JPS5894019A - 基準電圧発生回路 - Google Patents
基準電圧発生回路Info
- Publication number
- JPS5894019A JPS5894019A JP57155298A JP15529882A JPS5894019A JP S5894019 A JPS5894019 A JP S5894019A JP 57155298 A JP57155298 A JP 57155298A JP 15529882 A JP15529882 A JP 15529882A JP S5894019 A JPS5894019 A JP S5894019A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- transistor
- voltage
- circuit
- current
- emitter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
- G05F3/02—Regulating voltage or current
- G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is dc
- G05F3/10—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
- G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
- G05F3/20—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
- G05F3/26—Current mirrors
- G05F3/265—Current mirrors using bipolar transistors only
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S323/00—Electricity: power supply or regulation systems
- Y10S323/907—Temperature compensation of semiconductor
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Bipolar Transistors (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】
〔本発明の分野〕
本発明は、半導体集積回路に関するものであり、特に温
度変化によっては影響されない安定した基準電圧を提供
する回路に関するものである。
度変化によっては影響されない安定した基準電圧を提供
する回路に関するものである。
安定した基準電圧を提供する回路、特に、ツェナー・ダ
イオード、即ちアバランシェ・ブレークダウン・ダイオ
ードを組込んだ、高電圧源で用いられる回路は、良く知
られている。低電圧源では、例えばシリコンのバンド・
ギャップ電圧に対して温度補正されたダイオードが、低
い安定した基準電圧を提供するために、用いられてきた
。
イオード、即ちアバランシェ・ブレークダウン・ダイオ
ードを組込んだ、高電圧源で用いられる回路は、良く知
られている。低電圧源では、例えばシリコンのバンド・
ギャップ電圧に対して温度補正されたダイオードが、低
い安定した基準電圧を提供するために、用いられてきた
。
A Simple Three−Terminal I
CBandgapReference s、 by
A、P、 Brokay I E E EJourn
al of 5olid−8tate C1rcuit
s、 December1974、Vol、5C−9、
pp、388−393の論文には、一方のトランジスタ
のエミッタが、電流ミラー負荷で感知するコレクタ電流
を用いた他方のトランジスタのエミッタよりも、より大
きく作られている、2つのトランジスタ回路が開示され
ている。スタート手段を提供するために、電界効果トラ
ンジスタ(FET )が、このノぐイボーラ回路に提供
されている。
CBandgapReference s、 by
A、P、 Brokay I E E EJourn
al of 5olid−8tate C1rcuit
s、 December1974、Vol、5C−9、
pp、388−393の論文には、一方のトランジスタ
のエミッタが、電流ミラー負荷で感知するコレクタ電流
を用いた他方のトランジスタのエミッタよりも、より大
きく作られている、2つのトランジスタ回路が開示され
ている。スタート手段を提供するために、電界効果トラ
ンジスタ(FET )が、このノぐイボーラ回路に提供
されている。
米国特許第4085359号は、前記論文に開示された
ものと類似する、バンド・ギャップ電圧基準回路を開示
しているが、しかし、さらに第1及び第2のダイオード
を含むスタート回路と、正の電圧源端子と接地との間に
直列に配置された抵抗体と、直列回路のある地点に接続
された入力及び基準回路のアンプに接続された出力を有
するバイポーラ・トランジスタとを提供している。
ものと類似する、バンド・ギャップ電圧基準回路を開示
しているが、しかし、さらに第1及び第2のダイオード
を含むスタート回路と、正の電圧源端子と接地との間に
直列に配置された抵抗体と、直列回路のある地点に接続
された入力及び基準回路のアンプに接続された出力を有
するバイポーラ・トランジスタとを提供している。
米国特許第4091321号は、シリコンのバンド・ギ
ャップ電圧よりも小さく規定された出力電圧を提供する
基準回路を開示している。この回路では、種々の電流レ
ベルで動作する2つのトランジスタのベース・エミッタ
電圧降下の差電圧が、正の温度係数を有する抵抗体間に
現われ、そして電流源がこの回路では使用されている。
ャップ電圧よりも小さく規定された出力電圧を提供する
基準回路を開示している。この回路では、種々の電流レ
ベルで動作する2つのトランジスタのベース・エミッタ
電圧降下の差電圧が、正の温度係数を有する抵抗体間に
現われ、そして電流源がこの回路では使用されている。
本発明は、低い負の基準電圧を提供する改良された回路
を提供することである。
を提供することである。
本発明の他の目的は、固定された又はゼロの温度係数を
有する改良さ相た低い負の基準電圧発生回路をζ供する
事である。
有する改良さ相た低い負の基準電圧発生回路をζ供する
事である。
さらに、本発明の他の目的は、簡単々負のバンド・ギャ
ヅプ調整回路を提供することである。
ヅプ調整回路を提供することである。
また、本発明の他の目的は、温度又は電源の変化にかか
わらず、より正の端子に対して安定した正確な電圧を生
じる、小さなサイズの基準回路を提供することである。
わらず、より正の端子に対して安定した正確な電圧を生
じる、小さなサイズの基準回路を提供することである。
本発明の教示するところによると、電流ミラー回路が結
合された第1及び第2のトランジスタを有する相互コン
ダクタンスのアンプを含むバンド・ギャップ調整器(b
and gap regulator )が提供される
。負のフィードバック回路が、アンプ及び電流ミラー回
路間の共通地点から、第1及び第2のトランジスタのエ
ミッタに結合されている。
合された第1及び第2のトランジスタを有する相互コン
ダクタンスのアンプを含むバンド・ギャップ調整器(b
and gap regulator )が提供される
。負のフィードバック回路が、アンプ及び電流ミラー回
路間の共通地点から、第1及び第2のトランジスタのエ
ミッタに結合されている。
本発明の前記の及びその他の目的、特徴、並びに利点は
、添付図面に示された、本発明の好実施例についての以
下のより特定した説明から明らかに表るであろう。
、添付図面に示された、本発明の好実施例についての以
下のより特定した説明から明らかに表るであろう。
添付図の回路をより詳細に参照するに、以下のものを含
む、本発明のバンド・ギャップ調整器の好実施例が示さ
れている。即ち、NPN型の第1及び第2のバイポーラ
・トランジスタT1及びT2、並びに第1及び第2の抵
抗体R1及びR2を有する相互コンダクタンス・アンプ
とPNP型の第3のバイポーラ・トランジスタT3、第
1のダイオードD1、並びに第3及び第4の抵抗体R6
及びR4を有する電流ミラー回路と、NPN型の第4の
バイポーラ・トランジスタT4、第2のダイオードD2
、並びに、例えば−5ボルトに等しい負の電圧端子−■
に接続された、矢印により示されている電流源を有する
負のフィードバック回路とを含む。抵抗体R1、R2、
R3及びR4の値は、各々300.1800.100及
び100Ωに等しい。トランジスタT1対T2のエミッ
タ領域の比は、これらの抵抗体の値については、4に等
しく、一方、電流ミラー比は、1対1である。
む、本発明のバンド・ギャップ調整器の好実施例が示さ
れている。即ち、NPN型の第1及び第2のバイポーラ
・トランジスタT1及びT2、並びに第1及び第2の抵
抗体R1及びR2を有する相互コンダクタンス・アンプ
とPNP型の第3のバイポーラ・トランジスタT3、第
1のダイオードD1、並びに第3及び第4の抵抗体R6
及びR4を有する電流ミラー回路と、NPN型の第4の
バイポーラ・トランジスタT4、第2のダイオードD2
、並びに、例えば−5ボルトに等しい負の電圧端子−■
に接続された、矢印により示されている電流源を有する
負のフィードバック回路とを含む。抵抗体R1、R2、
R3及びR4の値は、各々300.1800.100及
び100Ωに等しい。トランジスタT1対T2のエミッ
タ領域の比は、これらの抵抗体の値については、4に等
しく、一方、電流ミラー比は、1対1である。
トランジスタT1及びT2のベースは、相互接続され、
トランジスタT2のエミッタは、第2の抵抗体R2及び
電流源を通って負の電圧端子−Vに接続されている、一
方、トランジスタT1のエミッタは、直列に配置された
第1及び第2の抵抗体R1及びR2並びに電流源を通っ
て負の電圧端子−■に接続されている。第3の抵抗体R
3の一方の端は、第2トランジスタT2のベースと、第
1のダイオードDI?通して接地のような基準電位の地
点とに接続されている。一方、第3の抵抗体R3の他方
の端は、第2トランジスタT2のコレクタに接続されて
いる。PNP )ランジスタT6のコレクタは、第1ト
ランジスタT1のコレクタに接続され、ベースは、第2
トランジスタT2のコレクタに接続され、一方エミッタ
は、第4の抵抗体R4を通って基準電位の地点に接続さ
れている。第4トランジスタT4のコレクタは、基準電
位の地点に接続され、ベースは、第1トランジスタT1
のコレクタに接続され、エミッタは、第2ダイオードD
2及び電流源を通って負の電圧端子−■に接続されてい
る。出力端子は、第4トランジスタT4のエミッタに提
供されている。
トランジスタT2のエミッタは、第2の抵抗体R2及び
電流源を通って負の電圧端子−Vに接続されている、一
方、トランジスタT1のエミッタは、直列に配置された
第1及び第2の抵抗体R1及びR2並びに電流源を通っ
て負の電圧端子−■に接続されている。第3の抵抗体R
3の一方の端は、第2トランジスタT2のベースと、第
1のダイオードDI?通して接地のような基準電位の地
点とに接続されている。一方、第3の抵抗体R3の他方
の端は、第2トランジスタT2のコレクタに接続されて
いる。PNP )ランジスタT6のコレクタは、第1ト
ランジスタT1のコレクタに接続され、ベースは、第2
トランジスタT2のコレクタに接続され、一方エミッタ
は、第4の抵抗体R4を通って基準電位の地点に接続さ
れている。第4トランジスタT4のコレクタは、基準電
位の地点に接続され、ベースは、第1トランジスタT1
のコレクタに接続され、エミッタは、第2ダイオードD
2及び電流源を通って負の電圧端子−■に接続されてい
る。出力端子は、第4トランジスタT4のエミッタに提
供されている。
このバンド・ギャップ調整器では、温度に関しての電圧
変化は、第2トランジスタT2のエミッタ・ペース接合
間の電圧変化が第2の抵抗体R2間の電圧変化に等しく
且つ正反対となるように、回路の値を選択することによ
り補正される。本発明の調整器では、第1及び第2のト
ランジスタT1及びT2は、同じ電流レベルで動作する
。しかし、第1トランジスタT1のベース・エミッタ接
合領域H1第2)ランジスタT2の対応する領域よりも
、4乃至10倍も太きい。この結果、第1.トランジス
タT1は、第2トランジスタT2よりも低い電流密度を
有し、それ故に、葛1トランジスタT1のベース・エミ
ッタ接合間の電圧降下は、コレクタ電流の所与のレベル
については、第2トランジスタT2のものよシも小さい
。エミッタ・ベース接合の温度係数は、それらの電流密
度に逆比例する。従って、第1の抵抗体81間で生じる
電圧は、第1及び第2のトランジスタT1及びT2のベ
ース・エミッタ接合の電圧降下の差に等しく、そして正
の温度係数゛を有する。抵抗体R1を通って流れる電流
は、この電圧差に比例するので、第2の抵抗体R2間の
電圧降下もまた、この電圧差に比例する。回路パラメー
タを適当に選択することにより、正の温度係数を有する
第2抵抗体R2間の電圧降下と、負の温度係数を有する
第2トランジスタT2間の電圧降下とは、それらの温度
係数が互いに相殺し合って、結果として、ゼロの温度係
数、並びにトランジスタの半導体物質のバンド・ギャッ
プ電圧に実質的に°等しい大きさを有する、出力端子に
おける電圧を生じるように、組合せられ得ることを、理
解されたい。
変化は、第2トランジスタT2のエミッタ・ペース接合
間の電圧変化が第2の抵抗体R2間の電圧変化に等しく
且つ正反対となるように、回路の値を選択することによ
り補正される。本発明の調整器では、第1及び第2のト
ランジスタT1及びT2は、同じ電流レベルで動作する
。しかし、第1トランジスタT1のベース・エミッタ接
合領域H1第2)ランジスタT2の対応する領域よりも
、4乃至10倍も太きい。この結果、第1.トランジス
タT1は、第2トランジスタT2よりも低い電流密度を
有し、それ故に、葛1トランジスタT1のベース・エミ
ッタ接合間の電圧降下は、コレクタ電流の所与のレベル
については、第2トランジスタT2のものよシも小さい
。エミッタ・ベース接合の温度係数は、それらの電流密
度に逆比例する。従って、第1の抵抗体81間で生じる
電圧は、第1及び第2のトランジスタT1及びT2のベ
ース・エミッタ接合の電圧降下の差に等しく、そして正
の温度係数゛を有する。抵抗体R1を通って流れる電流
は、この電圧差に比例するので、第2の抵抗体R2間の
電圧降下もまた、この電圧差に比例する。回路パラメー
タを適当に選択することにより、正の温度係数を有する
第2抵抗体R2間の電圧降下と、負の温度係数を有する
第2トランジスタT2間の電圧降下とは、それらの温度
係数が互いに相殺し合って、結果として、ゼロの温度係
数、並びにトランジスタの半導体物質のバンド・ギャッ
プ電圧に実質的に°等しい大きさを有する、出力端子に
おける電圧を生じるように、組合せられ得ることを、理
解されたい。
第1トラ、ンジスタT1のコレクダに接続された第4ト
ランジスタT4のベースと、第1及び第2の抵抗体R1
及びR2を通って第1及び第2のトランジスタT1及び
T2のエミッタに接続された第2のダイオードD2の陰
極とにより、先に述べたように正の温度係数を有する第
1及び第2.のトランジスタT1及びT2のコレクタに
おいて、従つて、また、電流ミラー回路D1、T3、R
3及びR4において、電流を一定に維持することになる
、負のフィードバック−パスが提供されていることを、
理解されたい。
ランジスタT4のベースと、第1及び第2の抵抗体R1
及びR2を通って第1及び第2のトランジスタT1及び
T2のエミッタに接続された第2のダイオードD2の陰
極とにより、先に述べたように正の温度係数を有する第
1及び第2.のトランジスタT1及びT2のコレクタに
おいて、従つて、また、電流ミラー回路D1、T3、R
3及びR4において、電流を一定に維持することになる
、負のフィードバック−パスが提供されていることを、
理解されたい。
もし、第4トランジスタT4のベース電流が増加するな
ら、T4のエミッタ電流もまた増加する。
ら、T4のエミッタ電流もまた増加する。
電流源は一定の電流を生じるので、第4トランジスタの
エミッタ電流の増加は、第、2抵抗体R2を通る電流の
対応する減少を生じ、第1及び第2トランジスタT1及
°びT2に対して利用できる電流を減少させる。即ち、
第1及び第2トランジスタT1及びT2のコレクタにお
ける電流を減少させる。
エミッタ電流の増加は、第、2抵抗体R2を通る電流の
対応する減少を生じ、第1及び第2トランジスタT1及
°びT2に対して利用できる電流を減少させる。即ち、
第1及び第2トランジスタT1及びT2のコレクタにお
ける電流を減少させる。
両トランジスタTI−及びT2中の電流の流れにおいて
減少が存在するのであるが、第2トランジスタT2を通
る電流の流れにおいて、より大きな減少が存在する。第
1の抵抗体R1のために、第、1トランジスタT1にお
けるよりも第2トランジスタT2における方が、より大
きな電流の変化が存在することになる。この電流変化は
、第3トランジスタT3のベースを通って、そして第4
トランジスタT4のベースへ反映される。従って、正味
のフィードバックは負であり、そして調整回路は、安定
される。
減少が存在するのであるが、第2トランジスタT2を通
る電流の流れにおいて、より大きな減少が存在する。第
1の抵抗体R1のために、第、1トランジスタT1にお
けるよりも第2トランジスタT2における方が、より大
きな電流の変化が存在することになる。この電流変化は
、第3トランジスタT3のベースを通って、そして第4
トランジスタT4のベースへ反映される。従って、正味
のフィードバックは負であり、そして調整回路は、安定
される。
調整された電圧が、前記したようにトランジスタT1及
びT2のベースと、第2抵抗体R2及び第2ダイオード
D・2間の共通地点との間に現われるが、しかし、電流
ミラー回路及びフィードバック回路に各々第1及び第2
のダイオードD1及びD2i提供することにより、ダイ
オードD1及びD2間のトラッキング(trackin
g )のため、出力端子と接地との間に、調整された電
圧がまた生じる。第1及び第2のダイオードD1及びD
2は他の成分で置換されるが、しかしながら、これらの
成分は、電圧に関して同じ温度係数を有する必要がある
。さらに、第1ダイオードD1は、それが第1トランジ
スタT2のベースに結合されている限シは、電流ミラー
回路内に配置される必要のガいことは、理解されるべき
である。
びT2のベースと、第2抵抗体R2及び第2ダイオード
D・2間の共通地点との間に現われるが、しかし、電流
ミラー回路及びフィードバック回路に各々第1及び第2
のダイオードD1及びD2i提供することにより、ダイ
オードD1及びD2間のトラッキング(trackin
g )のため、出力端子と接地との間に、調整された電
圧がまた生じる。第1及び第2のダイオードD1及びD
2は他の成分で置換されるが、しかしながら、これらの
成分は、電圧に関して同じ温度係数を有する必要がある
。さらに、第1ダイオードD1は、それが第1トランジ
スタT2のベースに結合されている限シは、電流ミラー
回路内に配置される必要のガいことは、理解されるべき
である。
本発明の回路は、接地に対して規定された小さな負の電
圧を生じ、負の基準電圧を必要とする集積回路で容易に
用いられることに、注意すべきだ。
圧を生じ、負の基準電圧を必要とする集積回路で容易に
用いられることに、注意すべきだ。
出力電圧に独立となるように指定さfiた電流源を有す
る場合には、第2抵抗体R2、トランジスタT2及びダ
イオードDI’iz通る接地までの電流パスにより、調
整器は、パワー・アップ時に自動的にス夛−卜する。
る場合には、第2抵抗体R2、トランジスタT2及びダ
イオードDI’iz通る接地までの電流パスにより、調
整器は、パワー・アップ時に自動的にス夛−卜する。
先に示したように、電流ミラー回路DI、T3、R3及
びR4は、1対1の比を有する相互コンダクタンス・ア
ンプT1及びT2中へ電流を与えるが、しかしながら、
所望なら、第2トランジスタT2のペース・エミッタ接
合及び第2抵抗体R2の間の等しいがしかし正反対であ
る電圧降下を維持するのに、第1及び第2のトランジス
タT1及びT2のベース・エミッタ接合のサイズにおけ
る釣り合った変化を有して、第1及び第2のトランジス
タT1及びT2のコレクタへ、他の割合の電流が供給さ
れ得る。
びR4は、1対1の比を有する相互コンダクタンス・ア
ンプT1及びT2中へ電流を与えるが、しかしながら、
所望なら、第2トランジスタT2のペース・エミッタ接
合及び第2抵抗体R2の間の等しいがしかし正反対であ
る電圧降下を維持するのに、第1及び第2のトランジス
タT1及びT2のベース・エミッタ接合のサイズにおけ
る釣り合った変化を有して、第1及び第2のトランジス
タT1及びT2のコレクタへ、他の割合の電流が供給さ
れ得る。
従って、本発明によシ、接地のようなより正の端子に対
して負である、比較的小さく、高度に調整された電圧を
生じる、簡単外バンド・ギャップ調整回路が提供された
ことを理解されたい。本発明の回路は、小さな負の基準
電圧を提供するために、例えば、−5ポルト乃至はそれ
より小さい、減少された電圧を有する負の電源で、容易
に用いられ得る。
して負である、比較的小さく、高度に調整された電圧を
生じる、簡単外バンド・ギャップ調整回路が提供された
ことを理解されたい。本発明の回路は、小さな負の基準
電圧を提供するために、例えば、−5ポルト乃至はそれ
より小さい、減少された電圧を有する負の電源で、容易
に用いられ得る。
【図面の簡単な説明】
添付図は、本発明のバンド・ギャップ調整器の好実施例
を示す回路図である。 出願人 インターf−ホル・ビジネス・マシ旨Xズ
・コーポレーション代理人 弁理士 岡 1)
次 生(外1名)
を示す回路図である。 出願人 インターf−ホル・ビジネス・マシ旨Xズ
・コーポレーション代理人 弁理士 岡 1)
次 生(外1名)
Claims (2)
- (1)トランジスタ、抵抗手段並びに負荷回路を有する
相互コンダクタンス・アンプと、前記抵抗手段を介して
前記トランジスタのエミッタに結合された負のフィード
バック回路とを備え、前記負荷回路と前記フィードバッ
ク回路が類似する電圧温度係数のインピーダンスを有し
ていること全特徴とするバンド・ギャップ調整器。 - (2)前記負荷回路が、電流ミラー回路である、特許請
求の範囲第(1)項記載のバンド・ギャップ調整器。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/325,889 US4433283A (en) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | Band gap regulator circuit |
US325889 | 1994-10-19 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5894019A true JPS5894019A (ja) | 1983-06-04 |
JPH0421215B2 JPH0421215B2 (ja) | 1992-04-09 |
Family
ID=23269904
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57155298A Granted JPS5894019A (ja) | 1981-11-30 | 1982-09-08 | 基準電圧発生回路 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4433283A (ja) |
EP (1) | EP0080620B1 (ja) |
JP (1) | JPS5894019A (ja) |
DE (1) | DE3275491D1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6146508A (ja) * | 1984-08-11 | 1986-03-06 | Fujitsu Ltd | 定電流源安定化回路 |
Families Citing this family (8)
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---|---|---|---|---|
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US4810962A (en) * | 1987-10-23 | 1989-03-07 | International Business Machines Corporation | Voltage regulator capable of sinking current |
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EP0513928B1 (en) * | 1991-05-17 | 1996-08-21 | Rohm Co., Ltd. | Constant voltage circuit |
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