(57)【要約】【課題】  所定の基準電圧を任意の電位を基準とした温度特性が一定の基準電位に変換することができる基準電圧の基準電位変換回路を提供する。【解決手段】  オペアンプＯＰのフィードバック抵抗である第１の抵抗Ｒ１（抵抗値＝Ｒ１）と、該第１の抵抗Ｒ１の他端に基準電圧Ｖｒｅｆが印加されている第２の抵抗Ｒ２（抵抗値＝Ｒ２）と、電源と接地との間に接続された第３の抵抗Ｒ３（抵抗値＝Ｒ３）および第４の抵抗Ｒ４（抵抗値＝Ｒ４）とを有し、抵抗値Ｒ１，Ｒ２の比で分割された電圧がオペアンプＯＰの反転入力端子に印加されるとともに、抵抗値Ｒ３，Ｒ４の比で分割された電源電圧ＶＤＤがオペアンプＯＰの非反転入力端子に印加され、さらにＲ１／Ｒ２とＲ３／Ｒ４とが同じになるように構成するとともに、基準電圧Ｖｒｅｆをバンドギャップリファレンス回路で得るように構成した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
オペアンプの出力端子に一端が接続されたフィードバック抵抗である第１の抵抗と、該第１の抵抗の他端に一端が接続されるとともに、他端に基準電圧が印加されている第２の抵抗と、
相互に直列に接続されて電源と接地との間に接続された第３の抵抗および第４の抵抗とを有し、
前記第１の抵抗と第２の抵抗との接続点が前記オペアンプの反転入力端子に接続されるとともに、前記第３の抵抗と第４の抵抗との接続点が前記オペアンプの非反転入力端子に接続され、
さらに前記第１の抵抗の抵抗値と第２の抵抗の抵抗値の比と、前記第３の抵抗の抵抗値と第４の抵抗の抵抗値の比とが同じになるように構成するとともに、
前記基準電圧をバンドギャップリファレンス回路で得るように構成したことを特徴とする基準電圧の基準電位変換回路。
【請求項２】
請求項１に記載する基準電圧の基準電位変換回路において、
前記第１〜第４の抵抗の抵抗値が同じであるように構成したことを特徴とする基準電圧の基準電位変換回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基準電圧の基準電位変換回路に関し、特に集積回路で使用されるバンドギャップリファレンス回路で発生した基準電圧を任意の電位を基準とした基準電位に変換する際に適用して有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
集積回路では、基準電圧発生回路で発生する基準電圧Ｖｒｅｆを利用している。この種の基準電圧発生回路としては、バンドギャップリファレンス回路が汎用されている。このバンドギャップリファレンス回路とは２つのバイポーラトランジスタのバンドギャップエネルギの差を利用して所定の電圧を発生させるもので、一定の温度特性を有するので安定した基準電圧を発生することができる。
【０００３】
基準電圧発生回路としてのバンドギャップリファレンス回路は、比較的回路の占める面積が大きく、そのため基準電圧は、接地電位基準または電源電圧基準の何れか一方のみに対して作られる。特に、一般のＣＭＯＳ集積回路では、バンドギャップリファレンス回路に使用できるバイポーラトランジスタはＮＰＮトランジスタか、ＰＮＰトランジスタのどちらか一方であるため、その出力電圧である基準電圧は自ずと接地電位または電源電圧を基準とする一つの基準電位に対してのみ作られる。
【０００４】
一方、集積回路によっては、例えば接地基準の基準電圧を電源電位基準の電位に変換した基準電圧を必要とすることも少なくない。
【０００５】
接地基準の基準電圧を電源電位基準の電位に変換した基準電圧を得る回路として図３に示すような、基準電位変換回路が考えられる。この基準電位変換回路は、電源電圧ＶＤＤと接地電位ＧＮＤとの間にＮＭＯＳトランジスタＴＲ１を介して直列に接続されている抵抗Ｒ０１（抵抗値もＲ０１で表す）、Ｒ０２（抵抗値もＲ０２で表す）の途中の出力端子から出力電圧Ｖｏｕｔを得るものである。ここで、オペアンプＯＰの反転入力端子には、接地基準の基準電圧Ｖｒｅｆが、また反転入力端子には抵抗０２におけるＮＭＯＳトランジスタＴＲ１のソース側の電圧がそれぞれ印加されている。かくしてオペアンプＯＰは、その反転入力端子に印加される電圧が基準電圧Ｖｒｅｆになるようにその出力電圧でＮＭＯＳＮトランジスタＴＲ１のゲート電圧を制御する。この結果、出力端子から得られる出力電圧Ｖｏｕｔは次式（１）で表される。
Ｖｏｕｔ＝ＶＤＤ−（Ｒ０１／Ｒ０２）×Ｖｒｅｆ    ・・・・・（１）
式（１）の出力電圧Ｖｏｕｔは（Ｒ０１／Ｒ０２）で規定される電源電圧ＶＤＤを基準とする基準電圧となる。
【０００６】
ところが、かかる基準電位変換回路は回路動作に必要な電源電圧ＶＤＤが高くなってしまうという問題を有しており低電圧駆動の回路には適用できない。すなわち、電源電圧ＶＤＤは少なくとも抵抗０１の電圧降下と抵抗０２の電圧降下の和よりも高くする必要があるからである。
【０００７】
図３に示す基準電位変換回路における動作範囲が狭いという問題を解決し得る基準電位変換回路として図４に示すような基準電位変換回路が考えられる。同図に示すように、当該基準電位変換回路は、オペアンプＯＰの出力電圧を，カレントミラー回路１を構成するＰＭＯＳトランジスタＴＲ２，ＴＲ３のゲートに供給するとともに、カレントミラー回路１の電流を他のカレントミラー回路２を構成するＮＭＯＳトランジスタＴＲ４，ＴＲ５に供給して折り返す。このことにより、（Ｒ０１／Ｒ０２）で規定される電源電圧ＶＤＤを基準とする基準電位に変換した出力電圧Ｖｏｕｔを得ることができる。なお、図４中、図３と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【０００８】
ところが、かかる基準電位変換回路は、回路を構成するトランジスタの数が多くなってしまい、その結果として基準電圧にこれらのトランジスタに起因するノイズが重畳し易く、基準電圧としての質の劣化が大きくなるという問題を抱えている。
【０００９】
なお、電源電圧基準の基準電圧と接地基準の電源電圧とに関する公知文献として特許文献１が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−２９７０８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記従来技術に鑑み、所定の基準電圧を任意の電位を基準とした温度特性が一定の基準電位に変換することができる基準電圧の基準電位変換回路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】
【００１２】
上記目的を達成する本発明の第１の態様は、オペアンプの出力端子に一端が接続されたフィードバック抵抗である第１の抵抗と、該第１の抵抗の他端に一端が接続されるとともに、他端に基準電圧が印加されている第２の抵抗と、相互に直列に接続されて電源と接地との間に接続された第３の抵抗および第４の抵抗とを有し、前記第１の抵抗と第２の抵抗との接続点が前記オペアンプの反転入力端子に接続されるとともに、前記第３の抵抗と第４の抵抗との接続点が前記オペアンプの非反転入力端子に接続され、さらに前記第１の抵抗の抵抗値と第２の抵抗の抵抗値の比と、前記第３の抵抗の抵抗値と第４の抵抗の抵抗値の比とが同じになるように構成するとともに、前記基準電圧をバンドギャップリファレンス回路で得るように構成したことを特徴とする基準電圧の基準電位変換回路にある。
【００１３】
本態様によれば、接地基準の基準電圧または電源電圧基準の基準電圧とで規定される電圧がオペアンプの出力端子で得られる。この結果、接地基準の基準電圧を電源電圧基準の基準電位に変換した出力電圧がオペアンプの出力端子を介して得られる。同様に、電源電圧基準の基準電圧を接地電圧基準の基準電位に変換した出力電圧がオペアンプの出力端子を介して得られる。しかも前記出力端子で得られる電位変換後の基準電圧はバンドギャップリファレンス回路の出力電圧と同様に一定の温度特性を有するものとなる。
【００１４】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載する基準電圧の基準電位変換回路において、
前記第１〜第４の抵抗の抵抗値が同じであるように構成したことを特徴とする基準電圧の基準電位変換回路にある。
【００１５】
本態様によれば、第１〜第４の抵抗を同一構成とすることができるので、最も簡単に製造することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、電源電圧と基準電圧との差の電圧をオペアンプの出力端子から取り出すことができるので、接地基準の基準電圧を電源電圧基準の基準電位に容易に変換することができ、逆に電源電圧基準の基準電圧を接地基準の基準電位に容易に変換することができる。すなわち、任意の基準電位に変換した基準電圧を当該回路の出力電圧として容易に得ることができる。
【００１７】
ここで、基準電圧はバンドギャップリファレンス回路で得ているので、変換後の基準電位の温度特性が一定となり広い温度範囲で安定した基準電位に変換することができる。
【００１８】
さらに、本発明の基準電位変換回路は、図３に示す基準電位変換回路と同様の出力電圧を出力できるが、動作に必要となる電源電圧の範囲を広くとることができ、低電圧動作にも適用できる。また、図４に示す基準電位変換回路に較べ、基準電位変換に伴う基準電圧に乗るノイズを飛躍的に小さく抑えることができる。ノイズ源となるトランジスタは負帰還動作をするオペアンプの内部でのみ使用されているからである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る基準電圧の基準電位変換回路を示す回路図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る基準電圧の基準電位変換回路を示す回路図である。
【図３】従来技術に係る基準電圧の基準電位変換回路の一例を示す回路図である。
【図４】従来技術に係る基準電圧の基準電位変換回路の他の例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００２１】
図１は本発明の第１の実施の形態に係る基準電圧の基準電位変換回路を示す回路図である。同図に示すように、オペアンプＯＰの出力端子に一端が接続されたフィードバック抵抗である第１の抵抗Ｒ１（抵抗値もＲ１で表す）と、第２の抵抗Ｒ２と、基準電圧Ｖｒｅｆとは直列に接続されており、第１の抵抗Ｒ１と第２の抵抗Ｒ２との接続点の電圧をオペアンプＯＰの反転入力端子に供給するように構成してある。ここで、基準電圧Ｖｒｅｆの第２の抵抗Ｒ２と反対側は接地されている。すなわち、本形態における基準電圧Ｖｒｅｆは接地基準の基準電圧Ｖｒｅｆとなっている。
【００２２】
一方、オペアンプＯＰの非反転入力端子には電源電圧ＶＤＤを第３の抵抗（抵抗値もＲ３で表す）および第４の抵抗Ｒ４（抵抗値もＲ４で表す）で分圧した電圧が印加されている。
【００２３】
さらに本形態では、第１と第２の抵抗比（Ｒ１／Ｒ２）と第３と第４の抵抗比（Ｒ３／Ｒ４）が等しくになるように構成してある。また、基準電圧Ｖｒｅｆはバンドギャップリファレンス回路の出力電圧として供給される。
【００２４】
かかる本形態において、出力電圧Ｖｏｕｔは次式（２）で与えられる。
Ｖｏｕｔ＝（Ｒ１／Ｒ２）×（ＶＤＤ−Ｖｒｅｆ）      ・・・・・（２）
式（２）は電源電圧ＶＤＤから接地基準の基準電圧Ｖｒｅｆを差し引いて（Ｒ１／Ｒ２）を掛けた電圧が出力電圧Ｖｏｕｔとして得られることを表している。ここで、（Ｒ１／Ｒ２）は抵抗値Ｒ１，Ｒ２で規定される定数であるので、式（２）は電源電圧ＶＤＤを基準にして電源電圧ＶＤＤから所定の基準電圧Ｖｒｅｆを差し引いた新たな基準電圧が出力電圧Ｖｏｕｔとして得られることを表している。
【００２５】
このように本形態によれば、電源電圧ＶＤＤと基準電圧Ｖｒｅｆとの差の電圧をオペアンプＯＰの出力端子から取り出すことができるので、接地基準の基準電圧Ｖｒｅｆを電源電圧ＶＤＤ基準の基準電位に容易に変換することができる。ここで、基準電圧Ｖｒｅｆはバンドギャップリファレンス回路で得ているので、変換後の基準電位の温度特性が一定となり広い温度範囲で安定した基準電位に変換することができる。
【００２６】
図２は本発明の第２の実施の形態に係る基準電圧の基準電位変換回路を示す回路図である。本形態に係る基準電位変換回路は、電源電圧ＶＤＤ基準の基準電圧Ｖｒｅｆを接地基準の基準電位に変換するものである。同図に示すように、本形態では、電源電圧ＶＤＤから基準電圧Ｖｒｅｆを差し引いた電圧が、第２の抵抗Ｒ２の一端に供給される点が異なるだけで、他の構成は図１と同様である。そこで、図２中、図１と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【００２７】
かかる本形態において、出力電圧Ｖｏｕｔは次式（３）で与えられる。
Ｖｏｕｔ＝（Ｒ１／Ｒ２）×Ｖｒｅｆ          ・・・・・（３）
式（３）は電源電圧ＶＤＤ基準の基準電圧Ｖｒｅｆに（Ｒ１／Ｒ２）を掛けた電圧が出力電圧Ｖｏｕｔとして得られることを表している。ここで、（Ｒ１／Ｒ２）は抵抗値Ｒ１，Ｒ２で規定される定数であるので、式（３）は接地電位を基準にした新たな基準電圧が出力電圧Ｖｏｕｔとして得られることを表している。
【００２８】
このように本形態によれば、電源電圧ＶＤＤ基準の基準電圧Ｖｒｅｆに所定の定数を掛けた電圧をオペアンプＯＰの出力端子から取り出すことができるので、電源電圧基準の基準電圧Ｖｒｅｆを接地基準の基準電位に容易に変換することができる。
【００２９】
ここで、基準電圧Ｖｒｅｆは、第１の実施の形態と同様に、バンドギャップリファレンス回路で得ている。そこで、本形態でも、変換後の基準電位の温度特性が一定となり広い温度範囲で安定した基準電位に変換することができる。
【００３０】
なお、上記実施の形態では、第１〜第４の抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値Ｒ１〜Ｒ４の間には（Ｒ１／Ｒ２）＝（Ｒ３／Ｒ４）の関係が成立しているとしたが、最も簡単に当該回路を製造するにはＲ１＝Ｒ３、Ｒ２＝Ｒ４とすればよい。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は集積回路の基準電源の電源装置を製造・販売する産業分野で有効に利用することができる。
【符号の説明】
【００３２】
Ｒ１〜Ｒ４              第１〜第４の抵抗
ＯＰ                    オペアンプ
Ｖｒｅｆ                基準電圧
ＶＤＤ                  電源電圧
Ｖｏｕｔ                出力電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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