(57)【要約】【課題】  出力する基準電流の温度特性を任意に変化させることが可能な基準電流発生回路を実現する。【解決手段】  可変電圧源Ｖ１で発生する電圧は調整が可能である。その可変電圧源Ｖ１の出力電圧がオペアンプＯＰ１，ＯＰ２に印可される。トランジスタＭ１及び抵抗Ｒ１に電流Ｉ１が流れ、トランジスタＭ２及び抵抗Ｒ２に電流Ｉ２が流れる。出力端子ＯＵＴ１から出力される基準電流は電流Ｉ１，Ｉ２の差分電流に相当するが、差分電流の温度特性は、可変電圧源Ｖ１で発生する電圧Ｖ１を調整することによって変化させることが可能である。      【選択図】  図１
2005285019.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意に調整可能な電圧値を出力する電圧供給回路と、
前記電圧値に応じて変化すると共に第１の温度特性をもつ第１の電流を出力する第１の電流供給回路と、
前記電圧値に応じて変化すると共に前記第１の温度特性とは異なる第２の温度特性をもつ第２の電流を出力する第２の電流供給回路と、
前記第１の電流と前記第２の電流との差分電流を出力する差分電流出力回路とを備えることを特徴とする基準電流発生回路。
【請求項２】
前記第１の温度特性と前記第２の温度特性とが抵抗素子の温度特性に基づいて決定されることを特徴とする請求項１記載の基準電流発生回路。
【請求項３】
前記第１の温度特性が正の温度系数をもち、前記第２の温度係数が負の温度係数をもつことを特徴とする請求項１又は２記載の基準電流発生回路。
【請求項４】
任意に調整可能な電圧値を出力する電圧供給回路と、
前記電圧値に応じて変化すると共に第１の温度特性をもつ第１の電流を出力する第１の電流供給回路と、
前記電圧供給回路に接続され、前記電圧値に応じて変化すると共に前記第１の温度特性とは異なる第２の温度特性をもつ第２の電流を出力する第２の電流供給回路と、
前記第１の電流と前記第２の電流との差分電流を出力する差分電流出力回路と、
前記差分電流に基づいて変化する電圧を出力する電圧出力回路と、
を備えることを特徴とする基準電圧発生回路。
【請求項５】
前記第１の温度特性と前記第２の温度特性が抵抗素子の温度特性に基づいて決定されることを特徴とする請求項４記載の基準電圧発生回路。
【請求項６】
前記第１の温度特性が正の温度係数をもち、前記第２の温度係数が負の温度係数をもつことを特徴とする請求項４又は５記載の基準電圧発生回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、出力電流の温度特性を任意に調整可能な基準電流発生回路及び出力電圧の温度特性を任意に調整可能な基準電圧発生回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の基準電流発生回路は、負の温度特性を有する定電流回路の出力電流と、正の温度特性を有するトランジスタのコレクタ電流との和により、特定の温度特性を有する基準電流を得ている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平７−１９１７６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に示された基準電流発生回路では、基準電流の温度特性を変化させることはできるが、基準電流の温度特性を任意に調整することが容易でなかった。
【０００４】
本発明の目的は、容易に基準電流の温度特性を任意に調整することができる基準電流発生回路と、基準電圧の温度特性を容易に調整することができる基準電圧発生回路と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】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点に係る基準電流発生回路は、任意に調整可能な電圧値を出力する電圧供給回路と、
前記電圧値に応じて変化すると共に第１の温度特性をもつ第１の電流を出力する第１の電流供給回路と、
前記電圧値に応じて変化すると共に前記第１の温度特性とは異なる第２の温度特性をもつ第２の電流を出力する第２の電流供給回路と、
前記第１の電流と前記第２の電流との差分電流を出力する差分電流出力回路とを備えることを特徴とする。
【０００６】
このような構成を採用したことにより、差分電流出力回路の出力する差分電流の温度特性は、第１の電流供給回路が出力する第１の電流と、第２の電流供給回路が出力する第２の電流とで定まる。ここで、電圧供給回路が出力する電圧を調整することにより、任意の温度での差分電流の電流値が可能である。
【０００７】
なお、前記第１の温度特性と前記第２の温度特性とが抵抗素子の温度特性に基づいて決定されてもよい。
【０００８】
また、前記第１の温度特性が正の温度系数をもち、前記第２の温度係数が負の温度係数をもってもよい。
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の第２の観点に係る基準電圧発生回路は、任意に調整可能な電圧値を出力する電圧供給回路と、
前記電圧値に応じて変化すると共に第１の温度特性をもつ第１の電流を出力する第１の電流供給回路と、
前記電圧供給回路に接続され、前記電圧値に応じて変化すると共に前記第１の温度特性とは異なる第２の温度特性をもつ第２の電流を出力する第２の電流供給回路と、
前記第１の電流と前記第２の電流との差分電流を出力する差分電流出力回路と、
前記差分電流に基づいて変化する電圧を出力する電圧出力回路と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
なお、前記第１の温度特性と前記第２の温度特性が抵抗素子の温度特性に基づいて決定されてもよい。
【００１１】
また、前記第１の温度特性が正の温度係数をもち、前記第２の温度係数が負の温度係数をもってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、基準電流発生回路において、出力電流の温度特性を任意に調整することができる。基準となる温度における出力電流の電流値を固定したままで、出力電流の温度特性を調整することができる。
また、基準電圧発生回路において、出力電圧の温度特性を任意に調整することができる。基準となる温度における出力電圧の電圧値を固定したままで、出力電圧の温度特性を調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
［第１の実施形態］
図１は本発明に係る基準電流発生回路の１例を示す回路図である。この回路図を参照して、本発明に係る基準電流発生回路の構成を説明する。
【００１４】
この基準電流発生回路は、可変電圧源Ｖ１を備えている。
可変電圧源Ｖ１は、出力電圧を任意に調整することができる電圧源であり、その陽極から出力する出力電圧は、演算増幅器（以下、オペアンプという）ＯＰ１の負の入力端子（−）とオペアンプＯＰ２の負の入力端子（−）とに供給される。可変電圧源Ｖ１の陰極は、接地電位ＧＮＤに接続されている。
【００１５】
オペアンプＯＰ１の正の入力端子（＋）は、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ１のドレインと抵抗Ｒ１の一端とに接続されている。抵抗Ｒ１の他端は、接地電位ＧＮＤに接続されている。オペアンプＯＰ１の出力端子は、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ１とＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ２のゲートに共通に接続されている。
【００１６】
ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ１のソースとＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ２のソースとは電源ＶＣＣに共通に接続されており、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ１とＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ２は、ミラー回路を構成している。ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ２のドレインは、出力端子ＯＵＴ１に接続されている。
【００１７】
オペアンプＯＰ２の正の入力端子（＋）は、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ３のドレインと抵抗Ｒ２の一端に接続され、抵抗Ｒ２の他端は、接地電位ＧＮＤに接続されている。オペアンプＯＰ２の出力端子は、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ３とＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ４のゲートに共通に接続されている。
【００１８】
ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ３のソースとＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ４のソースとは電源ＶＣＣに接続されており、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ３とＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ４は、ミラー回路を構成している。ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ４のドレインは、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ５のドレインに接続されている。
【００１９】
ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ５のドレイン及びゲートとＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ６のゲートとは接続されており、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ５とＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ６は、ミラー回路を構成している。ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ５のソースとＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ６のソースとは、接地電位ＧＮＤに接続されている。ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ６のドレインは、出力端子ＯＵＴ１に接続されている。
【００２０】
次に、図１に示した本発明に係る基準電流発生回路の動作を説明する。
この基準電流発生回路で、可変電圧源Ｖ１の出力電圧は、各オペアンプＯＰ１とオペアンプＯＰ２の負の入力端子（−）に供給されているので、オペアンプＯＰ１の正の入力端子（＋）に接続された抵抗Ｒ１と、オペアンプＯＰ２の正の入力端子（＋）に接続された抵抗Ｒ２とには、可変電圧源Ｖ１の出力電圧と等しい電圧が印加される。可変電圧源Ｖ１の出力電圧をＶｘ、抵抗Ｒ１の抵抗値をＲａ、抵抗Ｒ２の抵抗値をＲｂとすれば、抵抗Ｒ１を流れる電流Ｉ１及び抵抗Ｒ２を流れる電流Ｉ２は次式（１），（２）で与えられる。
【００２１】
Ｉ１＝Ｖｘ／Ｒａ……（１）
Ｉ２＝Ｖｘ／Ｒｂ……（２）
本発明に係る基準電流発生回路では、素子温度がＴ０のときに抵抗値が等しく、温度特性が異なる抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とを用いている。ここで、抵抗Ｒ１の温度係数をＫａ、抵抗Ｒ２の温度係数をＫｂ、抵抗の素子温度をＴ、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の抵抗値が等しくなるときの抵抗値をＲ０とすれば、式（１）のＩ１及び式（２）のＩ２は次式（３），（４）で与えられる。
【００２２】
Ｉ１＝Ｖｘ／Ｒ０{１＋Ｋａ（Ｔ−Ｔ０）}……（３）
Ｉ２＝Ｖｘ／Ｒ０{１＋Ｋｂ（Ｔ−Ｔ０）}……（４）
ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ１とＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ２とはミラー回路を構成しているので、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ２のドレイン電流Ｉ３は、抵抗Ｒ１を流れる電流Ｉ１と等しくなる。ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ３とＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ４はミラー回路を構成しているので、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ４のドレイン電流Ｉ４は、抵抗Ｒ２を流れる電流Ｉ２と等しくなる。ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ４のドレインは、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ５のドレインに接続されているので、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ４のドレイン電流Ｉ４が、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ５のドレイン電流になる。
【００２３】
ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ５とＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ６はミラー回路を構成しているので、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ６のドレイン電流Ｉ５は、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ５のドレイン電流Ｉ４と等しくなる。出力端子ＯＵＴ１からは、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ２のドレイン電流Ｉ３とＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ６のドレイン電流Ｉ５の差分電流が出力される。これらの関係より、出力端子ＯＵＴ１から出力される出力電流Ｉｏｕｔは、次式（５）で与えられる。
【００２４】
Ｉｏｕｔ＝Ｉ３−Ｉ５＝Ｉ１−Ｉ２……（５）
式（５）に式（３）及び式（４）を代入すれば、次式（６）が得られる。
Ｉｏｕｔ＝Ｖｘ（Ｋｂ−Ｋａ）（Ｔ−Ｔ０）／[Ｒ０{１＋（Ｋｂ＋Ｋａ）（Ｔ−Ｔ０）＋ＫｂＫａ（Ｔ−Ｔ０）２}]……（６）
ここで、使用時の温度範囲で、次式（７）を満足するように抵抗Ｒ１の温度係数Ｋａと抵抗Ｒ２の温度係数Ｋｂを設定することが好ましい。抵抗Ｒ１の温度係数Ｋａと抵抗Ｒ２の温度係数Ｋｂについては、一方が正、他方が負の温度係数になるようにすれば、より次式（７）を満足させ易くなる。
【００２５】
１≫（Ｋｂ＋Ｋａ）（Ｔ−Ｔ０）＋ＫｂＫａ（Ｔ−Ｔ０）……（７）
式（７）をほぼ満足する範囲では、式（６）は次式（８）のように近似できる。
Ｉｏｕｔ＝Ｖｘ（Ｋｂ−Ｋａ）（Ｔ−Ｔ０）／Ｒ０……（８）
基準電流発生回路の出力電流Ｉｏｕｔが式（８）で与えられる場合、抵抗の素子温度Ｔと出力電流Ｉｏｕｔの関係は図２に示したようなグラフになる。
【００２６】
図２は、出力電流の温度特性を示す特性図である。
式（８）からも分かるように、出力電流Ｉｏｕｔは、Ｔ＝Ｔ０のときに０（零）になり、グラフの傾きに対応する出力電流Ｉｏｕｔの温度変化率（ｄＩｏｕｔ／ｄＴ）は、次式（９）で与えられる。
ｄＩｏｕｔ／ｄＴ＝Ｖｘ（Ｋｂ−Ｋａ）／Ｒ０  ……（９）
式（９）からも分かるように出力電流Ｉｏｕｔの温度変化率（ｄＩｏｕｔ／ｄＴ）は、可変電圧源Ｖ１の出力電圧Ｖｘを変化させることにより調整することができる。
【００２７】
ここで、出力電流Ｉｏｕｔの温度変化率（ｄＩｏｕｔ／ｄＴ）は、可変電圧源Ｖ１の出力電圧Ｖｘの変化に連動して変化するが、抵抗の素子温度がＴ０のときの出力電流Ｉｏｕｔは、０（零）のままで変動しない。
【００２８】
［第２の実施形態］
図３は、本発明の第２の実施形態に係る基準電圧発生回路の１例を示す回路図である。
この基準電圧発生回路には、図１に示した基準電流発生回路に、定電流源ＣＳ１と、温度係数を無視することができる（温度係数の小さい）抵抗Ｒ３とが付加されている。
【００２９】
定電流源ＣＳ１は、一端がＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ２のドレインとＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ６のドレインとに接続され、他端が電源電位ＶＣＣに接続されている。抵抗Ｒ３は、一端がＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ２のドレインとＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ６のドレインとに接続され、他端が接地電位ＧＮＤに接続されている。抵抗Ｒ３の一端と定電流源ＣＳ１の他端と接続点に出力端子ＯＵＴ２が接続されている。
【００３０】
出力端子ＯＵＴ２からは、抵抗Ｒ３（抵抗値Ｒｃ）の両端子間に生じる電圧が出力されるので、出力端子ＯＵＴ２から出力される出力電圧Ｖｏｕｔは、抵抗Ｒ３の抵抗値をＲｃとすると次式（１０）で与えられる。
【００３１】
Ｖｏｕｔ＝Ｒｃ（Ｉｃ１＋Ｉ３−Ｉ５）＝Ｒｃ（Ｉｃ１＋Ｉｏｕｔ）
……（１０）
式（１０）からも分かるように、出力電圧Ｖｏｕｔは、式（８）で与えられる出力電流Ｉｏｕｔの温度変化に従って変化する。
【００３２】
図４は、抵抗の素子温度Ｔと出力電圧Ｖｏｕｔの関係を示した特性図である。
出力電圧Ｖｏｕｔは、抵抗の素子温度がＴ０のときＲｃＩｃ１となり、出力電圧Ｖｏｕｔの温度変化率（ｄＶｏｕｔ／ｄＴ）は、可変電圧源Ｖ１の出力電圧Ｖｘを変化させることにより調整することができる。ここで、出力電圧Ｖｏｕｔの温度変化率（ｄＶｏｕｔ／ｄＴ）は、可変電圧源Ｖ１の出力電圧Ｖｘの変化に連動して変化するが、抵抗の素子温度がＴ０のときの出力電圧Ｖｏｕｔは、ＲｃＩｃ１のままで変動しない。
【００３３】
以上のように、上記第１及び第２の実施形態では、可変電圧源Ｖ１の出力電圧Ｖｘの調整で出力電流或いは出力電圧の温度特性を変化させる基準電流発生回路及び基準電圧発生回路を示したが、可変電圧源Ｖ１を次の図５の定電流源ＣＳ２と可変抵抗Ｒ４とで構成してもよい。
【００３４】
図５は、可変電圧源の変形例を示す図である。
定電流源ＣＳ２の一端は、電源ＶＣＣに接続され、定電流源ＣＳ２の他端は可変抵抗Ｒ４の一端に接続され、可変抵抗Ｒ４の他端がグランド電位ＧＮＤに接続されている。可変抵抗Ｒ４は温度係数を無視することができる（温度係数の小さい）ものとする。オペアンプＯＰ１、ＯＰ２の負の入力端子（−）に、定電流源ＣＳ２と可変抵抗Ｒ４で生成した電圧が入力される構成である。
【００３５】
定電流源ＣＳ２の出力電流をＩｃ２、可変抵抗Ｒ４の抵抗値をＲｄとすれば、オペアンプＯＰ１、ＯＰ２の負の入力端子（−）に供給される電圧Ｖｉｎは次式（１１）で与えられる。
Ｖｉｎ＝ＲｄＩｃ２……（１１）
式（１１）からも分かるように、可変抵抗Ｒ４の抵抗値Ｒｄを変化させることにより、オペアンプＯＰ１、ＯＰ２の負の入力端子（−）に供給される電圧Ｖｉｎの電圧値を調整することができる。
【００３６】
尚、上記の説明では、抵抗素子の温度特性を利用して正の温度係数又は負の温度係数を有する電流を生成したが、半導体素子の温度特性を利用して同様の電流を生成してもよい。
また、回路を構成するトランジスタは、バイポーラトランジスタであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る基準電流発生回路の１例を示す回路図である。
【図２】図１の基準電流発生回路の出力電流の温度特性を示す特性図ある。
【図３】本発明に第２の実施形態に係る基準電圧発生回路の１例を示す回路図である。
【図４】図３の基準電圧発生回路の出力電圧の温度特性を示す特性である。
【図５】本発明の変形例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００３８】
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６  ＭＯＳトランジスタ
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３  抵抗
Ｒ４  可変抵抗
Ｖ１  可変電圧源
ＯＰ１、ＯＰ２  オペアンプ
ＣＳ１、ＣＳ２  定電流源
【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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