(57)【要約】【課題】低電圧での動作が可能となり、省電力化を達成することができる関数発生回路を提供する。【解決手段】本発明に係る関数発生回路は、大きく４つのブロックに分かれており、低温度センサー１５６、基準電圧回路１６１、コンパレータブロック１２６、加算器１３１から成る。ここでは、複数のコンパレータ１１１，１１２，１１３の基準電圧（基準電圧回路１６１の出力電圧）が一定であり、温度によって変動するダイオード１５５の電圧の０次成分に差が生じる回路となっているため、コンパレータ１１１，１１２，１１３の動作範囲を有効にとれる。そのため低電源電圧でも動作温度範囲を十分に取ることが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲温度に依存した動作電圧範囲の関数を発生する関数発生回路であって、
前記周囲温度と基準温度との差に比例し、オフセットされた複数の検出電圧を生成する温度センサー回路と、
基準電圧を生成する基準電圧回路と、
所定の入力ダイナミックレンジを有し、前記複数の検出電圧と前記基準電圧を比較し、各々の動作温度範囲に対応する複数の検出電流を生成する複数のコンパレータ回路と、
前記複数のコンパレータ回路から供給される前記複数の検出電流を加算し、前記動作電圧範囲の関数を生成する加算器と、
を備える関数発生回路。
【請求項２】
請求項１記載の関数発生回路であって、
前記温度センサー回路は、順方向電圧を生成するダイオードと、
前記ダイオードに並列に接続され、前記複数の検出電圧を出力する直列接続された複数の抵抗と、
を備える関数発生回路。
【請求項３】
請求項２記載の関数発生回路であって、
前記複数の抵抗は、前記検出電圧を調整する可変抵抗を含むものである関数発生回路。
【請求項４】
請求項１記載の関数発生回路であって、
前記温度センサー回路は、各々のアノードから前記複数の検出電圧を出力する複数のダイオード群を備え、
前記複数のダイオード群の各々は、他のダイオード群と接合面積が異なるものである関数発生回路。
【請求項５】
請求項４記載の関数発生回路であって、
前記複数のダイオード群の各々は、他のダイオード群とエミッタサイズが異なるトランジスタで構成されるものである関数発生回路。
【請求項６】
請求項４記載の関数発生回路であって、
前記複数のダイオード群の各々は、直列接続された２個のダイオードで構成されるものである関数発生回路。
【請求項７】
請求項４記載の関数発生回路であって、
前記複数のダイオード群の各々は、前記コンパレータ回路の入力ダイナミックレンジに対してオフセットされた異なる動作温度範囲を有するものである関数発生回路。
【請求項８】
請求項４記載の関数発生回路であって、
前記コンパレータの入力ダイナミックレンジの中点を基準電圧とする場合に、
前記複数のダイオード群は、
低温で前記基準電圧を発生する第１のダイオード群と、
常温で前記基準電圧を発生する第２のダイオード群と、
高温で前記基準電圧を発生する第３のダイオード群と、
を含むものである関数発生回路。
【請求項９】
請求項８記載の関数発生回路であって、
前記複数のコンパレータ回路は、
前記第１のダイオード群から第１の検出電圧が供給され、第１の動作温度範囲で負特性を有する第１の検出電流を出力する第１のコンパレータ回路と、
前記第２のダイオード群から第２の検出電圧が供給され、第２の動作温度範囲で正特性を有する第２の検出電流を出力する第２のコンパレータ回路と、
前記第３のダイオード群から第３の検出電圧が供給され、第３の動作温度範囲で負特性を有する第３の検出電流を出力する第３のコンパレータ回路と、
を備える関数発生回路。
【請求項１０】
請求項９記載の関数発生回路であって、
前記加算器は、前記第１から第３のコンパレータ回路から出力される前記第１から第３の検出電流を加算し、前記第１の動作温度範囲で負特性を有し、前記第２の動作温度範囲で正特性を有し、前記第３の動作温度範囲で負特性を有する関数電圧を出力するものである関数発生回路。
【請求項１１】
請求項４記載の関数発生回路であって、
前記温度センサー回路は、前記複数のダイオード群の各々またはいずれかに並列に接続され、前記接合面積を調整する第１の調整回路を備える関数発生回路。
【請求項１２】
請求項１１記載の関数発生回路であって、
前記第１の調整回路は、前記ダイオード群と等価な調整用ダイオード群とスイッチが直列接続された構成を有する関数発生回路。
【請求項１３】
請求項４記載の関数発生回路であって、
前記基準電圧回路は、前記基準電圧を調整する第２の調整回路を備える関数発生回路。
【請求項１４】
請求項１３記載の関数発生回路であって、
前記第２の調整回路は、電源電位および／または接地電位に接続される可変抵抗を含むものである関数発生回路。
【請求項１５】
請求項１記載の関数発生回路であって、
前記温度センサー回路は、前記複数の検出電圧を出力する複数の温度検出回路を備え、
前記複数の温度検出回路の各々は、
順方向電圧を生成するダイオードと、
前記ダイオードに並列に接続され、前記検出電圧を出力する直列接続された複数の抵抗と、
を備える関数発生回路。
【請求項１６】
請求項１５記載の関数発生回路であって、
前記複数の抵抗は、前記検出電圧を調整する可変抵抗を含むものである関数発生回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周囲温度に応じた電圧を出力する温度センサーを備え、水晶発振周波数の温度補償に適した関数発生回路に関し、特に、この関数発生回路を用いた温度補償型水晶発振器が低電圧で動作することを可能にする関数発生回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器では機器の小型化・軽量化が求められ、更に高信頼性、高精度であることを望まれている。このような背景の中、数々の電子機器でクロック信号の生成等に水晶振動子が多く用いられている。
【０００３】
水晶振動子を用いた水晶発振回路の発振周波数は、特に周囲温度の変化に対して発振周波数が高安定であることを要求されている。このような水晶振動子の中で最も多く利用されているものに、厚み滑り振動子がある。
【０００４】
厚み滑り振動子を用いた水晶発振回路の発振周波数は、温度補償がなければ、周囲温度Ｔａの変化に従って大きな変化を示すことが知られている。例えば、基準周波数Ｆｒ（基準温度Ｔｒ）に対する発振周波数Ｆａ（周囲温度Ｔａ）の比率は、−３０℃から＋８０℃までの周囲温度Ｔａの範囲で数十ｐｐｍの変動を示す。また、基準周波数Ｆｒにもばらつきがある。
【０００５】
このような発振周波数の変動やばらつきは、高精度の電子機器では重大な問題となる。したがって、発振周波数のより安定な水晶発振回路が望まれている。例えば、周波数比率Ｆａ／Ｆｒの変動が２．５ｐｐｍ以内であり、かつ基準周波数Ｆｒのばらつきが０．３ｐｐｍ以内であることが要求される。
【０００６】
そこで、高精度の電子機器では水晶発振周波数の温度補償が行われるのが通例である。例えば、水晶振動子に可変容量ダイオード（バリキャップ・ダイオード）を直列接続し、周囲温度Ｔａに応じた補償電圧を可変容量ダイオードに与える。
【０００７】
図８は、従来の関数発生回路の構成の一例を示している。図８の構成は、温度センサー２１２と、コンパレータ２１３、２１４、２１５と、基準電圧回路２１１とを備えており、温度センサー２１２は電源に接続された電流源１４１を有し、電流源１４１の他端はダイオード群１４２のアノードと各コンパレータ２１３、２１４、２１５のプラス入力端子に接続され、更にそのダイオード群１４２のカソードはGNDに接続され、これによりコンパレータ２１３、２１４、２１５の入力部には温度に依存した電圧が印加される。
【０００８】
基準電圧回路２１１は4本の可変抵抗R1〜R4がシリーズに接続されており、それぞれの中点VA、VB、VCはそれぞれコンパレータ２１３、２１４、２１５のマイナス入力端子に接続される。それぞれのコンパレータ２１３、２１４、２１５から両入力部の電圧の差分に比例した電流が出力されることとなり、温度に依存した電流IA、IB、ICが出力される。
【０００９】
電流源２４０はNPNトランジスタ２２０のコレクタ・ベースとNPNトランジスタ２２４、２２１、２２２のベースに接続され、NPNトランジスタ２２４、２２１、２２２のそれぞれのエミッタはGNDに接続される。
【００１０】
また、NPNトランジスタ２２４、２２１、２２２のそれぞれのコレクタはPNPトランジスタ２１２のコレクタ・ベースとPNPトランジスタ２１７、２１９のコレクタに接続される。更にそれぞれの電流出力部であるPNPトランジスタ２１９、２２３、２１７のコレクタは共通に、加算器２３１に接続されている複数の帰還抵抗R5,R6の中点に接続する。
【００１１】
加算器２３１は一つのオペアンプ２１６とそのマイナス入力端子と出力端子間には複数のフィードバック抵抗R5,R6が接続され、プラス入力端子は基準電圧が接続される。電流IA、IB、ICは温度に依存した電流であり、前述の帰還抵抗R5,R6により電圧変換されて温度に依存した電圧が加算器２３１から出力される。
【００１２】
このように、従来の関数発生回路では温度変動を検知して電流、又は電圧に変換する回路が必要であり、温度センサー２１２およびコンパレータ（一次関数発生回路）２１３、２１４、２１５を有し、温度センサー２１２の端子電圧Vｄが温度に依存して線形に変動し、コンパレータ（一次関数発生回路）２１３、２１４、２１５の出力電流IA、IB、ICという温度に依存した線形な電流が出力される。
【００１３】
図９は、従来の関数発生回路におけるダイオードの温度特性を示す。コンパレータ２１３、２１４、２１５の入力ダイナミックレンジをＶINL〜ＶINHとすると、基準電圧VA,VB,VCに対応する温度はTrl2，Tr，Trh2となる。
【００１４】
図１０は、従来の関数発生回路におけるコンパレータの出力電流の温度特性を示す。コンパレータ２１３の出力電流ＩＡは、動作電圧範囲ＶＨＡ〜ＶＬＡで負の温度特性を有し、コンパレータ２１４の出力電流ＩＢは、動作電圧範囲ＶＨＢ〜ＶＬＢで正の温度特性を有し、コンパレータ２１７の出力電流ＩＣは、動作電圧範囲ＶＨＣ〜ＶＬＣで負の温度特性を有する。
【００１５】
図１１は、従来の関数発生回路の温度特性を示す。Trは基準温度であり、TL2は低温の動作限界を示し、TH2は高温の動作限界を示す。従来の関数発生回路ではそれぞれのコンパレータ２１３，２１４，２１５の基準電位VA、VB、VCが異なっており、動作温度範囲はΔT２（＝TH2−TL2）となり、使用可能な電圧の範囲はΔV2（＝ΔV1−ΔV3−ΔV４）
となる。
【００１６】
図１２は、従来の関数発生回路における基準電圧の調整回路６０１を示す。従来の調整回路６０１は、抵抗R1,R2の抵抗比の変更によるものが使われる。すなわち、コンパレータ６１１のプラス入力端子に温度センサー６２１から検出電圧Ｖｄが供給され、コンパレータ６１１のマイナス入力端子に調整回路６０１の抵抗R1,R2の中点からの基準電圧ＶＡが供給される（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第3160299号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
このように、水晶発振器の温度を補償する為には水晶発振周波数の温度補償に適した関数発生回路が使用される。この関数発生回路は温度の変動に応じて制御電圧を発生する。この関数発生回路は低電圧で動作することが求められており、電源電圧が１．８Ｖ以下で動作保証することが要求されている。
【００１８】
しかし従来の回路ではこれに対応ができていない。これに対応するためには温度補償回路を構成している関数発生回路の動作範囲を広げることが不可欠である。
【００１９】
また、図８に示すとおり、温度センサー２１２は温度補償範囲の異なる複数のコンパレータ回路２１３，２１４，２１５に使用されるため、複数の基準電位が必要となり、全ての温度補償回路に最適な動作範囲は設定できないため、各温度補償回路の電源電圧を下げることができない。
【００２０】
本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、低電圧での動作が可能となり、省電力化を達成することができる関数発生回路を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明に係る関数発生回路は、周囲温度に依存した動作電圧範囲の関数を発生する関数発生回路であって、前記周囲温度と基準温度との差に比例し、オフセットされた複数の検出電圧を生成する温度センサー回路と、基準電圧を生成する基準電圧回路と、所定の入力ダイナミックレンジを有し、前記複数の検出電圧と前記基準電圧を比較し、各々の動作温度範囲に対応する複数の検出電流を生成する複数のコンパレータ回路と、前記複数のコンパレータ回路から供給される前記複数の検出電流を加算し、前記動作電圧範囲の関数を生成する加算器と、を備える。
【００２２】
上記構成によれば、温度センサー回路は、周囲温度と基準温度との差に比例し、オフセットされた複数の検出電圧を生成するので、コンパレータ回路の基準電圧を共通にしてコンパレータ回路の動作範囲を有効に利用することができ、低電源電圧でも動作温度範囲を十分に取ることが可能となる。従って、温度補償型水晶発振器を低電圧で動作させることが可能となり、携帯電話機を代表とする携帯機器の省電力化を達成することができる。
【００２３】
また、本発明に係る関数発生回路は、前記温度センサー回路が、順方向電圧を生成するダイオードと、前記ダイオードに並列に接続され、前記複数の検出電圧を出力する直列接続された複数の抵抗と、を備える。
【００２４】
上記構成によれば、直列接続された複数の抵抗から、周囲温度と基準温度との差に比例し、オフセットされた複数の検出電圧をコンパレータ回路に供給するので、コンパレータ回路の動作範囲を有効に利用することができ、電源電圧を下げても従来の温度範囲を確保することが可能となる。
【００２５】
また、本発明に係る関数発生回路は、前記複数の抵抗が、前記検出電圧を調整する可変抵抗を含むものである。
【００２６】
上記構成によれば、可変抵抗により検出電圧を調整し、所望の温度関数を生成することができる。
【００２７】
また、本発明に係る関数発生回路は、前記温度センサー回路が、各々のアノードから前記複数の検出電圧を出力する複数のダイオード群を備え、前記複数のダイオード群の各々は、他のダイオード群と接合面積が異なるものである。
【００２８】
上記構成によれば、複数のダイオード群の各々は、他のダイオード群と接合面積が異なるので、複数のダイオード群の各々に対して電圧降下の温度特性の０次成分にオフセットを持たせることができ、コンパレータ回路の入力ダイナミックレンジを有効に利用することができる。
【００２９】
また、本発明に係る関数発生回路は、前記複数のダイオード群の各々が、他のダイオード群とエミッタサイズが異なるトランジスタで構成されるものである。
【００３０】
上記構成によれば、複数のダイオード群の各々は、エミッタサイズが異なるトランジスタで構成されるので、各トランジスタのエミッタの電圧降下における温度特性の０次成分にオフセットを持たせることができ、コンパレータ回路の入力ダイナミックレンジを有効に利用することができる。
【００３１】
また、本発明に係る関数発生回路は、前記複数のダイオード群の各々が、直列接続された２個のダイオードで構成されるものである。
【００３２】
上記構成によれば、複数のダイオード群の各々は、直列接続された２個のダイオードで構成されるので、低電圧でオフセットされた複数の検出電圧を生成することができる。
【００３３】
また、本発明に係る関数発生回路は、前記複数のダイオード群の各々が、前記コンパレータ回路の入力ダイナミックレンジに対してオフセットされた異なる動作温度範囲を有するものである。
【００３４】
上記構成によれば、オフセットされた異なる動作温度範囲に対して、コンパレータ回路の基準電圧を共通にすることができ、コンパレータ回路の動作範囲を有効に利用することができる。
【００３５】
また、本発明に係る関数発生回路は、前記コンパレータの入力ダイナミックレンジの中点を基準電圧とする場合に、前記複数のダイオード群が、低温で前記基準電圧を発生する第１のダイオード群と、常温で前記基準電圧を発生する第２のダイオード群と、高温で前記基準電圧を発生する第３のダイオード群と、を含むものである。
【００３６】
上記構成によれば、低温、常温および高温の温度範囲に対して、コンパレータの入力ダイナミックレンジの中点を共通の基準電圧とすることができ、コンパレータ回路の動作範囲を有効に利用することができる。
【００３７】
また、本発明に係る関数発生回路は、前記複数のコンパレータ回路が、前記第１のダイオード群から第１の検出電圧が供給され、第１の動作温度範囲で負特性を有する第１の検出電流を出力する第１のコンパレータ回路と、前記第２のダイオード群から第２の検出電圧が供給され、第２の動作温度範囲で正特性を有する第２の検出電流を出力する第２のコンパレータ回路と、前記第３のダイオード群から第３の検出電圧が供給され、第３の動作温度範囲で負特性を有する第３の検出電流を出力する第３のコンパレータ回路と、を備える。
【００３８】
上記構成によれば、共通の基準電圧を有する複数のコンパレータ回路により、低温範囲で負特性を有し、常温範囲で正特性を有し、高温範囲で負特性を有する検出電流を生成することができる。
【００３９】
また、本発明に係る関数発生回路は、前記加算器が、前記第１から第３のコンパレータ回路から出力される前記第１から第３の検出電流を加算し、前記第１の動作温度範囲で負特性を有し、前記第２の動作温度範囲で正特性を有し、前記第３の動作温度範囲で負特性を有する関数電圧を出力するものである。
【００４０】
上記構成によれば、共通の基準電圧を有する複数のコンパレータ回路により、低温範囲で負特性を有し、常温範囲で正特性を有し、高温範囲で負特性を有する関数電圧を生成することができる。
【００４１】
また、本発明に係る関数発生回路は、前記温度センサー回路が、前記複数のダイオード群の各々またはいずれかに並列に接続され、前記接合面積を調整する第１の調整回路を備える。
【００４２】
上記構成によれば、ダイオードの接合面積を調整する第１の調整回路を備えることにより、ダイオードの温度特性を調整することができる。
【００４３】
また、本発明に係る関数発生回路は、前記第１の調整回路は、前記ダイオード群と等価な調整用ダイオード群とスイッチが直列接続された構成を有する。
【００４４】
上記構成によれば、ダイオード群と等価な調整用ダイオード群とスイッチが直列接続されているので、ダイオードの温度特性を簡単に調整することができる。
【００４５】
また、本発明に係る関数発生回路は、前記基準電圧回路が、前記基準電圧を調整する第２の調整回路を備える。
【００４６】
上記構成によれば、基準電圧を調整する第２の調整回路を備えるので、基準電圧回路の基準電圧を精度よく調整することができる。
【００４７】
また、本発明に係る関数発生回路は、前記第２の調整回路が、電源電位および／または接地電位に接続される可変抵抗を含むものである。
【００４８】
上記構成によれば、電源電位および／または接地電位に接続される可変抵抗を含むので、基準電圧回路の基準電圧を簡単に調整することができる。
【００４９】
また、本発明に係る関数発生回路は、前記温度センサー回路が、前記複数の検出電圧を出力する複数の温度検出回路を備え、前記複数の温度検出回路の各々は、順方向電圧を生成するダイオードと、前記ダイオードに並列に接続され、前記検出電圧を出力する直列接続された複数の抵抗と、を備える。
【００５０】
上記構成によれば、直列接続された複数の抵抗から、周囲温度と基準温度との差に比例し、オフセットされた複数の検出電圧をコンパレータ回路に供給するので、コンパレータ回路の動作範囲を有効に利用することができ、電源電圧を下げても従来の温度範囲を確保することが可能となる。
【００５１】
また、本発明に係る関数発生回路は、前記複数の抵抗が、前記検出電圧を調整する可変抵抗を含むものである。
【００５２】
上記構成によれば、可変抵抗により検出電圧を調整し、所望の温度関数を生成することができる。
【発明の効果】
【００５３】
本発明に係る関数発生回路によれば、温度センサー回路が、周囲温度と基準温度との差に比例し、オフセットされた複数の検出電圧を生成するので、コンパレータ回路の基準電圧を共通にしてコンパレータ回路の動作範囲を有効に利用することができ、低電源電圧でも動作温度範囲を十分に取ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係る関数発生回路の一例を示している。この関数発生回路は、周囲温度に依存した動作電圧範囲の関数を発生させるものであり、温度センサー１５６、基準電圧回路１６１、コンパレータ１２６、加算器１３１、という４つのブロックから成る。
【００５５】
温度センサー１５６は、周囲温度と基準温度との差に比例し、オフセットされた複数の検出電圧を生成するものである。温度センサー１５６は、電流源１４１をPNPトランジスタ１４２のコレクタ・ベースに接続し、そのエミッタは抵抗１５０を介して電圧源に接続してカレントミラー回路の親となり、そのコレクタ・ベースはPNPトランジスタ１４３〜１４６のベースに接続される。PNPトランジスタ１４３〜１４６のそれぞれのエミッタは、抵抗１５１〜１５４を介して電源に接続する。PNPトランジスタ１４３のコレクタは、ダイオード１５５のアノードと抵抗R1に接続し、ダイオード１５５のカソードは、GNDに接続する。抵抗R1の他端は、抵抗R2とPNPトランジスタ１４９のベースに接続する。抵抗R2の他端は、抵抗R3とPNPトランジスタ１４８のベースに接続する。抵抗R3の他端は、抵抗R4とPNPトランジスタ１４７のベースに接続する。抵抗R4の他端は、GNDに接続する。また、PNPトランジスタ１４７、１４８、１４９のエミッタは、それぞれPNPトランジスタ１４４、１４５、１４６のコレクタに接続し、PNPトランジスタ１４７、１４８、１４９のコレクタはGNDに接続される。
【００５６】
基準電圧回路１６１は、基準電圧を生成するものであり、電源とGNDの間に２本の抵抗をシリーズに接続し、その中点の電圧を基準電圧として出力する。
【００５７】
コンパレータブロック１２６は、３つのコンパレータ１１１、１１２、１１３を備えて成る。各コンパレータ１１１〜１１３は、所定の入力ダイナミックレンジを有し、温度センサー１５６で生成された複数の検出電圧と基準電圧回路１６１で生成された基準電圧とを比較し、各々の動作温度範囲に対応する検出電流を生成するものである。各コンパレータ１１１〜１１３のマイナス入力端子は、それぞれ基準電圧回路１６１の中点に接続される。各コンパレータ１１１〜１１３のプラス入力端子は、それぞれPNPトランジスタ１４７、１４８、１４９のエミッタに接続され、周囲温度に依存した電圧が印加される。これにより、それぞれのコンパレータ１１１、１１２、１１３から、両入力部の電圧の差分に比例した電流が出力されることとなり、周囲温度に依存した電流IA、IB、ICがそれぞれ出力される。
【００５８】
コンパレータブロック１２６に含まれる定電流源１４０は、NPNトランジスタ１２０のコレクタ・ベースとNPNトランジスタ１２４、１２１、１２２のベースに接続され、NPNトランジスタ１２４、１２１、１２２のそれぞれのエミッタは、GNDに接続される。NPNトランジスタ１２４のコレクタは、PNPトランジスタ１２５のコレクタ・ベースに接続され、NPNトランジスタ１２１，１２２のコレクタは、PNPトランジスタ１１７，１１９のコレクタに接続される。更にそれぞれの電流出力部であるPNPトランジスタ１１９，１２３，１１７のコレクタは、共通に、加算器１３１に接続されている複数の帰還抵抗R5,R6の中点に接続する。
【００５９】
加算器１３１は、各コンパレータ１１１〜１１３から供給される電流IA、IB、ICを加算し、周囲温度に依存した動作電圧範囲の関数を生成するものである。加算器１３１は、一つのオペアンプ１１７と、そのマイナス入力端子と出力端子間に接続された複数のフィードバック抵抗R5,R6とを含むものであり、オペアンプ１１７のプラス入力端子は基準電圧に接続される。加算器１３１は、各コンパレータ１１１〜１１３から出力される電流IA、IB、ICを、前述の帰還抵抗R5,R6により電圧変換し、周囲温度に依存した電圧を出力する。
【００６０】
このように、本実施形態の関数発生回路の温度センサー１５６は、順方向電圧を生成するダイオード１５５と、ダイオード１５５に並列に接続され、複数の検出電圧を出力する直列接続された複数の抵抗Ｒ１，Ｒ２、Ｒ３，Ｒ４とを備えるので、直列接続された複数の抵抗Ｒ１，Ｒ２、Ｒ３，Ｒ４から、周囲温度と基準温度との差に比例し、オフセットされた複数の検出電圧をコンパレータ１１１，１１２，１１３に供給することができ、コンパレータ１１１，１１２，１１３の動作範囲を有効に利用し、電源電圧を下げても従来の温度範囲を確保することが可能となる。
【００６１】
（第２の実施形態）
図２は、本発明に係る関数発生回路の一例である。本関数発生回路は、複数の温度センサー３２５、３２６、３２７とコンパレータ３２２、３２３、３２４と基準電圧回路３２１とカンレントミラー回路の電流源３４１とから構成されている。
【００６２】
定電流源３４１は、PNPトランジスタ３４２のコレクタ・ベースとトランジスタ３４３，３４４，３４５のベースに接続され、トランジスタ３４３，３４４，３４５のそれぞれのエミッタは、抵抗３５２，３５３，３５４を介して電圧源に接続される。
【００６３】
さらにPNPトランジスタ３４３、３４４、３４５のコレクタは、それぞれダイオード群３３０、３３１、３３２のアノードに接続されるとともに、コンパレータ３２２、３２３、３２４のプラス入力部に接続され、温度に依存した電圧が印加される。更にそれぞれのダイオード群３３０、３３１、３３２のカソードは、GNDに接続される。コンパレータ３２２、３２３、３２４のマイナス入力部は、基準電圧回路３２１に接続される。これにより、それぞれのコンパレータ３２２、３２３、３２４から両入力部の電圧の差分に比例した電流が出力されることとなり、温度に依存した電流IA、IB、ICが出力される。
【００６４】
それぞれの温度センサー３２５、３２６、３２７のダイオード群３３０、３３１、３３２は、それぞれＮ段（図では２段）であり、ダイオード群３３１の接合面積を基準とすると、ダイオード群３３０の接合面積は、ダイオード群３３１の接合面積のｍ倍であり、ダイオード群３３２の接合面積は、ダイオード群３３１の１／ｍ倍である。これらのダイオード群３３０、３３１、３３２は、トランジスタで構成することもでき、その場合は、ダイオード群３３１のエミッタサイズを基準として、ダイオード群３３０およびダイオード群３３２のエミッタサイズをそれぞれｍ倍および１／ｍ倍とする。
【００６５】
エミッタサイズを２倍にすると電圧降下は約１８ｍＶ低下し、エミッタサイズを１／２倍にすると電圧降下は約１８ｍＶ上昇するため、温度センサー（ＴＳA）３２５は低温用の検出電圧を発生し、温度センサー（ＴＳB）３２６は常温用の検出電圧を発生し、温度センサー（ＴＳC）３２７は高温用の検出電圧を発生する。
【００６６】
このように、それぞれの温度センサー３２５、３２６、３２７のダイオード群３３０、３３１、３３２の接合面積（エミッタサイズ）が異なるため、それぞれのダイオード群３３０、３３１、３３２のアノード部の電圧の温度特性は図３のようになり、基準となる温度に差が生じる。
【００６７】
図３は、ダイオード群の温度特性と入力ダイナミックレンジ、基準電圧との関係を示す図であり、横軸は温度であり縦軸は電圧である。すなわち、コンパレータ３２２、３２３、３２４の入力ダイナミックレンジをＶINL〜ＶINHとし、その中点をＶ基準（最適ポイント）とすると、Ｖ基準に対応する温度がTrl1（低温用），Tr（常温用），Trh1（高温用）となる。
【００６８】
このため、それぞれのコンパレータ３２２、３２３、３２４の出力電流は図４に示されるような温度特性を持ち、コンパレータ３２２、３２３、３２４の出力が接続される加算器１３１の出力電圧の動作温度特性は図５に示される。ここで、Trは基準温度であり、TL1は低温の動作限界を示し、TH1は高温の動作限界を示す。
【００６９】
従来の関数発生回路（図８参照）ではそれぞれのコンパレータ２１３，２１４，２１５の基準電位VA、VB、VC（図９参照）は異なっており、同じ電源電圧のもとではその差分だけ動作範囲が不利になる。そのため、それぞれの動作温度範囲は必ずΔT１（＝TH1−TL
1）＞ΔT２（＝TH2−TL2：図１１参照）となる。更に使用可能な電圧の範囲も必ずΔ
V1＞ΔV2（＝ΔV1−ΔV3−ΔV４）となる。よって、本実施形態にかかる関数発生回路で
は、電源電圧を下げても従来の温度範囲を確保することが可能となる。
【００７０】
このように本実施形態の関数発生回路によれば、温度センサー３２５、３２６、３２７は、各々のアノードから複数の検出電圧を出力する複数のダイオード群３３０、３３１、３３２を備え、複数のダイオード群３３０、３３１、３３２の各々は、他のダイオード群と接合面積が異なるので、複数のダイオード群３３０、３３１、３３２の各々に対して電圧降下の温度特性の０次成分にオフセットを持たせることができ、コンパレータ３２２、３２３、３２４の入力ダイナミックレンジを有効に利用することができる。
【００７１】
図６はそれぞれの温度センサー６４９の調整方法の一例を示す。温度センサー６４９では、基準温度における電圧Vdの調整が必要になる。その際、本回路形式に示すように複数のダイオードをスイッチで選択することにより、適切な電圧Vdとなるように調整する。
【００７２】
すなわち、ダイオードとスイッチを直列接続した調整回路を２Ｎ個並列接続し、スイッチを順次オンすることにより、ダイオードのエミッタサイズを1倍、２倍、２（Ｎ−１）倍、２Ｎ倍として適切な電圧Vdとなるように調整することができる。なお、基準電圧６４８の可変抵抗により基準電圧ＶＡを調整すれば、温度特性をさらに精度よく調整することができる。
【００７３】
従来の関数発生回路では、図１２に示したように、基準電圧の調整に抵抗R1,R2の抵抗比を変更するものだけが使われていたが、複数のコンパレータを使用する場合に一つの調整回路６０１ではすべてのコンパレータの調整を精度よく実施することは困難であったが、本実施形態に係る調整回路を使用することで精度よく調整することが可能である。よって、従来の関数発生回路と同じ温度範囲を確保しようとした場合は、電源電圧を従来の関数発生回路より下げることが可能となり、本発明の目的である低電圧化の実現が可能となる。
【００７４】
（第３の実施形態）
図７は本発明に係る関数発生回路の構成の一例であり、温度検出回路４３１、４３２、４３３の形態を図２に示した第２の実施形態から一部変更したものである。温度検出回路４３１、４３２、４３３のそれぞれのダイオード４１１，４１２，４１３のサイズは変更することなく、Ｒ１とＲ２、Ｒ３とＲ４およびＲ５とＲ６の抵抗比によってそれぞれの電圧Vda、Vdb、Vdcに差が生じている。それにより、動作範囲は図５に示すものと同様になる。
【００７５】
本実施形態の関数発生回路によれば、温度検出回路４３１、４３２、４３３の各々は、順方向電圧を生成するダイオード４１１，４１２，４１３と、ダイオード４１１，４１２，４１３に並列に接続され、検出電圧を出力する直列接続された複数の抵抗Ｒ１，Ｒ２、Ｒ３，Ｒ４、Ｒ５，Ｒ６とを備えるので、直列接続された複数の抵抗Ｒ１，Ｒ２、Ｒ３，Ｒ４、Ｒ５，Ｒ６から、周囲温度と基準温度との差に比例し、オフセットされた複数の検出電圧をコンパレータ４４１，４４２，４４３に供給することができ、コンパレータ４４１，４４２，４４３の動作範囲を有効に利用し、電源電圧を下げても従来の温度範囲を確保することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
以上説明してきたとおり、本発明に係る関数発生回路は、低電圧動作を可能とするため、省電力化が実現できるので、携帯電話機を代表とする携帯機器等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る関数発生回路の一例を示す図
【図２】本発明の第２の実施形態に係る関数発生回路の一例を示す図
【図３】本発明の第２の実施形態に係る温度センサー回路の動作範囲の一例を示す図
【図４】本発明の第２の実施形態に係る温度センサー回路を利用したコンパレータ出力電流の温度特性の一例を示す図
【図５】本発明の第２の実施形態に係る関数発生回路の温度特性の一例を示す図
【図６】本発明の第２の実施形態に係る温度センサーの調整回路の一例を示す図
【図７】本発明の第３の実施形態に係る関数発生回路の一例を示す図
【図８】従来の関数発生回路の一例を示す図
【図９】従来の温度センサー回路の動作範囲の一例を示す図
【図１０】従来の温度センサー回路を利用したコンパレータ出力電流の温度特性の一例を示す図
【図１１】従来の関数発生回路の温度特性の一例を示す図
【図１２】従来の温度センサーの調整回路の一例を示す図
【符号の説明】
【００７８】
１１１，１１２，１１３，３２２，３２３，３２４，４４１，４４２，４４３，６４７  コンパレータ
１１７  オペアンプ
１２６  コンパレータブロック
１３１  加算器
１４０，１４１，３４１  電流源
１４２，１４３，１４４，１４５，１４６  ＰＮＰトランジスタ
１５０，１５１，１５２，１５３，１５４  抵抗
１５６，３２５，３２６，３２７，６４９  温度センサー
１６１，３２１，４４４，６４８  基準電圧回路
３３０，３３１，３３２  ダイオード群
４１１，４１２，４１３  ダイオード
４３１，４３２，４３３  温度検出回路
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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