(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
定電流回路と、この定電流回路から直流電流の供給を受け基準電圧を発生する基準回路とを個別にあるいは一体に半導体基板（以下、チップと略称する）上に構成してなる基準電圧回路において、
チップが受ける応力に対して基準回路の基準電圧が増加方向に変動する第１基準回路と、基準電圧が減少方向に変動する第２基準回路と、この両基準回路が発生する各基準電圧に予め定められた第１重み係数を乗算して応力に対する基準電圧の変動を補正し、この乗算補正された基準電圧の和を基準出力電圧とする第１重み演算手段とを備えた、
ことを特徴とする基準電圧回路。
【請求項２】
請求項１に記載の基準電圧回路において、第１基準回路と第２基準回路がそれぞれ定電流回路を有し、かつ第１基準回路と第２基準回路とは並列接続されたものである、
ことを特徴とする基準電圧回路。
【請求項３】
定電流回路と、この定電流回路から直流電流の供給を受け基準電圧を発生する基準回路とを個別にあるいは一体にチップ上に構成してなる基準電圧回路において、
チップが受ける応力に対して基準回路の基準電圧が増加方向に変動する第１基準回路と、基準電圧が減少方向に変動する第２基準回路とが直列接続され、
一方は、第１基準回路と第２基準回路の基準電圧の和の電圧を入力としこの電圧に予め定められた第２重み係数を乗算して応力に対する基準電圧の変動を補正し、他方は、信号ゼロに接続される第１基準回路または第２基準回路の基準電圧を入力としこの電圧に予め定められた第３重み係数を乗算して応力に対する基準電圧の変動を補正し、第２重み係数で補正された基準電圧に第３重み係数で補正された基準電圧を加算あるいは減算して基準出力電圧として出力する第２重み演算手段を有する、ことを特徴とする基準電圧回路。
【請求項４】
定電流回路と、この定電流回路から直流電流の供給を受け基準電圧を発生する基準回路とを個別にあるいは一体にチップ上に構成してなる基準電圧回路において、
チップが受ける応力に対して基準回路の基準電圧が増加方向に変動する第１基準回路と、基準電圧が減少方向に変動する第２基準回路とが直列接続され、第１基準回路と第２基準回路は定電流回路によって発生される電圧を分圧し、第１基準回路と第２基準回路が出力する基準電圧の和を基準出力電圧として出力し、一方の基準回路の基準電圧に予め定められた第４重み係数を乗算して当該基準回路に入力し当該基準回路の応力に対する基準電圧の変動を補正する第３重み演算手段と、他方の基準回路の基準電圧に予め定められた第５重み係数を乗算して当該基準回路に入力し当該基準回路の応力に対する基準電圧の変動を補正する第４重み演算手段と、のいずれか一方あるいは両方を備える、ことを特徴とする基準電圧回路。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかの項に記載の基準電圧回路において、第１基準回路が、ドレイン・ゲート間を短絡されたｎチャネル電界効果型トランジスタからなる、ことを特徴とする基準電圧回路。
【請求項６】
請求項１ないし３のいずれかの項に記載の基準電圧回路において、第２基準回路が、ドレイン・ゲート間を短絡されたｐチャネル電界効果型トランジスタからなる、
ことを特徴とする基準電圧回路。
【請求項７】
請求項４に記載の基準電圧回路において、
第１基準回路は、ｎチャネル電界効果型トランジスタからなり、第３または第４重み演算手段は該トランジスタのドレイン・ゲート間電圧を増幅または減衰することにより第４または第５重み係数による補正をして、この補正された電圧を該トランジスタのゲートに入力する、ことを特徴とする基準電圧回路。
【請求項８】
請求項４に記載の基準電圧回路において、
第２基準回路は、ｐチャネル電界効果型トランジスタからなり、第３または第４重み演算手段は該トランジスタのドレイン・ゲート間電圧を増幅または減衰することにより第４または第５重み係数による補正をして、この補正された電圧を該トランジスタのゲートに入力する、ことを特徴とする基準電圧回路。
【請求項９】
定電流回路と、この定電流回路から直流電流の供給を受け基準電圧を発生する基準回路とを個別にあるいは一体にチップ上に構成してなる基準電圧回路において、
チップが受ける応力に対して基準回路の基準電圧が増加方向に変動する第１基準回路と、基準電圧が減少方向に変動する第２基準回路とが直列接続され、第１基準回路と第２基準回路は定電流回路によって発生される電圧を分圧し、第１基準回路と第２基準回路が出力する基準電圧の和を基準出力電圧として出力し、一方の基準回路の基準電圧に予め定められた第６重み係数を乗算し、他方の基準回路に入力し、他方の基準回路の応力に対する基準電圧の変動を補正する第５重み演算手段を備える、ことを特徴とする基準電圧回路。
【請求項１０】
請求項９に記載の基準電圧回路において、
第２基準回路が定電流回路に接続されたｐチャネル電界効果型トランジスタからなり、第１基準回路が信号ゼロに接続されたｎチャネル電界効果型トランジスタからなり、第５重み演算手段として請求項９に記載のものに替えて信号ゼロとｐチャネル電界効果型トランジスタのゲートとの間に接続される予め定められた一定電圧で前記第２基準回路を制御する制御入力電圧を備える，ことを特徴とする基準電圧回路。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項10のいずれかの項に記載の基準電圧回路において、
第１基準回路および第２基準回路へ定電流を供給する定電流回路は、デプレッション型電界効果型トランジスタのソース・ゲート間を短絡して構成する、
ことを特徴とする基準電圧回路。
【請求項１２】
請求項１または請求項２に記載の基準電圧回路において、
第１基準回路は、２個のp-wellの npnトランジスタと、このトランジスタのエミッタ電流を予め定められた比率に配分する抵抗と、トランジスタの動作点を安定化する演算増幅器と、を備え、トランジスタのバンド・ギャップ電圧を利用して基準電圧を形成するバイポーラ・バンド・ギャップ基準回路を用いる、
ことを特徴とする基準電圧回路。
【請求項１３】
請求項１または請求項２に記載の基準電圧回路において、
第２基準回路は、２個のn-wellの pnpトランジスタと、このトランジスタのエミッタ電流を予め定められた比率に配分する抵抗と、トランジスタの動作点を安定化する演算増幅器と、を備え、トランジスタのバンド・ギャップ電圧を利用して基準電圧を形成するバイポーラ・バンド・ギャップ基準回路を用いる、
ことを特徴とする基準電圧回路。
【請求項１４】
請求項１または請求項２に記載の基準電圧回路において、重み演算手段は、３個の演算増幅器と第１〜５の抵抗とを備え、第１、第２演算増幅器の (+)入力端子に各入力信号を入力し、 (-)入力端子に出力を負帰還してバッファ回路を構成し、このバッファ回路のそれぞれの出力を前記第１および第３の抵抗並びに前記第２および第３の抵抗で分圧し加算して第３演算増幅器の(+) 入力端子に入力し、該第３演算増幅器の(-)入力端子に該第３演算増幅器の出力を前記第４および第５の抵抗で分圧して負帰還する、
ことを特徴とする基準電圧回路。
【請求項１５】
請求項１または請求項３に記載の基準電圧回路において、重み演算手段は、３個の演算増幅器と第１〜５の抵抗とを備え、第１、第２演算増幅器の (+)入力端子に各入力信号を入力し、 (-)入力端子に出力を負帰還してバッファ回路を構成し、
加算器として構成するときは、このバッファ回路のそれぞれの出力を前記第１および第３の抵抗並びに前記第２および第３の抵抗で分圧し、該分圧出力を前記第３の抵抗で加算して第３演算増幅器の(+) 入力端子に入力し、該第３演算増幅器の (-)入力端子に出力を前記第４および第５の抵抗で分圧して負帰還し、
また、減算器として構成するときは、第１演算増幅器の前記第１および第３の抵抗による分圧出力を第３演算増幅器の(+) 入力端子に入力し、第２演算増幅器の出力の前記第２および第５の抵抗による分圧出力と第３演算増幅器の出力の前記第４および第５の抵抗による分圧出力とを加算して第３演算増幅器の (-)入力端子に負帰還する、
ことを特徴とする基準電圧回路。
【請求項１６】
請求項４または請求項９に記載の基準電圧回路において、
重み演算手段は、演算増幅器と、この演算増幅器出力を分圧する２個の抵抗とを備え、演算増幅器の (+)入力端子に入力信号を入力し，演算増幅器の (-)入力端子に出力を負帰還してバッフア回路を構成し、このバッフア回路出力を分圧した電圧を出力とする、ことを特徴とする基準電圧回路。
【請求項１７】
請求項４または請求項９に記載の基準電圧回路において、
重み演算手段は、演算増幅器と、この演算増幅器出力を分圧する２個の抵抗とを備え、演算増幅器の (+)入力端子に入力信号を入力し，演算増幅器の分圧出力を (-)入力端子に負帰還してバッフア回路を構成し、このバッフア回路出力電圧を出力とする、ことを特徴とする基準電圧回路。
【請求項１８】
請求項４に記載の基準電圧回路において、重み演算手段は、２個の演算増幅器と、この演算増幅器出力間を分圧する２個の抵抗とを備え、第１、第２演算増幅器の (+)入力端子に入力信号を入力し、 (-)入力端子にそれぞれの出力を負帰還してバッファ回路を構成し、この第１，第２演算増幅器の出力間を分圧した電圧を出力とする、ことを特徴とする基準電圧回路。
【請求項１９】
請求項４に記載の基準電圧回路において、重み演算手段は、２個の演算増幅器と、この演算増幅器出力間を分圧する２個の抵抗とを備え、第１、第２演算増幅器の (+)入力端子に入力信号を入力し、第１演算増幅器の (-)入力端子に第１、第２演算増幅器の出力間が分圧された電圧を負帰還し、第２演算増幅器の (-)入力端子に出力を負帰還してバッファ回路を構成し、第１演算増幅器の出力電圧を出力とする、ことを特徴とする基準電圧回路。
【請求項２０】
請求項１または請求項２に記載の基準電圧回路において、第１基準回路は、２個のp-wellの npnトランジスタと、この第１トランジスタのエミッタ回路に接続される抵抗と、第２トランジスタのエミッタ回路に接続される第２、第３抵抗と、第１トランジスタのエミッタ回路に (+)入力端子を接続し、第２、第３抵抗の共通点に (-)入力端子を接続する演算増幅器と、を備え、第１、第３抵抗の他方の端子を信号ゼロに接続し、両トランジスタのベース回路に演算増幅器出力を接続して負帰還回路を形成し、両トランジスタのエミッタ電流を予め定められた比率に配分して動作点を安定化し、トランジスタのバンド・ギャップ電圧を利用して基準電圧を形成する、
ことを特徴とする基準電圧回路。
【請求項２１】
請求項１または請求項２に記載の基準電圧回路において、第２基準回路は、２個のn-wellの pnpトランジスタと、この第１トランジスタのエミッタ回路に接続される抵抗と、第２トランジスタのエミッタ回路に接続される第２、第３抵抗と、第１トランジスタのエミッタ回路に (+)入力端子を接続し、第２、第３抵抗の共通点に (-)入力端子を接続する演算増幅器と、を備え、第１、第３抵抗の他方の端子を演算増幅器の出力に接続して負帰還回路を形成し、両トランジスタのベース回路を信号ゼロに接続して、両トランジスタのエミッタ電流を予め定められた比率に配分して動作点を安定化し、トランジスタのバンド・ギャップ電圧を利用して基準電圧を形成する、
ことを特徴とする基準電圧回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は基準電圧を発生する基準電圧回路に関わり、特に、このチップに加わる応力の影響を補償する基準電圧回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯情報端末機器などの発展・発達に伴い、電子回路の高度化が進み、回路全体の高い精度がより一段と要求される様になってきている。この中で、基準電圧回路は情報端末機器などの回路全体の電圧標準となるため、特に高い絶対精度が要求されている。
【０００３】
図７の(A) にエンハンスメントｎチャネル電界効果型トランジスタ（以下、E-nMOS-FETと略称する）を利用して基準電圧を得る回路原理を示す。図７の(A) において、従来技術による基準電圧回路は、定電流回路１と、この定電流回路１から定電流Igの供給を受け、E-nMOS-FETのドレイン(D)-ゲート(G) 間を短絡し、E-nMOS-FETのドレイン(D)-ソース(S) 間電圧(V2-V1) をゲート(G) にフィードバックして、この電界効果型トランジスタE-nMOS-FETを利用して基準電圧Vr1 を発生する基準電圧回路を構成する。
【０００４】
かかる構成により、E-nMOS-FETのドレイン(D)-ソース(S) 間に定電流回路１からの定電流Igを流すと、E-nMOS-FETのゲート電圧Vge(＝Vr1)とドレイン電流Igとの間に(1) 式の関係がある。即ち、
【０００５】
【数１】
0004032608.tif 000002
ここで、μe はE-nMOS-FETの電子移動度、CeはE-nMOS-FETの単位面積当たりのゲート酸化膜容量、We/Le はE-nMOS-FETのゲート幅(We)と長さ(Le)である。
この基準電圧回路では、E-nMOS-FETのドレイン(D)-ソース(S) 間電圧を直接ゲート(G) にフィードバックしているので、E-nMOS-FETのゲート電圧Vge は基準電圧回路Vr1 と等しい。従って、基準電圧回路Vr1 は(2) 式となる。
【０００６】
【数２】
0004032608.tif 000003
【０００７】
【数３】
0004032608.tif 000004
また、定電流回路１をデプレッションｎチャネル電界効果型トランジスタ（以下、D-nMOS-FETと略称する）でゲート(G)-ソース(S) 間を短絡して構成したとき、このときのD-nMOS-FETのドレイン電流Igは (1)式と同様の (4)式を得る。
【０００８】
【数４】
0004032608.tif 000005
ここで、μd はD-nMOS-FETの電子移動度、CdはD-nMOS-FETの単位面積当たりのゲート酸化膜容量、Wd/Ld はD-nMOS-FETのゲート幅(Wd)と長さ(Ld)、VthdはE-nMOS-FETの閾値である。
【０００９】
従って、(2) 式と(4) 式とより、(5) 式を得ることができる。
【００１０】
【数５】
0004032608.tif 000006
ここで、閾値Vthe,Vthd や電子移動度μe,μd は温度の関数となる。ゲート寸法We/Le,Wd/Ld を適切な値に選定し、E-nMOS-FETとD-nMOS-FETのチャネル部の不純物濃度を適切に選定することにより、基準電圧Vr1 の温度依存性を大幅に縮小することができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術による基準電圧回路などでは、樹脂モールド前後で温度特性が変化することが判っている。この特性変化の主な原因は、シリコンチップを樹脂モールドしたときに発生する応力τによって、例えば、(3) 式に示されるｎチャネル電界効果型トランジスタE-nMOS-FETのコンダクタンスGeが変化することにある。この事柄は、樹脂モールドなどの形状や成形条件が異なれば発生する応力τも変化するので、同じ回路設計条件の基準電圧回路を用いても、製造方法など変更によって温度特性が異なるものができてしまう、と言うことを意味する。従って、高精度の基準電圧を得るためには、製品に適用する樹脂モールド形状による応力を考慮して、半導体チップのデザインを調節する必要があり、回路設計の一般化ができない、と言う問題がある。
【００１２】
本発明は上記の点にかんがみてなされたものであり、その目的は前記した課題を解決して、半導体基板（チップ）が受ける応力に対して基準電圧回路の基準出力電圧の変化量が原理的にゼロにすることができる基準電圧回路を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題は本発明によれば、定電流回路と、この定電流回路から直流電流の供給を受け基準電圧を発生する基準回路とを個別にあるいは一体に半導体基板（以下、チップと略称する）上に構成してなる基準電圧回路において、チップが受ける応力に対して基準回路の基準電圧が増加方向に変動する第１基準回路と、基準電圧が減少方向に変動する第２基準回路と、この両基準回路が発生する各基準電圧に予め定められた第１重み係数を乗算して応力に対する基準電圧の変動を補正し、この乗算補正された基準電圧の和を基準出力電圧とする第１重み演算手段とを備えて構成するものとする。
【００１４】
かかる構成により、第１重み演算手段は、この補正された基準出力電圧が応力の変動に対して相殺方向に補償することができる。
また、第１基準回路と第２基準回路がそれぞれ定電流回路を有し、かつ第１基準回路と第２基準回路とは並列に接続することができる。
また、定電流回路と、この定電流回路から直流電流の供給を受け基準電圧を発生する基準回路とを個別にあるいは一体にチップ上に構成してなる基準電圧回路において、チップが受ける応力に対して基準回路の基準電圧が増加方向に変動する第１基準回路と、基準電圧が減少方向に変動する第２基準回路とが直列接続され、一方は、第１基準回路と第２基準回路の基準電圧の和の電圧を入力としこの電圧に予め定められた第２重み係数を乗算して応力に対する基準電圧の変動を補正し、他方は、信号ゼロに接続される第１基準回路または第２基準回路の基準電圧を入力としこの電圧に予め定められた第３重み係数を乗算して応力に対する基準電圧の変動を補正し、第２重み係数で補正された基準電圧に第３重み係数で補正された基準電圧を加算あるいは減算して基準出力電圧として出力する第２重み演算手段を有するものとする。
【００１５】
かかる構成により、第２重み演算手段は、この補正された基準出力電圧が応力の変動に対して相殺方向に補償することができる。
また、定電流回路と、この定電流回路から直流電流の供給を受け基準電圧を発生する基準回路とを個別にあるいは一体にチップ上に構成してなる基準電圧回路において、チップが受ける応力に対して基準回路の基準電圧が増加方向に変動する第１基準回路と、基準電圧が減少方向に変動する第２基準回路とが直列接続され、第１基準回路と第２基準回路は定電流回路によって発生される電圧を分圧し、第１基準回路と第２基準回路が出力する基準電圧の和を基準出力電圧として出力し、一方の基準回路の基準電圧に予め定められた第４重み係数を乗算して当該基準回路に入力し基準回路の応力に対する基準電圧の変動を補正する第３重み演算手段と、他方の基準回路の基準電圧に予め定められた第５重み係数を乗算して当該基準回路に入力し基準回路の応力に対する基準電圧の変動を補正する第４重み演算手段と、のいずれか一方あるいは両方を備えるものとする。
【００１６】
かかる構成により、入力される基準電圧に予め定められた倍率を乗算することにより、基準回路が出力する基準回路出力を予め定められた重み係数で補正することができる。
また、第１基準回路が、ドレイン・ゲート間を短絡されたｎチャネル電界効果型トランジスタから構成することができる。
【００１７】
また、第２基準回路が、ドレイン・ゲート間を短絡されたｐチャネル電界効果型トランジスタから構成することができる。
第１基準回路は、ｎチャネル電界効果型トランジスタからなり、第３または第４重み演算手段はトランジスタのドレイン・ゲート間電圧を増幅または減衰することにより第４または第５重み係数による補正をして、この補正された電圧をトランジスタのゲートに入力することができる。
【００１８】
第２基準回路は、ｐチャネル電界効果型トランジスタからなり、第３または第４重み演算手段はトランジスタのドレイン・ゲート間電圧を増幅または減衰することにより第４または第５重み係数による補正をして、この補正された電圧をトランジスタのゲートに入力することができる。
また、定電流回路と、この定電流回路から直流電流の供給を受け基準電圧を発生する基準回路とを個別にあるいは一体にチップ上に構成してなる基準電圧回路において、チップが受ける応力に対して基準回路の基準電圧が増加方向に変動する第１基準回路と、基準電圧が減少方向に変動する第２基準回路とが直列接続され、第１基準回路と第２基準回路は定電流回路によって発生される電圧を分圧し、第１基準回路と第２基準回路が出力する基準電圧の和を基準出力電圧として出力し、一方の基準回路の基準電圧に予め定められた第６重み係数を乗算し、他方の基準回路に入力し、他方の基準回路の応力に対する基準電圧の変動を補正する第５重み演算手段を備えるものとする。
【００１９】
かかる構成により、入力される基準電圧に予め定められた倍率を乗算することにより、基準回路が出力する基準回路出力を予め定められた重み係数で補正することができる。また、第２基準回路が定電流回路に接続されたｐチャネル電界効果型トランジスタからなり、第１基準回路が信号ゼロに接続されたｎチャネル電界効果型トランジスタからなり、第５重み演算手段として上記のものに替えて信号ゼロとｐチャネル電界効果型トランジスタのゲートとの間に接続される予め定められた一定電圧で前記第２基準回路を制御する制御入力電圧を備えるものとする。
【００２０】
また、第１基準回路および第２基準回路へ定電流を供給する定電流回路は、デプレッション型電界効果型トランジスタのソース・ゲート間を短絡して構成することができる。
また、第１基準回路は、２個のp-wellの npnトランジスタと、このトランジスタのエミッタ電流を予め定められた比率に配分する抵抗と、トランジスタの動作点を安定化する演算増幅器と、を備え、トランジスタのバンド・ギャップ電圧を利用して基準電圧を形成するバイポーラ・バンド・ギャップ基準回路を用いることができる。
【００２１】
また、第２基準回路は、２個のn-wellの pnpトランジスタと、このトランジスタのエミッタ電流を予め定められた比率に配分する抵抗と、トランジスタの動作点を安定化する演算増幅器と、を備え、トランジスタのバンド・ギャップ電圧を利用して基準電圧を形成するバイポーラ・バンド・ギャップ基準回路を用いることができる。
【００２２】
また、重み演算手段は、３個の演算増幅器と第１〜５の抵抗とを備え、第１、第２演算増幅器の (+)入力端子に各入力信号を入力し、 (-)入力端子に出力を負帰還してバッファ回路を構成し、このバッファ回路のそれぞれの出力を前記第１および第３の抵抗並びに前記第２および第３の抵抗で分圧し加算して第３演算増幅器の(+) 入力端子に入力し、該第３演算増幅器の (-)入力端子に該第３演算増幅器の出力を前記第４および第５の抵抗で分圧して負帰還することができる。
【００２３】
また，重み演算手段は、３個の演算増幅器と第１〜５の抵抗とを備え、第１、第２演算増幅器の (+)入力端子に各入力信号を入力し、 (-)入力端子に出力を負帰還してバッファ回路を構成し、加算器として構成するときは、このバッファ回路のそれぞれの出力を前記第１および第３の抵抗並びに前記第２および第３の抵抗で分圧し、該分圧出力を前記第３の抵抗で加算して第３演算増幅器の(+) 入力端子に入力し、該第３演算増幅器の (-)入力端子に出力を前記第４および第５の抵抗で分圧して負帰還し、また、減算器として構成するときは、第１演算増幅器の前記第１および第３の抵抗による分圧出力を第３演算増幅器の(+) 入力端子に入力し、第２演算増幅器の前記第２および第５の抵抗による分圧出力と第３演算増幅器の出力の前記第４および第５の抵抗による分圧出力とを加算して第３演算増幅器の (-)入力端子に負帰還することができる。
【００２４】
また、重み演算手段は、演算増幅器と、この演算増幅器出力を分圧する２個の抵抗とを備え、演算増幅器の (+)入力端子に入力信号を入力し，演算増幅器の (-)入力端子に出力を負帰還してバッフア回路を構成し、このバッフア回路出力を分圧した電圧を出力とすることができる。
また、重み演算手段は、演算増幅器と、この演算増幅器出力を分圧する２個の抵抗とを備え、演算増幅器の (+)入力端子に入力信号を入力し，演算増幅器の分圧出力を (-)入力端子に負帰還してバッフア回路を構成し、このバッフア回路出力電圧を出力とすることができる。
【００２５】
また、重み演算手段は、２個の演算増幅器と、この演算増幅器出力間を分圧する２個の抵抗とを備え、第１、第２演算増幅器の (+)入力端子に入力信号を入力し、 (-)入力端子にそれぞれの出力を負帰還してバッファ回路を構成し、この第１，第２演算増幅器の出力間を分圧した電圧を出力とすることができる。
また、重み演算手段は、２個の演算増幅器と、この演算増幅器出力間を分圧する２個の抵抗とを備え、第１、第２演算増幅器の (+)入力端子に入力信号を入力し、第１演算増幅器の (-)入力端子に第１、第２演算増幅器の出力間が分圧された電圧を負帰還し、第２演算増幅器の (-)入力端子に出力を負帰還してバッファ回路を構成し、第１演算増幅器の出力電圧を出力とすることができる。
【００２６】
また、第１基準回路は、２個のp-wellの npnトランジスタと、この第１トランジスタのエミッタ回路に接続される抵抗と、第２トランジスタのエミッタ回路に接続される第２、第３抵抗と、第１トランジスタのエミッタ回路に (+)入力端子を接続し、第２、第３抵抗の共通点に (-)入力端子を接続する演算増幅器と、を備え、第１、第３抵抗の他方の端子を信号ゼロに接続し、両トランジスタのベース回路に演算増幅器出力を接続して負帰還回路を形成し、両トランジスタのエミッタ電流を予め定められた比率に配分して動作点を安定化し、トランジスタのバンド・ギャップ電圧を利用して基準電圧を形成することができる。
【００２７】
また、第２基準回路は、２個のn-wellの pnpトランジスタと、この第１トランジスタのエミッタ回路に接続される抵抗と、第２トランジスタのエミッタ回路に接続される第２、第３抵抗と、第１トランジスタのエミッタ回路に (+)入力端子を接続し、第２、第３抵抗の共通点に (-)入力端子を接続する演算増幅器と、を備え、第１、第３抵抗の他方の端子を演算増幅器の出力に接続して負帰還回路を形成し、両トランジスタのベース回路を信号ゼロに接続して、両トランジスタのエミッタ電流を予め定められた比率に配分して動作点を安定化し、トランジスタのバンド・ギャップ電圧を利用して基準電圧を形成することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施例による第１重み演算手段を有する基準電圧回路のブロック回路図、図２は第２重み演算手段を有する基準電圧回路のブロック回路図、図３は第３・第４重み演算手段を有する基準電圧回路のブロック回路図、図４は図３の回路図の他応用回路図、図５は図３の回路図の他応用回路図、図６は定電流回路にデプレッションnMOS-FETを用いた第１基準電圧回路図および第２基準電圧回路図、図７はnMOS-FETを用いた原理基準回路および負帰還量により重み付けを可能とする第１基準回路図、図８はpMOS-FETを用いた原理基準回路および負帰還量により重み付けを可能とする第２基準回路図、図９はnMOS-FETの基準回路のモールド前後による温度依存性の説明図、図10はnMOS-FETおよびpMOS-FETの基準回路のモールド前後差の温度特性図、図11は重み演算手段で補正した基準回路のモールド前後による温度依存性の説明図、図12は第１および第２重み演算回路図、図13は第３重み演算回路図、図14は第４重み演算回路図、図15の(A) はn-wellの pnpトランジスタを用いたバイポーラ・バンド・ギャップ基準回路図、図15の(B) はp-wellの npnトランジスタを用いたバイポーラ・バンド・ギャップ基準回路図、図16は一実施例によるモールドされた基準電圧回路の外形図である。
（実施形態１）
図１において、本発明による基準電圧回路は、定電流回路１と、この定電流回路１から直流電流Igの供給を受け基準電圧Vr1,Vr2 を発生する基準回路２、３と、を個別にあるいは一体に半導体基板（以下、チップと略称する）上に構成してなり、チップが受ける応力τに対して基準回路の基準電圧Vr1 が増加方向に変動する第１基準回路２と、基準電圧Vr2 が減少方向に変動する第２基準回路３と、この両基準回路２、３が発生する各基準電圧Vr1,Vr2 に予め定められた重み係数K1,K2 を乗算しこの乗算補正された基準電圧K1Vr1,K2Vr2 の和(K1Vr1＋K2Vr2)を基準出力電圧Vrefとする第１重み演算手段４と、を備えて構成される。
【００２９】
かかる構成により、第１重み演算手段４は、この補正(K1Vr1＋K2Vr2)された基準出力電圧Vrefは応力τの変動に対して相殺方向に補償するものである。即ち、
【００３０】
【数６】
0004032608.tif 000007
(6)式で表示される基準出力電圧Vrefの一般式を応力τで微分すると、
【００３１】
【数７】
0004032608.tif 000008
今、第１基準回路２のチップが受ける応力τに対する増加方向に変動する基準電圧dVr1/dτをδV1とし、第２基準回路３のチップが受ける応力τに対する減少方向に変動する基準電圧dVr2/dτを−δV2とすると、(7) 式は (8)式となる。
【００３２】
【数８】
0004032608.tif 000009
従って、第２基準回路３の基準電圧Vr2 が受ける重み係数K2は、第１基準回路２の基準電圧Vr1 が受ける重み係数K1に対して (9)式の関係を得る。
【００３３】
【数９】
0004032608.tif 000010
この様な第１重み演算手段４を備える基準電圧回路の構成は、本発明によれば、以下の実施形態２〜実施形態４で説明する第１〜第３重み演算手段を有する基準電圧回路の構成方法がある。
（実施形態２）
図１において、第１の基準電圧回路の構成は、第１基準回路２および第２基準回路３がそれぞれ定電流回路１を有し、この定電流回路１からの定電流Igの供給を受けてなる第１基準電圧回路(1,2) と、第２基準電圧回路(1,3) と、を並列に接続し、第１重み演算手段４は、第１基準回路２の基準電圧Vr1 を入力端子Vr1 に、第２基準回路３の基準電圧Vr2 を入力端子Vr2 に入力し、予め定められた重み係数K1,K2 を乗算し、この乗算補正された基準電圧K1Vr1,K2Vr2 を加算して基準出力電圧Vrefとして出力する第１重み演算回路41を備えて構成される。
【００３４】
かかる構成により、第１重み演算手段４は、この補正(K1Vr1＋K2Vr2)された基準出力電圧Vrefが応力τの変動に対して相殺方向に補償するものである。また、第１重み演算回路42を負帰還増幅器回路で構成することにより基準電圧回路の負荷変動の影響を受けない基準電圧回路を構成することができる。
（実施形態３）
図２において、第２の基準電圧回路の構成は、第１基準回路２と第２基準回路３の両基準回路を直列に接続して定電流回路１からの定電流Igの供給を受けて構成し、第２重み演算手段４は、一方は, 第１基準回路２と第２基準回路３の基準電圧Vr1,Vr2 の和の電圧(Vr1+Vr2) を端子Vr1 に入力し、この電圧に予め定められた第２重み係数K1を乗算し、他方は, 信号ゼロVss に接続される図示例は第１基準回路２で図示されているが（または第２基準回路３）の基準電圧Vr2 を端子Vr2 に入力し、この電圧Vr2 に予め定められた第３重み係数K2' を乗算し、第２重み係数K1で補正された基準電圧K1(Vr1+Vr2) に第３重み係数K2' で補正された基準電圧K2'Vr2を加算あるいは減算して基準出力電圧(K1(Vr1+Vr2)±K2'Vr2) として出力する第２重み演算回路42を備えて構成される。即ち、
【００３５】
【数１０】
0004032608.tif 000011
【００３６】
【数１１】
0004032608.tif 000012
【００３７】
【数１２】
0004032608.tif 000013
従って、第２重み演算手段４の係数をK2＝ (K1±K2')に選定することにより、実施形態２で説明したと同一の作用効果を得ることができる。さらに実施形態３は定電流回路１が１個で済ませることができ、かつ、第２重み演算回路42を実施形態２と同様に、負帰還増幅器回路で構成することにより基準電圧回路の負荷変動の影響を受けない基準電圧回路を構成することができる。
（実施形態４）
図３において、第３の基準電圧回路の構成は、第１基準回路２と第２基準回路３の両基準回路を直列に接続して定電流回路１からの定電流Igの供給を受け、この第１基準回路２と第２基準回路３が出力する基準電圧Vr1',Vr2' の和の電圧(Vr1'+Vr2') を基準出力電圧Vrefとして出力し、第１基準回路２または第２基準回路３あるいは第１基準回路２および第２基準回路３は、当該基準電圧出力Vr1'またはVr2'を重み係数(K3,K4) により補正する第３・第４重み演算手段４を有する。この第３・第４重み演算手段４は、信号ゼロVss に接続される図示例では第１基準回路２（または第２基準回路３のいずれか一方の基準回路）の基準電圧Vr1'を増幅または減衰して当該基準回路２の素子を負帰還制御する第３重み演算回路43からなり、直列に接続される他方の基準回路３（または基準回路２）の基準電圧Vr2'を増幅または減衰して当該基準回路３の素子を負帰還制御する第４重み演算回路44と、のいずれか一方あるいは両者を備えて構成することができる。
【００３８】
かかる構成により、第３重み演算回路43および第４重み演算回路44に入力される基準電圧Vr1',Vr2' に予め定められた重み係数K3,K4 を乗算することにより、当該基準回路が出力する基準回路出力は、
【００３９】
【数１３】
0004032608.tif 000014
(13)式で表示される重み係数(K3),(K4) で補正することができる。
従って、第２基準回路３の基準電圧Vr2 が受ける重み係数K4は、第１基準回路２の基準電圧Vr1 が受ける重み係数K3に対して(14)式の関係を得る。
【００４０】
【数１４】
0004032608.tif 000015
【００４１】
【実施例】
（実施例１）
本発明に係わる一実施例としての第１基準回路２は、例えば、図７の(A) に記載のエンハンスメントｎチャネル電界効果型トランジスタE-nMOS-FET(21)のドレイン(D) ・ゲート(G) 間を短絡し、このE-nMOS-FET(21)の閾値電圧Vtheを利用して基準電圧を形成するものを用いることができる。この基準電圧回路の原理は、先に従来技術の (5)式で説明済であるので省略する。
【００４２】
また、第２基準回路３としては、図８の(A) に示すエンハンスメントｐチャネル電界効果型トランジスタ（以下、E-pMOS-FETと略称する）の閾値電圧を利用して基準電圧を得るものを用いることができる。図８の(A) において、図７の(A) と同様に、第２基準回路３は、例えば、エンハンスメントｐチャネル電界効果型トランジスタE-pMOS-FET(31)の閾値電圧Vthpを利用して基準電圧を形成することができる。即ち、基準電圧回路は、定電流回路１と、この定電流回路１から定電流Igの供給を受け、E-pMOS-FETのドレイン(D)-ゲート(G) 間を短絡し、E-pMOS-FETのドレイン(D)-ソース(S) 間電圧(V3-V4) をゲート(G) にフィードバックして、この電界効果型トランジスタE-pMOS-FETの閾値Vthpを利用して基準電圧Vr2 を発生する基準電圧回路を構成する。
【００４３】
かかる構成により、E-pMOS-FETのドレイン(D)-ソース(S) 間に定電流回路１からの定電流Igを流すと、E-pMOS-FETのゲート電圧Vgp(＝Vr2)とドレイン電流Igとの間に(15)式の関係がある。即ち、
【００４４】
【数１５】
0004032608.tif 000016
ここで、μp はE-pMOS-FETの電子移動度、CpはE-pMOS-FETの単位面積当たりのゲート酸化膜容量、Wp/Lp はE-pMOS-FETのゲート幅(Wp)と長さ(Lp)である。
この基準電圧回路では、E-pMOS-FETのドレイン(D)-ソース(S) 間電圧を直接ゲート(G) にフィードバックしているので、E-pMOS-FETのゲート電圧Vgp は基準電圧回路Vr2 と等しい。従って、基準電圧回路Vr2 は(16)式となる。
【００４５】
【数１６】
0004032608.tif 000017
【００４６】
【数１７】
0004032608.tif 000018
また、定電流回路１は、E-nMOS-FETによる基準電圧回路と同様にデプレッションｎチャネル電界効果型トランジスタのゲート(G)-ソース(S) 間を短絡し、(4) 式で示されるドレイン電流Igで構成したとする。(16)式および(4) 式より(18)式を得ることができ、(5) 式のE-nMOS-FETと同様の基準電圧回路を得ることができる。
【００４７】
【数１８】
0004032608.tif 000019
ここで、閾値Vthp,Vthd 、電子移動度μp,μd は温度の関数となる。ゲート寸法Wp/Lp,Wd/Ld を適切な値に選定し、E-pMOS-FETと、E-pMOS-FETと、D-nMOS-FETと、の間のチャネル部の不純物濃度を適切に選定することにより、基準電圧Vr2 ,Vr1の温度依存性を総合的に大幅に縮小することができる。
（実施例２）
また、図７の(B) において、第３重み演算手段４を備える第１基準回路２は、図示例ではエンハンスメントｎチャネル電界効果型トランジスタE-nMOS-FETのドレイン(D)-ゲート(G) 間の負帰還回路に第３重み演算回路43（または第４重み演算回路44）を挿入し、このE-nMOS-FETの閾値電圧Vtheを利用して基準回路出力に予め定められた重み係数(K3)を演算することができる。
即ち、(1) 式のゲート電圧 Vge＝K3Vr1'を代入して整理すると、
【００４８】
【数１９】
0004032608.tif 000020
また、(5) 式に相当する第１基準回路２の基準出力電圧は(20)式を得る。
【００４９】
【数２０】
0004032608.tif 000021
また、図８の(B) において、第３重み演算手段４を備える第２基準回路３は、図示例ではエンハンスメントｐチャネル電界効果型トランジスタE-pMOS-FETのドレイン(D)-ゲート(G) 間の負帰還回路に第４重み演算回路44（または第３重み演算回路43）を挿入し、このE-pMOS-FETの閾値電圧Vthpを利用して基準回路出力に予め定められた重み係数(K4)を演算することができる。
【００５０】
即ち、(15)式のゲート電圧 Vgp＝K4Vr2'を代入して整理することにより、(20)式に相当する第２基準回路３の基準出力電圧は(21)式を得る。
【００５１】
【数２１】
0004032608.tif 000022
（実施例３）
実施形態４で述べた第３の基準電圧回路の構成は、種々の応用変形がある。即ち、図３に図示する一般的な回路は、第３重み演算回路43および第４重み演算回路44の利得K3,K4 を適正に選択することにより、基準出力電圧Vref(=Vr1'+Vr2')を所望の値に選択しながら、応力の変動に対して (Vr1/K3＋Vr2/K4) で補正された基準出力電圧Vrefの変動を抑制補償することができる。
【００５２】
図４の(A) において、第１基準回路２は第３重み演算回路43を用いていないので、基準出力電圧Vrefは第１基準回路２の基準電圧Vr1 と、第２基準回路３の基準電圧Vr2/K5とから定まる値となるが、第３重み演算回路43を不要とすることができるので、部品点数を減らして経済的な回路構成を行うことができる。
かかる構成において、基準出力電圧Vrefは(22)式となり、
【００５３】
【数２２】
0004032608.tif 000023
また、このときの最適な第４重み演算回路44の利得K5は(23)式となる。
【００５４】
【数２３】
0004032608.tif 000024
また、図４の(B) において、ここでは、第２基準回路３に第４重み演算回路44を用いていないので、基準出力電圧Vrefは同様に第１基準回路２の基準電圧Vr1/K6と、第２基準回路３の基準電圧Vr2'とから定まる値となるが、第４重み演算回路44を不要とすることができ、経済的に回路構成を行うことができる。
かかる構成において、基準出力電圧Vrefは(24)式となり、
【００５５】
【数２４】
0004032608.tif 000025
また、このときの最適な第４重み演算回路44の利得K6は(25)式となる。
【００５６】
【数２５】
0004032608.tif 000026
また、図５の(A) において、基準電圧回路の構成は、第２基準回路３と第１基準回路２との両基準回路を直列に接続して定電流回路１からの定電流Igの供給を受け、この第２基準回路３と第１基準回路２が出力する基準電圧(Vr2',Vr1)の和の電圧(Vr2'+Vr1)を基準出力電圧Vrefとして出力し、直列に接続され定電流回路１側に接続される第２基準回路３の素子は、第１基準回路２が出力する基準電圧Vr1 によって制御する第５重み演算手段４を有し、この第５重み演算手段４は、信号ゼロVss に接続され、ｎチャネル電界効果型トランジスタE-nMOS-FETのドレイン(D)-ゲート(G) 間を短絡して構成する第１基準回路２の基準電圧Vr1 を増幅して、直列に接続される第２基準回路３の素子に入力して、この第２基準回路３の基準出力電圧Vr2'を制御する第５重み演算回路45を備えることができる。
【００５７】
かかる構成において、第５重み演算回路45は、第１基準回路２の基準電圧(V2-V1) を増幅して第２基準回路３の素子のゲート回路(G) を制御する。この基準電圧回路の出力Vrefは、第２基準回路３のソースフォロワ回路を構成する。従って、第２基準回路３のドレイン(D)-ソース(S) 間電圧が図４の(A) で求められる基準電圧Vr2'になる値に第５重み演算回路45の出力を選定すればよい。第２基準回路３の素子の制御はこの素子の閾値電圧Vthpに近い値で制御されるので、利得K7は、ほぼ(26)式を満たす値に選定することにより、応力τの変動に対して補正された基準出力電圧Vrefの変動を抑制補償することができる。
【００５８】
【数２６】
0004032608.tif 000027
また、図５の(B) において、第５重み演算手段は、信号ゼロVss に接続される予め定められた一定電圧Esで第２基準回路素子３を制御する制御入力電圧46を備えることができる。
【００５９】
かかる構成において、図５の(A) と同様に、第２基準回路３の素子がソースフォロワ回路を構成する。従って、このソースフォロワ回路のゲート電圧は、ほぼ(27)式を満たす値に選定することにより、応力τの変動に対して補正された基準出力電圧Vrefの変動を抑制補償することができる。
【００６０】
【数２７】
0004032608.tif 000028
（実施例４）
また、図15の(A) において、第２基準回路３は、２個のn-wellの pnpトランジスタQ5,Q6 と、このトランジスタQ5,Q6 のエミッタ電流を予め定められた比率に配分する抵抗 R11〜R13 と、トランジスタQ5,Q6 の動作点を安定化する演算増幅器Q4と、を備え、トランジスタQ5,Q6 のバンド・ギャップ電圧を利用して基準電圧を形成するバイポーラ・バンド・ギャップ基準回路を用いることができる。
【００６１】
具体的には、第２基準回路３は、２個のn-wellの pnpトランジスタQ5,Q6 と、この第１トランジスタQ5のエミッタ回路に接続される抵抗R11 と、第２トランジスタQ6のエミッタ回路に接続される第２、第３抵抗R12,R13 と、第１トランジスタのQ5エミッタ回路に (+)入力端子が接続され、第２、第３抵抗R12,R13 の共通点に (-)入力端子が接続される演算増幅器Q4と、を備え、第１、第３抵抗R11,R13 の他方の端子を演算増幅器Q4の出力に接続して負帰還回路を形成し、両トランジスタのベース回路を信号ゼロVss に接続して、両トランジスタQ5,Q6 のエミッタ電流を予め定められた比率に配分して動作点を安定化し、トランジスタQ5,Q6 のバンド・ギャップ電圧を利用して基準電圧を形成することができる。
【００６２】
また、図15の(B) において、第１基準回路２は、２個のp-wellの npnトランジスタQ7,Q8 と、このトランジスタQ7,Q8 のエミッタ電流を予め定められた比率に配分する抵抗 R11〜R13 と、トランジスタQ7,Q8 の動作点を安定化する演算増幅器Q4と、を備え、トランジスタQ7,Q8 のバンド・ギャップ電圧を利用して基準電圧を形成するバイポーラ・バンド・ギャップ基準回路を用いることができる。
【００６３】
具体的には、第１基準回路２は、２個のp-wellの npnトランジスタQ7,Q8 と、この第１トランジスタQ7のエミッタ回路に接続される抵抗R11 と、第２トランジスタQ8のエミッタ回路に接続される第２、第３抵抗R12,R13 と、第１トランジスタQ7のエミッタ回路に (+)入力端子が接続され、第２、第３抵抗R12,R13 の共通点に (-)入力端子が接続される演算増幅器Q4と、を備え、第１、第３抵抗R11,R13 の他方の端子を信号ゼロVss に接続し、両トランジスタQ7,Q8 のベース回路に演算増幅器Q4の出力を接続して負帰還回路を形成し、両トランジスタQ7,Q8 のエミッタ電流を予め定められた比率に配分して動作点を安定化し、トランジスタQ7,Q8 のバンド・ギャップ電圧を利用して基準電圧を形成することができる。
【００６４】
この第１基準回路２および第２基準回路３を用いてチップに作用する応力の影響を除去する基準電圧回路の構成は、第１基準回路２および第２基準回路３の基準電圧が固定値（例えば、1.24V)であるので、実施形態１で述べた回路構成を準用するのが適切である。即ち、図１において、このバンド・ギャップ電圧を利用した第１基準回路２および第２基準回路３は、内部回路で必要とする電流回路を構成しているので、外部から定電流Igを供給する必要はなく、従って、定電流回路１は不要となる。この第１基準回路２および第２基準回路３で発生する基準電圧を第１重み演算回路41に入力し、必要な重み係数K1,K2 を乗算して、これを加算することにより、応力に対する第１基準回路２および第２基準回路３の基準電圧の変動方向が逆であるので、相殺補正を行うことができる。
（実施例５）
図12の(A) において、第１重み演算回路41は、３個の演算増幅器Q1〜Q3と, 重み抵抗回路を形成する５個の抵抗R3〜R7と, を備え、第１、第２演算増幅器Q1,Q2 の (+)入力端子に各入力信号Vr1,Vr2 を入力し、 (-)入力端子にそれぞれの演算増幅器Q1,Q2 の出力を負帰還してバッファ回路を構成し、このバッファ回路出力を重み抵抗回路(R3,R5),(R4,R5) を介して分圧加算して第３演算増幅器Q3の (+)入力端子に入力し、 (-)入力端子に演算増幅器Q3の出力を抵抗回路(R6,R7) で分圧して負帰還して構成することができる。この第１重み演算回路41の重みは抵抗R3と抵抗R4との比率で定めることができる。また、全体のゲインは抵抗R6と抵抗R7との比率で定めることができる。
【００６５】
また、図12の(B) において、第２重み演算回路42は、３個の演算増幅器Q1〜Q3と, 重み抵抗回路を形成する５個の抵抗R3〜R7と, を備え、第１、第２演算増幅器Q1,Q2 の (+)入力端子に各入力信号Vr1,Vr2 を入力し、 (-)入力端子にそれぞれの演算増幅器Q1,Q2 の出力を負帰還してバッファ回路を構成し、このバッファ回路出力を重み抵抗回路(R3,R5),(R4,R5) あるいは点線で図示される重み抵抗回路(R4',R7)を介して分圧し、加算器（実線）として構成するときは、第１、第２演算増幅器Q1,Q2 の分圧出力を抵抗R5で加算して第３演算増幅器Q3の (+)入力端子に入力し、第３演算増幅器の (-)入力端子に出力を抵抗回路(R6,R7) で分圧して負帰還し、また、減算器（点線）として構成するときは、第１演算増幅器Q1の分圧出力を第３演算増幅器の(+) 入力端子に入力し、第２演算増幅器Q2出力を重み抵抗回路(R4',R7)の分圧と, 第３演算増幅器出力の抵抗回路(R6,R7) で分圧とを加算して第３演算増幅器Q3の (-)入力端子に負帰還して構成することができる。この第２重み演算回路42の加算の重みは、抵抗R3と抵抗R4との比率で定めることができ、また、減算の重みは、やや複雑な関係式となるが抵抗R3、抵抗R4',抵抗R5〜R7で定めることができる。
（実施例６）
図13の(A) において、第３重み演算回路43A は、演算増幅器Q1と、この演算増幅器Q1の出力を分圧する２個の抵抗R1,R2 とを備え、演算増幅器Q1の (+)入力端子(V2)に入力信号を入力し，演算増幅器Q1の (-)入力端子に出力(Vg1) を負帰還してバッフア回路を構成し、このバッフア回路出力を一般的には信号ゼロVss に接続される入力端子(V1)との間で抵抗R1,R2 で分圧した電圧を出力Vg1 とすることができる。この第３重み演算回路43A の重み(K<1) は抵抗R1と抵抗R2との比率で定めることができる。
【００６６】
また、図13の(B) において、第３重み演算回路43B は、演算増幅器Q1と、この演算増幅器Q1の出力を分圧する２個の抵抗R1,R2 とを備え、演算増幅器Q1の (+)入力端子(V2)に入力信号を入力し，演算増幅器Q1の分圧出力を演算増幅器Q1の (-)入力端子に負帰還してバッフア回路を構成し、このバッフア回路出力(Vg1) を出力とすることができる。この第３重み演算回路43B の重み(K>1) は抵抗R1と抵抗R2との比率で定めることができる。
【００６７】
また、図14の(A) において、第４重み演算回路44A は、２個の演算増幅器Q1,Q2 と、この演算増幅器Q1,Q2 の出力間を分圧する２個の抵抗R1,R2 とを備え、第１、第２演算増幅器Q1,Q2 の (+)入力端子(V3),(V4) に入力信号を入力し、演算増幅器Q1,Q2 の (-)入力端子にそれぞれの出力を負帰還してバッファ回路を構成し、この第１，第２演算増幅器Q1,Q2 の出力間を抵抗R1,R2 で  分圧した電圧を出力Vg2 とすることができる。この第４重み演算回路44A の重み(K<1) は抵抗R1と抵抗R2との比率で定めることができる。
【００６８】
また、図14の(B) において、第４重み演算回路44B は、２個の演算増幅器Q1,Q2 と、この演算増幅器Q1,Q2 の出力間を分圧する２個の抵抗R1,R2 とを備え、第１、第２演算増幅器Q1,Q2 の (+)入力端子(V3),(V4) に入力信号を入力し、第１演算増幅器のQ1の (-)入力端子に第１、第２演算増幅器の出力間が分圧された電圧を負帰還し、第２演算増幅器Q2の (-)入力端子にこの演算増幅器Q2の出力を負帰還してバッファ回路を構成し、第１演算増幅器Q1の出力電圧(Vg2) を出力とすることができる。この第４重み演算回路44B の重み(K>1) は抵抗R1と抵抗R2との比率で定めることができる。
（実施例７）
本発明の検証テストで用いた実施例を以下説明する。
図６において、第１基準回路２および第２基準回路３へ定電流Igを供給する定電流回路１は、デプレッション型電界効果型トランジスタD-nMOS-FETのソース(S) ・ゲート(G) 間を短絡して構成することができる。
【００６９】
図６の(A) に、今回用いたエンハンスメントｎチャネル電界効果型トランジスタE-nMOS-FETを利用して基準電圧Vr1 を得る回路を図示し、定電流回路１として上述のゲートに電圧ゼロを印加したデプレッション型電界効果型トランジスタD-nMOS-FETを用いた第１基準電圧回路を図示する。この２つの MOS-FETのサイズを最適化することにより、温度特性の変化を最小化した基準電圧回路を、樹脂モールド前の温度特性と、図16に図示する樹脂仕上がり寸法で 7mm角、厚さ1.4mm のLQFP48のパッケージに樹脂モールド後の温度特性と、を図９に図示する。図９において、縦軸に基準電圧を、横軸に周囲温度をとる。シリコンチップと樹脂の膨張係数が異なるので、シリコンチップ上に形成された基準電圧回路を樹脂モールドで封止すると、樹脂が硬化しかかる約 140度位から応力がシリコンチップに加わり、周囲温度が常温に近づくほどこの応力が増加する。
【００７０】
一実施例では、室温にて基準電圧が 3mV程度増加する傾向が見られる。この変化量は基準電圧の 0.4％程度であるが、使用温度範囲で 0.5％の精度を保証する場合、この値は無視できない大きさとなる。また、この変化量はモールドの樹脂の種類やパッケージの形状の形態の違いで様々に変化することが判っている。例えば、LQFP48のパッケージからデュアル・インラインDIP のパッケージに収納した場合、DIP のパッケージの方が厚みが多い分、シリコンチップが受ける応力が増加し、樹脂モールド成形前後での特性変化が大きくなる。
【００７１】
本発明では、図６の(B) に図示する様に、上述のデプレッション型電界効果型トランジスタD-nMOS-FETを用いた定電流回路１の特性と調和する様に、エンハンスメントｐチャネル電界効果型トランジスタE-pMOS-FETのサイズを最適化し、温度特性の変化を最小化した第２基準電圧回路を作製した。図10は、E-nMOS-FETとE-pMOS-FETの基準電圧回路のモールド樹脂成形前後による基準電圧特性変動を周囲温度を変えて調べたものである。図10において、縦軸にモールド成形前後による基準電圧の変動値を、横軸に周囲温度（応力の逆方向）をとる。この両電界効果型トランジスタの温度特性は、例えば、図９のE-nMOS-FETのモールド後の温度特性からモールド前の温度特性を差し引いた特性を丸印で示し、E-pMOS-FETの同温度特性を角印で図示した。この図10で図示される両電界効果型トランジスタの温度特性は、(8) 式で示されるδV1, δV2のの温度特性に相当する。そしてこの温度特性は、応力の変動（周囲温度の変動方向とは逆の方向）に対して、E-nMOS-FETで構成した第１基準電圧回路の応力変動特性は正の方向に変動し、E-pMOS-FETで構成した第２基準電圧回路の応力変動特性は負の方向に変動し、その変動量の絶対値は、概略 3.5倍であることが判る。
【００７２】
ここで、E-nMOS-FETで構成した第１基準電圧回路の基準電圧を Vr1、第２基準電圧回路の基準電圧を Vr2とし、図１に図示される回路構成で、(6) 式で示される重み係数をK1＝1 、K2＝1/3.5 とする第１重み演算回路41を同一チップ上に構成し、この応力変動特性を周囲温度の変更で等価的に調べた結果を図11に図示する。この結果から、モールド成形による特性変化は、特性測定誤差程度に低減できることを検証することができた。
【００７３】
また、この検証テストでは、モールド成形する樹脂の種類や、パッケージの形態, 例えば, LQFP48のパッケージからデュアル・インラインDIP のパッケージに変更しても、モールド成形による特性変化をほぼゼロに抑えることができる。
さらに、この基準電圧回路をプリント配線基板に搭載した特性試験でも、従来技術のnMOS-FET回路単独で構成した基準電圧回路をIC（集積回路）化しこのICをプリント配線基板に搭載し、プリント配線基板などに加える撓みによって発生する応力に対して基準電圧値が変化するが、E-nMOS-FETとE-pMOS-FETの両基準電圧回路を同一チップ上に構成する本発明による基準電圧回路では、このプリント配線基板から受ける応力に対しても同様に相殺効果を得ることができる。
【００７４】
図２、図３、図４の図示例では、第１基準回路２を信号ゼロVss に接続し、第２基準回路３を定電流回路１に接続しているが、この接続位置を逆にし、第２基準回路３を信号ゼロVss に接続し、第１基準回路２を定電流回路１に接続しても本発明には何ら支障なく、チップが受ける応力変動の影響を第１基準回路２と第２基準回路３の基準電圧で補償することができる。但し、図５の図示例では、第１基準回路２と第２基準回路３との接続位置を逆にすると、基準電圧回路の出力Vref回路がソースフォロワ回路にならなくなるので、基準電圧回路の出力Vrefの安定化が困難となる。
【００７５】
また、信号ゼロVss に接続される基準回路素子を負帰還制御する図13に図示される第３重み演算回路は図14に図示される第４重み演算回路を用いてもよい。
また、本発明において、基準電圧回路を構成する各素子は、個別素子を基板上に回路構成してもよいし、あるいは、半導体基板上に各回路素子を集積して構成してもよい。特に、後者の集積回路では、素子間のバランスが取り易いので、相互の補正精度を向上させることができる。
【００７６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明による基準電圧回路を用いることにより、基準電圧回路を構成するIC製作上（樹脂モールド）、回路基板への実装上あるいは膨張係数の差異などにより周囲温度などの環境条件の変動により、チップが受ける応力に対して、基準電圧が増加方向および減少方向に変動する基準回路を用い、この両基準回路が発生する基準電圧に予め定められた重み係数を乗算しこの乗算補正された電圧の和を基準出力電圧とすることにより、チップが受ける応力に対して基準出力電圧の変化量が原理的にゼロにできる基準電圧回路が提供できる。
【００７７】
特に、ｎチャネル電界効果型トランジスタとｐチャネルの電界効果型トランジスタを用いることにより、応力に対して基準電圧回路の基準出力電圧の変化量を容易に補償することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例としての第１重み演算手段を有する基準電圧回路のブロック回路図
【図２】第２重み演算手段を有する基準電圧回路のブロック回路図
【図３】第３・第４重み演算手段を有する基準電圧回路のブロック回路図
【図４】図３の回路図の他応用回路図であり、(A) は第４重み演算回路を用いたブロック回路図、(B) は第３重み演算回路を用いたブロック回路図
【図５】図３の回路図の他応用回路図であり、(A) は第５重み演算回路を用いたブロック回路図、(B) は制御入力電圧を用いたブロック回路図
【図６】基準電圧回路図であり、(A) は定電流回路にデプレッションnMOS-FETを用いた第１基準電圧回路図、(B) は第２基準電圧回路図
【図７】原理基準回路であり、(A) はnMOS-FETを用いた基準回路、(B) は負帰還量により重み付けを可能とする第１基準回路図
【図８】原理基準回路であり、(A) はpMOS-FETを用いた基準回路、(B) は負帰還量により重み付けを可能とする第２基準回路図
【図９】  nMOS-FETの基準回路のモールド前後による温度依存性の説明図
【図１０】  nMOS-FETおよびpMOS-FETの基準回路のモールド前後差の温度特性図
【図１１】重み演算手段で補正した基準回路のモールド前後による温度依存性の説明図
【図１２】重み演算回路図であり、(A) は第１重み演算回路図、(B) は第２重み演算回路図
【図１３】第３重み演算回路図であり、(A) は利得Ｋ＜１、(B) は利得Ｋ＞１の回路図
【図１４】第４重み演算回路図であり、(A) は利得Ｋ＜１、(B) は利得Ｋ＞１の回路図
【図１５】バイポーラ・バンド・ギャップ基準回路図であり、(A) はn-wellの pnpトランジスタを用いた基準回路図、(B) はp-wellの npnトランジスタを用いた回路図
【図１６】一実施例によるモールドされた基準電圧回路の外形図であり、(A) は正面図、(B) は側面図
【符号の説明】
１    定電流回路
２    第１基準回路
３    第２基準回路
４    重み演算手段
41    第１重み演算回路
42    第２重み演算回路
43    第３重み演算回路
44    第４重み演算回路
45    第５重み演算回路
46    制御入力電圧
E-nMOS    ｎチャネル電界効果型トランジスタ
E-pMOS    ｐチャネル電界効果型トランジスタ
D-nMOS    デプレッション型電界効果型トランジスタ
Vref    基準出力電圧
Vr1,Vr1'    第１基準電圧
Vr2,Vr2'    第２基準電圧
K1,K2     重み係数
K3〜K7    倍率
Q1〜Q4    演算増幅器
Q5,Q6     トランジスタ
R1〜R7,R4',R11〜R13     抵抗
V0,Vg1,Vg2    出力
D     ドレイン
S     ソース
G     ゲート
Ig    定電流
Vcc     電源
Vss     信号ゼロ
τ    応力
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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