JPH01142909A - 電圧基準回路 - Google Patents
電圧基準回路Info
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- JPH01142909A JPH01142909A JP30194787A JP30194787A JPH01142909A JP H01142909 A JPH01142909 A JP H01142909A JP 30194787 A JP30194787 A JP 30194787A JP 30194787 A JP30194787 A JP 30194787A JP H01142909 A JPH01142909 A JP H01142909A
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- 238000012937 correction Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 101000706243 Homo sapiens Prominin-2 Proteins 0.000 description 1
- 102100031190 Prominin-2 Human genes 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
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- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、定電圧素子を用いた電圧基準回路の温度特性
の改良に関するものである。
の改良に関するものである。
(従来の技術)
第5図は従来のバンドギャップ基準電圧回路の原理構成
を示す構成ブロック図である。vsは供給電圧、R3,
R4はその一端がこの供給電圧VSに接続す′る値の等
しい負荷抵抗、Ql、Q2はこの負荷抵抗R,,R,の
他端にそのコレクタ端子がそれぞれ接続する同一形状の
トランジスタ、R1はその一端がトランジスタQ1のエ
ミッタ端子に接続し他端がコモンに接続する抵抗、R2
はその一端がトランジスタQ2のエミッタ端子に接続し
他端がトランジスタQ1のエミッタ端子に接続する抵抗
、A1は負荷抵抗R3、R,の他端を入力に接続しその
出力端子がトランジスタQ1゜Q2のベース端子に接続
する演算増幅器である。
を示す構成ブロック図である。vsは供給電圧、R3,
R4はその一端がこの供給電圧VSに接続す′る値の等
しい負荷抵抗、Ql、Q2はこの負荷抵抗R,,R,の
他端にそのコレクタ端子がそれぞれ接続する同一形状の
トランジスタ、R1はその一端がトランジスタQ1のエ
ミッタ端子に接続し他端がコモンに接続する抵抗、R2
はその一端がトランジスタQ2のエミッタ端子に接続し
他端がトランジスタQ1のエミッタ端子に接続する抵抗
、A1は負荷抵抗R3、R,の他端を入力に接続しその
出力端子がトランジスタQ1゜Q2のベース端子に接続
する演算増幅器である。
トランジスタQ1.Q2のエミッタ面積は一定の比を有
し、異なる電流密度が生じるように構成される。
し、異なる電流密度が生じるように構成される。
上記のような構成の回路において、演算増幅器A、は等
しい負荷抵抗R3、R,における電圧降下が一致するよ
うにトランジスタQ1.Q2のベースを駆動するのでト
ランジスタQ1.Q2のコレクタ電流は等しくなる。ト
ランジスタ(h、A2のベース端子が接続されているの
で、抵抗R2の両端に差電圧ΔVBεが生じ、このΔv
BEに比例する電流がA2のエミッタに流れる。直列抵
抗R1にはこのエミッタ電流にトランジスタQ1のエミ
ッタ電流を加えたものが流れる。トランジスタQ1のエ
ミッタ電流はトランジスタQ2のエミッタ電流と等しい
ので、抵抗R1に流れる電流およびその両端の電圧はΔ
VBHに比例する。−般に異なる電流密度で動作する2
つのトランジスタにおいて、ベース/エミッタ間電圧の
差ΔVaEは次式で与えられる。
しい負荷抵抗R3、R,における電圧降下が一致するよ
うにトランジスタQ1.Q2のベースを駆動するのでト
ランジスタQ1.Q2のコレクタ電流は等しくなる。ト
ランジスタ(h、A2のベース端子が接続されているの
で、抵抗R2の両端に差電圧ΔVBεが生じ、このΔv
BEに比例する電流がA2のエミッタに流れる。直列抵
抗R1にはこのエミッタ電流にトランジスタQ1のエミ
ッタ電流を加えたものが流れる。トランジスタQ1のエ
ミッタ電流はトランジスタQ2のエミッタ電流と等しい
ので、抵抗R1に流れる電流およびその両端の電圧はΔ
VBHに比例する。−般に異なる電流密度で動作する2
つのトランジスタにおいて、ベース/エミッタ間電圧の
差ΔVaEは次式で与えられる。
ΔVa E = (kT/q) I n (Jl /J
2 )・・・(1) こでtは絶対温度、kはボルツマン定数、qは電子の電
荷量、Jl/J2はトランジスタ(h、A2のエミッタ
電流密度の比である。したがって抵抗R1の両端に生じ
る電圧は絶対温度と正の温度係数を介して比例する。抵
抗R1の両端電圧vR1とトランジスタQ、のベース/
エミッタ間電圧VaE1とは直列に足し合わされて、端
子30の出力電圧vr1となる。電圧vBl−1は負の
温度係数を持つので、その温度に対する電圧変化は電圧
VRjの正温度係数による電圧変化を打消すように働く
、この様子を第6図に示す、抵抗R1lR2の比を常温
Toで温度係数がOとなるように選べば、出力電圧Vr
+は次式で与えられる。
2 )・・・(1) こでtは絶対温度、kはボルツマン定数、qは電子の電
荷量、Jl/J2はトランジスタ(h、A2のエミッタ
電流密度の比である。したがって抵抗R1の両端に生じ
る電圧は絶対温度と正の温度係数を介して比例する。抵
抗R1の両端電圧vR1とトランジスタQ、のベース/
エミッタ間電圧VaE1とは直列に足し合わされて、端
子30の出力電圧vr1となる。電圧vBl−1は負の
温度係数を持つので、その温度に対する電圧変化は電圧
VRjの正温度係数による電圧変化を打消すように働く
、この様子を第6図に示す、抵抗R1lR2の比を常温
Toで温度係数がOとなるように選べば、出力電圧Vr
+は次式で与えられる。
Vr、=Vso+(m−1)kTo/C1・・・(2)
ここでv2゜はバンドギャップエネルギの絶対零度への
外挿値、mは物性定数である。
外挿値、mは物性定数である。
第7図は上記の原理に基づいてバンドギャップ基準電圧
回路を集積回路化した例を示す構成回路図である0回路
はFETを使用したスタート回路部、バイアス電流発生
部、vT1発生部、差動増幅回路、定電圧帰還回路、出
力スケール抵抗、出力増幅回路部および保護回路部から
なる。出力VOUtではスケール抵抗R,,R,を外部
配線で短絡すること、により、2.5V、5.OV、8
.5Vの3種類の定電圧が選択できる。
回路を集積回路化した例を示す構成回路図である0回路
はFETを使用したスタート回路部、バイアス電流発生
部、vT1発生部、差動増幅回路、定電圧帰還回路、出
力スケール抵抗、出力増幅回路部および保護回路部から
なる。出力VOUtではスケール抵抗R,,R,を外部
配線で短絡すること、により、2.5V、5.OV、8
.5Vの3種類の定電圧が選択できる。
(発明が解決しようとする問題点)
しかしながら、上記の回路は常温付近では電圧が一定で
あるが、−55〜+125℃のような広い温度範囲では
一定とならない、特に16ビツトA/D変換器等の高精
度回路の基準電圧源として使用する場合に問題となる。
あるが、−55〜+125℃のような広い温度範囲では
一定とならない、特に16ビツトA/D変換器等の高精
度回路の基準電圧源として使用する場合に問題となる。
本発明は上記の問題点を解決するために成されたもので
、定電圧素子を用いて広い温度範囲で出力電圧が一定と
なる基準電圧回路を実現することを目的とする。
、定電圧素子を用いて広い温度範囲で出力電圧が一定と
なる基準電圧回路を実現することを目的とする。
(問題点を解決するための手段)
本発明は定電圧素子の温度係数を補償した出力を発生す
る電圧基準回路に係るもので、その特徴とするところは
複数の定電圧素子の温度係数同士を相殺するように組合
せて定電圧を出力する定電圧回路と、この定電圧回路内
の温度に対応する信号をディジタル値に変換するA/D
変換器と、このA/D変換器の出力に対応した温度補正
出力を発生する補正手段と、この補正手段の出力をアナ
ログ信号に変換するD/A変換器とを備え、D/A変換
器出力と定電圧回路出力とを合成することにより出力温
度係数を小さくするように構成した点にある。
る電圧基準回路に係るもので、その特徴とするところは
複数の定電圧素子の温度係数同士を相殺するように組合
せて定電圧を出力する定電圧回路と、この定電圧回路内
の温度に対応する信号をディジタル値に変換するA/D
変換器と、このA/D変換器の出力に対応した温度補正
出力を発生する補正手段と、この補正手段の出力をアナ
ログ信号に変換するD/A変換器とを備え、D/A変換
器出力と定電圧回路出力とを合成することにより出力温
度係数を小さくするように構成した点にある。
(作用)
2つの定電圧素子の温度係数同士を組合せても相殺しき
れない定電圧回路の出力電圧変化をさらにディジタル的
に補正することにより、広い温度範囲で出力電圧が一定
となる。
れない定電圧回路の出力電圧変化をさらにディジタル的
に補正することにより、広い温度範囲で出力電圧が一定
となる。
(実施例)
以下本発明を図面を用いて詳しく説明する。
第1図は本発明に係る基準電圧回路の一実施例を示す構
成ブロック図である。バンドギャップ基準電圧方式の定
電圧回路1は、トランジスタQt+Q2からなる2つの
定電圧素子の温度係数同士を相殺するように組合せて定
電圧を出力する定電圧回路を構成しており、この部分は
第6図と同じ構成なので、同一の記号を付して説明を省
略する。
成ブロック図である。バンドギャップ基準電圧方式の定
電圧回路1は、トランジスタQt+Q2からなる2つの
定電圧素子の温度係数同士を相殺するように組合せて定
電圧を出力する定電圧回路を構成しており、この部分は
第6図と同じ構成なので、同一の記号を付して説明を省
略する。
A2は定電圧回路1の直列抵抗R1の両端に生じる電圧
■R1を入力するゲイン1のバッファ増幅器、21はこ
のバッファ増幅器A2の出力信号Vτをディジタル信号
に変換するA/D変換器、22は補正手段を構成しA/
D変換器21のディジタル出力に対応した温度補正出力
を発生するPROM(プログラム可能読出し専用メモリ
)、23はこのPROM22の出力をアナログ信号に変
換するD/A変換器、A3は抵抗RB 6 、 Ft6
6を介して定電圧信号vrtとD/A変換器からの補正
出力Vcを加算する演算増幅器である。PROM22に
は温度試験結果による補正値をあらかじめ書込んでおく
、直列抵抗R1の両端の電圧vR1は前述したように絶
対温度に比例するから、A/D変換器21から対応する
ディジタル信号を出力してPROM22をアドレス指定
しディジタル補正出力を読出せば、これに対応するアナ
ログ信号VcをD/A変換器23の出力として得ること
ができる。この補正信号Vcはバンドギャップ基準電圧
回路1からの出力電圧vr1に抵抗R,0゜R2Oおよ
び演算増幅器A、からなる加算回路で加算され、第2図
に示すように広い温度範囲で非常に安定な電圧出力Vr
を端子3に出力する。
■R1を入力するゲイン1のバッファ増幅器、21はこ
のバッファ増幅器A2の出力信号Vτをディジタル信号
に変換するA/D変換器、22は補正手段を構成しA/
D変換器21のディジタル出力に対応した温度補正出力
を発生するPROM(プログラム可能読出し専用メモリ
)、23はこのPROM22の出力をアナログ信号に変
換するD/A変換器、A3は抵抗RB 6 、 Ft6
6を介して定電圧信号vrtとD/A変換器からの補正
出力Vcを加算する演算増幅器である。PROM22に
は温度試験結果による補正値をあらかじめ書込んでおく
、直列抵抗R1の両端の電圧vR1は前述したように絶
対温度に比例するから、A/D変換器21から対応する
ディジタル信号を出力してPROM22をアドレス指定
しディジタル補正出力を読出せば、これに対応するアナ
ログ信号VcをD/A変換器23の出力として得ること
ができる。この補正信号Vcはバンドギャップ基準電圧
回路1からの出力電圧vr1に抵抗R,0゜R2Oおよ
び演算増幅器A、からなる加算回路で加算され、第2図
に示すように広い温度範囲で非常に安定な電圧出力Vr
を端子3に出力する。
次に上記の補正動作を理論的に説明する。常温To以外
の温度Tにおいて、(2)式は正確には次式で表される
。
の温度Tにおいて、(2)式は正確には次式で表される
。
Vr+=Vso+(m 1)kTo/q (m−1)
(k/q)(Tln (T/To ) (T T
o)) ・・・(3)し
たがって、 Vc−(m−1>(k/q> (Tln (T/To
)−(T−To )) ・・・(
4)の補正を行えば、 vr =VTl 十Vc =Vs o 十(m 1 ) kTo / q・・・
(5) が全ての温度について成立つ。
(k/q)(Tln (T/To ) (T T
o)) ・・・(3)し
たがって、 Vc−(m−1>(k/q> (Tln (T/To
)−(T−To )) ・・・(
4)の補正を行えば、 vr =VTl 十Vc =Vs o 十(m 1 ) kTo / q・・・
(5) が全ての温度について成立つ。
このような構成の基準電圧回路によれば、定電圧回路1
からの定電圧信号の温度特性が0.4%(8ビツト)精
度程度ならば8ビツトのAD、DA変換器を使用して1
6ビツト精度を全温度範囲で実現できる。
からの定電圧信号の温度特性が0.4%(8ビツト)精
度程度ならば8ビツトのAD、DA変換器を使用して1
6ビツト精度を全温度範囲で実現できる。
またAD、DA変換器としてΔΣ手法(オーバーサンプ
リングAD等とも呼ぶ)を用いれば、全体は非常に小さ
くなり、1チツプのIC(集積回路)として構成するこ
とも可能である。
リングAD等とも呼ぶ)を用いれば、全体は非常に小さ
くなり、1チツプのIC(集積回路)として構成するこ
とも可能である。
なお上記の実施例の変形例として、−点鎖線内の回路2
の部分を第3図に示すように構成し、A/D変換器21
の出力をDSP (ディジタル信号処理回路)24に入
力してディジタル補正出力を得るようにし、PROM2
20からDSP24の演算係数を出力してもよい、この
場合には第1図の構成の場合よりも記憶容量の小さいF
ROMを使用することができる。
の部分を第3図に示すように構成し、A/D変換器21
の出力をDSP (ディジタル信号処理回路)24に入
力してディジタル補正出力を得るようにし、PROM2
20からDSP24の演算係数を出力してもよい、この
場合には第1図の構成の場合よりも記憶容量の小さいF
ROMを使用することができる。
第4図は上記実施例における定電圧回路1の変形例を示
す部分構成回路図である。定電圧回路10は、抵抗R?
+正の温度係数を持つツェナーダイオードD1+負の温
度係数を持つダイオードD2、D3を直列に接続して互
いに温度係数を相殺することにより、温度係数の小さな
定電圧出力Vr、を加算回路に出力する。直列接続する
ダイオードD、、D、両端の温度に関連した電圧(順方
向電圧の和)はバッファ増幅器A2を介して信号vTと
なり、A/D変換器21に入力する。第1図の場合と同
様、定電圧出力vrtに残る温度係数は信号Vcによっ
てさらに補正される。
す部分構成回路図である。定電圧回路10は、抵抗R?
+正の温度係数を持つツェナーダイオードD1+負の温
度係数を持つダイオードD2、D3を直列に接続して互
いに温度係数を相殺することにより、温度係数の小さな
定電圧出力Vr、を加算回路に出力する。直列接続する
ダイオードD、、D、両端の温度に関連した電圧(順方
向電圧の和)はバッファ増幅器A2を介して信号vTと
なり、A/D変換器21に入力する。第1図の場合と同
様、定電圧出力vrtに残る温度係数は信号Vcによっ
てさらに補正される。
なお定電圧回路1に温度係数の小さなツェナーダイオー
ドと温度係数の大きいツェナーダイオードを使用し、前
者の温度係数を後者の温度係数で相殺するような構成と
することもできる。
ドと温度係数の大きいツェナーダイオードを使用し、前
者の温度係数を後者の温度係数で相殺するような構成と
することもできる。
また定電圧出力vrtと補正信号vcとを加算器を用い
ずに乗算器等を用いて合成することもできる。
ずに乗算器等を用いて合成することもできる。
(発明の効果)
以上述べたように本発明によれば、定電圧素子を用いて
広い温度範囲で出力電圧が一定となる基準電圧回路を簡
単な構成で実現できる。
広い温度範囲で出力電圧が一定となる基準電圧回路を簡
単な構成で実現できる。
第1図は本発明に係る電圧基準回路の一実施例を示す構
成ブロック図、第2図は第1図装置の温度補正動作を示
す特性曲線図、第3図および第4図は第1図装置の変形
例を示す部分構成ブロック図、第5図は従来の電圧基準
回路の基本原理を示す構成ブロック図、第6図は第5図
回路の動作を示す特性曲線図、第7図は第5図の構成を
具体化した集積回路を示す構成回路図である。 1.10・・・定電圧回路、21・・・A/D変換器、
22・・・補正手段、23・・・D/A変換器、(h
、 Q21 Dt + D2 + D3・・・定電圧素
子、vc・・・D/A変換器出力、Vr+・・・定電圧
回路出力。 第1図 第7図 に Q 惨 φ−−―
成ブロック図、第2図は第1図装置の温度補正動作を示
す特性曲線図、第3図および第4図は第1図装置の変形
例を示す部分構成ブロック図、第5図は従来の電圧基準
回路の基本原理を示す構成ブロック図、第6図は第5図
回路の動作を示す特性曲線図、第7図は第5図の構成を
具体化した集積回路を示す構成回路図である。 1.10・・・定電圧回路、21・・・A/D変換器、
22・・・補正手段、23・・・D/A変換器、(h
、 Q21 Dt + D2 + D3・・・定電圧素
子、vc・・・D/A変換器出力、Vr+・・・定電圧
回路出力。 第1図 第7図 に Q 惨 φ−−―
Claims (1)
- 定電圧素子の温度係数を補償した出力を発生する電圧基
準回路において、複数の定電圧素子の温度係数同士を相
殺するように組合せて定電圧を出力する定電圧回路と、
この定電圧回路内の温度に対応する信号をディジタル値
に変換するA/D変換器と、このA/D変換器の出力に
対応した温度補正出力を発生する補正手段と、この補正
手段の出力をアナログ信号に変換するD/A変換器とを
備え、D/A変換器出力と定電圧回路出力とを合成する
ことにより出力温度係数を小さくするように構成したこ
とを特徴とする電圧基準回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62301947A JPH0833787B2 (ja) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | 電圧基準回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62301947A JPH0833787B2 (ja) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | 電圧基準回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01142909A true JPH01142909A (ja) | 1989-06-05 |
JPH0833787B2 JPH0833787B2 (ja) | 1996-03-29 |
Family
ID=17903026
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62301947A Expired - Lifetime JPH0833787B2 (ja) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | 電圧基準回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0833787B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013033400A (ja) * | 2011-08-02 | 2013-02-14 | Renesas Electronics Corp | 基準電圧発生回路 |
JP2016212649A (ja) * | 2015-05-11 | 2016-12-15 | 三菱電機株式会社 | 電源回路 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60144007A (ja) * | 1983-12-30 | 1985-07-30 | Fujitsu Ltd | 温度補償回路 |
JPS60250418A (ja) * | 1984-05-25 | 1985-12-11 | Rohm Co Ltd | 基準電圧回路 |
JPS62161411U (ja) * | 1986-04-04 | 1987-10-14 |
-
1987
- 1987-11-30 JP JP62301947A patent/JPH0833787B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60144007A (ja) * | 1983-12-30 | 1985-07-30 | Fujitsu Ltd | 温度補償回路 |
JPS60250418A (ja) * | 1984-05-25 | 1985-12-11 | Rohm Co Ltd | 基準電圧回路 |
JPS62161411U (ja) * | 1986-04-04 | 1987-10-14 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013033400A (ja) * | 2011-08-02 | 2013-02-14 | Renesas Electronics Corp | 基準電圧発生回路 |
JP2016212649A (ja) * | 2015-05-11 | 2016-12-15 | 三菱電機株式会社 | 電源回路 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0833787B2 (ja) | 1996-03-29 |
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