(57)【要約】【課題】  環境温度の変動の影響を高精度に補償することができる基準電圧回路を提供すること。【解決手段】  オペアンプＯＰと、第１固定抵抗Ｒ１と、第２固定抵抗Ｒ２と、第３固定抵抗Ｒ３と、第１ダイオードＤ１と、第２ダイオードＤ２と、さらに第４固定抵抗Ｒ４を備えている基準電圧回路である。第４固定抵抗Ｒ４の一端がオペアンプＯＰの非反転入力端子に接続されており、他端が第１ダイオードＤ１に接続されている。第４抵抗の抵抗値が第１抵抗の抵抗値よりも小さく、且つ第４固定抵抗Ｒ４の抵抗温度係数が第１固定抵抗Ｒ１と、第２固定抵抗Ｒ２と、第３固定抵抗Ｒ３のいずれの抵抗温度係数よりも大きいことを特徴とする。【選択図】  図１
2006221241.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
安定した基準電圧を出力する回路であり、
オペアンプと、第１抵抗と、第２抵抗と、第３抵抗と、第４抵抗と、ｐｎ接合を内蔵する第１半導体と、ｐｎ接合を内蔵する第２半導体を備えており、
直流電源の正負の端子に接続されている正負の電源線がオペアンプの正負の電源端子に接続されており、
第１抵抗の一端はオペアンプの出力端子に接続されており、他端はオペアンプの非反転入力端子に接続されており、
第２抵抗の一端はオペアンプの出力端子に接続されており、他端はオペアンプの反転入力端子に接続されており、
第３抵抗の一端はオペアンプの反転入力端子に接続されており、他端は第２半導体に接続されており、
第４抵抗の一端はオペアンプの非反転入力端子に接続されており、他端は第１半導体に接続されており、
第１半導体は、負の電源線に対して順方向に挿入されており、
第２半導体は、負の電源線に対して順方向に挿入されており、
第４抵抗の抵抗値が第１抵抗の抵抗値よりも小さいことを特徴とする基準電圧回路。
【請求項２】
環境温度の変化に抗して安定した基準電圧を出力する回路であり、
第４抵抗の抵抗温度係数が第１抵抗と第２抵抗と第３抵抗のいずれの抵抗温度係数よりも大きいことを特徴とする請求項１の基準電圧回路。
【請求項３】
電源電圧の変化に抗して安定した基準電圧を出力する回路であり、
第４抵抗の抵抗値が電源電圧の変動に追随して変動する可変抵抗であることを特徴とする請求項１の基準電圧回路。
【請求項４】
第４抵抗の抵抗値が電源電圧の増加に追随して減少することを特徴とする請求項３の基準電圧回路。
【請求項５】
第４抵抗が、ｎ型のＭＯＳＦＥＴであり、ドレイン端子はオペアンプの非反転入力端子に接続されており、ソース端子は第１半導体に接続されており、ゲート端子は正の電源線に接続されていることを特徴とする請求項４の基準電圧回路。
【請求項６】
環境温度と電源電圧の変化に抗して安定した基準電圧を出力する回路であり、
オペアンプと、第１抵抗と、第２抵抗と、第３抵抗と、第４抵抗と、ｐｎ接合を内蔵する第１半導体と、ｐｎ接合を内蔵する第２半導体を備えており、
直流電源の正負の端子に接続されている正負の電源線がオペアンプの正負の電源端子に接続されており、
第１抵抗の一端はオペアンプの出力端子に接続されており、他端はオペアンプの非反転入力端子に接続されており、
第２抵抗の一端はオペアンプの出力端子に接続されており、他端はオペアンプの反転入力端子に接続されており、
第３抵抗の一端はオペアンプの反転入力端子に接続されており、他端は第２半導体に接続されており、
第４抵抗の一端はオペアンプの非反転入力端子に接続されており、他端は第１半導体に接続されており、
第１半導体は、負の電源線に対して順方向に挿入されており、
第２半導体は、負の電源線に対して順方向に挿入されており、
第４抵抗は、固定抵抗と可変抵抗が直列に接続された抵抗であり、
その固定抵抗の抵抗温度係数が第１抵抗と第２抵抗と第３抵抗のいずれの抵抗温度係数よりも大きく、
その可変抵抗の抵抗値が電源電圧の変動に追随して変動することを特徴とする基準電圧回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境温度の変化あるいは直流電源（例えばバッテリ）の電圧の変化に抗して安定した電圧を提供する基準電圧回路に関する。特に、ｐｎ接合を内蔵する半導体（典型的にはシリコン等）のバンドギャップ電圧を利用することによって、安定した基準電圧を出力する回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６に従来の基準電圧回路１００を示す。この基準電圧回路１００は、直流電源電圧ＶＤＤを安定した基準電圧ＶＲＥＦに変換する回路であり、特に、環境温度の変化に抗して、一定値に調整された基準電圧ＶＲＥＦを提供するように設計されている。従来の基準電圧回路１００は、オペアンプＯＰと、第１抵抗Ｒ１と、第２抵抗Ｒ２と、第３抵抗Ｒ３と、第１ダイオードＤ１と、第２ダイオードＤ２を備えている。
第２ダイオードＤ２は、複数のダイオードを並列に接続したダイオード群であり、個々のダイオードは第１ダイオードＤ１と同一仕様のダイオードである。
直流電源の正負の端子に正負の電源線３６，３７が接続されており、その正負の電源線３６，３７がオペアンプＯＰの正負の電源端子に接続されている。第１抵抗Ｒ１の一端はオペアンプＯＰの出力端子に接続されており、他端はオペアンプＯＰの非反転入力端子に接続されている。第２抵抗Ｒ２の一端はオペアンプＯＰの出力端子に接続されており、他端はオペアンプＯＰの反転入力端子に接続されている。第３抵抗Ｒ３の一端はオペアンプＯＰの反転入力端子に接続されており、他端は第２ダイオードＤ２のアノード端子に接続されている。第２ダイオードＤ２のカソード端子は、負の電源線３７に接続されている。第２ダイオードＤ２は、負の電源線３７に対して順方向に挿入されている。第１ダイオードＤ１のアノード端子はオペアンプＯＰの非反転入力端子に接続されており、カソード端子は負の電源線３７に接続されている。第１ダイオードＤ１は、負の電源線３７に対して順方向に挿入されている。この種の基準電圧回路の一例が特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００３−７８３７号公報
【０００３】
第１ダイオードＤ１の順方向電圧降下ＶＤ１[Ｔ]を数式で表すと、次の数式（１）が得られる。
【数１】
2006221241.tif 000003
Ｔは基準電圧回路１００の環境温度を絶対温度で示した温度である。Ｔ０は基準としている絶対温度であり、例えば２０℃（セ氏温度で表示）を選択することができる。ＶＢＧは第１ダイオードＤ１が内蔵するｐｎ接合のバンドギャップ電圧であり、材料固有の値である。ηは基準電圧回路１００の製造プロセスに依存する定数であり通常は約４となる。ｋはボルツマン定数である。ｑは電子１個の電荷量である。なお、この数式（１）は後の実施例でも利用され、その実施例においても数式中の各記号は上記の意味を有する。
また周知のように、基準電圧回路１００が出力する基準電圧ＶＲＥＦ[Ｔ, ＶＤＤ]は、環境温度Ｔと直流電源電圧ＶＤＤに追従して変化する。そのうちの環境温度によって変化する関係は、次の数式（２）によって表すことができる。なお、抵抗を示す記号Ｒに数字が付された記号は、その番号の抵抗の抵抗値を示す。
【数２】
2006221241.tif 000004
ｎは第２ダイオードＤ２を構成するダイオードの個数である。あるいは、ｎは第１ダイオードＤ１のｐｎ接合を構成する面積と、第２ダイオードＤ２のｐｎ接合を構成する面積の比ということもできる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の基準電圧回路１００では、数式（１）を数式（２）に代入したときに、数式（１）の絶対温度Ｔの１次の項と、数式（２）の絶対温度Ｔの１次の項が相殺されるように、各固定抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の抵抗値を調整していた。これにより、環境温度Ｔの変化が基準電圧ＶＲＥＦに及ぼす影響を抑制していた。
ところが、数式（１）に示すように、実際には環境温度Ｔに関する高次の項が存在している。したがって、より安定した基準電圧ＶＲＥＦが必要とされる場合、この高次の項の影響も考慮しなければならない。各固定抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の抵抗値を調整するだけでは、高次の項を相殺することができない。
また従来の基準電圧回路１００の基準電圧ＶＲＥＦ[Ｔ, ＶＤＤ]は、環境温度Ｔのみならず、直流電源電圧ＶＤＤの変動にも追随して変動し易いことが知られている。この現象は、直流電源電圧ＶＤＤの変動に追随してオペアンプＯＰのオフセット電圧が変動してしまうことに起因している。例えば、直流電源にバッテリ等を利用した場合、直流電源電圧は経時的に大きく変動するので上記現象が顕在化してくる。
【０００５】
本発明の一つの目的は、環境温度の変動の影響を高精度に補償して高度に安定した基準電圧を出力する回路を提供することである。本発明の他の一つの目的は、電源電圧の変動の影響を高精度に補償して高度に安定した基準電圧を出力する回路を提供することである。本発明ではさらに、環境温度の変動と電源電圧の変動の両者の影響を同時に補償して安定した基準電圧を出力する回路を提供することも目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明では、従来の基準電圧回路に第４の抵抗を付加する。第４の抵抗を付加することによって、基準電圧が安定する。第４抵抗の特性によって、環境温度の変動の影響を高精度に補償することができたり、電源電圧の変動の影響を高精度に補償したりすることができる。両者は、第４の抵抗を付加するという従来の技術から相違する共通の技術的特徴を備えており、単一の一般的発明概念を形成するように連関している。
即ち、本出願の発明では、安定した基準電圧を出力する基準電圧回路を提供する。本発明の基準電圧回路は、オペアンプと、第１抵抗と、第２抵抗と、第３抵抗と、第４抵抗と、ｐｎ接合を内蔵する第１半導体と、ｐｎ接合を内蔵する第２半導体を備えており、下記のように接続されている。
直流電源の正負の端子に接続されている正負の電源線がオペアンプの正負の電源端子に接続されている。第１抵抗の一端はオペアンプの出力端子に接続されており、他端はオペアンプの非反転入力端子に接続されている。第２抵抗の一端はオペアンプの出力端子に接続されており、他端はオペアンプの反転入力端子に接続されている。第３抵抗の一端はオペアンプの反転入力端子に接続されており、他端は第２半導体に接続されている。第４抵抗の一端はオペアンプの非反転入力端子に接続されており、他端は第１半導体に接続されている。第１半導体は、負の電源線に対して順方向に挿入されており、第２半導体も、負の電源線に対して順方向に挿入されている。さらに、第４抵抗の抵抗値が第１抵抗の抵抗値よりも小さく調整されている。
ｐｎ接合を内蔵する半導体の典型例はダイオードであるが、ダイオードに限定されるものではなく、例えば、バイポーラトランジスタのベースとコレクタ間を短絡させることによってベースとエミッタ間で構成されるｐｎ接合を利用する半導体であってもよい。
第１抵抗と第２抵抗と第３抵抗は、典型的には固定抵抗であり、その抵抗値が変動しないことが多い。ここでいう固定抵抗とは、基準電圧回路が動作しているときに、その抵抗値がほぼ変動しないものをいう。固定抵抗には、基準電圧回路が動作していないときに、その抵抗値が調整されるものも含む。
第４抵抗の抵抗値が第１抵抗の抵抗値よりも小さく調整されているので、従来の基準電圧回路に第４抵抗を付加したとしても、その第４抵抗の特性が数式（２）の１次の項の係数に対して及ぼす影響を軽微なものとすることができる。したがって、従来の基準電圧回路と同様に、第１抵抗と第２抵抗と第３抵抗の抵抗値を調整することによって、数式（２）の１次の項の係数を相殺することができるのに加えて、第４抵抗の特性によっては、環境温度の変動の影響を高精度に補償することができたり、あるいは電源電圧の変動の影響を高精度に補償したりすることが可能となる。
【０００７】
本発明の一つの発明では、環境温度の変化に抗して安定した基準電圧を出力する基準電圧回路を提供する。この場合、第４抵抗に、その抵抗温度係数が第１抵抗と第２抵抗と第３抵抗のいずれの抵抗温度係数よりも大きく調整されている抵抗を利用するのが好ましい。これにより、環境温度の変化に抗して安定した基準電圧を出力する基準電圧回路を得ることができる。
本発明の基準電圧回路は、第１抵抗と第２抵抗と第３抵抗に加えて第４抵抗を備えている。第４抵抗を付加することによって、数式（２）の高次の項の係数に、第４抵抗の特性を反映させることができる。第４抵抗の抵抗温度係数を第１抵抗と第２抵抗と第３抵抗のいずれの抵抗温度係数よりも大きく調整することによって、数式（２）の高次の項の係数を、第４抵抗が存在しない場合に比して低減することができる。環境温度の変動の影響を高精度に補償することが可能となり、安定した基準電圧を得ることができる。
また、第４抵抗の温度係数を、第１抵抗と第２抵抗と第３抵抗のいずれの抵抗温度係数よりも大きく調整するほど、第４抵抗の抵抗値をより小さくすることが可能となる。第４抵抗が小さくなるほど、前記したように、その第４抵抗の特性が数式（２）の１次の項の係数に及ぼす影響を軽微なものとすることができる。
【０００８】
本出願の他の一つの発明では、電源電圧の変化に抗して安定した基準電圧を出力する基準電圧回路を提供する。この場合、第４抵抗に、その抵抗値が電源電圧の変動に追随して変動する可変抵抗を利用するのが好ましい。これにより、電源電圧の変化に抗して安定した基準電圧を出力する基準電圧回路を得ることができる。
本発明の基準電圧回路によると、電源電圧の変動に追随してオペアンプのオフセット電圧が変動してしまう現象を、電源電圧の変動に追随して変動する可変抵抗を利用することによって、補償することができる。ここでいう可変抵抗には、その抵抗値が、電源電圧の変動に追随して増加するもの、また減少するものの両者を含む。利用するオペアンプの特性に基づいて、抵抗値が増加する可変抵抗、あるいは抵抗値が減少する可変抵抗を適宜に選択すればよい。電源電圧の変動に追随して変動する可変抵抗を利用することによって、電源電圧の変化に抗して安定した基準電圧を出力する基準電圧回路を得ることができる。
【０００９】
第４抵抗が可変抵抗である場合、その抵抗値が電源電圧の増加に追随して減少するのが好ましい。
一般的に、基準電圧回路が出力する基準電圧は、電源電圧の変動に追随して正の変動を示すことが多い。即ち、電源電圧が増加すると基準電圧が増加することが多い。この現象を抑制するためには、第４抵抗の抵抗値が電源電圧の増加に対して減少するようにするのが好ましい。これにより、電源電圧の変化に抗して安定した基準電圧を出力する基準電圧回路を得ることができる。
【００１０】
第４抵抗にｎ型のＭＯＳＦＥＴを利用するのが好ましい。ｎ型のＭＯＳＦＥＴの場合、ドレイン端子をオペアンプの非反転入力端子に接続し、ソース端子を第１半導体に接続し、ゲート端子を正の電源線に接続するのが好ましい。
ｎ型のＭＯＳＦＥＴの場合、ゲート端子に印加される電源電圧が増加すると、チャネル抵抗が低下する。即ち、電源電圧が増加すると、ｎ型ＭＯＳＦＥＴのドレイン端子とソース端子間の抵抗値が減少する。第４抵抗にｎ型ＭＯＳＦＥＴを利用すると、電源電圧の増加に追随して第４抵抗の抵抗値が減少する現象を得ることができる。これにより、電源電圧の変化に抗して安定した基準電圧を出力する基準電圧回路を得ることができる。
【００１１】
第４抵抗を固定抵抗と可変抵抗の直列回路としてもよい。その場合、固定抵抗の抵抗温度係数が第１抵抗と第２抵抗と第３抵抗のいずれの抵抗温度係数よりも大きく、可変抵抗の抵抗値が電源電圧の変動に追随して変動する特性のものを用いる。
固定抵抗と可変抵抗を直列に接続する順序に制限はなく、負の電源線に近い側を固定抵抗としてもよいし可変抵抗としてもよい。
この基準電圧回路によると、温度変動と電源電圧の両者の影響を補償した基準電圧を出力することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の基準電圧回路は、少なくとも４つ以上の抵抗を利用する。それぞれの抵抗の特性を調整することによって、温度変動の影響を高精度に補償すること及び／又は電源電圧変動の影響を高精度に補償することが可能となり、安定した基準電圧を出力することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
実施例の主要な特徴を列記する。
（第１形態）  第４抵抗の抵抗値は、第１抵抗の抵抗値より小さい。
（第２形態）  第１抵抗と第２抵抗と第３抵抗は固定抵抗である。
（第３形態）  第１抵抗と第２抵抗と第３抵抗は同種の材料を用いて形成されており、その温度抵抗係数は等しい。
【実施例】
【００１４】
図面を参照して以下に各実施例を詳細に説明する。
（第１実施例）
図１に、直流電源から供給された直流電源電圧ＶＤＤを温度補償された基準電圧ＶＲＥＦに変換して出力する基準電圧回路１０を示す。基準電圧回路１０は、直流電源電圧ＶＤＤを安定した基準電圧ＶＲＥＦに変換する回路であり、特に、環境温度の変化に抗して、一定値に調整された基準電圧ＶＲＥＦを提供するように設計されている。
基準電圧回路１０は、オペアンプＯＰと、第１固定抵抗Ｒ１と、第２固定抵抗Ｒ２と、第３固定抵抗Ｒ３と、第４固定抵抗Ｒ４と、第１ダイオードＤ１と、第２ダイオードＤ２を備えている。
第２ダイオードＤ２は、複数のダイオードを並列に接続したダイオード群であり、個々のダイオードは第１ダイオードＤ１と同一仕様のダイオードである。
直流電源の正負の端子に正負の電源線３６、３７が接続されており、正負の電源線３６、３７がオペアンプＯＰの正負の電源端子に接続されている。第１固定抵抗Ｒ１の一端はオペアンプＯＰの出力端子に接続されており、他端はオペアンプＯＰの非反転入力端子に接続されている。第２固定抵抗Ｒ２の一端はオペアンプＯＰの出力端子に接続されており、他端はオペアンプＯＰの反転入力端子に接続されている。第３固定抵抗Ｒ３の一端はオペアンプＯＰの反転入力端子に接続されており、他端は第２ダイオードＤ２のアノード端子に接続されている。第４固定抵抗Ｒ４の一端はオペアンプＯＰの非反転入力端子に接続されており、他端は第１ダイオードＤ１のアノード端子に接続されている。第１ダイオードＤ１と第２ダイオードＤ２のカソード端子は負の電源線３７に接続されている。負の電源線３７は接地されている。第１ダイオードＤ１と第２ダイオードＤ２は、負の電源線３７に対して順方向に挿入されている。
【００１５】
次に、基準電圧回路１０を利用することによって、高精度に温度補償された基準電圧ＶＲＥＦが出力される現象を、以下の数式を用いて説明する。
まず、温度特性を含んだダイオードＤ１の順方向電圧降下ＶＤ１[Ｔ]に、Ｔ＝Ｔ０＋ΔＴを代入すると次の数式（３）が得られる。なお、ここで用いられる順方向電圧降下ＶＤ１[Ｔ]の数式は、［背景技術］で説明した数式（１）を利用することができる。
【数３】
2006221241.tif 000005
この数式（３）中の（１＋ΔＴ／Ｔ０）をテイラー展開し、２次の項までで近似すると数式（４）が導かれる。
【数４】
2006221241.tif 000006
【００１６】
ここで、第１ダイオードＤ１を流れる電流をＩ１とし、第２ダイオードＤ２を流れる電流をＩ２とすると、次の４つの数式を得ることができる。
【数５】
2006221241.tif 000007
【数６】
2006221241.tif 000008
【数７】
2006221241.tif 000009
【数８】
2006221241.tif 000010
ＩＳはダイオードＤ１の飽和電流である。
【００１７】
また、各固定抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の抵抗値を、温度特性を含んだ関数Ｒ１[Ｔ]、Ｒ２[Ｔ]、Ｒ３[Ｔ]、Ｒ４[Ｔ]で表すと、以下の４つの数式を得ることができる。なお、各固定抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の基準温度Ｔ０における抵抗値をＲ１０、Ｒ２０、Ｒ３０、Ｒ４０とする。第１固定抵抗Ｒ１と第２固定抵抗Ｒ２と第３固定抵抗Ｒ３は同種の材料を用いて形成されており、その温度抵抗係数ａは等しい。一方、第４固定抵抗Ｒ４は、別種の材料を用いて形成されており、その温度抵抗係数ｂは他の各固定抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３と異なる。
Ｒ１[Ｔ]＝Ｒ１０（１＋ａΔＴ）
Ｒ２[Ｔ]＝Ｒ２０（１＋ａΔＴ）
Ｒ３[Ｔ]＝Ｒ３０（１＋ａΔＴ）
Ｒ４[Ｔ]＝Ｒ４０（１＋ｂΔＴ）
【００１８】
上記の数式（５）〜（８）と、温度特性を含む各固定抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の抵抗値Ｒ１[Ｔ]、Ｒ２[Ｔ]、Ｒ３[Ｔ]、Ｒ４[Ｔ]を利用して、基準電圧回路１０が出力する基準電圧ＶＲＥＦを温度特性を含む関数で表すと、次の数式（９）を得ることができる。
【数９】
2006221241.tif 000011
ここで、数式（９）中の（１＋ａΔＴ）−１をテイラー展開する。さらに、ａΔＴとｂΔＴが１に対して十分に小さいと仮定すると、数式（９）は次の数式（１０）に近似することができる。
【数１０】
2006221241.tif 000012
さらに、数式（１０）中の（１−Ｒ２０・Ｒ４０／Ｒ１０・Ｒ３０（１＋（ｂ−ａ）ΔＴ））−１をテイラー展開する。さらに、Ｒ４０／Ｒ１０とＲ２０・Ｒ４０／Ｒ１０・Ｒ３０が１に対して十分に小さいと仮定すると、数式（１０）は次の数式（１１）に近似することができる。
【数１１】
2006221241.tif 000013
この数式（１１）に対して、先に求めた数式（４）を代入すると、数式（１２）を得ることができる。
【数１２】
2006221241.tif 000014
【００１９】
数式（１２）に示すように、第４固定抵抗Ｒ４を付加することによって、ΔＴの２次の項に第４固定抵抗Ｒ４の抵抗特性、即ち、第４固定抵抗Ｒ４の基準温度Ｔ０における抵抗値Ｒ４０と、第４固定抵抗Ｒ４の抵抗温度係数ｂとその他の各固定抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に共通の抵抗温度係数ａとの差（ｂ−ａ）が反映していることが分かる。数式（１２）に示すように、抵抗温度係数の差（ｂ−ａ）が正の値となるように調整すると、ΔＴの２次の項の係数は小さくなる。高次の項の影響が低減される。したがって、第４固定抵抗Ｒ４の抵抗温度係数ｂは、第１固定抵抗Ｒ１の抵抗温度係数ａよりも十分に大きいことが好ましい。
また、数式（１０）を近似するときに、Ｒ４０／Ｒ１０が１に対して十分に小さいと仮定した。したがって、数式（１２）に基づいて各条件を設定する場合には、第４固定抵抗Ｒ４が第１固定抵抗Ｒ１よりも十分に小さいことが好ましい。この場合、数式（１２）の条件を利用することができる。
各固定抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の基準温度Ｔ０における抵抗値Ｒ１０、Ｒ２０、Ｒ３０、Ｒ４０と、第２ダイオードＤ２を構成するダイオードの個数ｎと、さらに、第４固定抵抗Ｒ４の抵抗温度係数ｂとその他の各固定抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に共通の抵抗温度係数ａとの差（ｂ−ａ）を調整することによって、数式（１２）のΔＴの１次の項と２次の項の両者の係数を小さく、あるいはゼロとすることができる。即ち、基準電圧回路１０は、温度変動の影響を受けない、極めて安定した基準電圧ＶＲＥＦ[Ｔ]を出力することができる。
図２に、基準電圧ＶＲＥＦ[Ｔ]の温度特性を示す。図示１００が図６に示す従来の基準電圧回路１００の温度特性であり、図示１０が図１に示す本実施例の基準電圧回路１０の温度特性である。周囲の環境温度が−４０〜約１２０℃まで変動したときの基準電圧ＶＲＥＦ[Ｔ]の変動割合を示す。縦軸は、−４０℃のときの基準電圧ＶＲＥＦ[−４０]を基準とし、その他の温度における基準電圧値ＶＲＥＦ[Ｔ]の変動を計算した。
図２に示すように、従来の基準電圧回路１００では、温度変動に追随して凸状の変動を示す。これは、数式（１）に存在する高次の項の影響である。一方、本実施例の基準電圧回路１０の場合、温度変動に対して極めて安定した基準電圧ＶＲＥＦ[Ｔ]を出力していることが分かる。高次の項を低減することによって、凸状の変動を消失させることができる。本実施例の基準電圧回路１０は、高精度に温度補償された基準電圧ＶＲＥＦ[Ｔ]を出力することができる。
【００２０】
上記の第１実施例では、次の順序で各固定抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の抵抗特性を選択するのが好ましい。まず、第４固定抵抗Ｒ４の抵抗特性を決定する。このとき、第１固定抵抗Ｒ１の抵抗値よりも小さく、且つ他の各固定抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の抵抗温度抵抗係数よりも大きい条件の第４固定抵抗Ｒ４を選択する。次に、その選択された第４固定抵抗Ｒ４の抵抗特性に合わせて、数式（１２）のΔＴの１次の項の係数がゼロとなるように、他の各固定抵抗Ｒ２、Ｒ３の抵抗値を選択する。これにより、数式（１２）のΔＴの高次の項の影響が低減され、さらに１次の項の影響が相殺された基準電圧回路を得ることができる。
【００２１】
（第２実施例）
図３に、直流電源から供給された直流電源電圧ＶＤＤを基準電圧ＶＲＥＦに変換して出力する基準電圧回路２０を示す。この基準電圧回路２０は、直流電源電圧ＶＤＤの変化に抗して安定した基準電圧ＶＲＥＦを出力する。基準電圧回路２０は、図１に示す第１実施例の基準電圧回路１０の第４固定抵抗Ｒ４が、トランジスタＲ５に変更されている。他の構成要素は、第１実施例のそれと同一とすることができる。ただし、各固定抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の抵抗特性は、必要に応じて調整される。トランジスタＲ５はｎ型のＭＯＳＦＥＴであり、ドレイン端子はオペアンプＯＰの非反転入力端子に接続されている。ソース端子は第１ダイオードＤ１のカソード端子に接続されている。ゲート端子は正の電源線３６に接続されている。トランジスタＲ５には、ゲート端子に直流電源電圧ＶＤＤが印加されている間、より詳しくはその直流電源電圧ＶＤＤが変動する範囲内ではオン状態を維持するものが選択されている。即ち、トランジスタＲ５のゲートの閾値は、直流電源電圧ＶＤＤが変動する範囲よりも小さい電圧が選択されている。
【００２２】
一般的に、図６に示す従来の基準電圧回路１００では、直流電源電圧ＶＤＤの変動に追随してオペアンプＯＰのオフセット電圧が変動する。例えば、直流電源電圧ＶＤＤの増加に対してオペアンプＯＰのオフセット電圧が増加する場合、直流電源電圧ＶＤＤが増加すると、基準電圧ＶＲＥＦが増加することが知られている。この現象は、次の数式（１３）で表すことができる。
【数１３】
2006221241.tif 000015
ＶＤＤ０は基準となる直流電源電圧ＶＤＤであり、通常は５Ｖである。ＶＯＳ[ＶＤＤ]は直流電源電圧ＶＤＤが変動しているときのオペアンプＯＰのオフセット電圧である。式中Ｒ２、Ｒ３は固定抵抗Ｒ２、Ｒ３の抵抗値を示す。ここで、固定抵抗Ｒ２、Ｒ３の抵抗値は温度に対して変動しないとする。換言すると、基準温度における抵抗値をこの数式に利用する。なお、第１固定抵抗Ｒ１とトランジスタＲ５の抵抗も温度に対して変動しないとする。
【００２３】
次に、本実施例の基準電圧回路２０の場合を説明する。トランジスタＲ５のゲート端子に直流電源電圧ＶＤＤが印加されている。直流電源電圧ＶＤＤが増加するとゲート端子に印加される電圧も増大する。ゲート端子に印加される電圧が増加すると、チャネル抵抗が減少する。したがって、直流電源電圧ＶＤＤが増加すると、トランジスタＲ５のドレイン端子とソース端子間の抵抗値は減少する。トランジスタＲ５を利用すると、直流電源電圧ＶＤＤの増加に追随してトランジスタＲ５の抵抗値が減少する現象を得ることができる。
ここで、トランジスタＲ５の抵抗値を、直流電源電圧ＶＤＤに対する関数として表す。なお、直流電源電圧ＶＤＤが基準値（通常は５Ｖ）のときのトランジスタＲ５の抵抗値をＲ５０とする。
Ｒ５[ＶＤＤ]＝Ｒ５０（１＋ｃΔＶＤＤ）
ｃはトランジスタＲ５の電源電圧係数である。
また、オペアンプＯＰのオフセット電圧ＶＯＳ[ＶＤＤ]を、直流電源電圧ＶＤＤに対する関数として表す。なお、直流電源電圧ＶＤＤが基準値（通常は５Ｖ）のときのオフセット電圧ＶＯＳ[ＶＤＤ]をＶＯＳ０とする。
ＶＯＳ[ＶＤＤ]＝ＶＯＳ０（１＋ｄΔＶＤＤ）
ｄはオペアンプＯＰのオフセット電圧ＶＯＳの電源電圧係数である。
このトランジスタＲ５の抵抗値Ｒ５[ＶＤＤ]の数式と、オペアンプＯＰのオフセット電圧ＶＯＳ[ＶＤＤ]の数式を利用して数式（１３）を整理すると、数式（１４）を得ることができる。
【数１４】
2006221241.tif 000016
ここで、（１−Ｒ２・Ｒ５／Ｒ１・Ｒ３（１＋ｃΔＶＤＤ））−１をテイラー展開し、さらに、Ｒ２・Ｒ５０／Ｒ１・Ｒ３とｃΔＶＤＤが１に対して十分に小さいと仮定すると、数式（１４）は次の数式（１５）に近似することができる。
【数１５】
2006221241.tif 000017
【００２４】
数式（１５）に示すように、基準となる直流電源電圧ＶＤＤのときのトランジスタＲ５の抵抗値Ｒ５０と、電源電圧係数ｃを調整することによって、数式（１５）のΔＶＤＤの項の係数をゼロとすることができる。即ち、基準電圧回路２０は、直流電源電圧ＶＤＤの変動の影響を受けない、極めて安定した基準電圧ＶＲＥＦ[ＶＤＤ]を出力することができる。図４に、基準電圧ＶＲＥＦ[ＶＤＤ]の電源電圧特性を示す。図示１００が図６に示す従来の基準電圧回路１００の電源電圧特性であり、図示２０が図３に示す本実施例の基準電圧回路２０の電源電圧特性である。基準の電源電圧を５Ｖとし、電源電圧が４〜６Ｖまで変動したときの基準電圧ＶＲＥＦ[ＶＤＤ]の変動割合を示す。縦軸は、５Ｖのときの基準電圧ＶＲＥＦ[５]を基準とし、その他の電源電圧における基準電圧値ＶＲＥＦ[ＶＤＤ]の変動を計算した。
図４に示すように、従来の基準電圧回路１００では、直流電源電圧の変動に追随して正の変動を示す。これは、直流電源電圧の増加に追随してオペアンプＯＰのオフセット電圧が増加する影響である。一方、本実施例の基準電圧回路２０の場合、直流電源電圧変動に対して極めて安定した基準電圧ＶＲＥＦ[ＶＤＤ]を出力する。直流電源電圧ＶＤＤの増加に追随して、トランジスタＲ５の抵抗値が減少することによって、オペアンプＯＰのオフセット電圧の増加を補正しているからである。本実施例の基準電圧回路２０は、直流電源電圧の変動を補償した基準電圧ＶＲＥＦ[ＶＤＤ]を出力することができる。
【００２５】
第２実施例は他に次の特徴を有しているのが好ましい。
トランジスタＲ５の抵抗値Ｒ５０は、第１固定抵抗Ｒ１の抵抗値Ｒ１よりも十分に小さいことが好ましい。第２実施例では、各固定抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を調整することによって、環境温度の変動を補償するように設計されているが、トランジスタＲ５を付加することによって、温度補償を調整する数式（２）の１次の項にトランジスタＲ５の温度特性が影響するようになる。しかしながら、トランジスタＲ５の抵抗値Ｒ５０を第１固定抵抗Ｒ１の抵抗値Ｒ１よりも十分に小さくすることによって、数式（２）の１次の項にトランジスタＲ５の温度特性が影響することをほぼ回避することができる。したがって、トランジスタＲ５の抵抗値Ｒ５０を第１固定抵抗Ｒ１の抵抗値Ｒ１よりも十分に小さくすることによって、温度補償を確保しながら、電源電圧の変動に抗して安定した基準電圧を得ることができる。
【００２６】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、図５に示すように、第１実施例の技術と第２実施例の技術を組合せた基準電圧回路３０を構成することもできる。図３に示す基準電圧回路３０は、第４固定抵抗Ｒ４とトランジスタＲ５の直列回路を備えている。第４固定抵抗Ｒ４の一端がオペアンプＯＰの非反転入力端子に接続され、他端がトランジスタＲ５のドレイン端子に接続されている。トランジスタＲ５のソース端子が第１ダイオードＤ１のアノード端子に接続されている。この基準電圧回路３０は、温度の変動を高精度に補償することと、電源電圧の変動を補償することの両者の特性を有することができる。この基準電圧回路３０は、極めて安定した基準電圧を出力することができる。
なお、この変形例では、次の順序で各抵抗の温度特性を設定するのが好ましい。まず、数式（１５）に基づいて、ΔＶＤＤの項の係数が小さくなるように、トランジスタＲ５の抵抗値Ｒ５０と、電源電圧係数ｃを選択する。具体的には、トランジスタＲ５の抵抗値Ｒ５０が第１固定抵抗Ｒ１の抵抗値Ｒ１よりも十分に小さく、且つ電源電圧係数ｃが負となるように選択する。次に、第４固定抵抗Ｒ４の抵抗特性を決定する。このとき、第１固定抵抗Ｒ１の抵抗値よりも小さく、且つ他の各固定抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の抵抗温度抵抗係数よりも小さい条件を選択する。次に、その選択された第４固定抵抗Ｒ４の抵抗特性に合わせて、数式（１２）に基づいて、ΔＴの１次の項の係数がゼロとなるように、他の各固定抵抗Ｒ２、Ｒ３の抵抗値を選択する。これにより、数式（１２）のΔＴの高次の項の影響が低減され、さらに１次の項の影響も相殺される。各抵抗の特性をこのように選択することによって、電源電圧の変動を補償するとともに、環境温度の変動を高精度に補償された基準電圧を得ることができる。
【００２７】
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１実施例の基準電圧回路を示す。
【図２】温度変動に対する基準電圧の変動割合を示す。
【図３】第２実施例の基準電圧回路を示す。
【図４】電源電圧の変動に対する基準電圧の変動割合を示す。
【図５】変形例の基準電圧回路を示す。
【図６】従来の基準電圧回路を示す。
【符号の説明】
【００２９】
Ｄ１、Ｄ２：ダイオード
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４：固定抵抗
Ｒ５：トランジスタ
ＯＰ：オペアンプ
３２、３４、３６：接続線
【図１】
2006221241.tif 000018
【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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