(57)【要約】【課題】温度変化に対して補償された基準電圧及び温度に対して正の係数の勾配を有する基準電圧を同時に出力し、これにより温度変化に対して補償された定電圧源の他に定電流源も提供可能にする。【解決手段】温度補償バイアスソース回路は、温度補償された第１基準電圧Ｖref1及び温度に対して正の係数の勾配を有する第２基準電圧Ｖref1を出力するバンドギャップレファレンス回路４１０と、前記第１及び第２基準電圧を基準電流に変換する電圧／電流コンバータと、前記バンドギャップレファレンス回路と電圧／電流コンバータに接続され、前記バンドギャップレファレンス回路から出力された第１及び第２基準電圧をバッファリングして前記電圧／電流コンバータに出力する出力バッファを備える。【選択図】        図５
2007049678.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度補償された第１基準電圧及び温度に対して正の係数の勾配を有する第２基準電圧を出力するバンドギャップレファレンス回路と、
前記第１及び前記第２基準電圧を基準電流に変換する電圧／電流コンバータと、
前記バンドギャップレファレンス回路と電圧／電流コンバータに接続され、前記バンドギャップレファレンス回路から出力される前記第１及び前記第２基準電圧をバッファリングして前記電圧／電流コンバータに出力する出力バッファ
を備える、温度補償バイアスソース回路。
【請求項２】
前記バンドギャップレファレンス回路は、
接地端子に接続され、一つのトランジスタからなる第１トランジスタ端、複数のトランジスタからなる第２トランジスタ端、及び第１抵抗から構成されて、温度に比例する電流を供給する第１電流源と、
接地端子に接続され、複数のトランジスタからなる第３トランジスタ端、前記第３トランジスタ端と同じ数のトランジスタからなる第４トランジスタ端、及び第２及び第３抵抗から構成されて、温度に反比例する電流を供給する第２電流源と、
前記第１電流源及び電源端子に接続されて、前記第１電流源の前記第１トランジスタ端と前記第２トランジスタ端に同じ電流が流れるようにする第１電流ミラーと、
前記第１電流ミラー、前記電源端子及び前記接地端子に接続されて、前記第１電流ミラーを正常動作させる起動部と、
前記電源端子及び前記第１電流ミラーに接続され、前記第１電流源から供給される電流を複写する第２電流ミラーと、
前記第１電流源から供給された電流と前記第２電流源から供給される電流とを加算するサミング部
備えることを特徴とする、請求項１に記載の温度補償バイアスソース回路。
【請求項３】
前記第１電流源の前記第１トランジスタ端及び前記第２トランジスタ端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ることを特徴とする、請求項２に記載の温度補償バイアスソース回路。
【請求項４】
前記第１電流ミラーは、
電源端子に接続される第１トランジスタと、
前記電源端子及び前記第１トランジスタと接続されて、前記第１トランジスタと同じ電流が流れる第２トランジスタと、
前記第１トランジスタ及び前記第１トランジスタ端に接続される第３トランジスタと、
前記第２トランジスタ、前記第３トランジスタ及び前記第２トランジスタ端に接続されて、前記第３トランジスタと同じ電流が流れる第４トランジスタ
を備えることを特徴とする、請求項２または３に記載の温度補償バイアスソース回路。
【請求項５】
前記第１及び前記第２トランジスタはＰＭＯＳトランジスタであり、前記第３及び前記第４トランジスタはＮＭＯＳトランジスタであることを特徴とする、請求項４に記載の温度補償バイアスソース回路。
【請求項６】
前記第１抵抗は、前記第４トランジスタのソースと前記第２トランジスタ端のコレクタとの間に接続されることを特徴とする、請求項５に記載の温度補償バイアスソース回路。
【請求項７】
前記第２電流源の前記第３トランジスタ端及び前記第４トランジスタ端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ることを特徴とする、請求項６に記載の温度補償バイアスソース回路。
【請求項８】
前記第２電流ミラーは、
前記第３トランジスタ端、前記第２トランジスタ及び電源端子に接続されて、複数個のトランジスタからなる第５トランジスタ端と、
前記電源端子及び前記第５トランジスタ端と接続され、前記第５トランジスタ端と同じ数のトランジスタから構成されて、前記第５トランジスタ端と同じ電流が流れる第６トランジスタ端
を備えてなることを特徴とする、請求項７に記載の温度補償バイアスソース回路。
【請求項９】
前記第５及び前記第６トランジスタ端を構成する複数個のトランジスタは、ＰＭＯＳトランジスタであることを特徴とする、請求項８に記載の温度補償バイアスソース回路。
【請求項１０】
前記第２抵抗は、前記第５トランジスタ端のドレインと前記第３トランジスタ端のコレクタとの間に接続されることを特徴とする、請求項９に記載の温度補償バイアスソース回路。
【請求項１１】
前記第３抵抗は、前記第６トランジスタ端のドレインと前記第４トランジスタ端のコレクタとの間に接続されることを特徴とする、請求項１０に記載の温度補償バイアスソース回路。
【請求項１２】
前記第１抵抗と前記第２抵抗の抵抗値の比は、１：５であることを特徴とする、請求項２〜１１のいずれか一項に記載の温度補償バイアスソース回路。
【請求項１３】
前記第１抵抗と前記第３抵抗の抵抗値の比は、１：６以上から１：１５以下の範囲内であることを特徴とする、請求項２〜１２のいずれか一項に記載の温度補償バイアスソース回路。
【請求項１４】
前記電圧／電流コンバータは、温度に対して正の係数の勾配を有する抵抗を備えることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の温度補償バイアスソース回路。
【請求項１５】
前記出力バッファは、前記第１基準電圧または前記第２基準電圧が負入力に帰還するものであることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の温度補償バイアスソース回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度補償バイアスソース回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、定電圧源及び定電流源回路は、アナログ回路及び混成回路に基本回路として必ず要求される。定電圧源から発生する基準電圧と定電流源から発生する基準電流はそれぞれ複写またはスケール（scale）され、ＩＣを構成する全てのブロックのバイアス電圧または電流として用いられる。
【０００３】
したがって、基準電圧及び基準電流の変化は、ＩＣを構成する全てのブロックのバイアス電圧及び電流の変化を意味するので、ＩＣの性能に直接的な影響を与えることになる。ところが、半導体工程では、ドーピング濃度のバラツキ、温度による特性変化などによって定電圧源の電圧特性及び定電流源の電流特性が劣化することがある。そこで、これを補償するための研究が活発に行われている。
【０００４】
しかしなから、定電圧源及び定電流源は通常、その構造が複雑であり、回路内において大きい面積を占めているため、上記の特性劣化を補償するための研究はうまく進行していない。
【０００５】
図１は、従来技術による温度補償バイアスソース回路１００の回路図であり、図２は、従来技術によるバンドギャップレファレンス回路１１０の回路図であり、図３は、従来技術による温度に対する電圧／電流コンバータの抵抗Ｒｓ値を示すグラフである。
【０００６】
図１に示すように、従来技術による温度補償バイアスソース回路１００は、温度補償された基準電圧Ｖｒｅｆを出力するバンドギャップレファレンス回路１１０、基準電圧Ｖｒｅｆを基準電流Ｉｏｕｔに変換する電圧／電流コンバータ１２０、及びバンドギャップレファレンス回路１１０及び電圧／電流コンバータ１２０に接続され、バンドギャップレファレンス回路１１０から出力される基準電圧Ｖｒｅｆをバッファリングして電圧／電流コンバータ１２０に出力する出力バッファ１３０で構成されており、ここで、出力バッファ１３０は、基準電圧Ｖｒｅｆが負入力に帰還するものを使用している。
【０００７】
また、電圧／電流コンバータ１２０は、温度に対して正の係数の勾配を有する抵抗Ｒｓを備えているため、バンドギャップレファレンス回路１１０から温度変化に対して一定の基準電圧Ｖｒｅｆが出力されても、電圧／電流コンバータ１２０で変換された基準電流Ｉｏｕｔは温度によって変化する値を有することになり、結果としてその特性が劣化するという問題点がある。
【０００８】
すなわち、図３に示すように、常温である２５℃で４０Ωの抵抗値を有する電圧／電流コンバータ１２０の抵抗Ｒｓでは、温度が−２０℃から１２０℃に変化する間に約４Ωの抵抗値が上昇し、約１０％の変化率を表すことになる。これにより、電圧／電流コンバータ１２０で変換された基準電流Ｉｏｕｔも約１０％の変化率を示すことになり、温度に対する電流特性は劣化してしまう。
【０００９】
また、図２に示すように、バンドギャップレファレンス回路１１０は、接地端子ＶＳＳに接続され、一つのトランジスタからなる第１トランジスタ端１１１ａ、複数のトランジスタからなる第２トランジスタ端１１１ｂ、及び第１抵抗１１１ｃで構成されて、温度に比例する電流を供給する第１電流源１１１と、接地端子ＶＳＳに接続され、複数のトランジスタからなる第３トランジスタ端１１２ａ及び第２抵抗１１２ｂで構成されて、温度に反比例する電流を供給する第２電流源１１２と、第１電流源１１１及び電源端子ＶＤＤに接続されて、第１電流源１１１の第１トランジスタ端１１１ａと第２トランジスタ端１１１ｂに同じ電流ＩCが流れるようにする第１電流ミラー１１３と、第１電流ミラー１１３、電源端子ＶＤＤ及び接地端子ＶＳＳに接続されて、第１電流ミラー１１３が正常動作するようにする起動部１１５と、電源端子ＶＤＤ及び第１電流ミラー１１３に接続され、第１電流源１１１から供給される電流を複写する第２電流ミラー１１４と、第１電流源１１１から供給された電流と第２電流源１１２から供給される電流とを加算するサミング部１１６と、から構成されている。
【００１０】
ここで、第１電流ミラー１１３は、電源端子ＶＤＤに接続される第１トランジスタ１１３ａと、電源端子ＶＤＤ及び第１トランジスタ１１３ａに接続されて、第１トランジスタ１１３ａと同じ電流ＩCが流れる第２トランジスタ１１３ｂと、第１トランジスタ１１３ａ及び第１トランジスタ端１１１ａに接続される第３トランジスタ１１３ｃと、第２トランジスタ１１３ｂ、第３トランジスタ１１３ｃ及び第２トランジスタ端１１１ｂに接続されて、第３トランジスタ１１３ｃと同じ電流ＩCが流れる第４トランジスタ１１３ｄとから構成されており、第２電流ミラー１１４は、第２電流源１１２の第３トランジスタ端１１２ａ、第１電流ミラー１１３の第２トランジスタ１１３ｂ及び電源端子ＶＤＤに接続され、複数個のトランジスタから構成されている。
【００１１】
また、第１電流源１１１の第１抵抗１１１ｃは、第１電流ミラー１１３の第４トランジスタ１１３ｄのソースと第１電流源１１１の第２トランジスタ端１１１ｂのコレクタとの間に接続されており、第２電流源１１２の第２抵抗４１２ｃは、第２電流ミラー１１４のドレインと第２電流源１１２の第３トランジスタ端１１２ａのコレクタとの間に接続されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記のような従来技術による温度補償バイアスソース回路は、温度変化に対して補償された基準電圧は出力できるが、温度に対して正の係数の勾配を有する抵抗を有しているので、温度変化に対して補償された基準電流は出力できず、温度に対する電流特性が劣化するという問題点があった。
【００１３】
本発明は上記の問題点を解決するためのものであり、その目的は、既存のバイアスソース回路に少ない数のトランジスタ及び抵抗を追加することによって、温度変化に対して補償された基準電圧及び温度に対して正の係数の勾配を有する基準電圧を同時に出力でき、これにより、温度変化に対して補償された定電圧源の他に定電流源も提供できる温度補償バイアスソース回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明に係る温度補償バイアスソース回路は、温度補償された第１基準電圧及び温度に対して正の係数の勾配を有する第２基準電圧を出力するバンドギャップレファレンス回路と、前記第１及び第２基準電圧を基準電流に変換する電圧／電流コンバータと、前記バンドギャップレファレンス回路と電圧／電流コンバータに接続され、前記バンドギャップレファレンス回路から出力される前記第１及び第２基準電圧をバッファリングして前記電圧／電流コンバータに出力する出力バッファを備える。
【００１５】
ここで、一実施形態では、前記バンドギャップレファレンス回路は、接地端子に接続され、一つのトランジスタからなる第１トランジスタ端、複数のトランジスタからなる第２トランジスタ端、及び第１抵抗から構成されて、温度に比例する電流を供給する第１電流源と、接地端子に接続され、複数のトランジスタからなる第３トランジスタ端、前記第３トランジスタ端と同じ数のトランジスタからなる第４トランジスタ端、及び第２及び第３抵抗から構成されて、温度に反比例する電流を供給する第２電流源と、前記第１電流源及び電源端子に接続されて、前記第１電流源の第１トランジスタ端と第２トランジスタ端に同じ電流が流れるようにする第１電流ミラーと、前記第１電流ミラー、電源端子及び接地端子に接続されて、前記第１電流ミラーを正常動作させる起動部と、電源端子及び第１電流ミラーに接続され、前記第１電流源から供給される電流を複写する第２電流ミラーと、前記第１電流源から供給された電流と前記第２電流源から供給される電流とを加算するサミング部を備える。
【００１６】
この場合、一実施形態では、前記第１電流源の前記第１トランジスタ端及び第２トランジスタ端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る。
【００１７】
また、一実施形態では、前記第１電流ミラーは、前記電源端子に接続される第１トランジスタと、前記電源端子及び前記第１トランジスタと接続されて、前記第１トランジスタと同じ電流が流れる第２トランジスタと、前記第１トランジスタ及び前記第１トランジスタ端に接続される第３トランジスタと、前記第２トランジスタ、前記第３トランジスタ及び前記第２トランジスタ端に接続されて、前記第３トランジスタと同じ電流が流れる第４トランジスタを備えることを特徴とする。
【００１８】
ここで、一実施形態では、前記第１及び前記第２トランジスタはＰＭＯＳトランジスタであり、前記第３及び前記第４トランジスタはＮＭＯＳトランジスタである。
【００１９】
また、一実施形態では、前記第１抵抗は、前記第４トランジスタのソースと前記第２トランジスタ端のコレクタとの間に接続される。
【００２０】
また、一実施形態では、前記第２電流源の前記第３トランジスタ端及び前記第４トランジスタ端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る。
【００２１】
また、一実施形態では、前記第２電流ミラーは、前記第３トランジスタ端、前記第２トランジスタ及び前記電源端子に接続されて、複数個のトランジスタからなる第５トランジスタ端と、前記電源端子及び前記第５トランジスタ端と接続され、前記第５トランジスタ端と同じ数のトランジスタから構成されて、前記第５トランジスタ端と同じ電流が流れる第６トランジスタ端を備えてなる。
【００２２】
ここで、一実施形態では、前記第５及び前記第６トランジスタ端を構成する複数個のトランジスタは、ＰＭＯＳトランジスタである。
【００２３】
また、一実施形態では、前記第２抵抗は、前記第５トランジスタ端のドレインと前記第３トランジスタ端のコレクタとの間に接続される。
【００２４】
また、前記第３抵抗は、前記第６トランジスタ端のドレインと前記第４トランジスタ端のコレクタとの間に接続される。
【００２５】
また、一実施形態では、前記第１抵抗と前記第２抵抗の抵抗値の比は、１：５である。
【００２６】
また、一実施形態では、前記第１抵抗と前記第３抵抗の抵抗値の比は、１：６以上から１：１５以下の範囲内である。
【００２７】
一実施形態では、前記電圧／電流コンバータは、温度に対して正の係数の勾配を有する抵抗を備える。
【００２８】
一実施形態では、前記出力バッファは、前記第１基準電圧または前記第２基準電圧が負入力に帰還するものである。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係る温度補償バイアスソース回路によれば、少ない数の素子を追加することによって、温度変化に対して補償された基準電圧及び温度に対して正の係数の勾配を有する基準電圧を同時に出力することができ、これにより、温度変化に対して補償された定電圧源の他に定電流源も提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、添付の図面を参照して、本発明に係る温度補償バイアスソース回路の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明はこれらの本発明は例示的実施形態に限定されない。
【００３１】
図４は、本発明による温度補償バイアスソース回路４００を示す回路図である。図４に示すように、本発明による温度補償バイアスソース回路４００は、温度補償された第１基準電圧Ｖｒｅｆ１及び温度に対して正の係数の勾配を有する第２基準電圧Ｖｒｅｆ２を出力するバンドギャップレファレンス回路４１０と、第１及び第２基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２を基準電流Ｉｏｕｔに変換する電圧／電流コンバータ４２０と、バンドギャップレファレンス回路４１０と電圧／電流コンバータ４２０に接続され、バンドギャップレファレンス回路４１０から出力される第１及び第２基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２をバッファリングして電圧／電流コンバータ４２０に出力する出力バッファ４３０と、で構成されている。ここで、電圧／電流コンバータ４２０は、温度に対して正の係数の勾配を有する抵抗Ｒｓを備えており、出力バッファ４３０は、第１基準電圧Ｖｒｅｆ１または第２基準電圧Ｖｒｅｆ２が負入力に帰還するものを使用している。
【００３２】
図５は、本発明によるバンドギャップレファレンス回路４１０を示す回路図であり、図５に示すように、バンドギャップレファレンス回路４１０は、大きくわけて、第１電流源４１１、第２電流源４１２、第１電流ミラー４１３、第２電流ミラー４１４、起動部４１５、サミング部４１６から構成される。
【００３３】
まず、温度に比例する電流を供給する第１電流源４１１は、接地端子ＶＳＳに接続され、一つのトランジスタからなる第１トランジスタ端４１１ａ、複数のトランジスタからなる第２トランジスタ端４１１ｂ、及び第１抵抗４１１ｃから構成される。
【００３４】
また、温度に反比例する電流を供給する第２電流源４１２は、接地端子ＶＳＳに接続され、複数のトランジスタからなる第３トランジスタ端４１２ａ、第３トランジスタ端４１２ａと同じ数のトランジスタからなる第４トランジスタ端４１２ｂ、及び第２及び第３抵抗４１２ｃ，４１２ｄから構成される。
【００３５】
また、第１電流ミラー４１３は、第１電流源４１１及び電源端子ＶＤＤに接続されて、第１電流源４１１の第１トランジスタ端４１１ａと第２トランジスタ端４１１ｂに同じ電流が流れるようにする。
【００３６】
そして、起動部４１５は、第１電流ミラー４１３、電源端子ＶＤＤ及び接地端子ＶＳＳに接続されて、第１電流ミラー４１３を正常動作させる。
【００３７】
また、第２電流ミラー４１４は、電源端子ＶＤＤ及び第１電流ミラー４１３に接続されて、第１電流源４１１から供給される電流を複写する機能を担う。
【００３８】
なお、サミング部４１６は、第１電流源４１１から供給された電流と第２電流源４１２から供給される電流とを加算する機能を担う。
【００３９】
ここで、第１電流源４１１の第１トランジスタ端４１１ａ及び第２トランジスタ端４１１ｂを構成するトランジスタと、第２電流源４１２の第３トランジスタ端４１２ａ及び第４トランジスタ端４１２ｂ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り、第１電流源４１１の第２トランジスタ端４１１ｂを構成するトランジスタの数と、第２電流源４１２の第３または第４トランジスタ端４１２ａ，４１２ｂを構成するトランジスタの数は同一である。
【００４０】
また、第１電流ミラー４１３は、電源端子ＶＤＤに接続される第１トランジスタ４１３ａと、電源端子ＶＤＤ及び第１トランジスタ４１３ａと接続されて、第１トランジスタ４１３ａと同じ電流が流れる第２トランジスタ４１３ｂと、第１トランジスタ４１３ａ及び第１トランジスタ端４１１ａに接続される第３トランジスタ４１３ｃと、第２トランジスタ４１３ｂ、第３トランジスタ４１３ｃ及び第２トランジスタ端４１１ｂに接続されて、第３トランジスタ４１３ｃと同じ電流が流れる第４トランジスタ４１３ｄとから構成されている。
【００４１】
そして、第２電流ミラー４１４は、第２電流源４１２の第３トランジスタ端４１２ａ、第１電流ミラー４１３の第２トランジスタ４１３ｂ及び電源端子ＶＤＤに接続され、複数個のトランジスタからなる第５トランジスタ端４１４ａと、電源端子ＶＤＤ及び第５トランジスタ端４１４ａと接続され、第５トランジスタ端４１４ａと同じ数のトランジスタからなり、第５トランジスタ端４１４ａに流れる電流と同じ電流が流れる第６トランジスタ端４１４ｂとから構成されている。
【００４２】
ここで、第１電流ミラー４１３の第１及び第２トランジスタ４１３ａ，４１３ｂは、ＰＭＯＳトランジスタであり、第３及び第４トランジスタ４１３ｃ，４１３ｄは、ＮＭＯＳトランジスタであり、第２電流ミラー４１４の第５及び第６トランジスタ端４１４ａ，４１４ｂを構成する複数個のトランジスタは、ＰＭＯＳトランジスタである。
【００４３】
また、第１電流源４１１の第１抵抗４１１ｃは、第１電流ミラー４１３の第４トランジスタ４１３ｄのソースと第１電流源４１１の第２トランジスタ端４１１ｂのコレクタとの間に接続されている。そして、第２電流源４１２の第２抵抗４１２ｃは、第２電流ミラー４１４の第５トランジスタ端４１４ａのドレインと、第２電流源４１２の第３トランジスタ端４１２ａのコレクタとの間に接続されており、第２電流源４１２の第３抵抗４１２ｄは、第２電流ミラー４１４の第６トランジスタ端４１４ｂのドレインと、第２電流源４１２の第４トランジスタ端４１２ｂのコレクタとの間に接続されている。
【００４４】
次に、上記のように構成されたバンドギャップレファレンス回路４１０を用いて、温度変化に対して補償された第１基準電圧Ｖｒｅｆ１と温度に対して正の係数の勾配を有する第２基準電圧Ｖｒｅｆ２とを出力し、これにより、温度変化に対して補償された定電圧源及び定電流源を提供する過程について詳細に説明する。
【００４５】
一般のバイポーラトランジスタのコレクタ電流をＩCとする時、コレクタ電流ＩCは下記の数式１を満足する。
【００４６】
【数１】
2007049678.tif 000003
【００４７】
式中、ＩSは、バイポーラトランジスタの飽和電流を表し、ＶBEは、バイポーラトランジスタのベース−エミッタ間電圧を表し、ＶTはバイポーラトランジスタのしきい電圧を表す。一般に、ＶBEは、温度によって−０．０８５ｍＶ／℃の勾配を有するので、温度変化に対して負の係数の勾配を有し、ＶTは、温度によって＋２ｍＶ／℃の勾配を有するので、温度変化に対して正の係数の勾配を有する。
【００４８】
本発明による第１電流源４１１の第１トランジスタ端４１１ａに上記の数式１を適用し、数式１を変形すると、第１トランジスタ端４１１ａのベース−エミッタ間電圧を求めることができる。この場合、第１トランジスタ端４１１ａのベース−エミッタ間電圧をＶBE1をとすれば、ＶBE1は、下記の数式２によって求められる。
【００４９】
【数２】
2007049678.tif 000004
【００５０】
上記の数式２と同じ方法で、第１電流源４１１の第２トランジスタ端４１１ｂのベース−エミッタ間電圧も求めることができる。この場合、第２トランジスタ端４１１ｂのベース−エミッタ間電圧をＶBE2とし、第２トランジスタ端４１１ｂがＮ個のバイポーラトランジスタから構成されているとすれば、ＶBE2は、下記の数式３によって求められる。
【００５１】
【数３】
2007049678.tif 000005
【００５２】
上記の数式２と数式３によって、第１電流源４１１の第１トランジスタ端４１１ａのベース−エミッタ間電圧ＶBE1と第１電流源４１１の第２トランジスタ端４１１ｂのベース−エミッタ間電圧ＶBE2との差を求めることができるが、この差を△ＶBEとする時、△ＶBEは、下記の数式４によって求められる。
【００５３】
【数４】
2007049678.tif 000006
【００５４】
ここで、第１電流源４１１の第２トランジスタ端４１１ｂに流れるコレクタ電流ＩCは、第１抵抗４１１ｃに流れる電流と同一であり、また、第１抵抗４１１ｃには、上記の数式４で求められた電圧と同じ電圧が印加されるので、第１抵抗をＲ1とする時、数式１で説明したコレクタ電流ＩCは、下記の数式５によっても求められる。
【００５５】
【数５】
2007049678.tif 000007
【００５６】
ここで、△ＶBEは、バイポーラトランジスタのしきい電圧ＶTの形態で表され、しきい電圧ＶTは、温度変化に対して正の係数の勾配を有し、これにより、コレクタ電流ＩCも温度変化に対して正の係数の勾配を有するので、第１電流源４１１は、温度に比例する電流を供給する役割を担うということが分かる。
【００５７】
一方、第２電流ミラー４１４の第５トランジスタ端４１４ａがＭ個のトランジスタからなっていると、ＭＯＳトランジスタに流れる電流はトランジスタの数に比例するので、第２電流ミラー４１４の第５トランジスタ端４１４ａには、第１抵抗４１１ｃに流れる電流ＩＣのＭ倍に当る大きさの電流が流れるようになる。したがって、第２抵抗４１２ｃをＲ2とし、第２電流源４１２の第３トランジスタ端４１２ａのベース−エミッタ間電圧をＶBE3とする時、第１基準電圧Ｖref1は、下記の数式６によって求められる。
【００５８】
【数６】
2007049678.tif 000008
【００５９】
この数式６に上記の数式５を代入すると、第１基準電圧Ｖref1は、下記の数式７によっても求められる。
【００６０】
【数７】
2007049678.tif 000009
【００６１】
上記の数式７から、ベース−エミッタ間電圧の項を有するようにする第２電流源４１２は温度に反比例する電流を供給するということが分かり、第１抵抗４１１ｃと第２抵抗４１２ｃの抵抗値の比によって、温度変化に対して補償された第１基準電圧Ｖref1が出力されることが分かる。ここで、第１抵抗４１１ｃと第２抵抗４１２ｃの抵抗値の比を１：５とするとき、温度変化に対して補償された第１基準電圧Ｖref1を出力することができ、第１抵抗４１１ｃと第２抵抗４１２ｃの抵抗値の比を１：５にしたときの第１基準電圧Ｖref1のシミュレーション結果は、後述する図７−ａに示す。
【００６２】
一方、第３抵抗４１２ｄをＲ3とし、第２電流源４１２の第４トランジスタ端４１２ｂのベース−エミッタ間電圧をＶBE4とする時、第２基準電圧Ｖref2は、第１基準電圧Ｖref1と同じ方法で、下記の数式８によって求められる。
【００６３】
【数８】
2007049678.tif 000010
【００６４】
上記の数式８から、ベース−エミッタ間電圧の項を有するようにする第２電流源４１２は、温度に反比例する電流を供給するということが分かり、第１抵抗４１１ｃと第３抵抗４１２ｄの抵抗値の比によって、温度変化に対して正の係数の勾配を有する第２基準電圧Ｖref2が出力されることが分かった。ここで、第１抵抗４１１ｃと第３抵抗４１２ｄの抵抗値の比を、１：６以上から１：１５以下の範囲内にするとき、温度変化に対して正の係数の勾配を有する第２基準電圧Ｖref2を出力することができ、第１抵抗４１１ｃと第３抵抗４１２ｄの抵抗値の比を１：６以上から１：１５以下の範囲内にするときの第２基準電圧Ｖref2のシミュレーション結果は、後述する図７−ｂに示す。
【００６５】
図６−ａは、本発明による、温度に対する第１基準電圧Ｖref1を示すグラフであり、図６−ｂは、本発明による、温度に対する第２基準電圧Ｖref2を示すグラフであり、図６−ｃは、本発明による、温度に対する第２基準電圧Ｖref2を変換した基準電流Ｉｏｕｔを示すグラフである。
【００６６】
図６−ａに示すように、第１抵抗４１１ｃと第２抵抗４１２ｃの抵抗値の比を最適の値に設定した場合、本発明によって出力された第１基準電圧Ｖref1は、温度変化に対して略一定の値を有することが分かる。
【００６７】
また、図６−ｂに示すように、第１抵抗４１１ｃと第３抵抗４１２ｄの抵抗値の比を最適の値に設定した場合、本発明によって出力された第２基準電圧Ｖref2は、電圧／電流コンバータに備えられた抵抗Ｒｓの温度に対する勾配６００と略同様の勾配６０１を有することが分かり、これにより、図６−ｃに示すように、温度変化に対してほぼ一定の値を有する基準電流Ｉｏｕｔを出力できることが分かる。
【００６８】
一方、第１抵抗４１１ｃをＲ1、第２抵抗４１２ｃをＲ2、第３抵抗４１２ｄをＲ3としたとき、図７−ａは、Ｒ2／Ｒ1による第１基準電圧Ｖref1変化に対するシミュレーション結果を示す図であり、図７−ｂは、Ｒ3／Ｒ1による第２基準電圧Ｖref2変化に対するシミュレーション結果を示す図であり、図７−ｃは、Ｒ3／Ｒ1による、第２基準電圧Ｖref2が変換された基準電流Ｉｏｕｔ変化に対するシミュレーション結果を示す図である。
【００６９】
まず、図７−ａに示すように、Ｒ2／Ｒ1が５のとき、すなわち、第１抵抗４１１ｃと第２抵抗４１２ｃの抵抗値の比が１：５のとき、第１基準電圧Ｖref1の勾配が０となり、温度変化に対して一定の値を有することが分かる。
【００７０】
また、図７−ｂに示すように、Ｒ3／Ｒ1が６以上１５以下の範囲内にあるとき、すなわち、第１抵抗４１１ｃと第３抵抗４１２ｄの抵抗値の比が１：６以上から１：１５以下の範囲内にあるとき、第２基準電圧Ｖref2の勾配が正の係数を有することが分かり、これにより、図７−ｃに示すように、Ｒ3／Ｒ1が６以上から１５以下の範囲内にあるとき、温度変化に対する変化率が１０％範囲内にある基準電流Ｉｏｕｔを出力できることが分かる。
【００７１】
上記のシミュレーション結果は表１乃至表３のようにまとめることができる。表１は、Ｒ2／Ｒ1による第１基準電圧Ｖref1変化に対するシミュレーション結果を示し、表２は、Ｒ3／Ｒ1による第２基準電圧Ｖref2変化に対するシミュレーション結果を示し、表３は、Ｒ3／Ｒ1による、第２基準電圧Ｖref2が変換された基準電流Ｉｏｕｔ変化に対するシミュレーション結果を示す。
【００７２】
【表１】
2007049678.tif 000011
【００７３】
【表２】
2007049678.tif 000012
【００７４】
【表３】
2007049678.tif 000013
【００７５】
表１に示すように、Ｒ2／Ｒ1が５の時、第１基準電圧Ｖref1の勾配が０となることが分かり、表２に示すように、Ｒ3／Ｒ1が６以上１５以下の範囲内にあるとき、第２基準電圧Ｖref2の勾配が正の係数を有することが分かる。また、表３に示すように、Ｒ3／Ｒ1が６以上から１５以下の範囲内にあるとき、基準電流Ｉｏｕｔの変化率が１０％範囲内にあることが分かり、特に、Ｒ3／Ｒ1が９のとき、温度変化に対して略一定の基準電流Ｉｏｕｔが出力されることが分かる。
【００７６】
以上で説明した本発明の好ましい実施例は、本発明を例示するためのもので、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者にとって、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の置換、変形及び変更が可能であることは自明であり、したがって、これら置換や変更も特許請求の範囲に属するものとして解釈すべきである。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
以上のように、本発明にかかる温度補償バイアスソース回路は、アナログ回路及び混成回路に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】従来技術による温度補償バイアスソース回路を示す回路図である。
【図２】従来技術によるバンドギャップレファレンス回路を示す回路図である。
【図３】従来技術による温度に対する電圧／電流コンバータの抵抗値を示すグラフである。
【図４】本発明による温度補償バイアスソース回路を示す回路図である。
【図５】本発明によるバンドギャップレファレンス回路を示す回路図である。
【図６−ａ】本発明による温度に対する第１基準電圧を示すグラフである。
【図６−ｂ】本発明による温度に対する第２基準電圧を示すグラフである。
【図６−ｃ】本発明による温度に対する第２基準電圧を変換した基準電流を示すグラフである。
【図７−ａ】本発明のＲ2／Ｒ1による第１基準電圧変化に対するシミュレーション結果を示す図である。
【図７−ｂ】本発明のＲ3／Ｒ1による第２基準電圧変化に対するシミュレーション結果を示す図である。
【図７−ｃ】本発明のＲ3／Ｒ1による第２基準電圧を変換した基準電流Ｉｏｕｔ変化に対するシミュレーション結果を示す図である。
【符号の説明】
【００７９】
４００  温度補償バイアスソース回路
４１０  バンドギャップレファレンス回路
４２０  電圧／電流コンバータ
４３０  出力バッファ
４１１  第１電流源
４１１ａ  第１トランジスタ端
４１１ｂ  第２トランジスタ端
４１１ｃ  第１抵抗
４１２  第２電流源
４１２ａ  第３トランジスタ端
４１２b  第４トランジスタ端
４１２c  第２抵抗
４１２ｄ  第３抵抗
４１３  第１電流ミラー
４１３ａ〜４１３ｄ  第１乃至第４トランジスタ
４１４  第２電流ミラー
４１４ａ，４１４ｂ  第５及び第６トランジスタ端
４１５  起動部
４１６  サミング部
【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−ａ】
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【図６−ｂ】
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【図６−ｃ】
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【図７−ａ】
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【図７−ｂ】
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【図７−ｃ】
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