JPH11258065A - 温度検出回路 - Google Patents

温度検出回路

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JPH11258065A
JPH11258065A JP7643298A JP7643298A JPH11258065A JP H11258065 A JPH11258065 A JP H11258065A JP 7643298 A JP7643298 A JP 7643298A JP 7643298 A JP7643298 A JP 7643298A JP H11258065 A JPH11258065 A JP H11258065A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の課題は、温度変化に対してほぼ直
線性を維持して変化する出力電圧を得ることができ、正
確な温度を検出できる温度検出回路を提供することにあ
る。 【解決手段】 オペアンプ4、抵抗R1、抵抗R2、抵
抗R3からなる第1の非反転増幅回路とオペアンプ3、
抵抗R6、抵抗R7からなる第2の非反転増幅回路間に
トランジスタQ1、トランジスタQ2を有する電流ミラ
ー回路を接続し、温度が上昇して基準電圧VREF が下が
り始める近傍の温度で第1の非反転増幅回路から電流ミ
ラー回路の入力側に抵抗R1、R4、ダイオードD1、
D2を経た電流を抵抗R5を経た電流と共に供給する。
抵抗R1の両端電圧を上げることにより基準電圧VREF
が下がることを阻止できる。また、電流ミラー回路の出
力側の電流が増加することにより、オペアンプ3の入力
電圧を下げることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、バンドギャップリ
フアレンス回路から得られる基準電圧を用いた温度検出
回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】バンドギャップリフアレンス回路(以
下、バンドギャップ回路という)から得られる基準電圧
を用いた温度検出回路の従来例は、図6の回路図に示し
てある。オペアンプ4、抵抗R10、抵抗R11により
非反転増幅回路が形成され、オペアンプ4にバンドギャ
ップ回路BGの電圧が加えられており、オペアンプ4の
出力端子2にこの電圧を増幅した電圧が基準電圧VREF
として得られる。このような非反転増幅回路の構成は、
基準電圧発生回路の役割をする。出力端子2は、直列接
続されたダイオードD5、D6を経て定電流源S1に接
続しており、ダイオードD5、D6により基準電圧V
REF を下げた電圧がオペアンプ3に加えられる。
【0003】オペアンプ3、抵抗R6、抵抗R7は別の
非反転増幅回路を形成しており、この回路は出力回路の
役割をする。バンドギャップ回路BGの電圧は温度変化
の影響が少ないので、出力端子2の基準電圧VREF も温
度の影響が少ない。電流が一定のダイオードの両端電圧
は温度によって変化し、温度の上昇と共に小さくなる。
したがって、ダイオードD5、D6により基準電圧V
REF を下げることにより得られる電圧は温度の上昇と共
に高くなり、その電圧を加えられるオペアンプ3の出力
端子1に温度に対応する出力電圧VTEM が得られる。
【0004】なお、図6で簡単に表示してあるバンドギ
ャップ回路BGの具体的な回路図は図7に示してあり、
トランジスタQ5、Q6、Q7、Q8、Q9、抵抗R1
2、R13から形成されている。10は電源電圧VCC
加えられる電源端子、NはトランジスタQ8のエミッタ
の数である。トランジスタQ7とトランジスタQ8のコ
レクタ電流が等しい場合、端子11には(1)式に示す
バンドギャップ電圧VG が得られ、この電圧VG がオペ
アンプ4に加えられる。 VG =VR12 +VBE9 ={R12(VBE7 −VBE8 )/R13}+VBE9 ={R12・VT ・Ln(N)/R13}+VBE9 (1) ただし、R12、R13は夫々抵抗R12、R13の抵
抗値、VBE7 、VBE8、VBE9 は夫々トランジスタQ
7、Q8、Q9のベース・エミッタ間電圧、VTは熱電
圧、Lnは自然対数、NはトランジスタQ8のエミッタ
の数である。熱電圧VT の温度係数は(0.085mV/ ℃) で
正、ベース・エミッタ間電圧VBE9の温度係数は(-2mV/
℃) 程度で負であるので、(1)式における抵抗値R1
2、R13を適当に選ぶことにより温度変化の影響の少
ないバンドギャップ電圧VGが得られる。
【0005】しかしながら、バンドギャップ電圧VG
ら完全に温度変化の影響を除くことは難しい。これは、
トランジスタQ9のベース・エミッタ間電圧VBE9 が温
度変化に対してほぼ二乗特性に従ってわずかに変化する
ことによる。したがって、実際の基準電圧VREF と出力
電圧VTEM は図8と図9の特性図に示すように変化す
る。図8においては、基準電圧VREF が点線で表す一定
の電圧に対して高温側と低温側で低くなり、温度変化の
影響が現れる。図9においては、温度に対応する出力電
圧VTEM が点線で表すような直線に沿って変化するので
はなく、高温側と低温側で直線よりも上側、中央部分で
下側になるように湾曲して変化する。
【0006】なお、図8と図9の横軸の温度Tの範囲は
ほぼ−40℃から120℃の範囲を表している。T1
基準電圧VREF が下がり始める近傍の温度である。出力
電圧VTEM が直線に沿って変化しないことは、基準電圧
REF の変化とダイオードD5、D6の両端電圧が二乗
特性によって変化することの両方の影響を受ける。ダイ
オードD5、D6は通常はダイオード接続されたトラン
ジスタにより形成されるので、トランジスタのベース・
エミッタ間電圧の温度変化と同様の変化をすることはい
うまでもない。このように、従来のバンドギャップ回路
を用いた温度検出回路は出力電圧VTEM が直線性を維持
して変化しないので正確な温度を検出できない欠点があ
った。また、この種の温度検出回路は、サーモスタット
回路と称される設定された温度で出力の反転する回路の
一部を構成する場合が多いが、その際サーモスタット回
路の基準電圧を供給する。基準電圧VREF が温度の影響
を受けることはサーモスタット回路の動作の信頼性を低
くする欠点もあった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、温度
変化に対してほぼ直線性を維持して変化する出力電圧を
得ることができ、正確な温度を検出できる温度検出回路
を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の温度検出回路
は、バンドギャップリフアレンス回路を用いた基準電圧
発生回路、電流ミラー回路、出力回路を有しており、基
準電圧発生回路の出力側は並列接続された第1の抵抗並
びに第2の抵抗及び第1のダイオードの直列回路を経て
電流ミラー回路の入力側、第2のダイオードを経て出力
側に夫々接続し、第2のダイオードにより得られた電圧
が加えられる出力回路から温度に対応する出力電圧を得
ることを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明では、基準電圧発生回路の
役割をする第1の非反転増幅回路と出力回路の役割をす
る第2の非反転増幅回路間に電流ミラー回路を接続し、
温度が上昇して基準電圧VREF が下がり始める近傍の温
度で第1の非反転増幅回路から電流ミラー回路の入力側
に第2の抵抗と第1のダイオードを経た電流を供給す
る。第2の抵抗の両端電圧が上がることにより、基準電
圧VREF の変化を阻止できる。また、電流ミラー回路の
入力側の電流が増加するので出力側の電流も増加し、第
2のダイオードによる電圧降下も大きくなるので、基準
電圧VREF から得られる電圧は下がる。この両方の作用
によって、出力電圧VTEM が直線から逸れることを防
ぎ、ほぼ直線に沿って増加するように補正することがで
きる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の温度検出回路の実施例を示す
回路図である図1を参照しながら説明する。なお、図6
と同一部分は同じ符号を付与してある。図1において、
オペアンプ4の非反転入力端子にはバンドギャップ回路
BGの電圧が加えられ、反転入力端子には抵抗R3が接
続されている。また、オペアンプ4の出力端子2と反転
入力端子は、直列接続された抵抗R1と抵抗R2を経て
接続される。このようなオペアンプ4、抵抗R1、抵抗
R2、抵抗R3は第1の非反転増幅回路を形成してお
り、基準電圧発生回路の役割をする。エミッタを接地さ
れたトランジスタQ1とトランジスタQ2から電流ミラ
ー回路が形成されており、ダイオード接続された入力側
のトランジスタQ1のコレクタは第1の抵抗R5を経て
出力端子2に接続する。また、トランジスタQ1のコレ
クタは、直列接続されたダイオードD1、ダイオードD
2、さらに抵抗R4、抵抗R1を経て出力端子2に接続
する。電流方向を一致させてあるダイオードD1、ダイ
オードD2は第1のダイオード、抵抗R4、抵抗R1は
第2の抵抗を構成する。
【0011】つまり、電流ミラー回路の入力側の電流は
並列接続された抵抗R5並びにダイオードD1、D2及
び抵抗R1、R4の直列回路を経て供給される。出力側
のトランジスタQ2のコレクタは直列接続されたダイオ
ードD3、ダイオードD4を経て出力端子2に接続す
る。電流方向を一致させたダイオードD3、ダイオード
D4は、第2のダイオードを構成する。ダイオードD4
のカソードがオペアンプ3の非反転入力端子に接続す
る。オペアンプ3は、その出力端子1と反転入力端子間
が抵抗R6を経て接続され、また反転入力端子が抵抗R
7を経て接地されており、第2の非反転増幅回路を形成
する。第2の非反転増幅回路は出力回路の役割をする。
なお、出力端子1はオペアンプ3の出力端子であると共
に温度検出回路の出力端子でもある。
【0012】次に、このように構成された温度検出回路
の動作を説明する。基準電圧VREF が比較的に温度の影
響を受けることのない温度範囲、つまり図8の中央部分
の温度範囲では、電流ミラー回路の入力側には抵抗R5
を経て一定の電流が供給される。基準電圧VREF が変化
しないし、オペアンプ3の非反転入力端子にはダイオー
ドD3とダイオードD4の夫々の両端電圧の和だけ基準
電圧VREF よりも低い電圧が加えられており、しかもそ
の両端電圧は温度により直線性を維持しながら低下する
温度範囲にある。したがって、非反転入力端子の電圧は
温度が上昇するにつれて高くなり、出力電圧VTEM も同
じように変化する。
【0013】しかし、温度が上昇して従来の回路で基準
電圧VREF が下がり始める近傍の温度である温度T1
は、ダイオードD1のアノードとダイオードD2のカソ
ード間の電圧が両方のダイオードのしきい値電圧の和を
越えるようにしてある。このことにより、温度T1 を越
えると、電流ミラー回路の入力側には抵抗R1、抵抗R
4、ダイオードD1、D2の直列回路を経て供給される
電流が抵抗R5を経て供給されていた電流に加わる。そ
して、第1の抵抗を構成するオペアンプ4の帰還用の抵
抗R1の両端電圧を大きくする。これらの様子は、図2
の抵抗R4を流れる電流IR4の特性図、図3の抵抗R1
の両端電圧VR1の特性図として示してある。抵抗R1の
両端電圧VR1が大きくなることにより、基準電圧VREF
の低下を阻止できる。また、出力側に接続されたダイオ
ードD3、D4の電流も増加するので、両方のダイオー
ドによる電圧降下は大きくなる。このことにより、オペ
アンプ3の非反転入力端子の電圧が直線を離れて上がる
ことを阻止できる。
【0014】本発明では、このようにして基準電圧V
REF の温度による変化をほぼ完全に阻止し、また出力回
路の役割をする第2の非反転増幅回路の入力電圧を温度
変化に対して直線性を維持して変化させることにより、
出力電圧VTEM も温度変化に対して直線性を維持して変
化するようにできる。図4と図5は、本発明における温
度変化に対する基準電圧VREF と出力電圧VTEM を示す
特性図である。なお、基準電圧発生回路と出力回路は非
反転増幅回路により形成したが、他の回路を用いること
もできる。
【0015】
【発明の効果】以上述べたように本発明の温度検出回路
は、基準電圧発生回路と出力回路間に電流ミラー回路を
接続してあり、出力電圧が直線から離れて上昇する温度
ではその入力側の電流を増加して基準電圧の変化を阻止
し、同時に出力回路の入力電圧の上昇を防ぐことにより
出力電圧の直線性を維持できるようにしてある。電流ミ
ラー回路の入力側の電流の増加は、並列接続された第1
の抵抗並びに第2の抵抗及び第1のダイオードの直列回
路により入力側の電流を供給し、温度の上昇により直列
回路からの電流が加わることにより行われる。このこと
により、温度に対応する出力電圧を直線性を維持した状
態で得ることができ、正確な温度の検出が可能になる。
また、基準電圧の温度による変化を阻止できることによ
り、サーモスタット回路等の基準電圧を供給される回路
の動作の信頼性を向上できる利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の温度検出回路の実施例を示す回路図
である。
【図2】 本発明の温度検出回路の電流を示す特性図で
ある。
【図3】 本発明の温度検出回路の電圧を示す特性図で
ある。
【図4】 本発明の温度検出回路の基準電圧を示す特性
図である。
【図5】 本発明の温度検出回路の出力電圧を示す特性
図である。
【図6】 従来の温度検出回路の回路図である。
【図7】 バンドギャップ回路の回路図である。
【図8】 従来の温度検出回路の基準電圧を示す特性図
である。
【図9】 従来の温度検出回路の出力電圧を示す特性図
である。
【符号の説明】
1 出力端子 2 端子 3 オペアンプ 4 オペアンプ BG バンドギャップ回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バンドギャップリフアレンス回路を用い
    た基準電圧発生回路、電流ミラー回路、出力回路を有し
    ており、基準電圧発生回路の出力側は並列接続された第
    1の抵抗並びに第2の抵抗及び第1のダイオードの直列
    回路を経て電流ミラー回路の入力側、第2のダイオード
    を経て出力側に夫々接続し、第2のダイオードにより得
    られた電圧が加えられる出力回路から温度に対応する出
    力電圧を得ることを特徴とする温度検出回路。
  2. 【請求項2】 バンドギャップリフアレンス回路から基
    準電圧を得る第1の非反転増幅回路、電流ミラー回路、
    第2の非反転増幅回路を有しており、第1の非反転増幅
    回路の出力側は並列接続された第1の抵抗並びに第2の
    抵抗及び第1のダイオードの直列回路を経て電流ミラー
    回路の入力側、第2のダイオードを経て出力側に夫々接
    続し、第2のダイオードにより得られた電圧が加えられ
    る第2の非反転増幅回路から温度に対応する出力電圧を
    得ることを特徴とする温度検出回路。
  3. 【請求項3】 該直列回路の第1の抵抗の一部として、
    第1の非反転増幅回路の帰還抵抗が兼用されている請求
    項2の温度検出回路。
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