(57)【要約】      （修正有）【課題】正の温度係数を有する電圧を出力すると共に、正の温度係数を任意に設定することができる電圧発生回路を提供する。【解決手段】減算回路１６のオペアンプOP1の反転入力端子（−端子）を第１抵抗R7aを介して第２の電圧源１４に接続する。−端子と出力端子との間に第２抵抗R8aを接続する。OP1の非反転入力端子(+端子）を第３抵抗R8bを介して第１の電圧源１２に接続する。＋端子を第４抵抗R7bを介して接地する。第１の電圧源１２から正の温度係数を有する電圧Vptatを＋端子に入力し、第２の電圧源１４から負の温度係数を有する電圧Vpnを−端子に入力する。電圧Vpnの負の温度係数は減算により符号が逆転し、電圧Vptatの正の温度係数に電圧Vpnの温度係数の絶対値が足されて、正の温度係数を有する電圧Toutが出力される。【選択図】図１
2010224594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正の温度係数を有する第１電圧を出力する第１の電圧源と、
負の温度係数を有する第２電圧を出力する第２の電圧源と、
オペアンプと４個の抵抗とを含む差動増幅器として構成され、前記オペアンプの反転入力端子が第１抵抗を介して前記第２の電圧源に接続され且つ前記オペアンプの反転入力端子と出力端子との間に第２抵抗が接続されると共に、前記オペアンプの非反転入力端子が前記第２抵抗と同じ大きさの第３抵抗を介して前記第１の電圧源に接続され且つ前記オペアンプの非反転入力端子が前記第１抵抗と同じ大きさの第４抵抗を介して基準電位端子に接続されて、前記第１の電圧源からの第１電圧及び前記第２の電圧源からの第２電圧を入力として、正の温度係数を有する第３電圧を出力する減算回路と、
を備えた電圧発生回路。
【請求項２】
前記第１抵抗、前記第２抵抗、前記第３抵抗、及び前記第４抵抗の各々を可変抵抗として、前記減算回路に入力される第１電圧及び第２電圧の重み付けを異なるようにした請求項１に記載の電圧発生回路。
【請求項３】
前記基準電位端子が、グランド端子又は定電位端子である請求項１又は２に記載の電圧発生回路。
【請求項４】
前記第１の電圧源は、熱電圧に比例した正の温度係数を有する電圧を出力する電圧源回路、又は熱電圧に比例した正の温度係数を有する電圧とダイオードの順方向電圧との和で表される電圧を出力する電圧源回路で構成されると共に、
前記第２の電圧源は、ダイオード接続を備え、前記ダイオードにより生成された負の温度係数を有する電圧を出力する電圧源回路で構成された
請求項１から３までの何れか１項に記載の電圧発生回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧発生回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、温度上昇による半導体集積回路の破壊を防止する等の目的で、半導体集積回路内に温度検出回路が設けられている。温度検出回路は、絶対温度に比例するＰＴＡＴ（poportional-to-absolute-Temperature）電圧を発生するＰＴＡＴ電圧発生回路と、基準電圧を発生する基準電圧発生回路と、両者の出力を比較処理する比較回路から構成されている。基準電圧は、半導体集積回路が動作可能な温度ＴでのＰＴＡＴ電圧に応じて、予め設定されている。温度が上昇してＰＴＡＴ電圧がその基準電圧を超えると、比較回路が半導体集積回路の動作を制御する信号を発生する（特許文献１、２）。
【０００３】
近時では、高精度な温度検出が可能な温度検出回路として、「ゲートの仕事関数の原理」を応用した温度検出回路が提案されている（特許文献３）。この温度検出回路は、図６に示すように、正または負の温度係数を有する電圧を出力する第１の電圧源回路と、温度係数を持たない基準電圧を出力する第２の電圧源回路と、第１の電圧源回路から正または負の温度係数を有する出力電圧と、第２の電圧源回路からの温度係数を持たない基準電圧とで減算する減算回路と、減算回路からの出力電圧と、第２の電圧源回路からの温度係数を持たない基準電圧とを比較する比較回路から構成されている。
【０００４】
第１の電圧源回路から正または負の温度係数を有するＰＴＡＴ電圧であるSvptatが、減算回路の正入力端子に印加される。また、第２の電圧源回路で発生させた温度係数を持たない基準電圧Svrefが、減算回路の負入力端子に印加される。減算回路は、オペアンプＯＰ２及び抵抗Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９及びＲ１０で構成されている。このオペアンプＯＰ２は差動増幅器として使用されており、Ｒ７＝Ｒ９、Ｒ８＝Ｒ１０という条件下で動作させるのが原則である。従って、オペアンプＯＰ２の出力電圧（即ち、減算回路の出力）Tvptatは、差動入力(Svptat-Svref)に抵抗比（Ｒ８／Ｒ７）を乗じた下記式（１）で簡単に表される。
【０００５】
Tvptat= (R8/R7) * (Svptat-Svref)      式（１）
【０００６】
また、図６に示すように、比較回路はオペアンプＯＰ３で構成されている。第２の電圧源回路で発生させた温度係数を持たない基準電圧Vrefは、抵抗Ｒ４、Ｒ５及びＲ６でTvrefに変換される。この電圧Tvrefが比較回路の反転入力端子に印加されると共に、減算回路の出力Tvptatが比較回路の非反転入力端子に印加される。従って、温度が設定温度Ｔより低いとTvref＜Tvptatとなり、コンパレータの出力Toutはハイレベル（Ｈ）になる。一方、温度が設定温度Ｔより高<なるとTvref＞Tvptatとなり、コンパレータの出力Toutはロウレベル（Ｌ）になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１０３１０８号公報
【特許文献２】特開平１１−２１３６４４号公報
【特許文献３】特開２００４−２３９７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図６に示す温度検出回路では、基準電圧Svrefは温度係数を持たないので、上記式（１）から分かるように、減算回路の出力Tvptatの最大の温度係数は、ＰＴＡＴ電圧であるSvptatの温度係数のみに依存する。よって、この回路構成では、温度係数を減算回路の出力に十分に反映させることができない。また、減算回路の出力Tvptatは、上記式（１）で示す通り、Svptatの温度係数のみに依存している。よって、第１の電圧源回路の出力電圧Vptat、Vptat'及びSvptatは、ｎ型チャネル電界効果トランジスタＭ２のプロセスファクターによる閾値電圧のバラツキの影響を受けるので、減算回路の出力電圧も同様に影響を受けてしまう。また、Svptatの温度係数のみに依存する限り、減算回路の出力電圧は任意の値とはならない。
【０００９】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたものであり、本発明の目的は、正の温度係数を有する電圧を出力すると共に、正の温度係数を任意に設定することができる電圧発生回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために各請求項に記載の発明は、以下の構成を備えたことを特徴としている。
【００１１】
請求項１に記載の発明は、正の温度係数を有する第１電圧を出力する第１の電圧源と、負の温度係数を有する第２電圧を出力する第２の電圧源と、オペアンプと４個の抵抗とを含む差動増幅器として構成され、前記オペアンプの反転入力端子が第１抵抗を介して前記第２の電圧源に接続され且つ前記オペアンプの反転入力端子と出力端子との間に第２抵抗が接続されると共に、前記オペアンプの非反転入力端子が前記第２抵抗と同じ大きさの第３抵抗を介して前記第１の電圧源に接続され且つ前記オペアンプの非反転入力端子が前記第１抵抗と同じ大きさの第４抵抗を介して基準電位端子に接続されて、前記第１の電圧源からの第１電圧及び前記第２の電圧源からの第２電圧を入力として、正の温度係数を有する第３電圧を出力する減算回路と、を備えた電圧発生回路である。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記第１抵抗、前記第２抵抗、前記第３抵抗、及び前記第４抵抗の各々を可変抵抗として、前記減算回路に入力される第１電圧及び第２電圧の重み付けを異なるようにした請求項１に記載の電圧発生回路である。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記基準電位端子が、グランド端子又は定電位端子である請求項１又は２に記載の電圧発生回路である。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、前記第１の電圧源は、熱電圧に比例した正の温度係数を有する電圧を出力する電圧源回路、又は熱電圧に比例した正の温度係数を有する電圧とダイオードの順方向電圧との和で表される電圧を出力する電圧源回路で構成されると共に、前記第２の電圧源は、ダイオード接続を備え、前記ダイオードにより生成された負の温度係数を有する電圧を出力する電圧源回路で構成された請求項１から３までの何れか１項に記載の電圧発生回路である。
【発明の効果】
【００１５】
各請求項に記載された発明によれば、以下の効果がある。
【００１６】
請求項１に記載の発明によれば、正の温度係数を有する電圧を出力すると共に、正の温度係数を任意に設定することができる電圧発生回路を提供することができる、という効果がある、という効果がある。
【００１７】
請求項２に記載の発明によれば、正の温度係数を有する電圧と負の温度係数を有する電圧との重み付けを変更して、出力電圧が０Ｖから温度に比例して上昇するように、出力電圧の値を任意に設定することができる、という効果がある。
【００１８】
請求項３に記載の発明によれば、基準電圧の定電位端子に接続した場合は、グランド端子に接続した場合の出力電圧に、基準電圧に比例した一定電圧を加算した出力電圧を得ることができ、出力電圧の正の温度係数を維持したままで、出力電圧の値を任意に設定することができる、という効果がある。
【００１９】
請求項４に記載の発明によれば、第１の電圧源及び第２の電圧源を、発生する電圧の温度係数を任意に設定可能な電圧源回路で構成することができる、という効果がある。特に、第１の電圧源を熱電圧に比例した正の温度係数を有する電圧を出力する電圧源回路で構成した場合には、熱電圧に比例した正の温度係数を有する電圧とダイオードの順方向電圧との和で表される電圧を出力する電圧源回路で構成した場合に比べて、出力電圧がダイオードのプロセスファクターによる影響を受けない、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の電圧発生回路の基本構成を示す概略ブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る電圧発生回路の構成を示す回路図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る電圧発生回路の構成を示す回路図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る電圧発生回路の構成を示す回路図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態に係る電圧発生回路の構成を示す回路図である。
【図６】従来技術に係る温度検出回路の構成を示す回路図である。
【図７】電圧発生回路の各種信号の温度特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。
【００２２】
＜基本構成＞
図１は本発明の電圧発生回路の基本構成を示す概略ブロック図である。
【００２３】
図１に示すように、本発明の電圧発生回路１０は、正の温度係数を有する電圧Vptatを出力する第１の電圧源１２と、負の温度係数を有する電圧Vpnを出力する第２の電圧源１４と、第１の電圧源１２からの電圧Vptatと第２の電圧源１４からの電圧Vpnとを入力として、正の温度係数を有する電圧Toutを出力する減算回路１６と、を備えている。
【００２４】
減算回路１６は、オペアンプＯＰ１と４個の抵抗とを含む差動増幅器として構成されている。オペアンプＯＰ１の反転入力端子（−）は、第１抵抗Ｒ７ａを介して第２の電圧源１４に接続されている。オペアンプＯＰ１の反転入力端子（−）と出力端子との間には、第２抵抗Ｒ８ａが接続されている。
【００２５】
一方、オペアンプＯＰ１の非反転入力端子（＋）は、第２抵抗Ｒ８ａと同じ大きさの第３抵抗Ｒ８ｂを介して第１の電圧源１２に接続されている。オペアンプＯＰ１の非反転入力端子（＋）は、第１抵抗Ｒ７ａと同じ大きさの第４抵抗Ｒ７ｂを介して基準電位端子に接続されている。なお、基準電位端子には、グランド端子（基準電位＝０Ｖ）を含む。
【００２６】
なお、第１抵抗Ｒ７ａと第４抵抗Ｒ７ｂとは異なる抵抗であるが、抵抗値が同じ大きさであるため、図２〜図５では、第１抵抗Ｒ７ａと第４抵抗Ｒ７ｂとを単に「Ｒ７」と表示する。同様に、第２抵抗Ｒ８ａと第３抵抗Ｒ８ｂとを単に「Ｒ８」と表示する。
【００２７】
次に、電圧発生回路１０の回路動作について説明する。電圧発生回路１０では、第１の電圧源１２から出力された正の温度係数を有する電圧Vptatは、減算回路１６のオペアンプＯＰ１の非反転入力端子（＋）に入力される。また、第２の電圧源１４から出力された負の温度係数を有する電圧Vpnは、減算回路１６のオペアンプＯＰ１の反転入力端子（−）に入力される。
【００２８】
ここで、オペアンプＯＰ１は理想的なオペアンプであり、入力インピーダンスを無限大（∞）とすると、第１の電圧源１２と非反転入力端子（＋）との間、第２の電圧源１４と反転入力端子（−）との間は、バーチャルショート（仮想的短絡）とみなすことができる。Ｒ７ａ＝Ｒ７ｂ＝Ｒ７、Ｒ８ａ＝Ｒ８ｂ＝Ｒ８の条件下で、オペアンプＯＰ１の出力電圧Toutを導出すると、下記式（２）で表されるように、出力電圧Toutは、正の温度係数を有する電圧Vptatから、負の温度係数を有する電圧Vpnと抵抗比（Ｒ８／Ｒ７）との積を減算した値となる。
【００２９】
Tout＝Vptat−(R8/R7) * Vpn      式（２）
【００３０】
図７は本発明の電圧発生回路１０の各種信号の温度特性を示すグラフである。このグラフから分かるように、電圧Vpnの負の温度係数は減算により符号が逆転し、電圧Vptatの正の温度係数に、電圧Vpnの温度係数の絶対値が足されて、正の温度係数を有する電圧Toutが出力される。
【００３１】
上記式（１）に示したように、電圧Svptatの温度係数のみに依存していた図６に示す温度検出回路と比較すると、２種類の入力電圧Vptat及びVpn各々の温度係数に依存することになる。従って、入力電圧Vptat及びVpnの温度係数を調整することで、出力電圧Toutの正の温度係数を任意に設定することができる。また、抵抗比（Ｒ８／Ｒ７）を調整することで、出力電圧Toutの値を任意に設定することができる。例えば、Vptat≠Vpnの場合にも、出力電圧が０Ｖから温度に比例して上昇するように、抵抗比（Ｒ８／Ｒ７）を調整することができる。
【００３２】
＜第１の実施の形態＞
（電圧発生回路の構成）
図２は本発明の第１の実施の形態に係る電圧発生回路の構成を示す回路図である。
【００３３】
第１の実施の形態に係る電圧発生回路２０は、正の温度係数を有する電圧を出力する第１の電圧源回路２２と、負の温度係数を有する電圧を出力する第２の電圧源回路２４と、第１の電圧源回路２２からの電圧Vptatと第２の電圧源回路２４からの電圧Vpnとを入力として、正の温度係数を有する電圧Toutを出力する減算回路２６と、を備えている。本実施の形態では、第１の電圧源回路２２が「第１の電圧源」に相当し、第２の電圧源回路２４が「第２の電圧源」に相当する。
【００３４】
減算回路２６の構成は、基本構成に係る減算回路１６と同じ構成であるため、同じ構成部分には同じ符号を付して説明を省略する。なお、本実施の形態では、基準電位端子はグランド端子であり、第４抵抗Ｒ７ｂの一端は接地されている。また、以下の実施の形態では、電圧発生回路を、バイポーラトランジスタを複数用いて構成した場合について説明する。複数のバイポーラトランジスタは、同一の半導体基板上にモノリシックに形成されている。以下では、バイポーラトランジスタを単に「トランジスタ」と称する。
【００３５】
第１の電圧源回路２２は、ｎｐｎトランジスタＱ１、ｎｐｎトランジスタＱ２、ｐｎｐトランジスタＱ３、ｐｎｐトランジスタＱ４、ｐｎｐトランジスタＱ５、ｐｎｐトランジスタＱ６、ｐｎｐトランジスタＱ７、ｎｐｎトランジスタＱ８、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ４、及び抵抗Ｒ５を備えて構成されている。
【００３６】
トランジスタＱ７は、ベースとコレクタとが接続(ダイオード接続)されている。トランジスタＱ６とトランジスタＱ７とは、ベース同士が共通接続されてカレントミラー回路を構成している。トランジスタＱ７のコレクタ側には、抵抗Ｒ３の一端が接続されている。抵抗Ｒ３の他端は接地されている。トランジスタＱ６のエミッタ側には、抵抗Ｒ５の一端が接続されている。抵抗Ｒ５の他端は電源Ｖｃｃに接続されている。これらトランジスタＱ６、トランジスタＱ７、抵抗Ｒ３、及び抵抗Ｒ５は、電源電圧の印加により動作を起動する「起動回路」を構成している。
【００３７】
トランジスタＱ１とトランジスタＱ２とは、電流密度の異なる一対のトランジスタである。トランジスタＱ１とトランジスタＱ２とは、ベース同士が共通接続されている。トランジスタＱ２のエミッタ側には、抵抗Ｒ２の一端が接続されている。抵抗Ｒ２の他端は接地されている。トランジスタＱ２のエミッタと抵抗Ｒ２の接続点と、トランジスタＱ１のエミッタとの間には、抵抗Ｒ１が接続されている。
【００３８】
トランジスタＱ１のコレクタ電流ＩＱ１とトランジスタＱ２のコレクタ電流ＩＱ２とが等しくなるように、トランジスタＱ３とダイオード接続されたトランジスタＱ４とは、ベース同士が共通接続されてカレントミラー回路を構成している。出力用のトランジスタＱ５のベースは、トランジスタＱ３のコレクタとトランジスタＱ１のコレクタとの接続点に接続されている。
【００３９】
トランジスタＱ５のエミッタ側には、抵抗Ｒ５の一端が接続されている。抵抗Ｒ５の他端は電源Ｖｃｃに接続されている。トランジスタＱ５のコレクタ側には、抵抗Ｒ４とダイオード接続されたトランジスタＱ８とが、負荷として直列に接続されている。トランジスタＱ８のエミッタ側は接地されている。トランジスタＱ５のコレクタと抵抗Ｒ４との接続点Ａには、トランジスタＱ１のベースとトランジスタＱ２のベースとが共通接続されている。
【００４０】
これらトランジスタＱ１、トランジスタＱ２、トランジスタＱ３、トランジスタＱ４、トランジスタＱ５、トランジスタＱ８、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ４、及び抵抗Ｒ５は、任意の温度特性を持つ電圧を発生する「バンドギャップレファレンス回路」を構成している。上記の接続点ＡとトランジスタＱ５のコレクタとの間にある接続点Ｂから、正の温度係数を有する電圧Vptatが出力される。電圧Vptatは、減算回路２６のオペアンプＯＰ１の非反転入力端子（＋）に入力される。
【００４１】
第２の電圧源回路２４は、能動負荷である電流源Ｉ０とダイオード接続されたトランジスタＱ９とを備えている。トランジスタＱ９のコレクタ側には、電流源Ｉ０が接続されている。トランジスタＱ９のエミッタは接地されている。上記の電流源Ｉ０とトランジスタＱ９のコレクタとの間にある接続点Ｃから、負の温度係数を有する電圧Vpnが出力される。電圧Vpnは、減算回路２６のオペアンプＯＰ１の反転入力端子（−）に入力される。
（電圧発生回路の動作）
次に、上記の電圧発生回路２０の回路動作について説明する。
【００４２】
まず、電源Ｖｃｃに電圧が印加されると、トランジスタＱ７を介し抵抗Ｒ３に電圧が印加され、トランジスタＱ７と抵抗Ｒ３との間に僅かな電流Ｉｓが流れる。電流Ｉｓは、トランジスタＱ６とＱ７とで構成されたカレントミラー回路により、抵抗Ｒ４を介し、ダイオード接続されたトランジスタＱ８に流れる。トランジスタＱ８に電流が流れると、ダイオード接続されたトランジスタＱ８のベース・エミッタ電圧が、トランジスタＱ２とトランジスタＱ１のベース端子に印加される。
【００４３】
これにより、トランジスタＱ１とトランジスタＱ２とが共に動作して、コレクタ電流ＩＱ１とコレクタ電流ＩＱ２とが流れる。ここで、トランジスタＱ１のトランジスタサイズを、トランジスタＱ２より大きく(Ｎ倍)にすることで、コレクタ電流ＩＱ１＞コレクタ電流ＩＱ２となる。コレクタ電流ＩＱ１の値が大きいため、トランジスタＱ５のベース電流が引っ張られて、トランジスタＱ５が動作して、トランジスタＱ５のコレクタ電流が流れる。
【００４４】
コレクタ電流ＩＱ１の値が十分に大きいと、トランジスタＱ５のコレクタ電流が大きくなり、抵抗Ｒ５での電圧降下が無視できなくなって、トランジスタＱ６が動作しなくなる。トランジスタＱ６の動作を停止させることで、トランジスタＱ６はコレクタに電流が流れないカットオフ状態となり、第１の電圧源回路２２は安定に動作するようになる。
【００４５】
安定に動作するようになった第１の電圧源回路２２のトランジスタＱ１とＱ２のコレクタ電流は、トランジスタＱ３とＱ４のカレントミラー回路により、コレクタ電流ＩＱ１＝コレクタ電流ＩＱ２となる。このコレクタ電流の和である２ＩＱ１が抵抗Ｒ２に流れる。接続点Ｂ、接続点Ａ、及びトランジスタＱ２のベースは、何れも同じ電位である。
【００４６】
従って、接続点Ｂからの出力電圧Vptatは、上記の２ＩＱ１が抵抗Ｒ２に流れるときの降下電圧と、トランジスタＱ２のベース・エミッタ電圧との和になる。即ち、出力電圧Vptatは、ｋＴ／ｑで表される熱電圧（ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、ｑは電子電荷量)に比例した正の温度係数を有する電圧と、ダイオードの順方向電圧との和で表され、全体として正の温度係数を有する電圧となる。
【００４７】
次に、第２の電圧源回路２４では、電流源Ｉ０からトランジスタＱ９に電流を流す。トランジスタＱ９はダイオード接続されているので、ベース・エミッタ電圧は負の温度係数を有する。このトランジスタＱ９のベース・エミッタ電圧が、負の温度係数を有する出力電圧Vpnとして、接続点Ｃから出力される。
【００４８】
次に、減算回路２６では、正の温度係数を有する電圧Vptatは、オペアンプＯＰ１の非反転入力端子（＋）に入力される。また、負の温度係数を有する電圧Vpnは、オペアンプＯＰ１の反転入力端子（−）に入力される。上記式（２）に従って、出力電圧Toutは、電圧Vptatから、圧Vpnと抵抗比（Ｒ８／Ｒ７）との積を減算した値となる。
【００４９】
以上説明したように、本実施の形態の電圧発生回路２０では、入力電圧Vptat及びVpnの温度係数を調整することで、出力電圧Toutの正の温度係数を任意に設定することができる。また、出力電圧が０Ｖから温度に比例して上昇するように、抵抗比（Ｒ８／Ｒ７）を調整することで、出力電圧Toutの値を任意に設定することができる。
【００５０】
＜第２の実施の形態＞
（電圧発生回路の構成）
図３は本発明の第２の実施の形態に係る電圧発生回路の構成を示す回路図である。
【００５１】
第２の実施の形態に係る電圧発生回路３０は、正の温度係数を有する電圧を生成するための第１の電圧源回路３２と、負の温度係数を有する電圧を出力する第２の電圧源回路３４と、正の温度係数を有する電圧を出力する第３の電圧源回路３６と、第３の電圧源回路３６からの電圧Vptatと第２の電圧源回路３４からの電圧Vpnとを入力として、正の温度係数を有する電圧Toutを出力する減算回路３８と、を備えている。本実施の形態では、第１の電圧源回路３２及び第３の電圧源回路３６が「第１の電圧源」に相当し、第２の電圧源回路３４が「第２の電圧源」に相当する。
【００５２】
第２の実施の形態に係る電圧発生回路３０は、第３の電圧源回路３６を加えると共に、第３の電圧源回路３６を加えるために回路構成を変更した以外は、第１の実施の形態に係る電圧発生回路２０と略同じ構成であるため、同じ構成部分には同じ符号を付して説明を一部省略する。
【００５３】
第２の電圧源回路３４は、第１の実施の形態の第２の電圧源回路２４の電流源Ｉ０の代わりに、ｐｎｐトランジスタＱ１０を用いている。トランジスタＱ１０のコレクタ側には、ダイオード接続されたトランジスタＱ９が接続されている。トランジスタＱ１０のベースは、第１の電圧源回路３２のトランジスタＱ３とＱ４のベースと共通接続されている。トランジスタＱ１０のコレクタとトランジスタＱ９のコレクタとの間にある接続点Ｄから、負の温度係数を有する電圧Vpnが出力される。電圧Vpnは、減算回路３８のオペアンプＯＰ１の反転入力端子（−）に入力される。
【００５４】
第３の電圧源回路３６は、ｐｎｐトランジスタＱ１１と抵抗Ｒ６とを備えて構成されている。トランジスタＱ１１のコレクタ側には、抵抗Ｒ６の一端が接続されている。抵抗Ｒ６の他端は接地されている。トランジスタＱ１１のベースは、トランジスタＱ１０のベース及びトランジスタＱ３とＱ４のベースと共通接続されている。即ち、トランジスタＱ３、Ｑ４、Ｑ１０、及びＱ１１は、カレントミラー回路を構成している。トランジスタＱ１１のコレクタと抵抗Ｒ６との間にある接続点Ｅから、正の温度係数を有する電圧Vptat'が出力される。電圧Vptat'は、減算回路３８のオペアンプＯＰ１の非反転入力端子（＋）に入力される。
【００５５】
（電圧発生回路の動作）
次に、上記の電圧発生回路３０の回路動作について説明する。
【００５６】
第１の実施の形態と同様に、安定に動作するようになった第１の電圧源回路３２のトランジスタＱ１とＱ２のコレクタ電流は、トランジスタＱ３とＱ４のカレントミラー回路により、コレクタ電流ＩＱ１＝コレクタ電流ＩＱ２となる。また、トランジスタＱ３、Ｑ４、Ｑ１０、及びＱ１１からなるカレントミラー回路により、トランジスタＱ１０のコレクタ電流及びトランジスタＱ１１のコレクタ電流は、トランジスタＱ１のコレクタ電流ＩＱ１と等しくなる。
【００５７】
第２の電圧源回路３４では、トランジスタＱ１０のコレクタ電流ＩＱ１がトランジスタＱ９に流れる。トランジスタＱ９はダイオード接続されているので、ベース・エミッタ電圧は負の温度係数を有する。このトランジスタＱ９のベース・エミッタ電圧が、負の温度係数を有する出力電圧Vpnとして、接続点Ｄから出力される。
【００５８】
第３の電圧源回路３６では、トランジスタＱ１１のコレクタ電流ＩＱ１が抵抗Ｒ６に流れる。第１の実施の形態の正の温度係数を有する出力電圧Vptatに対し、抵抗比（Ｒ６／Ｒ１）で任意の正の温度係数に設定できる電圧Vptat'が、正の温度係数を有する出力電圧Vptat'として、接続点Ｅから出力される。
【００５９】
次に、減算回路３８では、正の温度係数を有する電圧Vptat'は、オペアンプＯＰ１の非反転入力端子（＋）に入力される。また、負の温度係数を有する電圧Vpnは、オペアンプＯＰ１の反転入力端子（−）に入力される。上記式（２）に従って、出力電圧Toutは、電圧Vptat'から、電圧Vpnと抵抗比（Ｒ８／Ｒ７）との積を減算した値となる。
【００６０】
以上説明したように、本実施の形態の電圧発生回路３０では、入力電圧Vptat'及びVpnの温度係数を調整することで、出力電圧Toutの正の温度係数を任意に設定することができる。また、出力電圧が０Ｖから温度に比例して上昇するように、抵抗比（Ｒ８／Ｒ７）を調整することで、出力電圧Toutの値を任意に設定することができる。
【００６１】
特に、本実施の形態では、バンドギャップレファレンス回路のトランジスタＱ１とＱ２のベースとトランジスタＱ１０とＱ１１のベースを共通接続したカレントミラー回路にすることで、トランジスタＱ９のベース・エミッタ間電圧である電圧Vpnを、安定的に発生させることができる。また、トランジスタＱ１１のコレクタに抵抗Ｒ６を接続することで、トランジスタＱ２の負の温度係数を考慮せずに、抵抗比（Ｒ６／Ｒ１）で電圧Vptat'の正の温度係数を、任意の値に設定できる。入力電圧Vptat'の温度係数の調整が容易になったことで、出力電圧Toutの正の温度係数の設定も同様に容易になる。
【００６２】
＜第３の実施の形態＞
（電圧発生回路の構成）
図４は本発明の第３の実施の形態に係る電圧発生回路の構成を示す回路図である。
【００６３】
第３の実施の形態に係る電圧発生回路４０は、負の温度係数を有する電圧を生成するための第１の電圧源回路４２と、正の温度係数を有する電圧を出力する第２の電圧源回路４４と、第２の電圧源回路４４からの電圧Vptat'と第１の電圧源回路４２からの電圧Vpnとを入力として、正の温度係数を有する電圧Toutを出力する減算回路４６と、を備えている。本実施の形態では、第２の電圧源回路４４が「第１の電圧源」に相当し、第１の電圧源回路４２が「第２の電圧源」に相当する。
【００６４】
第３の実施の形態に係る電圧発生回路４０は、第２の実施の形態の第３の電圧源回路３６に相当する構成を加えると共に、第１の実施の形態の第２の電圧源回路２４を省略して第１の電圧源回路２２の回路構成を変更しているが、第１の実施の形態に係る電圧発生回路２０、第２の実施の形態に係る電圧発生回路３０と同じ構成部分については、同じ符号を付して説明を一部省略する。
【００６５】
第１の電圧源回路４２は、第１の実施の形態の第１の電圧源回路２２から、抵抗Ｒ２を取り除いた構成を備えている。即ち、トランジスタＱ２のエミッタ側が接地されると共に、トランジスタＱ１のエミッタ側に抵抗Ｒ１の一端が接続され、抵抗Ｒ１の他端は接地されている。このように接続することで、トランジスタＱ５のコレクタと抵抗Ｒ４との間に在る接続点Ｂからは、トランジスタＱ２のベース・エミッタ電圧が、負の温度係数を有する電圧Vpn'として出力される。電圧Vpn'は、減算回路４６のオペアンプＯＰ１の反転入力端子（−）に入力される。
【００６６】
第２の電圧源回路４４は、第１の実施の形態の第２の電圧源回路２４を取り除いて、代わりに第２の実施の形態の第３の電圧源回路３６に相当する構成を加えたものである。具体的には、第２の電圧源回路４４は、ｐｎｐトランジスタＱ１１と抵抗Ｒ６とを備えて構成されている。トランジスタＱ１１のコレクタ側には、抵抗Ｒ６の一端が接続されている。抵抗Ｒ６の他端は接地されている。
【００６７】
トランジスタＱ１１のベースは、トランジスタＱ３とＱ４のベースと共通接続されている。即ち、トランジスタＱ３、Ｑ４、及びＱ１１は、カレントミラー回路を構成している。トランジスタＱ１１のコレクタと抵抗Ｒ６との間にある接続点Ｅから、正の温度係数を有する電圧Vptat'が出力される。電圧Vptat'は、減算回路４６のオペアンプＯＰ１の非反転入力端子（＋）に入力される。
（電圧発生回路の動作）
【００６８】
次に、上記の電圧発生回路４０の回路動作について説明する。
【００６９】
第１の実施の形態と同様に、安定に動作するようになった第１の電圧源回路４２のトランジスタＱ１とＱ２のコレクタ電流は、トランジスタＱ３とＱ４のカレントミラー回路により、コレクタ電流ＩＱ１＝コレクタ電流ＩＱ２となる。また、トランジスタＱ３、Ｑ４、及びＱ１１からなるカレントミラー回路により、トランジスタＱ１１のコレクタ電流は、トランジスタＱ１のコレクタ電流ＩＱ１と等しくなる。
【００７０】
第１の電圧源回路４２では、トランジスタＱ４のコレクタ電流ＩＱ１がトランジスタＱ２に流れる。トランジスタＱ２のベース・エミッタ電圧は負の温度係数を有する。このトランジスタＱ２のベース・エミッタ電圧が、負の温度係数を有する出力電圧Vpn'として、接続点Ｂから出力される。
【００７１】
第２の電圧源回路４４では、トランジスタＱ１１のコレクタ電流ＩＱ１が抵抗Ｒ６に流れる。第１の実施の形態の正の温度係数を有する出力電圧Vptatに対し、抵抗比（Ｒ６／Ｒ１）で任意の正の温度係数に設定できる電圧Vptat'が、正の温度係数を有する出力電圧Vptat'として、接続点Ｅから出力される。
【００７２】
次に、減算回路４６では、正の温度係数を有する電圧Vptat'は、オペアンプＯＰ１の非反転入力端子（＋）に入力される。また、負の温度係数を有する電圧Vpn'は、オペアンプＯＰ１の反転入力端子（−）に入力される。下記式（３）に従って、出力電圧Toutは、電圧Vptat'から、電圧Vpn'と抵抗比（Ｒ８／Ｒ７）との積を減算した値となる。
【００７３】
Tout＝Vptat'−(R8/R7) * Vpn'      式（３）
【００７４】
以上説明したように、本実施の形態の電圧発生回路４０では、入力電圧Vptat'及びVpn'の温度係数を調整することで、出力電圧Toutの正の温度係数を任意に設定することができる。また、出力電圧が０Ｖから温度に比例して上昇するように、抵抗比（Ｒ８／Ｒ７）を調整することで、出力電圧Toutの値を任意に設定することができる。
【００７５】
特に、本実施の形態では、トランジスタ及び抵抗を削減したことで動作時の消費電力が少なくなり、正の温度係数を有する電圧Vptat'を、第１の実施の形態の電圧Vptatに比べて低電圧動作で得ることができる。
【００７６】
また、第２の実施の形態と同様に、トランジスタＱ１１のコレクタに抵抗Ｒ６を接続することで、トランジスタＱ２の負の温度係数を考慮せずに、抵抗比（Ｒ６／Ｒ１）で電圧Vptat'の正の温度係数を、任意の値に設定できる。入力電圧Vptat'の温度係数の調整が容易になったことで、出力電圧Toutの正の温度係数の設定も同様に容易になる。
＜第４の実施の形態＞
図５は本発明の第４の実施の形態に係る電圧発生回路の構成を示す回路図である。
【００７７】
第４の実施の形態に係る電圧発生回路４０Ａは、第３の実施の形態の変形例であり、電圧発生回路４０と同様に、第１の電圧源回路４２、第２の電圧源回路４４、及び減算回路４６Ａを備えている。電圧発生回路４０Ａは、基準電位＝Vref≠０Ｖとして、減算回路４６ＡのオペアンプＯＰ１に接続された第４抵抗Ｒ７ｂ（図１参照）の一端を、基準電位端子である定電位端子Vrefに接続した以外は、第３の実施の形態に係る電圧発生回路４０と同じ構成である。従って、電圧発生回路４０と同じ構成部分については、同じ符号を付して説明を省略する。
【００７８】
減算回路４６Ａは、図１に示した基本構成の減算回路１６と同様に、オペアンプＯＰ１、第１抵抗Ｒ７ａ、第２抵抗Ｒ８ａ、第３抵抗Ｒ８ｂ、及び第４抵抗Ｒ７ｂを含む差動増幅器として構成されている。第１の電圧源回路４２の接続点Ｂから出力された負の温度係数を有する出力電圧Vpn'は、オペアンプＯＰ１の反転入力端子（−）に入力される。第２の電圧源回路４４の接続点Ｅから出力された正の温度係数を有する出力電圧Vptat'は、オペアンプＯＰ１の非反転入力端子（＋）に入力される。
【００７９】
基本構成の減算回路１６と同様に、オペアンプＯＰ１は理想的なオペアンプであり、入力インピーダンスを無限大（∞）と仮定して、Ｒ７ａ＝Ｒ７ｂ＝Ｒ７、Ｒ８ａ＝Ｒ８ｂ＝Ｒ８の条件下で、オペアンプＯＰ１の出力電圧を導出すると、出力電圧Tout'は下記式（４）で表される。
【００８０】
Tout'＝Vptat'−(R8/R7) * Vpn'＋(R8/R7) * Vref      式（４）
【００８１】
上記式（３）で表される電圧発生回路４０の出力電圧Toutを用いると、上記式（４）は下記式（５）に変形される。この式（５）から分かるように、電圧発生回路４０Ａの出力電圧Tout'は、第３の実施の形態に係る電圧発生回路４０の出力電圧Toutに、基準電圧Vrefに比例した一定電圧を加算した値となる。
【００８２】
Tout'＝Tout＋(R8/R7) * Vref      式（５）
【００８３】
以上説明したように、本実施の形態の電圧発生回路４０Ａでは、第３の実施の形態に係る電圧発生回路４０と同じ効果が得られる外に、電圧発生回路４０の出力電圧Toutに、基準電圧Vrefに比例した一定電圧を加算した出力電圧Tout'を得ることができる。基準電圧Vrefは温度係数を有していないので、出力電圧Toutの正の温度係数を維持したままで、出力電圧Tout'の値を任意に設定することができる。
【００８４】
なお、上記の実施の形態では、電圧発生回路について説明したが、上記の電圧発生回路は、正の温度係数を有する電圧を出力すると共に、正の温度係数を任意に設定することができるので、温度計などの温度検出器の外に、半導体集積回路の温度検出回路や温度補償回路として用いることができる。また、出力電圧を０Ｖから温度に比例して上昇するように任意に設定することができるので、温度依存性を有する特性を検出する検出装置として幅広く利用することができる。
【符号の説明】
【００８５】
１０   電圧発生回路
１２   第１の電圧源
１４   第２の電圧源
１６   減算回路
２０   電圧発生回路
２２   第１の電圧源回路
２４   第２の電圧源回路
２６   減算回路
３０   電圧発生回路
３２   第１の電圧源回路
３４   第２の電圧源回路
３６   第３の電圧源回路
３８   減算回路
４０   電圧発生回路
４０Ａ 電圧発生回路
４２   第１の電圧源回路
４４   第２の電圧源回路
４６   減算回路
４６Ａ 減算回路
Ｉ０   電流源
ＯＰ１ オペアンプ
ＯＰ２ オペアンプ
ＯＰ３ オペアンプ
Ｑ１〜Ｑ１１  トランジスタ
Ｒ１〜Ｒ８    抵抗
Ｖｃｃ 電源
Ｖｒｅｆ      定電位端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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