(57)【要約】【課題】電源電圧が低下した場合であっても、極力、基準電圧の出力を維持すること。【解決手段】基準電圧発生回路１００のツェナーダイオードＺＤ１０１のカソード側電圧Ｖ１０４が、本来発生すべきツェナー電圧よりも低下すると、第１及び第２の基準電圧サポート回路２００，３００が、基準電圧発生回路１００の低電圧側の分圧抵抗１０３に補充電流を流し込む。従って、電源電圧ＶＢが低下して、基準電圧発生回路１００のツェナーダイオードＺＤ１０１がツェナー電圧を発生することができなくなり、分圧抵抗１０２，１０３に印加される電圧が、本来、印加されるべきツェナー電圧よりも低下した場合であっても、低電圧側の分圧抵抗１０３の電圧Ｖ１０２は、補充電流の分だけ嵩上げされるので、基準電圧ＶＯの低下を抑制することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ツェナーダイオードと、分圧抵抗とを含み、電源電圧が供給されたときに、前記ツェナーダイオードが発生するツェナー電圧を前記分圧抵抗で分圧し、その分圧後の電圧に基づき基準電圧を出力する基準電圧発生回路と、
前記ツェナーダイオードのカソード側電圧を監視し、このカソード側電圧が、前記ツェナー電圧よりも低下したとき、低電圧側の前記分圧抵抗に補充電流を流し込むことにより、前記基準電圧の低下を抑制する基準電圧サポート回路と、を備えることを特徴とする基準電圧発生装置。
【請求項２】
前記基準電圧サポート回路は、前記ツェナーダイオードのカソード側電圧が前記ツェナー電圧よりも低下するに従って大きくなる補充電流を前記低電圧側の分圧抵抗に流し込むことを特徴とする請求項１に記載の基準電圧発生装置。
【請求項３】
前記基準電圧発生回路は、前記ツェナーダイオードと直列に接続された整流ダイオードをさらに備え、
前記基準電圧サポート回路は、
前記基準電圧発生回路のツェナーダイオードと同じツェナー電圧を発生するツェナーダイオードと、
前記基準電圧発生回路のツェナーダイオードのカソード側電圧と、前記基準電圧サポート回路のツェナーダイオードのカソード側電圧とを比較する比較部と、
前記電源電圧が低下したとき、前記基準電圧サポート回路のツェナーダイオードは、ツェナー電圧を発生しているが、前記整流ダイオードの電圧降下分だけ低い電圧が印加される前記基準電圧発生回路のツェナーダイオードがオフして、ツェナー電圧の発生を停止した結果、前記比較部により、前記基準電圧発生回路のツェナーダイオードのカソード側電圧が、前記基準電圧サポート回路のツェナーダイオードのカソード側電圧である前記ツェナー電圧よりも低下したと判定されると、それらの電圧差に応じた補充電流を発生して、前記基準電圧発生回路の低電圧側の分圧抵抗に与える制御部と、を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の基準電圧発生装置。
【請求項４】
前記基準電圧サポート回路は、
前記基準電圧発生回路のツェナーダイオードがオフしたとき、当該ツェナーダイオードのカソード側電圧よりも大きくなる比較電圧を、電源電圧を分圧することによって発生させる比較電圧発生部と、
前記基準電圧発生回路のツェナーダイオードのカソード側電圧と、前記比較電圧発生部が発生する比較電圧とを比較する比較部と、
前記電源電圧が低下したとき、前記基準電圧発生回路のツェナーダイオードがオフして、ツェナー電圧の発生を停止した結果、前記比較部により、前記基準電圧発生回路のツェナーダイオードのカソード側電圧が、前記比較電圧よりも低下したと判定されると、それらの電圧差に応じた補充電流を発生して、前記基準電圧発生回路の低電圧側の分圧抵抗に与える制御部と、を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の基準電圧発生装置。
【請求項５】
前記比較電圧発生部は、発生する比較電圧を、前記基準電圧発生回路のツェナーダイオードのツェナー電圧以下に制限する電圧制限部を有することを特徴とする請求項４に記載の基準電圧発生装置。
【請求項６】
前記基準電圧発生回路は、前記ツェナーダイオードと直列に接続された整流ダイオードをさらに備え、
前記基準電圧サポート回路は、第１の基準電圧サポート回路と、第２の基準電圧サポート回路とからなり、
前記第１の基準電圧サポート回路は、
前記基準電圧発生回路のツェナーダイオードと同じツェナー電圧を発生するツェナーダイオードと、
前記基準電圧発生回路のツェナーダイオードのカソード側電圧と、前記第１の基準電圧サポート回路のツェナーダイオードのカソード側電圧とを比較する第１の比較部と、
前記電源電圧が低下したとき、前記第１の基準電圧サポート回路のツェナーダイオードは、ツェナー電圧を発生しているが、前記整流ダイオードの電圧降下分だけ低い電圧が印加される前記基準電圧発生回路のツェナーダイオードがオフして、ツェナー電圧の発生を停止した結果、前記第１の比較部により、前記基準電圧発生回路のツェナーダイオードのカソード側電圧が、前記第１の基準電圧サポート回路のツェナーダイオードのカソード側電圧である前記ツェナー電圧よりも低下したと判定されると、それらの電圧差に応じた補充電流を発生して、前記基準電圧発生回路の低電圧側の分圧抵抗に与える第１の制御部と、を有し、
前記第２の基準電圧サポート回路は、
前記電源電圧が低下して、前記第１の基準電圧サポート回路のツェナーダイオードがオフするときに、前記基準電圧発生回路のツェナーダイオードのカソード側電圧以上となる比較電圧を、前記電源電圧を分圧することにより発生させる比較電圧発生部と、
前記基準電圧発生回路のツェナーダイオードのカソード側電圧と、前記比較電圧発生部が発生する比較電圧とを比較する第２の比較部と、
前記第２の比較部により、前記基準電圧発生回路のツェナーダイオードのカソード側電圧が、前記比較電圧よりも低下したと判定されると、それらの電圧差に応じた補充電流を発生して、前記基準電圧発生回路の低電圧側の分圧抵抗に与える第２の制御部と、を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の基準電圧発生装置。
【請求項７】
前記第２の基準電圧サポート回路の比較電圧発生部は、発生する比較電圧を、前記基準電圧発生回路のツェナーダイオードのツェナー電圧以下に制限する電圧制限部を有することを特徴とする請求項６に記載の基準電圧発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源電圧が供給されたときに、所望の基準電圧を発生する基準電圧発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば、マイクロコンピュータからなる電子制御装置に組み込まれるＡ／Ｄ変換器や判定回路など、各種の電子回路を高精度に動作させるために必要な基準電圧を発生する装置として、ツェナーダイオードを備え、このツェナーダイオードが発生する一定電圧であるツェナー電圧を利用して、基準電圧を発生させるように構成された基準電圧発生装置が知られている。
【０００３】
図４に、従来の基準電圧発生装置の一例による構成を示す。図４に示すように、従来の基準電圧発生装置は、ツェナーダイオードを含む基準電圧回路１０５を有している。この基準電圧回路１０５には、ツェナーダイオードに過電流が流れて、ツェナーダイオードが損傷することを防止すべく、直列に定電流回路１０１が接続されている。従って、図示しない電源から電源電圧ＶＢが供給されると、基準電圧回路１０５のツェナーダイオードは、定電流回路１０１からの一定電流を受けて、一定電圧であるツェナー電圧を発生する。
【０００４】
基準電圧回路１０５のツェナーダイオードが発生するツェナー電圧は、抵抗１０２，１０３の直列回路に印加される。これにより、抵抗１０２と抵抗１０３の中点には、抵抗１０２，１０３の抵抗値に応じてツェナー電圧を分圧した電圧が発生する。抵抗１０２，１０３により分圧された電圧は、ボルテージホロワを構成しているオペアンプ１０４を介して出力される。従って、抵抗１０２，１０３の抵抗値の選択により、所望の値の電圧を基準電圧ＶＯとして出力することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、電源により駆動すべき電気負荷が一時的に過大になるなどの理由で、電源電圧ＶＢが低下することが考えられる。上述した従来の基準電圧発生装置では、電源電圧ＶＢが低下して、ツェナーダイオードがツェナー電圧を発生することができなくなると、抵抗１０２，１０３の直列回路に印加される電圧は、ツェナー電圧よりも小さくなってしまう。その結果、従来の基準電圧発生装置は、所望の電圧値の基準電圧ＶＯを維持することができず、出力される電圧は、本来の基準電圧ＶＯよりも低下してしまう。
【０００６】
本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、電源電圧が低下した場合であっても、極力、基準電圧の出力を維持することが可能な基準電圧発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の基準電圧発生装置は、
ツェナーダイオードと、分圧抵抗とを含み、電源電圧が供給されたときに、ツェナーダイオードが発生するツェナー電圧を分圧抵抗で分圧し、その分圧後の電圧に基づき基準電圧を出力する基準電圧発生回路と、
ツェナーダイオードのカソード側電圧を監視し、このカソード側電圧が、ツェナー電圧よりも低下したとき、低電圧側の分圧抵抗に補充電流を流し込むことにより、基準電圧の低下を抑制する基準電圧サポート回路と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
上述したように請求項１に記載の基準電圧発生装置は、基準電圧サポート回路を有し、この基準電圧サポート回路は、ツェナーダイオードのカソード側電圧がツェナー電圧よりも低下すると、基準電圧発生回路の低電圧側の分圧抵抗に補充電流を流し込む。従って、電源電圧が低下して、基準電圧発生回路のツェナーダイオードがツェナー電圧を発生することができなくなり、分圧抵抗に印加される電圧が、本来、印加されるべきツェナー電圧よりも低下した場合であっても、低電圧側の分圧抵抗の端子電圧は、補充電流の分だけ嵩上げされるので、基準電圧の低下を抑制することができる。
【０００９】
請求項２に記載したように、基準電圧サポート回路は、ツェナーダイオードのカソード側電圧が前記ツェナー電圧よりも低下するに従って大きくなる補充電流を低電圧側の分圧抵抗に流し込むことが好ましい。これにより、電源電圧の低下度合が大きくなっても、基準電圧に相当する電圧を継続して出力することができる。
【００１０】
請求項３に記載したように、基準電圧発生回路は、ツェナーダイオードと直列に接続された整流ダイオードをさらに備え、
基準電圧サポート回路は、
基準電圧発生回路のツェナーダイオードと同じツェナー電圧を発生するツェナーダイオードと、
基準電圧発生回路のツェナーダイオードのカソード側電圧と、基準電圧サポート回路のツェナーダイオードのカソード側電圧とを比較する比較部と、
電源電圧が低下したとき、基準電圧サポート回路のツェナーダイオードは、ツェナー電圧を発生しているが、整流ダイオードの電圧降下分だけ低い電圧が印加される基準電圧発生回路のツェナーダイオードがオフして、ツェナー電圧の発生を停止した結果、比較部により、基準電圧発生回路のツェナーダイオードのカソード側電圧が、基準電圧サポート回路のツェナーダイオードのカソード側電圧であるツェナー電圧よりも低下したと判定されると、それらの電圧差に応じた補充電流を発生して、基準電圧発生回路の低電圧側の分圧抵抗に与える制御部と、を有することが好ましい。
【００１１】
ツェナーダイオードは、一般的に、正の温度特性を有し、温度が上昇するにつれて、発生するツェナー電圧が上昇する傾向がある。一方、整流ダイオードは、ツェナーダイオードとは逆に、負の温度特性を有し、温度が上昇するにつれて、順方向電圧（つまり、整流ダイオードに印加される電圧）が減少する傾向がある。
【００１２】
従って、上述したように、基準電圧発生回路において、ツェナーダイオードと直列に整流ダイオードを接続することにより、ツェナーダイオードの正の温度特性を、整流ダイオードの負の温度特性で相殺することができ、温度変化が生じた場合であっても、基準電圧の精度を確保することが可能になる。
【００１３】
このように、ツェナーダイオードと整流ダイオードを直列に接続して基準電圧発生回路を構成した場合、基準電圧サポート回路は、上述した請求項３に記載のように構成することができる。つまり、上述した請求項３は、基準電圧サポート回路の好ましい具体的な構成を示したものである。
【００１４】
請求項３に記載の基準電圧サポート回路は、基準電圧発生回路のツェナーダイオードと同じツェナー電圧を発生するツェナーダイオードを有し、比較部にて、これらのツェナーダイオードのカソード側電圧を比較する。ここで、上述したように、基準電圧発生回路では、ツェナーダイオードに整流ダイオードが直列に接続されている。このため、基準電圧発生回路のツェナーダイオードには、基準電圧サポート回路のツェナーダイオードに比較して、整流ダイオードによる電圧降下分だけ低い電圧が印加される。従って、電源電圧が低下したとき、基準電圧サポート回路のツェナーダイオードは、ツェナー電圧を発生しているが、基準電圧発生回路のツェナーダイオードは、ツェナー電圧の発生を停止した状態が生じうる。この場合、基準電圧発生回路のツェナーダイオードのカソード側電圧は、電源電圧から整流ダイオードの電圧降下分だけ低下した電圧となるため、基準電圧サポート回路のツェナーダイオードが発生するツェナー電圧よりも小さくなる。制御部では、このような電圧差に応じた補充電流を発生して、基準電圧発生回路の低電圧側の分圧抵抗に与える。このため、基準電圧発生回路のツェナーダイオードがツェナー電圧を発生できないレベルまで電源電圧が低下した場合であっても、基準電圧発生回路は、基準電圧に相当する電圧を継続して出力することができる。
【００１５】
請求項４は、基準電圧サポート回路の他の好ましい具体的な構成を示したものである。すなわち、請求項４に記載したように、基準電圧サポート回路は、
基準電圧発生回路のツェナーダイオードがオフしたとき、当該ツェナーダイオードのカソード側電圧よりも大きくなる比較電圧を、電源電圧を分圧することによって発生させる比較電圧発生部と、
基準電圧発生回路のツェナーダイオードのカソード側電圧と、比較電圧発生部が発生する比較電圧とを比較する比較部と、
電源電圧が低下したとき、基準電圧発生回路のツェナーダイオードがオフして、ツェナー電圧の発生を停止した結果、比較部により、基準電圧発生回路のツェナーダイオードのカソード側電圧が、比較電圧よりも低下したと判定されると、それらの電圧差に応じた補充電流を発生して、基準電圧発生回路の低電圧側の分圧抵抗に与える制御部と、を有するように構成しても良い。
【００１６】
上述した構成を備える基準電圧サポート回路によっても、電源電圧が低下して、基準電圧発生回路のツェナーダイオードがツェナー電圧を発生できなくなったとき、電源電圧が低下するほど大きくなる補充電流を低電圧側の分圧抵抗に与えることができる。従って、電源電圧が低下した場合であっても、基準電圧発生回路は、基準電圧に相当する電圧を継続して出力することができる。
【００１７】
なお、請求項４に記載した基準電圧サポート回路を採用する場合、請求項５に記載したように、比較電圧発生部は、発生する比較電圧を、基準電圧発生回路のツェナーダイオードのツェナー電圧以下に制限する電圧制限部を有することが好ましい。これにより、基準電圧発生回路のツェナーダイオードがツェナー電圧を発生できなくなったときのみ、比較電圧が、基準電圧発生回路のツェナーダイオードのカソード側電圧よりも大きくなるようになる。この電圧の大小関係が生じたときに、その電圧差に応じた補充電流を発生させることにより、基準電圧が低下する虞が生じたときのみに補充電流を与えることができる。
【００１８】
請求項６は、基準電圧サポート回路として、請求項３及び請求項４にそれぞれ記載した回路を共に備えるように構成したものである。すなわち、基準電圧発生回路は、ツェナーダイオードと直列に接続された整流ダイオードをさらに備え、
基準電圧サポート回路は、第１の基準電圧サポート回路と、第２の基準電圧サポート回路とからなり、
第１の基準電圧サポート回路は、
基準電圧発生回路のツェナーダイオードと同じツェナー電圧を発生するツェナーダイオードと、
基準電圧発生回路のツェナーダイオードのカソード側電圧と、前記第１の基準電圧サポート回路のツェナーダイオードのカソード側電圧とを比較する第１の比較部と、
電源電圧が低下したとき、第１の基準電圧サポート回路のツェナーダイオードは、ツェナー電圧を発生しているが、整流ダイオードの電圧降下分だけ低い電圧が印加される基準電圧発生回路のツェナーダイオードがオフして、ツェナー電圧の発生を停止した結果、第１の比較部により、基準電圧発生回路のツェナーダイオードのカソード側電圧が、第１の基準電圧サポート回路のツェナーダイオードのカソード側電圧であるツェナー電圧よりも低下したと判定されると、それらの電圧差に応じた補充電流を発生して、基準電圧発生回路の低電圧側の分圧抵抗に与える第１の制御部と、を有し、
第２の基準電圧サポート回路は、
電源電圧が低下して、第１の基準電圧サポート回路のツェナーダイオードがオフするときに、基準電圧発生回路のツェナーダイオードのカソード側電圧以上となる比較電圧を、電源電圧を分圧することにより発生させる比較電圧発生部と、
基準電圧発生回路のツェナーダイオードのカソード側電圧と、比較電圧発生部が発生する比較電圧とを比較する第２の比較部と、
第２の比較部により、基準電圧発生回路のツェナーダイオードのカソード側電圧が、比較電圧よりも低下したと判定されると、それらの電圧差に応じた補充電流を発生して、基準電圧発生回路の低電圧側の分圧抵抗に与える第２の制御部と、を有するものである。
【００１９】
上述したように、基準電圧サポート回路が、第１の基準電圧サポート回路と、第２の基準電圧サポート回路とからなり、第２の基準電圧サポート回路の比較電圧発生部が、第１の基準電圧サポート回路のツェナーダイオードがオフするときに、基準電圧発生回路のツェナーダイオードのカソード側電圧以上となる比較電圧を、電源電圧を分圧することにより発生させることにより、基準電圧に相当する電圧の出力を維持可能な電源電圧範囲を拡大することができる。つまり、電源電圧が低下し始めると、まず、第１の基準電圧サポート回路が動作して、基準電圧の発生をサポートする。さらに電源電圧が低下して、第１の基準電圧サポート回路では基準電圧の出力をサポートすることが困難になると、第２の基準電圧サポート回路により補充電流の供給が開始される。このように、第１及び第２の基準電圧サポート回路が連携して基準電圧の出力をサポートするので、基準電圧に相当する電圧の出力を維持可能な電源電圧範囲をより低い範囲まで拡大することができる。
【００２０】
なお、請求項７に関する作用効果は、上述した請求項５に関するものと同様であるため、説明を省略する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態による、基準電圧発生装置の全体構成を概略的に示す回路ブロック図である。なお、図４を用いて説明した従来例と同様の構成に対しては、同じ参照番号を付与している。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態による基準電圧発生装置は、主に、基準電圧発生回路１００と、第１の基準電圧サポート回路２００と、第２の基準電圧発生回路３００とから構成される。
【００２３】
基準電圧発生回路１００は、従来例と同様に、基準電圧回路１０５のツェナーダイオードが発生する一定電圧であるツェナー電圧（例えば約５Ｖ）を、分圧抵抗１０２，１０３で分圧するとともに、分圧後の電圧を、ボルテージホロワを構成するオペアンプ１０４を介して出力するものである。このため、基準電圧回路１０５のツェナーダイオードがツェナー電圧を発生できなくなるレベルまで電源電圧ＶＢが低下しない限り、基準電圧発生回路１００は、ツェナー電圧及び分圧抵抗１０２，１０３の抵抗値によって定められる所望の基準電圧ＶＯを出力することができる。なお、本実施形態では、約１Ｖ程度の電圧を基準電圧ＶＯとして出力する。
【００２４】
１０１は定電流回路である。この定電流回路１０１は、ツェナーダイオードに過大な電流が流れて、ツェナーダイオードが損傷することを防止するためのものである。従って、過大電流を防止できる限り、定電流回路１０１を通常の抵抗に置き換えても良い。
【００２５】
第１の基準電圧サポート回路２００は、基準電圧回路１０５のツェナーダイオードのカソード側電圧を入力し、このカソード側電圧が、ツェナーダイオードが本来発生すべきツェナー電圧よりも低下しているか否かを判定する。電源電圧ＶＢの低下により、基準電圧回路１０５のツェナーダイオードがオフすると、ツェナーダイオードのカソード側電圧が、本来発生すべきツェナー電圧よりも低下する。すると、基準電圧発生回路１００が、ツェナー電圧に基づいて所望の基準電圧ＶＯを発生することができなくなる。そのため、第１の基準電圧サポート回路２００は、基準電圧発生回路１００のツェナーダイオードのカソード側電圧が、本来発生すべきツェナー電圧よりも低いと判定した場合、それらカソード側電圧と発生すべきツェナー電圧との電圧差に応じた大きさの電流（補充電流）を発生して、低電圧側（ＧＮＤ側）の分圧抵抗１０３に流し込む。これにより、基準電圧発生回路１００のツェナーダイオードがオフして、分圧抵抗１０２、１０３の直列回路への印加電圧が低下しても、低電圧側の分圧抵抗１０３の端子電圧は、補充電流の分だけ嵩上げされるので、オペアンプ１０４から出力される電圧を、ほぼ基準電圧ＶＯに相当する電圧に維持することができる。なお、第１の基準電圧サポート回路２００の詳細な回路構成及びその動作は後述する。
【００２６】
第２の基準電圧サポート回路３００は、第１の基準電圧サポート回路２００による、基準電圧ＶＯの出力維持のための動作（サポート動作）が困難になるほど、電源電圧ＶＢがさらに低下したときに動作して、基準電圧発生回路１００から基準電圧ＶＯに相当する電圧を継続して出力することができるようにしたものである。この第２の基準電圧サポート回路３００の回路構成及び動作も後に詳細に説明する。
【００２７】
このように、本実施形態では、第１及び第２の基準電圧サポート回路２００，３００を備え、電源電圧ＶＢが低下し始めると、まず、第１の基準電圧サポート回路２００が動作して、基準電圧ＶＯに相当する電圧の発生が維持できるようにサポート動作を行う。さらに電源電圧ＶＢが低下して、第１の基準電圧サポート回路２００では、基準電圧ＶＯに相当する電圧の出力をサポートすることが困難になると、第２の基準電圧サポート回路３００が基準電圧ＶＯに相当する電圧の出力を維持するためのサポート動作を開始する。このように、第１及び第２の基準電圧サポート回路２００，３００が連携して基準電圧ＶＯの出力を極力維持するようにサポート動作を行うので、基準電圧ＶＯに相当する電圧の出力を維持可能な電源電圧ＶＢの範囲をより低い範囲まで拡大することができる。
【００２８】
次に、図２に基づいて、本実施形態による基準電圧発生装置の各部の詳細な回路構成を説明する。
【００２９】
図２において、まず、定電流発生回路４００について説明する。定電流発生回路４００においては、電源電圧ＶＢが与えられると、抵抗Ｒ４０１を介して、トランジスタＱ４０４にベース電流が供給され、トランジスタＱ４０４がオンする。すると、トランジスタＱ４０４を介してトランジスタＱ４０５にもベース電流が供給されて、トランジスタＱ４０５もオンする。その結果、カレントミラー構成のトランジスタＱ４０１，Ｑ４０２の各コレクタ電流が、それぞれ、トランジスタＱ４０４，Ｑ４０５を介して流れる。このとき、トランジスタＱ４０５のベースエミッタ間の電圧ＶＢＥ（約０．７Ｖ）に相当する電圧が抵抗Ｒ４０２に印加される。このため、抵抗Ｒ４０２を流れる電流は、上記ベースエミッタ間電圧ＶＢＥを抵抗Ｒ４０２の抵抗値で除算した一定値となる。
【００３０】
ここで、各々のトランジスタＱ４０１，Ｑ４０２，Ｑ４０４，Ｑ４０５のベース電流は、エミッタ電流、コレクタ電流に対して無視できる程度に小さい。従って、抵抗Ｒ４０２を流れる一定電流が、トランジスタＱ４０１のエミッタ電流（コレクタ電流）とみなすことができる。また、トランジスタＱ４０２は、トランジスタＱ４０１とカレントミラーを構成しているので、トランジスタＱ４０２にも、同じエミッタ電流（コレクタ電流）が流れる。このようにして、定電流発生回路４００の各トランジスタＱ４０１，Ｑ４０２，Ｑ４０４，Ｑ４０５には、電源電圧ＶＢの変動によらず、ほぼ一定の電流が流れる。
【００３１】
基準電圧発生回路１００は、定電流発生回路４００のトランジスタＱ４０１，Ｑ４０２とカレントミラー回路を構成するトランジスタＱ１０１を有している。つまり、トランジスタＱ１０１のベースは、定電流発生回路４００のトランジスタＱ４０１，Ｑ４０２のベースに接続されているので、定電流発生回路４００が動作したとき、トランジスタＱ４０１，Ｑ４０２に流れる電流と同じかもしくは比例する電流（コレクタ電流）が、基準電圧発生回路１００のトランジスタＱ１０１に流れる。このようにして、定電流発生回路４００と、トランジスタＱ１０１とで、基準電圧発生回路１００の定電流回路１０１が構成されている。
【００３２】
また、基準電圧発生回路１００において、トランジスタＱ１０１のコレクタには、整流ダイオードＤ１０１と、ツェナーダイオードＺＤ１０１との直列回路が接続されている。従って、トランジスタＱ１０１によって出力される一定のコレクタ電流が、整流ダイオードＤ１０１及びツェナーダイオードＺＤ１０１を介して流れ、ツェナーダイオードＺＤ１０１はツェナー電圧を発生する。つまり、本実施形態では、基準電圧発生回路１００における基準電圧回路１０５は、整流ダイオードＤ１０１とツェナーダイオードＺＤ１０１とによって構成されている。
【００３３】
ここで、基準電圧回路１０５を、整流ダイオードＤ１０１とツェナーダイオードＺＤ１０１との直列回路によって構成した理由について説明する。
【００３４】
ツェナーダイオードＺＤ１０１は、一般的に、正の温度特性を有し、温度が上昇するにつれて、発生するツェナー電圧が上昇する傾向がある。一方、整流ダイオードＤ１０１は、ツェナーダイオードＺＤ１０１とは逆に、負の温度特性を有し、温度が上昇するにつれて、順方向電圧Ｖｆ（つまり、整流ダイオードに印加される電圧）が減少する傾向がある。
【００３５】
従って、基準電圧発生回路１００において、ツェナーダイオードＺＤ１０１と直列に整流ダイオードＤ１０１を接続することにより、ツェナーダイオードＺＤ１０１の正の温度特性を、整流ダイオードＤ１０１の負の温度特性で相殺することができ、温度変化によらず、ほぼ一定の電圧Ｖ１０３を分圧抵抗１０２，１０３に印加することができる。この結果、温度変化が生じた場合であっても、基準電圧ＶＯの精度を確保することができるようになる。
【００３６】
次に、第１の基準電圧サポート回路２００の構成について説明する。第１の基準電圧サポート回路２００は、基準電圧発生回路１００のツェナーダイオードＺＤ１０１と同じツェナー電圧を発生するツェナーダイオードＺＤ２０１を備えている。このツェナーダイオードＺＤ２０１には、定電流発生回路４００のトランジスタＱ４０１，Ｑ４０２とカレントミラー回路を構成するトランジスタＱ２０５が接続されている。このため、ツェナーダイオードＺＤ２０１は、トランジスタＱ２０５から一定電流が与えられることでツェナー電圧を発生する。なお、トランジスタＱ２０５は、基準電圧発生回路１００のトランジスタＱ１０１と同じ電流値の一定電流を出力するように構成されている。
【００３７】
また、第１の基準電圧サポート回路２００は、基準電圧発生回路１００のツェナーダイオードＺＤ１０１のカソード側電圧Ｖ１０４がベースに印加されるトランジスタＱ２０３と、第１の基準電圧サポート回路２００のツェナーダイオードＺＤ２０１のカソード側電圧Ｖ２０１がベースに印加されるトランジスタＱ２０４を有している。トランジスタＱ２０３のエミッタと、トランジスタＱ２０４のエミッタとは、それぞれ、抵抗Ｒ２０１、Ｒ２０２を介して短絡されており、さらに、その短絡点は、抵抗Ｒ２０３を介して接地電位ＧＮＤに接続されている。
【００３８】
一方、トランジスタＱ２０３のコレクタと電源電圧ＶＢを供給する電源供給ラインとの間には、トランジスタＱ２０１が接続され、トランジスタＱ２０４のコレクタと電源供給ラインとの間には、トランジスタＱ２０２が接続されている。トランジスタＱ２０１と、トランジスタＱ２０２とは、互いのベースが接続され、カレントミラー回路を構成している。
【００３９】
また、トランジスタＱ２０１とトランジスタＱ２０３との接続線と、基準電圧発生回路１００の分圧抵抗１０２と分圧抵抗１０３との接続線とを結ぶ配線が設けられ、この配線に、第１の基準電圧サポート回路２００から基準電圧発生回路１００へ向かう方向を順方向とする整流ダイオードＤ２０１が接続されている。この整流ダイオードＤ２０１は、基準電圧発生回路１００のツェナーダイオードＺＤ１０１がツェナー電圧を発生することができなくなったときに、低圧側の分圧抵抗１０３に対して補充電圧を供給するための経路を形成するためのものである。
【００４０】
このように構成された第１の基準電圧サポート回路２００の動作について説明する。
【００４１】
ツェナーダイオードＺＤ１０１のカソード側電圧Ｖ１０４が、トランジスタＱ２０３のベースに印加されることにより、抵抗Ｒ２０１の上側（トランジスタＱ２０３側）の端部には、カソード側電圧Ｖ１０４からトランジスタＱ２０３のベースエミッタ間電圧ＶＢＥだけ下がった電圧が印加される。同様に、ツェナーダイオードＺＤ２０１のカソード側電圧Ｖ２０１が、トランジスタＱ２０４のベースに印加されることにより、抵抗Ｒ２０２の上側（トランジスタＱ２０４側）の端部には、カソード側電圧Ｖ２０１からトランジスタＱ２０４のベースエミッタ間電圧ＶＢＥだけ下がった電圧が印加される。
【００４２】
それらの抵抗Ｒ２０１と抵抗Ｒ２０２の下側（短絡点側）は短絡されている。このため、抵抗Ｒ２０１と抵抗Ｒ２０２の抵抗値を同じにした場合、ツェナーダイオードＺＤ１０１のカソード側電圧Ｖ１０４と、ツェナーダイオードＺＤ２０１のカソード側電圧Ｖ２０１とが同一であれば、抵抗Ｒ２０１と抵抗Ｒ２０２には同じ大きさの電流が流れる。なお、図３に示すように、電源電圧ＶＢが、各々のツェナーダイオードＺＤ１０１、ＺＤ２０１のツェナー電圧よりも十分に高い場合、各々のツェナーダイオードＺＤ１０１、ＺＤ２０１は、同一のツェナー電圧を発生するので、それぞれのカソード側電圧Ｖ１０４、Ｖ２０１は同一となる。
【００４３】
ここで、トランジスタＱ２０１，Ｑ２０２，Ｑ２０３，Ｑ２０４の各ベース電流は、エミッタ電流、コレクタ電流に対して無視できるほどに小さいと仮定する。すると、抵抗Ｒ２０１に流れる電流が、トランジスタＱ２０３のコレクタ電流となり、抵抗Ｒ２０２に流れる電流が、トランジスタＱ２０４のコレクタ電流となる。
【００４４】
トランジスタＱ２０３，Ｑ２０４にそれぞれ接続されているトランジスタＱ２０１とトランジスタＱ２０２とは、上述したようにカレントミラー回路を構成しているので、トランジスタＱ２０１とトランジスタＱ２０２のコレクタ電流は同一となる。従って、各々のツェナーダイオードＺＤ１０１、ＺＤ２０１のカソード側電圧Ｖ１０４、Ｖ２０１が同一である場合には、トランジスタＱ２０３，Ｑ２０４に同じ大きさの電流が流れるので、トランジスタＱ２０１から整流ダイオードＤ２０１を介して低電圧側の分圧抵抗１０３に流れ込む補充電流はゼロとなる。
【００４５】
次に、補充電流が生じるケースについて説明する。基準電圧発生回路１００のツェナーダイオードＺＤ１０１には整流ダイオードＤ１０１が直列に接続されているので、ツェナーダイオードＺＤ１０１は、ツェナーダイオードＺＤ２０１に比較して、整流ダイオードＤ１０１の電圧降下分だけ低い電圧が印加されることになる。このため、電源電圧ＶＢが低下したとき、基準電圧サポート回路２００のツェナーダイオードＺＤ２０１はツェナー電圧を発生しているが、基準電圧発生回路１００のツェナーダイオードＺＤ１０１は、ツェナー電圧の発生を停止した状態が生じうる。この場合、ツェナーダイオードＺＤ１０１のカソード側電圧Ｖ１０４は、低下した電源電圧ＶＢから整流ダイオードＤ１０１の電圧降下分だけ低下した電圧となるため、ツェナーダイオードＺＤ２０１のカソード側電圧Ｖ２０１であるツェナー電圧よりも小さくなる。
【００４６】
このように、ツェナーダイオードＺＤ２０１のカソード側電圧Ｖ２０１が、ツェナーダイオードＺＤ１０１のカソード側電圧Ｖ１０４よりも大きくなると、抵抗Ｒ２０２の両端に印加される電圧が、抵抗Ｒ２０１の両端に印加される電圧よりも大きくなる。このため、抵抗Ｒ２０２を流れる電流、すなわちトランジスタＱ２０４のコレクタ電流は、抵抗Ｒ２０１を流れる電流、すなわちトランジスタＱ２０３のコレクタ電流よりも大きくなる。
【００４７】
だたし、カレントミラー構成のトランジスタＱ２０１，Ｑ２０２のコレクタ電流は同一である。このため、上記のように、トランジスタＱ２０３のコレクタ電流と、トランジスタＱ２０４のコレクタ電流との差に相当する電流が、整流ダイオードＤ２０１を介して分圧抵抗Ｒ１０３に供給される。
【００４８】
すなわち、第１の基準電圧サポート回路２００では、図３に示すように、ツェナーダイオードＺＤ１０１のカソード側電圧Ｖ１０４が、ツェナーダイオードＺＤ２０１のカソード側電圧Ｖ２０１よりも低下すると、両カソード側電圧Ｖ１０４，Ｖ２０１の電圧差（Ｖ２０１−Ｖ１０４）を抵抗Ｒ２０１（＝抵抗Ｒ２０２）の抵抗値で除算した分の電流が分圧抵抗１０３に流れ込み、分圧抵抗１０２，１０３の中点電位Ｖ１０２を上昇させるように動作する。
【００４９】
ここで、ツェナーダイオードＺＤ１０１のカソード側電圧Ｖ１０４が、ツェナーダイオードＺＤ２０１のカソード側電圧Ｖ２０１よりも電圧ＶＡだけ低下したとすると、分圧抵抗１０２，１０３の直列抵抗に印加される電圧Ｖ１０３も、電圧ＶＡだけ低下する。この場合、分圧抵抗１０２，１０３の中点電位Ｖ１０２の電圧低下ΔＶ１０２は、以下の式によって表すことができる。
（式１）
ΔＶ１０２＝ＶＡ×Ｒ１０３／（Ｒ１０２＋Ｒ１０３）
一方、整流ダイオードＤ２０１を介して分圧抵抗１０３に流れ込む補充電流Ｉは、以下の式によって表すことができる。
（式２）
Ｉ＝ＶＡ／Ｒ２０１
従って、ツェナーダイオードＺＤ１０１のカソード側電圧Ｖ１０４が電圧ＶＡ下がったときに、中点電位Ｖ１０２が低下しないようにするには、以下の式３，４が満足されれば良い。
（式３）
（Ｖ１０３−Ｖ１０２）／Ｒ１０２＝Ｖ１０２／Ｒ１０３
（式４）
（Ｖ１０３−ＶＡ−Ｖ１０２）／Ｒ１０２＋ＶＡ／Ｒ２０１＝Ｖ１０２／Ｒ１０３
式３，４について解くと、以下の関係が得られる。
（式５）
Ｒ１０２＝Ｒ２０１（＝Ｒ２０２）
上記式５の関係を満足するようにすれば、図３に示すように、ツェナーダイオードＺＤ１０１のカソード側電圧Ｖ１０４が低下した場合であっても、ツェナーダイオードＺＤ２０１が一定電圧であるツェナー電圧を発生している限り、オペアンプ１０４の出力電圧Ｖ１０１（基準電圧ＶＯ）が低下することを防止することができる。すなわち、図３において、補充電流Ｉが供給されなければ、出力電圧Ｖ１０１が、Ｖ１０１−１のように低下してしまうところ、補充電流Ｉの供給により、Ｖ１０１のラインを維持することが可能になるのである。
【００５０】
次に、第２の基準電圧サポート回路３００について説明する。この第２の基準電圧サポート回路３００は、その大部分の回路構成が、第１の基準電圧サポート回路２００と共通する。すなわち、第２の基準電圧サポート回路３００も、ツェナーダイオードＺＤ１０１のカソード側電圧Ｖ１０４及び後述する比較電圧Ｖ３０１がそれぞれベースに印加されるトランジスタＱ３０３，Ｑ３０４、これらのトランジスタＱ３０３，Ｑ３０４のエミッタに一端が接続され、他端が短絡される抵抗Ｒ３０１，Ｒ３０２、これら抵抗Ｒ３０１，Ｒ３０２の短絡点を接地電位に接続する配線に設けられた抵抗Ｒ３０３、トランジスタＱ３０３，Ｑ３０４と電源電圧ＶＢとの間に接続され、カレントミラー回路を構成するトランジスタＱ３０１，Ｑ３０２、及び、第２の基準電圧サポート回路３００から基準電圧発生回路１００への補充電流の経路の一部をなす整流ダイオードＤ３０１を備えている。
【００５１】
ただし、第１の基準電圧サポート回路２００では、ツェナーダイオードＺＤ２０１のカソード側電圧Ｖ２０１を、ツェナーダイオードＺＤ１０１のカソード側電圧Ｖ１０４の比較対象としたが、第２の基準電圧サポート回路３００では、分圧抵抗Ｒ３０４，Ｒ３０５によって電源電圧ＶＢを分圧した電圧を比較対象としている点で異なる。
【００５２】
このように、第２の基準電圧サポート回路３００では、分圧抵抗Ｒ３０４，Ｒ３０５を用いて、電源電圧ＶＢを分圧することによって比較電圧Ｖ３０１を発生させている。このため、第１の基準電圧サポート回路２００が、基準電圧ＶＯに相当する電圧の出力を維持するためのサポート動作を行うことができなくなるほど電源電圧ＶＢが低下した場合であっても、第２の基準電圧サポート回路３００は、基準電圧ＶＢに相当する電圧の出力を維持するためのサポート動作を行うことができる。
【００５３】
特に、本実施形態では、図３に示すように、電源電圧ＶＢが低下して、第１の基準電圧サポート回路２００のツェナーダイオードＺＤ２０１がツェナー電圧を発生できなくなったタイミングで、比較電圧Ｖ３０１が、ツェナーダイオードＺＤ１０１のカソード側電圧Ｖ１０４よりも大きくなるように、分圧抵抗Ｒ３０４，Ｒ３０５の抵抗値が設定されている。第１の基準電圧サポート回路２００の動作として説明したのと同様に、この比較電圧が、ツェナーダイオードＺＤ１０１のカソード側電圧Ｖ１０４よりも大きくなると、低電圧側の分圧抵抗１０３への補充電流の供給が開始される。
【００５４】
従って、本実施形態では、電源電圧ＶＢが低下し始めると、まず、第１の基準電圧サポート回路２００が動作して、基準電圧ＶＯに相当する電圧の発生が維持できるようにサポート動作を行う。このサポート動作により、図３に示すように、出力電圧Ｖ１０１は、Ｖ１０１−１のように低下せず、ほぼ、Ｖ１０１のラインを維持できる。
【００５５】
さらに電源電圧ＶＢが低下して、ツェナーダイオードＺＤ２０１がツェナー電圧を発生することができなくなり、第１の基準電圧サポート回路２００では、基準電圧ＶＯに相当する電圧の出力をサポートすることが困難になると（図３における５Ｖ付近）、第２の基準電圧サポート回路３００が基準電圧ＶＯに相当する電圧の出力を維持するためのサポート動作を開始する。このサポート動作により、出力電圧Ｖ１０１は、Ｖ１０１−２のように低下せず、その低下幅を減少させることができる。
【００５６】
なお、図３では、第２の基準電圧サポート回路３００のサポート動作により、出力電圧Ｖ１０１を維持できるように示されているが、実際には、出力電圧Ｖ１０１のラインよりも僅かに低下した電圧を出力する。また、図３において、電源電圧ＶＢが約３Ｖ付近の値となったときに、出力電圧Ｖ１０１が低下するように示されているが、これは、オペアンプ１０４の動作可能電圧よりも電源電圧ＶＢが低下したためである。
【００５７】
このように、本実施形態では、第１及び第２の基準電圧サポート回路２００，３００が連携して基準電圧ＶＯの出力を極力維持するようにサポート動作を行うので、基準電圧ＶＯに相当する電圧の出力を維持可能な電源電圧ＶＢの範囲をより低い範囲まで拡大することができる。
【００５８】
ここで、第２の基準電圧サポート回路３００は、分圧抵抗Ｒ３０４，Ｒ３０５の直列回路が、ツェナーダイオードＺＤ３０１と並列に接続されるように構成され、さらに、ツェナーダイオードＺＤ３０１に定電流を供給するトランジスタＱ３０５を備えている。このように、分圧抵抗Ｒ３０４，Ｒ３０５の直列回路と並列にツェナーダイオードＺＤ３０１を接続した理由を以下に説明する。
【００５９】
上述したように、分圧抵抗Ｒ３０４，Ｒ３０５により発生される比較電圧Ｖ３０１が、ツェナーダイオードＺＤ１０１のカソード側電圧Ｖ１０４よりも大きくなると、整流ダイオードＤ３０１を介して、基準電圧発生回路１００の低電圧側の分圧抵抗１０３に補充電流が供給される。このため、ツェナーダイオードＺＤ３０１を設けないと、電源電圧ＶＢが十分に高いレベルにあるときに、分圧抵抗Ｒ３０４，Ｒ３０５による比較電圧Ｖ３０１が、ツェナーダイオードＺＤ１０１のカソード側電圧Ｖ１０４よりも大きくなり、基準電圧発生回路１００へ補充電流が供給されてしまう。このような補充電流は、基準電圧発生回路１００が基準電圧ＶＯを出力する上で外乱となり、基準電圧ＶＯの変動（上昇）を招いてしまう。
【００６０】
これを避けるために、ツェナーダイオードＺＤ３０１が設けられており、分圧抵抗Ｒ３０４，Ｒ３０５による比較電圧Ｖ３０１が、最大でもツェナーダイオードＺＤ１０１のツェナー電圧以下の範囲となるように、ツェナーダイオードＺＤ３０１が分圧抵抗Ｒ３０４，Ｒ３０５の直列回路への印加電圧を制限している。これにより、比較電圧Ｖ３０１が、ツェナーダイオードＺＤ１０１のカソード側電圧Ｖ１０４よりも大きくなるのは、電源電圧ＶＢが低下して、ツェナーダイオードＺＤ１０１がツェナー電圧を発生できなくなったときに限定することができる。なお、図３に示すように、比較電圧Ｖ３０１が、ツェナーダイオードＺＤ１０１のカソード側電圧Ｖ１０４よりも大きくなったときには、ツェナーダイオードＺＤ３０１はオフしてツェナー電圧の発生を停止しており、分圧抵抗Ｒ３０４，Ｒ３０５は、低下した電源電圧ＶＢを分圧することによって比較電圧Ｖ３０１を発生する。
【００６１】
以上、本発明による好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することができる。
【００６２】
例えば、上述した実施形態は、電源電圧ＶＢが低下したときであっても、基準電圧ＶＯの出力の維持をサポートする回路として、第１及び第２の基準電圧サポート回路２００，３００を備えるものであった。しかしながら、第１及び第２の基準電圧サポート回路２００，３００をそれぞれ単独で使用しても良いことはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】実施形態による、基準電圧発生装置の全体構成を概略的に示す回路ブロック図である。
【図２】基準電圧発生装置の各部の詳細な回路構成を示す回路図である。
【図３】電源電圧の変化に対する、基準電圧発生装置の各部の電圧変化の様子を示したグラフである。
【図４】従来例による、基準電圧発生装置の構成を示す構成図である。
【符号の説明】
【００６４】
１００  基準電圧発生回路
１０１  定電流回路
１０２，１０３  分圧抵抗
１０４  オペアンプ
１０５  基準電圧回路
２００  第１の基準電圧サポート回路
３００  第２の基準電圧サポート回路
【図１】
2010020481.tif 000003
【図２】
2010020481.tif 000004
【図３】
2010020481.tif 000005
【図４】
2010020481.tif 000006