(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力端子から定電圧を出力する定電圧回路であって、
制御信号を受け、この制御信号に応じて前記出力端子の電圧を制御する出力電圧制御回路と、
前記制御信号を生成する温度特性発生回路と、
前記出力端子の電圧を所定電圧だけ降下させて、前記温度特性発生回路に供給する温度逆特性発生回路とを備え、
前記温度特性発生回路は、
第１の端子から第２の端子へ順方向電流が流れ、前記第２の端子が接地された第１および第２のダイオード特性素子と、
前記温度逆特性発生回路から供給された供給電圧を受ける電圧入力端と、前記第１のダイオード特性素子の前記第１の端子との間に設けられた第１の抵抗と、
前記電圧入力端と前記第２のダイオード特性素子の前記第１の端子との間に設けられ、直列接続された第２および第３の抵抗と、
前記第２および第３の抵抗の間における第１の端子電圧と、前記第１のダイオード特性素子の前記第１の端子における第２の端子電圧とを入力とし、前記制御信号を出力する差動増幅回路とを備え、
前記第１および第２の端子電圧が等しくなる、という条件を満たすときの前記供給電圧について、所定の温度特性を有するものであり、
前記温度逆特性発生回路は、降下させる前記所定電圧について、前記温度特性発生回路が有する前記所定の温度特性を相殺するような、逆の温度特性を有している
ことを特徴とする定電圧回路。
【請求項２】
請求項１記載の定電圧回路において、
前記第１および第２のダイオード特性素子は、
エミッタを前記第１の端子とし、ベースおよびコレクタを前記第２の端子とするＰＮＰバイポーラトランジスタである
ことを特徴とする定電圧回路。
【請求項３】
請求項１記載の定電圧回路において、
前記温度逆特性発生回路は、ソースが前記出力端子と接続され、互いに接続されたゲートおよびドレインが前記温度特性発生回路における前記電圧入力端に接続されたＰＮＰトランジスタを備えている
ことを特徴とする定電圧回路。
【請求項４】
請求項１記載の定電圧回路において、
前記出力電圧制御回路は、ドレインが前記出力端子と接続され、ソースが接地され、ゲートに前記制御信号を受けるＮＰＮトランジスタを備えている
ことを特徴とする定電圧回路。
【請求項５】
出力端子から定電圧を出力する定電圧回路であって、
前記出力端子の電圧を制御する温度特性発生回路と、
前記出力端子の電圧を所定電圧だけ降下させて、前記温度特性発生回路に供給する温度逆特性発生回路とを備え、
前記温度特性発生回路は、
第１の端子から第２の端子へ順方向電流が流れ、前記第２の端子が接地された第１および第２のダイオード特性素子と、
前記温度逆特性発生回路から供給された供給電圧を受ける電圧入力端と、前記第１のダイオード特性素子の前記第１の端子との間に設けられた第１の抵抗と、
前記電圧入力端と前記第２のダイオード特性素子の前記第１の端子との間に設けられ、直列接続された第２および第３の抵抗と、
前記第２および第３の抵抗の間における第１の端子電圧と、前記第１のダイオード特性素子の前記第１の端子における第２の端子電圧とを入力とし、出力が前記出力端子と接続された差動増幅回路とを備え、
前記第１および第２の端子電圧が等しくなる、という条件を満たすときの前記供給電圧について、所定の温度特性を有するものであり、
前記温度逆特性発生回路は、降下させる前記所定電圧について、前記温度特性発生回路が有する前記所定の温度特性を相殺するような、逆の温度特性を有している
ことを特徴とする定電圧回路。
【請求項６】
請求項５記載の定電圧回路において、
前記第１および第２のダイオード特性素子は、
エミッタを前記第１の端子とし、ベースおよびコレクタを前記第２の端子とするＰＮＰバイポーラトランジスタである
ことを特徴とする定電圧回路。
【請求項７】
請求項５記載の定電圧回路において、
前記温度逆特性発生回路は、ソースが前記出力端子と接続され、互いに接続されたゲートおよびドレインが前記温度特性発生回路における前記電圧入力端に接続されたＰＮＰトランジスタを備えている
ことを特徴とする定電圧回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定電圧を発生する定電圧回路に関し、特に、温度依存性のない定電圧を発生可能な回路の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１１は温度依存性のない定電圧を発生可能な定電圧回路の従来技術に係る構成を示す図である。定電圧Ｖｏｕｔを出力する出力端子５０と接地との間には、定電流源５４と基準電圧回路５１との直列回路、ＮＰＮトランジスタ５３のソース・ドレイン、差動増幅回路５２の電源・接地端、抵抗Ｒ５１，Ｒ５２の直列回路がそれぞれ接続される。基準電圧回路５１は、定電流源５４によって定電流が印加されて、温度依存性のない所定の基準電圧ＶＲ５を発生する回路であり、この基準電圧ＶＲ５は差動増幅回路５２の反転入力に与えられる。抵抗Ｒ５１，Ｒ５２の直列回路は、定電圧Ｖｏｕｔが抵抗分圧された分圧ＶＭを発生する回路であり、この分圧ＶＭは差動増幅回路５２の非反転入力に与えられる。差動増幅回路５２は、入力される基準電圧ＶＲ５と分圧ＶＭとの電圧差を増幅し、ＮＰＮトランジスタ５３のゲートに出力する。
【０００３】
図１１の回路において、定電圧Ｖｏｕｔが上がろうとする場合、分圧ＶＭが基準電圧ＶＲ５よりも高くなるため差動増幅回路５２の出力レベルが高くなり、このためＮＰＮトランジスタ５３が、出力端子５０から接地へ流れる電流を多くし、定電圧Ｖｏｕｔを下げるように作用する。また、定電圧Ｖｏｕｔが下がろうとする場合、分圧ＶＭが基準電圧ＶＲ５よりも低くなるため差動増幅回路５２の出力レベルが低くなり、このためＮＰＮトランジスタ５３が、出力端子５０から接地へ流れる電流を少なくし、定電圧Ｖｏｕｔを上げるように作用する。すなわち、基準電圧ＶＲ５と分圧ＶＭとが等しくなるように定電圧Ｖｏｕｔが制御されるため、温度依存性のない所定の基準電圧ＶＲ５に比例対応した、温度依存性のない定電圧Ｖｏｕｔを発生することができる。
【特許文献１】特開平８−１８５２３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、図１１の回路において、温度依存性のない基準電圧ＶＲ５は製造条件毎に固定の電圧値となり、自由な電圧値を設定することができない。このため、定電圧Ｖｏｕｔを自由に設定可能にするためには、差動増幅回路５２の他方の入力となる分圧ＶＭを発生する抵抗Ｒ５１，Ｒ５２の直列回路は、基準電圧ＶＲ５を発生する基準電圧回路５１に電流を供給する定電流源５４とは異なる電流経路の回路として搭載する必要がある。これにより、定電圧回路の消費電流を少なくする場合、定電流源５４と、抵抗Ｒ５１，Ｒ５２の直列回路と、差動増幅回路５２の３つの回路の消費電流を少なくしなければならないため、低消費電流設計が困難である。特に、抵抗Ｒ５１，Ｒ５２の直列回路は、定電圧Ｖｏｕｔの出力端子５０と接地との間に接続されているため、消費電流が大きく、低消費電流設計するためには回路構成の追加が必要になり、製造原価への影響が無視できない。また、基準電圧ＶＲ５の温度依存性をなくすためには、定電流源５４や基準電圧回路５１の回路規模が大きくなってしまう。
【０００５】
前記の問題に鑑み、本発明は、温度依存性のない定電圧を発生する定電圧回路を、低消費電流設計が容易な回路によって、かつ、回路規模の増大を抑えつつ、実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、出力端子から定電圧を出力する定電圧回路として、制御信号を受け、この制御信号に応じて前記出力端子の電圧を制御する出力電圧制御回路と、前記制御信号を生成する温度特性発生回路と、前記出力端子の電圧を所定電圧だけ降下させて、前記温度特性発生回路に供給する温度逆特性発生回路とを備え、前記温度特性発生回路は、第１の端子から第２の端子へ順方向電流が流れ、前記第２の端子が接地された第１および第２のダイオード特性素子と、前記温度逆特性発生回路から供給された供給電圧を受ける電圧入力端と、前記第１のダイオード特性素子の前記第１の端子との間に設けられた第１の抵抗と、前記電圧入力端と前記第２のダイオード特性素子の前記第１の端子との間に設けられ、直列接続された第２および第３の抵抗と、前記第２および第３の抵抗の間における第１の端子電圧と、前記第１のダイオード特性素子の前記第１の端子における第２の端子電圧とを入力とし、前記制御信号を出力する差動増幅回路とを備え、前記第１および第２の端子電圧が等しくなる、という条件を満たすときの前記供給電圧について、所定の温度特性を有するものであり、前記温度逆特性発生回路は、降下させる前記所定電圧について、前記温度特性発生回路が有する前記所定の温度特性を相殺するような、逆の温度特性を有しているものである。
【０００７】
第１の発明によると、温度逆特性発生回路は出力端子の電圧を所定電圧だけ降下させて温度特性発生回路に供給し、温度特性発生回路は、温度逆特性発生回路からの供給電圧を受けて、制御信号を出力電圧制御回路に出力する。温度特性発生回路は、供給電圧を受ける電圧入力端から接地までの間に、第１の抵抗と第１のダイオード特性素子とが接続された構成と、第２および第３の抵抗と第２のダイオード特性素子とが接続された構成とを備えている。さらに、第２および第３の抵抗の間の第１の端子電圧と、第１の抵抗と第１のダイオード特性素子との間の第２の端子電圧とを入力とし、制御信号を出力する差動増幅回路を備えている。そして、温度逆特性発生回路、温度特性発生回路および出力電圧制御回路によってフィードバックループが構成されており、第１および第２の端子電圧が等しくなるとき、回路の動作が安定する。ここで、第１および第２の端子電圧が等しくなる、という条件を満たすときの供給電圧の温度特性と、供給電圧を生成するために降下させる所定電圧の温度特性とは、逆になっているので、互いに相殺される。したがって、温度依存性のない定電圧が、出力端子から出力される。しかも、従来技術のように、出力端子と接地とが抵抗を介して接続された構成を有しないので、従来技術に比べて消費電流が小さくなり、低消費電流設計が容易な回路となる。また、従来のように温度依存性をなくすための回路を追加する必要がないため、回路規模も従来技術に比べて小さくすることができる。
【０００８】
第２の発明は、出力端子から定電圧を出力する定電圧回路として、前記出力端子の電圧を制御する温度特性発生回路と、前記出力端子の電圧を所定電圧だけ降下させて、前記温度特性発生回路に供給する温度逆特性発生回路とを備え、前記温度特性発生回路は、第１の端子から第２の端子へ順方向電流が流れ、前記第２の端子が接地された第１および第２のダイオード特性素子と、前記温度逆特性発生回路から供給された供給電圧を受ける電圧入力端と、前記第１のダイオード特性素子の前記第１の端子との間に設けられた第１の抵抗と、前記電圧入力端と前記第２のダイオード特性素子の前記第１の端子との間に設けられ、直列接続された第２および第３の抵抗と、前記第２および第３の抵抗の間における第１の端子電圧と、前記第１のダイオード特性素子の前記第１の端子における第２の端子電圧とを入力とし、出力が前記出力端子と接続された差動増幅回路とを備え、前記第１および第２の端子電圧が等しくなる、という条件を満たすときの前記供給電圧について、所定の温度特性を有するものであり、前記温度逆特性発生回路は、降下させる前記所定電圧について、前記温度特性発生回路が有する前記所定の温度特性を相殺するような、逆の温度特性を有しているものである。
【０００９】
第２の発明によると、温度逆特性発生回路は出力端子の電圧を所定電圧だけ降下させて温度特性発生回路に供給し、温度特性発生回路は、温度逆特性発生回路からの供給電圧を受けて、出力端子の電圧を制御する。温度特性発生回路は、供給電圧を受ける電圧入力端から接地までの間に、第１の抵抗と第１のダイオード特性素子とが接続された構成と、第２および第３の抵抗と第２のダイオード特性素子とが接続された構成とを備えている。さらに、第２および第３の抵抗の間の第１の端子電圧と、第１の抵抗と第１のダイオード特性素子との間の第２の端子電圧とを入力とし、出力が出力端子と接続された差動増幅回路を備えている。そして、温度逆特性発生回路および温度特性発生回路によってフィードバックループが構成されており、第１および第２の端子電圧が等しくなるとき、回路の動作が安定する。ここで、第１および第２の端子電圧が等しくなる、という条件を満たすときの供給電圧の温度特性と、供給電圧を生成するために降下させる所定電圧の温度特性とは、逆になっているので、互いに相殺される。したがって、温度依存性のない定電圧が、出力端子から出力される。しかも、温度依存性のない定電圧は、製造条件毎に固有の電圧値ではなく、自由な電圧値を設定することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、温度依存性のない定電圧を発生可能な定電圧回路を、低消費電流設計が容易な回路によって、かつ、小さな回路規模によって、実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳しく説明する。なお、以下の説明において、特に差し支えのない限り、端子等とその電圧について、同一の符号を用いるものとする。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る定電圧回路の構成を示すブロック図である。図１に示す定電圧回路は、入力端子１０ａに入力電圧Ｖｉｎを受け、出力端子１０ｂから定電圧Ｖｏｕｔを出力する。入力端子１０ａと出力端子１０ｂとは抵抗Ｒで接続されている。出力端子１０ｂと接地との間には、温度特性発生回路１１と温度逆特性発生回路１２との直列回路、および出力電圧制御回路１３がそれぞれ接続されている。温度逆特性発生回路１２の電圧出力端は、端子ＶＡにおいて、温度特性発生回路１１の電圧入力端と接続されている。出力電圧制御回路１３には電源電圧として定電圧Ｖｏｕｔが与えられている。
【００１３】
温度逆特性発生回路１２は、定電圧Ｖｏｕｔと電圧ＶＡとの電位差（Ｖｏｕｔ−ＶＡ）を発生し、定電圧Ｖｏｕｔを電圧（Ｖｏｕｔ−ＶＡ）だけ降下させて、電圧出力端から温度特性発生回路１１に電圧ＶＡを供給する。温度特性発生回路１１は、温度逆特性発生回路１２から供給された電圧ＶＡを電圧入力端で受け、この供給電圧ＶＡに基づいて制御信号ＶＣを発生し、出力電圧制御回路１３に出力する。出力電圧制御回路１３は制御信号ＶＣを受け、この制御信号ＶＣに応じて出力端子１０ｂの電圧を制御する。
【００１４】
図２は図１の定電圧回路の一例を具体的回路で示した図である。
【００１５】
図２において、温度特性発生回路１１は、ベースとコレクタが接地されたＰＮＰバイポーラトランジスタＴ２１，Ｔ２２を備えている。ＰＮＰバイポーラトランジスタＴ２１，Ｔ２２は本発明における第１および第２のダイオード特性素子をそれぞれ構成する。ＰＮＰバイポーラトランジスタＴ２１のエミッタと電圧ＶＡを受ける電圧入力端との間に第１の抵抗Ｒ２１が接続され、ＰＮＰバイポーラトランジスタＴ２２のエミッタと電圧入力端との間に第２および第３の抵抗Ｒ２２，Ｒ２３が直列接続されている。温度特性発生回路１１はさらに、第２および第３の抵抗Ｒ２２，Ｒ２３の間の端子における第１の端子電圧ＶＡＰと、ＰＮＰバイポーラトランジスタＴ２１のエミッタにおける第２の端子電圧ＶＡＭとを入力とする差動増幅回路２１１を備えている。差動増幅回路２１１は、電源電圧として電圧Ｖｏｕｔが与えられており、非反転入力端子に第１の端子電圧ＶＡＰを受けるとともに反転入力端子に第２の端子電圧ＶＡＭを受ける。差動増幅回路２１１の出力が制御信号ＶＣとなる。
【００１６】
また、温度逆特性発生回路１２は、ソースが出力端子１０ｂに接続されて定電圧Ｖｏｕｔが供給され、互いに接続されたゲートおよびドレインが電圧出力端に接続されたＰＮＰトランジスタＭ２１を備えている。すなわち、温度逆特性発生回路１２は、定電圧ＶｏｕｔをＰＮＰトランジスタＭ２１のゲート−ソース間電圧ＶＧＳだけ降下させて、供給電圧ＶＡとして出力する。出力電圧制御回路１３は、ドレインが出力端子１０ｂに接続されて定電圧Ｖｏｕｔが供給され、ソースが接地され、ゲートに制御信号ＶＣを受けるＮＰＮトランジスタＭ２２を備えている。
【００１７】
図２の構成では、定電圧Ｖｏｕｔを入力とし、電圧ＶＡを出力とする温度逆特性発生回路１２と、電圧ＶＡを入力とし、制御信号ＶＣを出力とする温度特性発生回路１１と、制御信号ＶＣを入力とし、定電圧Ｖｏｕｔの電圧レベルを決定する出力電圧制御回路１３とは、フィードバックループを成している。そして、第１の端子電圧ＶＡＰと第２の端子電圧ＶＡＭとが同じ電圧レベルとなり、定電圧Ｖｏｕｔおよび電圧ＶＡがそれぞれ一定の電圧となることによって、動作が安定する。
【００１８】
入力端子１０ａから高い入力電圧ＶＩＮが入力された場合、定電圧Ｖｏｕｔと電圧ＶＡは、動作が安定する電圧レベルより高くなり、第１の端子電圧ＶＡＰは第２の端子電圧ＶＡＭよりも高くなる。このとき、差動増幅回路２１１から出力される制御信号ＶＣの電圧レベルが高くなるため、ＮＰＮトランジスタＭ２２は、出力端子１０ｂから接地へ流れる電流を多くして、定電圧Ｖｏｕｔを下げるように作用する。これに伴い、電圧ＶＡも下がる。
【００１９】
一方、入力端子１０ａから低い入力電圧ＶＩＮが入力された場合、定電圧Ｖｏｕｔと電圧ＶＡは、動作が安定する電圧レベルより低くなり、第１の端子電圧ＶＡＰは第２の端子電圧ＶＡＭよりも低くなる。このとき、差動増幅回路２１１から出力される制御信号ＶＣの電圧レベルが低くなり、ＮＰＮトランジスタＭ２２は、出力端子１０ｂから接地へ流れる電流を少なくし、定電圧Ｖｏｕｔを上げるように作用する。これに伴い、電圧ＶＡも上がる。
【００２０】
すなわち、温度逆特性発生回路１２から温度特性発生回路１１へ供給される供給電圧ＶＡが、動作が安定する電圧レベルとなるように、定電圧Ｖｏｕｔが出力電圧制御回路１３によって制御される。
【００２１】
ここで、温度逆特性発生回路１２は、定電圧Ｖｏｕｔを降下させる所定電圧ＶＧＳについて、温度特性を有している。すなわち、温度が高いときは所定電圧ＶＧＳは低くなり、温度が低いときは所定電圧ＶＧＳは高くなる、という負の温度特性を有する。
【００２２】
一方、温度特性発生回路１１は、第１の端子電圧ＶＡＰと第２の端子電圧ＶＡＭとが等しくなる、という条件を満たすときの供給電圧ＶＡについて、所定の温度特性を有する。すなわち、回路動作が安定する安定動作時における供給電圧ＶＡのレベルが、温度によって変化する。ここでは、温度が高いときは、安定動作時における供給電圧ＶＡは高くなり、温度が低いときは、安定動作時における供給電圧ＶＡは低くなる、という正の温度特性を有するものとする。このような温度特性は、温度特性発生回路１１の回路パラメータの設定によって実現可能である。この回路パラメータの設定については後述する。
【００２３】
そして本実施形態では、温度逆特性発生回路１２が持つ負の温度特性が、温度特性発生回路１１が持つ正の温度特性を相殺するように、構成されているものとする。すなわち、温度が高い場合は、安定動作時における供給電圧ＶＡは高くなるが、定電圧Ｖｏｕｔを降下させる電圧ＶＧＳは低くなり、その変化は互いに打ち消し合うため、制御される定電圧Ｖｏｕｔは変化しない。一方、温度が低い場合は、安定動作時における供給電圧ＶＡは低くなるが、定電圧Ｖｏｕｔを降下させる電圧ＶＧＳは高くなり、その変化は互いに打ち消し合うため、制御される定電圧Ｖｏｕｔは変化しない。よって、図３（ａ）に示すように、電圧ＶＡの正の温度依存性と電圧ＶＧＳの負の温度依存性とが互いに打ち消し合うため、定電圧Ｖｏｕｔは温度依存性を持たない。すなわち、本実施形態によると、温度依存性のない定電圧を発生する定電圧回路を実現することができる。
【００２４】
また、図２の回路構成では、従来技術のような、定電圧の出力端子と接地とが抵抗を介して接続された構成を有しない。このため、従来技術に比べて消費電流が小さくなり、低消費電流設計が容易な回路となる。また、従来のように温度依存性をなくすための回路を追加する必要がないため、回路規模も従来技術に比べて小さくすることができる。
【００２５】
ここで、温度特性発生回路１１の正の温度特性が、温度逆特性発生回路１２の負の温度特性によって相殺されるような、温度特性発生回路１１の回路パラメータの設定方法について、式を用いて説明する。
【００２６】
第１の端子電圧ＶＡＰとＰＮＰバイポーラトランジスタＴ２２のエミッタ電圧との電位差をΔＶ、ＰＮＰバイポーラトランジスタＴ２１のエミッタ面積およびベース−エミッタ間電圧をＡ１，ＶＢＥ１、ＰＮＰバイポーラトランジスタＴ２２のエミッタ面積およびベース−エミッタ間電圧をＡ２，ＶＢＥ２、第１〜第３の抵抗Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３の抵抗値をそれぞれＲ１，Ｒ２，Ｒ３とすると、定電圧Ｖｏｕｔは、以下の式で示される。
【数１】
0004954850.tif 000002
定電圧Ｖｏｕｔの温度依存性は、式（１）を温度Ｔで微分することで表される。
【数２】
0004954850.tif 000003
ただし、式（２）のＲ１，Ｒ２，Ｒ３は、
【数３】
0004954850.tif 000004
として差し支えない。
【００２７】
式（２）の右辺において、第１項と第２項の和が温度特性発生回路１１の温度特性を示し、第３項が温度逆特性発生回路１２の温度特性を示している。各項の符号は、
【数４】
0004954850.tif 000005
である。定電圧Ｖｏｕｔの温度依存性をなくすためには、式（２）の右辺の各項の和がゼロになればよい。
【００２８】
式（１）、式（２）のΔＶは、
【数５】
0004954850.tif 000006
【数６】
0004954850.tif 000007
と表され、式（５）、式（６）のＩ１，Ｉ２は、
【数７】
0004954850.tif 000008
【数８】
0004954850.tif 000009
と表される。このため、温度特性発生回路１１の回路パラメータは、製造条件毎に既知である、式（２）の第２項、第３項、およびＶＧＳ，ＶＢＥ１，ＶＢＥ２と、設計値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ａ１，Ａ２，ＶＡにより設定される。
【００２９】
なお、図３（ｂ）に示すように、安定動作時における供給電圧ＶＡが正の温度特性を有するのは、電圧ＶＡがある電圧ＶＡ０よりも高い場合であり、電圧ＶＡ０よりも低くなると負の温度特性を有する。本願発明者らが想定している製造条件下では、電圧ＶＡが例えば１．２Ｖ程度以上のときに、正の温度特性を有する。この場合は、本実施形態に係る定電圧回路が出力する定電圧Ｖｏｕｔは、１．２＋ＶＧＳ以上となる。
【００３０】
本実施形態に係る定電圧回路の回路構成は、図２に示したものに限られるものではなく、様々な構成が考えられる。
【００３１】
例えば、温度逆特性発生回路１２は、ＰＮＰトランジスタＭ２１と同様にゲートとドレインを接続したＰＮＰトランジスタを直列に複数段接続し、各ＰＮＰトランジスタのゲート−ソース間電圧の総和に相当する電圧だけ、定電圧Ｖｏｕｔを降下させる構成にしてもよい。あるいは、ＰＮＰトランジスタＭ２１に直列に抵抗を接続し、定電圧Ｖｏｕｔを降下させる構成にしてもよい。
【００３２】
また、温度特性発生回路１１におけるＰＮＰバイポーラトランジスタＴ２１，，Ｔ２２に代えて、他の種類の素子を設けてもよい。例えば、図４（ａ）の回路構成ではＮＰＮバイポーラトランジスタＴ２３，Ｔ２４が設けられており、図４（ｂ）の回路構成ではＰＮＰトランジスタＭ２３，Ｍ２４が設けられており、図４（ｃ）の回路構成ではＮＰＮトランジスタＭ２５，Ｍ２６が設けられている。また、図５の回路構成ではダイオードＤ２１，Ｄ２２が設けられている。これらの回路構成でも、本実施形態と同様の動作が可能である。すなわち、第１の端子から第２の端子へ順方向電流が流れるダイオード特性を有する素子であれば、第２の端子を接地することによって、ＰＮＰバイポーラトランジスタＴ２１，，Ｔ２２の代わりに用いることができる。ＰＮＰバイポーラトランジスタＴ２１，，Ｔ２２の場合は、エミッタが第１の端子に相当し、接地されたベースおよびコレクタが第２の端子に相当する。
【００３３】
さらに、出力電圧制御回路１３は、図６（ａ）に示すように、ＮＰＮバイポーラトランジスタＴ２５で構成してもよいし、図６（ｂ），（ｃ）に示すように、ＰＮＰバイポーラトランジスタＴ２６やＰＮＰトランジスタＭ２６で構成してもよい。ただし、図６（ｂ），（ｃ）の場合、温度特性発生回路１１の差動増幅回路２１１について、反転入力端子に第１の端子電圧ＶＡＰを入力させるとともに、非反転入力端子に第２の端子電圧ＶＡＭを入力させる。
【００３４】
また、図４（ａ）〜（ｃ）および図５の回路構成においても、出力電圧制御回路１３を、図６（ａ）に示すようにＮＰＮバイポーラトランジスタＴ２５で構成してもよい。また、温度特性発生回路１１の差動増幅回路２１１について、反転入力端子に第１の端子電圧ＶＡＰを入力させるとともに非反転入力端子に第２の端子電圧ＶＡＭを入力させれば、図６（ｂ），（ｃ）に示すように、出力電圧制御回路１３をＰＮＰバイポーラトランジスタＴ２６やＰＮＰトランジスタＭ２６で構成してもよい。
【００３５】
以上のように本実施形態によると、第１および第２の端子電圧ＶＡＰ，ＶＡＭが等しくなる安定動作時における供給電圧ＶＡの温度特性と、供給電圧ＶＡを生成するために定電圧Ｖｏｕｔを降下させる電圧ＶＧＳの温度特性とが、互いに相殺されるので、温度依存性のない定電圧を発生可能な定電圧回路を実現することができる。しかも、定電圧の出力端子と接地とが抵抗を介して接続された構成を有しないので、従来技術に比べて消費電流が小さくなり、低消費電流設計が容易な回路となる。また、従来のように温度依存性をなくすための回路を追加する必要がないため、回路規模も従来技術に比べて小さくすることができる。
【００３６】
（第２の実施形態）
図７は本発明の第２の実施形態に係る定電圧回路の構成を示すブロック図である。図７に示す定電圧回路は、出力端子３０から定電圧ＶＲを出力する。出力端子３０と接地との間には、温度特性発生回路３１と温度逆特性発生回路３２との直列回路が接続されている。温度逆特性発生回路３２の電圧出力端は、端子ＶＡにおいて、温度特性発生回路３１の電圧入力端と接続されている。
【００３７】
温度逆特性発生回路３２は、定電圧ＶＲと電圧ＶＡとの電位差（ＶＲ−ＶＡ）を発生し、定電圧ＶＲを電圧（ＶＲ−ＶＡ）だけ降下させて、電圧出力端から温度特性発生回路３１に電圧ＶＡを供給する。温度特性発生回路３１は、温度逆特性発生回路３２から供給された電圧ＶＡを電圧入力端で受け、この供給電圧ＶＡに基づいて電圧を発生し、出力端子３０に出力する。すなわち、温度特性発生回路３１の出力が定電圧ＶＲとなる。
【００３８】
図８は図７の定電圧回路の一例を具体的回路で示した図である。
【００３９】
図８において、温度特性発生回路３１は、ベースとコレクタが接地されたＰＮＰバイポーラトランジスタＴ４１，Ｔ４２を備えている。ＰＮＰバイポーラトランジスタＴ４１，Ｔ４２は本発明における第１および第２のダイオード特性素子をそれぞれ構成する。ＰＮＰバイポーラトランジスタＴ４１のエミッタと電圧ＶＡを受ける電圧入力端との間に第１の抵抗Ｒ４１が接続され、ＰＮＰバイポーラトランジスタＴ４２のエミッタと電圧入力端との間に第２および第３の抵抗Ｒ４２，Ｒ４３が直列接続されている。温度特性発生回路３１はさらに、第２および第３の抵抗Ｒ４２，Ｒ４３の間の端子における第１の端子電圧ＶＡＰと、ＰＮＰバイポーラトランジスタＴ４１のエミッタにおける第２の端子電圧ＶＡＭを入力とする差動増幅回路４１１を備えている。差動増幅回路４１１は、電源電圧として電圧ＶＤが与えられており、反転入力端子に第１の端子電圧ＶＡＰを受けるとともに非反転入力端子に第２の端子電圧ＶＡＭを受ける。差動増幅回路４１１の出力が出力端子３０と接続されている。
【００４０】
また、温度逆特性発生回路３２は、ソースが出力端子３０に接続されて定電圧ＶＲが供給され、互いに接続されたゲートおよびドレインが電圧出力端に接続されたＰＮＰトランジスタＭ４１を備えている。すなわち、温度逆特性発生回路３２は、定電圧ＶＲをＰＮＰトランジスタＭ４１のゲート−ソース間電圧ＶＧＳだけ降下させて、供給電圧ＶＡとして出力する。
【００４１】
図８の構成では、定電圧ＶＲを入力とし、電圧ＶＡを出力とする温度逆特性発生回路３２と、電圧ＶＡを入力とし、定電圧ＶＲを出力とする温度特性発生回路３１とは、フィードバックループを成している。そして、第１の端子電圧ＶＡＰと第２の端子電圧ＶＡＭとが同じ電圧レベルとなり、定電圧ＶＲおよび電圧ＶＡがそれぞれ一定の電圧となることによって、動作が安定する。
【００４２】
差動増幅回路４１１の電源電圧ＶＤが印加された場合、定電圧ＶＲと電圧ＶＡが、動作が安定する電圧レベルより高いとき、第１の端子電圧ＶＡＰは第２の端子電圧ＶＡＭよりも高くなる。このとき、差動増幅回路４１１は、定電圧ＶＲを下げるように作用する。これに伴い、電圧ＶＡも下がる。一方、差動増幅回路４１１の電源電圧ＶＤが印加された場合、定電圧ＶＲと電圧ＶＡが、動作が安定する電圧レベルより低いとき、第１の端子電圧ＶＡＰは第２の端子電圧ＶＡＭよりも低くなる。このとき、差動増幅回路４１１は、定電圧ＶＲを上げるように作用する。これに伴い、電圧ＶＡも上がる。
【００４３】
すなわち、温度逆特性発生回路３２から温度特性発生回路３１へ供給される供給電圧ＶＡが、動作が安定する電圧レベルとなるように、定電圧ＶＲが温度特性発生回路３１によって制御される。
【００４４】
ここで、温度逆特性発生回路３２は、定電圧ＶＲを降下させる所定電圧ＶＧＳについて、温度特性を有している。すなわち、温度が高いときは所定電圧ＶＧＳは低くなり、温度が低いときは所定電圧ＶＧＳは高くなる、という負の温度特性を有する。
【００４５】
一方、温度特性発生回路３１は、第１の端子電圧ＶＡＰと第２の端子電圧ＶＡＭとが等しくなる、という条件を満たすときの供給電圧ＶＡについて、所定の温度特性を有する。すなわち、回路動作が安定する安定動作時における供給電圧ＶＡのレベルが、温度によって変化する。ここでは、温度が高いときは、安定動作時における供給電圧ＶＡは高くなり、温度が低いときは、安定動作時における供給電圧ＶＡは低くなる、という正の温度特性を有するものとする。このような温度特性は、温度特性発生回路３１の回路パラメータの設定によって実現可能である。このような回路パラメータの設定は、第１の実施形態で説明した方法と同様に行えばよい。なお、第１の実施形態で示した各式において、定電圧Ｖｏｕｔを定電圧ＶＲに置き換える。
【００４６】
そして本実施形態では、温度逆特性発生回路３２が持つ負の温度特性が、温度特性発生回路３１が持つ正の温度特性を相殺するように、構成されているものとする。すなわち、温度が高い場合は、安定動作時における供給電圧ＶＡは高くなるが、定電圧ＶＲを降下させる電圧ＶＧＳは低くなり、その変化は互いに打ち消し合うため、制御される定電圧ＶＲは変化しない。一方、温度が低い場合は、安定動作時における供給電圧ＶＡは低くなるが、定電圧ＶＲを降下させる電圧ＶＧＳは高くなり、その変化は互いに打ち消し合うため、制御される定電圧ＶＲは変化しない。よって、電圧ＶＡの正の温度依存性と電圧ＶＧＳの負の温度依存性とが互いに打ち消し合うため、定電圧ＶＲは温度依存性を持たない。すなわち、本実施形態によると、温度依存性のない定電圧を発生する定電圧回路を実現することができる。
【００４７】
なお、差動増幅回路４１１には定電圧ＶＲとは別の電源電圧ＶＤが与えられているため、定電圧ＶＲを、電源電圧ＶＤよりも低い範囲で、自由に設定することが可能となる。
【００４８】
本実施形態に係る定電圧回路の回路構成は、図８に示したものに限られるものではなく、様々な構成が考えられる。
【００４９】
例えば、温度逆特性発生回路３２は、ＰＮＰトランジスタＭ４１と同様にゲートとドレインを接続したＰＮＰトランジスタを直列に複数段接続し、各ＰＮＰトランジスタのゲート−ソース間電圧の総和に相当する電圧だけ、定電圧ＶＲを降下させる構成にしてもよい。あるいは、ＰＮＰトランジスタＭ４１に直列に抵抗を接続し、定電圧ＶＲを降下させる構成にしてもよい。
【００５０】
また、温度特性発生回路３１におけるＰＮＰバイポーラトランジスタＴ４１，，Ｔ４２に代えて、他の種類の素子を設けてもよい。例えば、図９（ａ）の回路構成ではＮＰＮバイポーラトランジスタＴ４３，Ｔ４４が設けられており、図９（ｂ）の回路構成ではＰＮＰトランジスタＭ４２，Ｍ４３が設けられており、図９（ｃ）の回路構成ではＮＰＮトランジスタＭ４４，Ｍ４５が設けられている。また、図１０の回路構成ではダイオードＤ４１，Ｄ４２が設けられている。これらの回路構成でも、本実施形態と同様の動作が可能である。すなわち、第１の端子から第２の端子へ順方向電流が流れるダイオード特性を有する素子であれば、第２の端子を接地することによって、ＰＮＰバイポーラトランジスタＴ４１，，Ｔ４２の代わりに用いることができる。ＰＮＰバイポーラトランジスタＴ４１，，Ｔ４２の場合は、エミッタが第１の端子に相当し、接地されたベースおよびコレクタが第２の端子に相当する。
【００５１】
以上のように本実施形態によると、第１および第２の端子電圧ＶＡＰ，ＶＡＭが等しくなる安定動作時における供給電圧ＶＡの温度特性と、供給電圧ＶＡを生成するために定電圧ＶＲを降下させる電圧ＶＧＳの温度特性とが、互いに相殺されるので、温度依存性のない定電圧を発生可能な定電圧回路を実現することができる。しかも、定電圧の出力端子と接地とが抵抗を介して接続された構成を有しないので、従来技術に比べて消費電流が小さくなり、低消費電流設計が容易な回路となる。また、従来のように温度依存性をなくすための回路を追加する必要がないため、回路規模も従来技術に比べて小さくすることができる。さらに、第１の実施形態に比べて、定電圧の電圧レベルを自由に設定することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明では、温度依存性のない定電圧を発生可能な定電圧回路を、低消費電流設計が容易な回路によって、かつ、小さな回路規模によって実現できるので、例えば、ＬＳＩの消費電力低減や回路面積削減に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る定電圧回路の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の定電圧回路の具体的な回路構成の一例である。
【図３】（ａ）は温度と出力される定電圧Ｖｏｕｔとの関係を示すグラフ、（ｂ）は安定動作時における供給電圧ＶＡとその温度依存性との関係を示すグラフである。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は図１の定電圧回路の具体的な回路構成の他の例である。
【図５】図１の定電圧回路の具体的な回路構成の他の例である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は図１の定電圧回路の具体的な回路構成の他の例である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る定電圧回路の構成を示すブロック図である。
【図８】図７の定電圧回路の具体的な回路構成の一例である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は図７の定電圧回路の具体的な回路構成の他の例である。
【図１０】図７の定電圧回路の具体的な回路構成の他の例である。
【図１１】従来の定電圧回路の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０ｂ，３０  出力端子
１１，３１  温度特性発生回路
１２，３２  温度逆特性発生回路
１３  出力電圧制御回路
２１１，４１１  差動増幅回路
Ｔ２１，Ｔ２２  ＰＮＰバイポーラトランジスタ（第１および第２のダイオード特性素子）
Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３  第１，第２，第３の抵抗
Ｍ２１  ＰＮＰトランジスタ
Ｍ２２  ＮＰＮトランジスタ
Ｔ２３，Ｔ２４  ＮＰＮバイポーラトランジスタ（第１および第２のダイオード特性素子）
Ｍ２３，Ｍ２４  ＰＮＰトランジスタ（第１および第２のダイオード特性素子）
Ｍ２５，Ｍ２６  ＮＰＮトランジスタ（第１および第２のダイオード特性素子）
Ｄ２１，Ｄ２２  ダイオード（第１および第２のダイオード特性素子）
Ｔ４１，Ｔ４２  ＰＮＰバイポーラトランジスタ（第１および第２のダイオード特性素子）
Ｒ４１，Ｒ４２，Ｒ４３  第１，第２，第３の抵抗
Ｍ４１  ＰＮＰトランジスタ
Ｔ４３，Ｔ４４  ＮＰＮバイポーラトランジスタ（第１および第２のダイオード特性素子）
Ｍ４２，Ｍ４３  ＰＮＰトランジスタ（第１および第２のダイオード特性素子）
Ｍ４４，Ｍ４５  ＮＰＮトランジスタ（第１および第２のダイオード特性素子）
Ｄ４１，Ｄ４２  ダイオード（第１および第２のダイオード特性素子）
Ｖｏｕｔ  定電圧
ＶＣ  制御信号
ＶＲ  定電圧
ＶＡ  供給電圧
ＶＧＳ  降下電圧
ＶＡＰ  第１の端子電圧
ＶＡＭ  第２の端子電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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