された第一のスイッチ素子と、
前記第二のトランジスタのソースに接続され、直列に複数の抵抗で構成される第五の抵抗と、
前記直列に複数の抵抗で構成された第五の抵抗の接続点に接続された第二のスイッチ素子と、を備えることを特徴とする請求項2から4のいずれかに記載の基準電圧回路。 - 前記電流発生回路は、複数の前記第二の電流を出力し、
前記電圧発生回路は、前記複数の第二の電流を受けて、複数の基準電圧を発生する
ことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の基準電圧回路。
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