KR100200393B1 - 베타보상을가지는온도보상전압조정기 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 온도 보상 전압 조정기 회로는 두개의 종속 트랜지스터 사이의 베이스 회로에 위치한 제 1 저항기(Rx)와 회로의 제조시 변화는 프로세스에서 발생하는 상기 두개의 종속 트랜지스터에서의 베타 변화를 보상하기 위해 상기 두 개의 트랜지스터중 제 1 트랜지스터의 콜렉터 및 베이스 사이에 결합된 제 2 저항기(RF)를 구비한다.

Description

베타 보상을 가지는 온도 보상 전압 조정기
제1도는 베타보상을 가지는 종래 기술의 온도 보상 전압 조정기 회로를 간략히 도시한 개략도.
제2도는 양호한 실시예의 저압 조정기 회로를 간략히 도시한 개략도.
제3도는 동일한 트랜지스터 소자의 베타에서의 전압 변화로 인한 제1도 및 제2도 회로의 출력 전압에서의 비례적인 변화를 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 종래의 전압 조정기 회로 12 : 전류원
20 : 본 발명의 전압 조정기 회로
본 발명은 조정된 직류 출력 전압을 제공하는 기준 전압 공급 회로에 관한 것으로, 특히 온도 보상 집적 전압 보정기 회로에 관한 것인데, 이 회로는 반도체 프로세스 변화로 인한 회로 자체를 포함한 트랜지스터 소자의 베타 변화를 보상하는 수단을 구비한다.
예를 들면, ECL 회로를 바이어스 하는데 사용될 수 있는 D.C 기준 전압을 제공하는 집적 온도 보상 전압 조정기 회로가 종래 기술에 공지돼 있다. 온도 보상은 한쌍의 트랜지스터의 에미터 사이의 베이스-에미터 전압 △VBE에서의 차이를 설정하도록 상이한 전류 밀도에서 상기 트랜지스터를 동작시키고, 상기 트랜지스터로부터의 양의 온도게수를 가지는 전류를 설정하므로써 행해지는데 상기 전류는 온도 보상 기준 전압을 설정하도록 제 3 트랜지스터의 베이스-에미터 전압의 음의 온도 계수와 일련한 전압을 생성하는데 이용된다.
U.S 특허 제 3,781,648호는 집적 회로 제조 프로세스에서 프로세스 변화의 결과로서 생기는 트랜지스터 소자의 베타에 있어서의 변화를 보상하는 수단을 추가로 가지는 전술한 타입의 전압 조정기를 개시하고 있는데, 이하 상세히 설명되는 바와 같이, 상기 회로는 프로세스 변화로 인해 제 1 및 제 2 트랜지스터의 VBE및 베이스 전류가 변화하므로써 상기 트랜지스터의 베타기 변화할 때 기준 전압의 변화를 감소시키도록 상이한 전류 밀도에서 동작되는 상기 트랜지스터 사이의 베이스 회로의 위치한 저항기를 포함한다.
전술한 전압 조정기가 아주 잘 동작하지만, 오늘날의 높은 성능의 회로 설계에 있어서 필요시되는 개선된 베타보상 수단을 가지는 전술한 전압 조정기와 유사한 타입의 전압 조정기가 필요시되고 있다.
따라서 본 발명에서는 기준 전압이 설정되는 출력 및 상기 출력에 결합된 제 1 및 제 2 직렬 회로를 구비한 온도 보상 전압 조정기가 제공되는데, 상기 제 1 회로는 제 1 트랜지스터의 주 전극과 직렬인 제 1 저항기를 가지며, 상기 제 2 회로는 제 2 트랜지스터의 주 전극과 직렬인 제 2 및 제 3 저항기를 구비하며, 베타의 프로세스 변화를 보상하기 위한 제 4 및 제 5 저항기를 구비하며, 상기 제 5 저항기는 상기 두 개의 트랜지스터의 제어 전극 사이에서 결합되며, 상기 제 4 저항기는 제 1 트랜지스터의 제어 전극과 상기 제 1 저항기 사이에서 결합된다.
제1도를 보면, 베타 보상을 가지는 종래 기술의 온도 보상 전압 조정기 회로(10)가 도시 및 기술되고 있는데, 상기 조정기(10)는 Vcc 및 접지 기준 전위가 인가되는 제 1 및 제 2 전원 도선 사이에 결합되며, 전류원(12) 즉, VREF가 발생되는 출력단자와 Vcc사이에 결합된 저항기를 구비한다. 저항기 R1및 다이오드 접속 트랜지스터 Q1 을 포함하는 제 1 직렬회로가 VREF출력단자와 접지사이에 결합되며, 저항기 R2R4및 트랜지스터 Q2를 포함하는 제 2 직렬 회로가 VREF출력과 접지사이에 또한 결합된다. 종속 트랜지스터 Q1 및 Q2의 베이스 회로 사이에 결합된 저항기 Rx에 의해 온도 보상이 제공된다.
첫 번째 순서로 I1이 I2와 같게 다음의 방정식이 설정될 수 있다.
I1R1= VREF-VBEQ1; 및 (1)
I2= (VBEQ1- IB2Rx - VBEQ2)/R4- IB2(2)
여기서 IB2는 Q2의 베이스 전류이며, VBEQ1및 VBEQ2는 각기 Q1 및 Q2의 베이스-에미터 전압이다. R1과 R2가 동일한 값이고, 두 개의 트랜지스터의 베이스 전류가 콜넥터 전류에 비해서 상당히 작다면,
I1R1= I2R2(3)
방정식(1) 및 (2)를 방적식(3)으로 대치하면, VREF-VBEQ1= (VBEQ1- IB2Rx - VBEQ2)R2/R4- IB2R2또는 VRE= (R2/R4+ 1)VBEQ1- (R2/R4)VBEQ2- (Rx/R4+1)IB2R2-(4)식이 성립한다. VREF가 베타에서의변화에도 일정한 경우, VBE및 IB와 관련한 방정식(4)의 도함수는 제로로되어야 하며,
따라서, δVREF/δVBE+ δVREF/ δIB= 0, 고로, δVREF/δVBE= (R2/R4+ 1) △VBEQ1- (R2/R4)VBEQ2(5)
δVREF/δIB= -R2(Rx/R4+1) △IB2(6)
또한 방정식 (6)으로부터, 베타 변화로 인한 VREF의 변화가 트랜지스터 Q2의 베이스 전류 IB2에서의 변화와 관련된 음의 항에 의해 종래 기술의 전압 조정기에서 감소되는 것을 알수 있다. 따라서, Rx를 부가하면, 제 3 도의 파형(30)으로 도시된 집적 회로의 제조tl의 프로세스 변화로 인한 기준 전압 VREF의 변화의 개선을 제공할 수 있다.
이해하는 바와 같이, 트랜지스터 Q1 과 Q2 사이에 설정된 베이스-에미터 전압차가 I2가 양의 온도 계수를 가지도록 R4에 걸리는 △VBE양의 온도 계수 전위를 발생한다. 따라서, R2에 걸리는 전위는 양의온도 계수를 가지며, 이 계수는 통상 0 인 공지의 온도 계수를 가지는 VREF에서 발생한 Q3의 베이스-에미터 전압의 음의 온도 계수와 연속으로 합성된다.
상술한 종래 기술의 전압 조정기가 프로세스 변화로 인한 트랜지스터의 베타 변화를 보상하기 위한 수단을 제공하는 반면, 오늘날의 ghks경에서 필요시 되는 고성능의 전압 조정기 회로에 있어서는 더 큰 개선이 필요하다.
제2도를 참조하면, 양호한 실시예에 따른 개선된 베타 보상을 가지는 온도 보상 전압 조정기 회로(20)가 집적 회로 형으로 제조되기에 적합한 것으로 기술ehlf 것이다. 전압 조정기(20)는 VBE의 프로세스 변화로 인한 VREF의 변화를 더욱 감소시키는 추가의 베타 보상 수단을 구비하며, 상술한 전압 조정기(10)와 사실상 유사한 방식으로 동작하지만, 이하 기술하는 바와 같이 트랜지스터 Q1의 콜렉터 및 베이스 사이의 추가의 저항기 RF로 부터 개선된 베타 보상을 제공할 수 있다. 제1도와 관련하여 제2도의 유사한 부품에 대해서는 공통의 참조 번호를 사용한다.
도시한 바와 유사한 방식으로, 다음의 방정식이 전압 조정기(20)에 대해 쓰여질 수 있다.
VREF= (R2/R4+ 1)VBEQ1- (R2/R4)VBEQ2- (R2Rx/R4+ R2- RF) IB2+ RFIB1(7)
다시 상기 방적식 (7)을 미분하면,
δVREF/δVBE= (R2/R4+ 1) △VBEQ1- (R2/R4)VBEQ2(8) 및
δVREF/δIB= -R2(Rx/R4+1) △IB2+ RF(△IB1+ △IB2) (9)
방정식(8)(9)를 방정식(5)(6)과 비교하면, 베타 프로세스 변화로 인한 VREF변화에 잇어서의 감소가 추가의 항 RF(△IB1+ △IB2)에 의해 전압 조정기(20)에서 개선되는RJT을 볼 수 있는데, 이것은 제 1 도의 종래 기술의 전압 조정기와 비교하여 상당한 개선이다. 이러한 개선은 제 3 도의 비교 그래프에 도시되는데, 파형(30)은 베타가 종래 기술의 전압 조정기 회로(10)에서 변화할 때 VREF의 변화를 나타내고 있는 반면, 파형(32)은 전압 조정기(20)의 경우를 도시하고 있다.
따라서 상술한 바는 전압 조정기 회로의 조정된 출력 전압상의 프로세스 변화의 영향을 제거시키거나 적어도 상당히 제한하는 종래 기술보다 개선된 베타 보상을 가지는 신규의 전압 조정기 회로이다.

Claims (3)

  1. 동작 바이어스 전위를 수용하는 제 1 및 제 2 전원 도선; 기준 전위가 나타나는 단자; 상기 제 1 전원 도선과 상기 단자 사이에 결합된 전류원; 제 1 과 제 2 전극 및 제어 전극을 가진 제1 트랜지스터와 상기 단자와 상기 제 1 트랜지스터의 제 2 전극과 직렬 결합된 제 1 저항성 수단을 구비한 상기 단자와 상기 제 2 전원도선 사이에 결합된 제 1 직렬 회로를 형성하는 제 1 회로수단; 제 1 과 제 2 전극 및 제어 전극을 가진 제 2 트랜지스터와 상기 제 2 트랜지스터의 제2 전극과 직렬 결합된 제 2 저항성 수단 및 상기 제 2 트랜지스터의제 1 전극과 직렬 결합된 제 3 저항성 수단 구비하며 상기 단자와 상기 제 2 전원 도선 사이에 결합된 제 2 직렬 회로를 형성하는 제 2 회로 수단; 상기 제 1 및 제 2 트랜지스터의 상기 제어 전극 사이에 결합된 제 1 베타 보상 수단; 상기 제 1 트랜지스터의 제 2 전극 및 제어 전극 사이에 결합된 제 2 베타 보상 수단 및, 상기 단자 및 상기 제 2 전원 도선과 직렬 결합된 제 1 및 제 2 전극, 상기 제 2 트랜지스터의 제 2 전극에 결합된 제어 전극을 가진 제 3 트랜지스터 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 베타 보상을 하는 온도 보상 전압 조정기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제 1 베타 보상 수단은 제 1 저항기를 구비하는 것을 특징으로 하는 온도 보상 전압 조정기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제 2 베타 보상 수단은 제 2 저항기를 구비하는 것을 특징으로 하는 온도 보상 전압 조정기.
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