(57)【要約】【課題】温度に対する出力電圧精度を向上させることが可能な基準電圧回路を提供することを目的としている。【解決手段】バンドギャップ回路１１０からの出力電圧ＶＢＧに基づき、バンドギャップ回路１１０のトランジスタＱ１０のコレクタ電流ＩＱ１０を補正する補正電流Ｉｈを出力する補正回路１２０を有し、補正回路１２０から供給される補正電流Ｉｈにより、トランジスタＱ１０のベース・エミッタ順方向電圧の温度依存性を打ち消すことで、バンドギャップ回路の出力電圧精度を向上させる。【選択図】図１
2009211415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力トランジスタと出力トランジスタとから構成されるカレントミラー回路と、前記カレントミラー回路の入力側の電圧と前記カレントミラー回路の出力側の電圧とが入力される差動増幅回路と、を有するバンドギャップ回路と、
前記バンドギャップ回路の出力電圧に基づき、前記カレントミラー回路を構成する前記入力トランジスタのバイアス電流を補正する補正電流を供給する補正回路と、
を有することを特徴とする基準電圧回路。
【請求項２】
前記補正回路は、
前記バンドギャップ回路の出力電圧が入力側の電圧として供給される第一のカレントミラー回路及び第二のカレントミラー回路と、
前記第二のカレントミラー回路の入力の電流を決定する抵抗と、を有し、
前記第一のカレントミラー回路の出力側と、前記第二のカレントミラー回路の出力側とが接続されており、
前記第一のカレントミラー回路の出力の電流と、前記第二のカレントミラー回路の出力の電流との差分を前記補正電流として出力することを特徴とする請求項１記載の基準電圧回路。
【請求項３】
前記第二のカレントミラー回路の入力の電流を決定する抵抗は、
正の温度特性を有する抵抗と、負の温度特性を有する抵抗とが組み合わされて構成されていることを特徴とする請求項２記載の基準電圧回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バンドギャップ回路用いた基準電圧回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の基準電圧回路の一つとして、バンドギャップ回路を用いたものがある。図５は、従来のバンドギャップ回路を用いた基準電圧回路を示す図である。バンドギャップ回路１０は、カレントミラー回路を構成するトランジスタＱ１及びトランジスタＱ２、トランジスタＱ１のコレクタ側に接続された抵抗Ｒ１、トランジスタＱ２のコレクタ側に接続された抵抗２、トランジスタＱ２のエミッタと接地との間に接続された抵抗Ｒ３を有する。
【０００３】
バンドギャップ回路１０の出力電圧ＶＢＧは、以下の式（１）で表される。
【０００４】
【数１】
2009211415.tif 000003
上記式（１）から、下記の式（２）が得られる。尚ここで、ＶＢＥ１はトランジスタＱ１のベース・エミッタ順方向電圧である。Ｂは抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ３により決定される係数である。ｑは電子の電荷、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、Ｖｔは熱電圧を示す。
【０００５】
【数２】
2009211415.tif 000004
式（２）から、バンドギャップ回路１０においてＶＢＥ１の温度特性が線形性を持てば、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ３の値の適切な設定によりバンドギャップ回路１０の出力電圧を温度に対して一定とできることがわかる。
【０００６】
特許文献１には、バンドギャップセル回路を用いたバンドギャップ基準電圧回路が記載されている。
【特許文献１】特開２００２−３４１９５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来のバンドギャップ回路１０では、トランジスタＱ１のコレクタ電流は温度により変化する。よってトランジスタＱ１のベース・エミッタ順方向電圧ＶＢＥ１の温度特性は線形性を持たない。このためバンドギャップ回路１０の出力電圧ＶＢＧに温度依存性が発生し、出力電圧ＶＢＧが温度変化により変動してしまう。
【０００８】
本発明は上記事情を鑑みてこれを解決すべくなされたものであり、温度に対する出力電圧精度を向上させることが可能な基準電圧回路を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するために、以下の如き構成を採用した。
【００１０】
本発明の基準電圧回路は、入力トランジスタと出力トランジスタとから構成されるカレントミラー回路と、前記カレントミラー回路の入力側の電圧と前記カレントミラー回路の出力側の電圧とが入力される差動増幅回路と、を有するバンドギャップ回路と、前記バンドギャップ回路の出力電圧に基づき、前記カレントミラー回路を構成する前記入力トランジスタのバイアス電流を補正する補正電流を供給する補正回路と、を有することを特徴とする。
【００１１】
また本発明の基準電圧回路において、前記補正回路は、前記バンドギャップ回路の出力電圧が入力側の電圧として供給される第一のカレントミラー回路及び第二のカレントミラー回路と、前記第二のカレントミラー回路の入力の電流を決定する抵抗と、を有し、前記第一のカレントミラー回路の出力側と、前記第二のカレントミラー回路の出力側とが接続されており、前記第一のカレントミラー回路の出力の電流と、前記第二のカレントミラー回路の出力の電流との差分を前記補正電流として出力する構成としても良い。
【００１２】
また本発明の基準電圧回路において、前記第二のカレントミラー回路の入力の電流を決定する抵抗は、正の温度特性を有する抵抗と、負の温度特性を有する抵抗とが組み合わされて構成されていても良い。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、温度に対する出力電圧精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は、バンドギャップ回路からの出力電圧に基づきバンドギャップ回路の入力トランジスタのコレクタ電流を補正する補正電流を供給する補正回路を有し、補正回路から供給される補正電流により、入力トランジスタのベース・エミッタ順方向電圧の温度依存性を打ち消すことで、バンドギャップ回路の出力電圧精度を向上させる。
【実施例】
【００１５】
以下に図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、本発明の基準電圧回路１００を示す図である。
【００１６】
本発明の基準電圧回路１００は、バンドギャップ回路１１０、補正回路１２０から構成される。始めにバンドギャップ回路１１０について説明する。
【００１７】
バンドギャップ回路１１０はトランジスタＱ１０、トランジスタＱ２０、トランジスタＱ３０、抵抗Ｒ１０、抵抗Ｒ２０、抵抗Ｒ３０、定電流源１１１、誤差増幅回路１１２とを有する。トランジスタＱ１０、トランジスタＱ２０、トランジスタＱ３０は、ＮＰＮ型トランジスタである。
【００１８】
トランジスタＱ１０とトランジスタＱ２０はカレントミラー回路を構成している。カレントミラー回路において、トランジスタＱ１０は入力側のトランジスタであり、トランジスタＱ２０は出力側のトランジスタである。
【００１９】
トランジスタＱ１０のコレクタとベースは接続されており、さらにトランジスタＱ２０のベースと接続されている。トランジスタＱ１０のエミッタは接地されており、トランジスタＱ１０のコレクタは、抵抗Ｒ１０の一端と接続されている。トランジスタＱ２０のエミッタは、抵抗Ｒ３０の一端と接続されており、抵抗Ｒ３０の他端は接地されている。トランジスタＱ２０のコレクタは抵抗Ｒ２０の一端と接続されている。
【００２０】
抵抗Ｒ１０と抵抗Ｒ２０の他端は、トランジスタＱ３０のエミッタと接続されている。トランジスタＱ３０のコレクタは、電源電圧ＶＩＮと接続されている。トランジスタＱ３０のベースは、電源電圧ＶＩＮに接続された定電流源１１１と接続されている。
【００２１】
誤差増幅回路１１２の反転入力端子は、トランジスタＱ１０のベース、トランジスタＱ１０のコレクタ及びトランジスタＱ２０のベースの接続点と接続されている。誤差増幅回路１１２の非反転入力端子は、トランジスタＱ２０のコレクタと接続されている。誤差増幅回路１１２の出力端子は、抵抗Ｒ１０の他端及び抵抗Ｒ２０の他端とトランジスタＱ３０のエミッタとの接続点と接続されている。したがって誤差増幅回路１１２は、トランジスタＱ１０とトランジスタＱ２０で構成されるカレントミラー回路の入力側の電圧と、出力側の電圧との誤差を検出し、この誤差をフィードバックしている。
【００２２】
本実施例では、誤差増幅回路１１２の出力端子が接続された接続点の電圧が、基準電圧回路１００の出力電圧ＶＢＧとして、出力端子Ｖｏｕｔから出力される。また基準電圧回路１００の出力電圧ＶＢＧは、補正回路１２０へ供給される。
【００２３】
補正回路１２０は、バンドギャップ回路１１０から供給される出力電圧ＶＢＧに基づき、抵抗Ｒ１０に流れる電流Ｉ１０に重畳する補正電流Ｉｈを出力する。補正回路１２０は、補正電流Ｉｈを出力する出力端子Ｔ１を有する。出力端子Ｔ１は、トランジスタＱ１０のコレクタに接続されており、補正回路１２０から出力される補正電流Ｉｈが抵抗Ｒ１０を流れる電流Ｉ１０に重畳される。
【００２４】
本発明の基準電圧回路１００では、補正回路１２０により、コレクタ電流ＩＱ１０の温度依存性をなくすような補正電流Ｉｈを供給することにより、出力電圧ＶＢＧに温度依存性が発生することを防止し、出力電圧精度を向上させる。
【００２５】
以下に図２を参照して本発明の補正回路１２０について説明する。図２は、本発明の基準電圧回路１００の有する補正回路１２０を示す図である。
【００２６】
補正回路１２０は、カレントミラー回路１２１、カレントミラー回路１２２、バッファ回路１２３、抵抗Ｒ４０を有する。
【００２７】
カレントミラー回路１２１は、トランジスタＱ１１とトランジスタＱ４０により構成されている。トランジスタＱ１１は、バンドギャップ回路１１０のトランジスタＱ１０と同一特性を有するトランジスタである。トランジスタＱ１１のコレクタとベースは接続されており、さらにトランジスタＱ４０のベースと接続されている。トランジスタＱ１１のエミッタとトランジスタＱ４０のエミッタはそれぞれ接地されている。トランジスタＱ１１のコレクタは、抵抗Ｒ１１の一端に接続されている。抵抗Ｒ１１の他端には、バンドギャップ回路１１０の出力電圧ＶＢＧが供給される。尚抵抗Ｒ１１は、抵抗Ｒ１０と同様の特性を有する抵抗とした。
【００２８】
トランジスタＱ４０のコレクタは、カレントミラー回路１２２の出力となるトランジスタＱ５０のコレクタと接続されている。またトランジスタＱ４０のコレクタは、バンドギャップ回路１１０に補正電流Ｉｈを供給する出力端子Ｔ１と接続されている。
【００２９】
カレントミラー回路１２２は、トランジスタＱ５０とトランジスタＱ６０で構成されている。トランジスタＱ６０のベースとコレクタは接続されており、さらにトランジスタＱ５０のベースと接続されている。トランジスタＱ５０とトランジスタＱ６０のエミッタには、それぞれ電源電圧ＶＩＮが供給される。
【００３０】
バッファ回路１２３は、トランジスタＱ７０とトランジスタＱ８０で構成されている。トランジスタＱ７０のエミッタは、電源電圧ＶＩＮが供給される定電流源１２４と接続されている。トランジスタＱ７０のコレクタは接地されている。トランジスタＱ７０のベースは、抵抗Ｒ１１の他端と接続されており、出力電圧ＶＢＧが供給される。トランジスタＱ８０のコレクタは、トランジスタＱ６０のコレクタと接続されている。トランジスタＱ８０のベースは、トランジスタＱ７０のエミッタと接続されている。トランジスタＱ８０のエミッタは、抵抗Ｒ４０の一端に接続されている。抵抗Ｒ４０の他端は接地されている。
【００３１】
抵抗Ｒ４０は、カレントミラー回路１２２の入力電流を決定する抵抗である。抵抗Ｒ４０の詳細は後述する。
【００３２】
補正回路１２０において、トランジスタＱ１１と抵抗Ｒ１１は、バンドギャップ回路１１０のトランジスタＱ１０と抵抗Ｒ１０と同一特性を有する。よってトランジスタＱ４０のコレクタ電流ＩＱ４０は、補正前のトランジスタＱ１０のコレクタ電流と等価であり、同じ温度特性を示す。
【００３３】
補正回路１２０では、トランジスタＱ６０のコレクタ電流Ｉ６０は、バンドギャップ回路１１０の出力電圧ＶＢＧと、抵抗Ｒ４０により決定される。そこで本発明では、抵抗Ｒ４０を温度特性の小さい抵抗で構成した。より具体的には、例えば抵抗Ｒ４０は、正の温度係数と負の温度係数を有する抵抗を組み合わせて構成しても良い。
【００３４】
本発明の補正回路１２０では、抵抗Ｒ４０を上記のように構成することにより、トランジスタＱ６０のコレクタ電流Ｉ６０を温度依存性のない電流とすることができる。よってトランジスタＱ６０と共にカレントミラー回路を構成するトランジスタＱ５０のコレクタ電流ＩＱ５０も、温度依存性のない電流となる。尚本実施例では、トランジスタＱ５０のコレクタ電流ＩＱ５０が補正電流Ｉｈを決定する際の基準電流値となる。
【００３５】
このときトランジスタＱ５０のコレクタとトランジスタＱ４０のコレクタとの接続点から出力される補正電流Ｉｈは、コレクタ電流ＩＱ５０とコレクタ電流ＩＱ４０との差分により決定される。このため補正回路１２０では、トランジスタＱ５０のコレクタ電流ＩＱ５０が適正な値となるように設計することにより、コレクタ電流ＩＱ１０の温度依存性を打ち消す補正電流Ｉｈを出力することができる。
【００３６】
以下に図３を参照して、コレクタ電流ＩＱ５０の決定方法について説明する。図３は、トランジスタＱ５０のコレクタ電流ＩＱ５０の決定方法について説明する図である。図３に示す図では、縦軸が電流、横軸が温度とした。
【００３７】
本実施例では、トランジスタＱ５０のコレクタ電流ＩＱ５０は、基準電圧回路１００の補償温度範囲をΔＴとしたとき、補償温度範囲の中心におけるトランジスタＱ４０のコレクタ電流ＩＱ４０と等しくなるように設定する。図３（Ａ）は、コレクタ電流ＩＱ５０の設定を示す図である。コレクタ電流ＩＱ５０が、補償温度範囲ΔＴの中心温度Ｔａにおけるコレクタ電流ＩＱ４０の値と等しくなるように設定されていることがわかる。
【００３８】
図３（Ａ）に示すようにコレクタ電流ＩＱ５０を設定すると、補正電流Ｉｈは、コレクタ電流ＩＱ５０とコレクタ電流ＩＱ４０との差分であるから、図３（Ｂ）に示すようになる。補正電流Ｉｈがバンドギャップ回路１１０に供給されたときのコレクタ電流ＩＱ１０は、図３（Ｃ）に示すようになる。
【００３９】
補正回路１２０の出力端子Ｔ１から出力された補正電流Ｉｈは、抵抗Ｒ１０を流れる電流Ｉ１０に重畳される。補正電流Ｉｈは、補正前のコレクタ電流ＩＱ１０の温度依存性を打ち消すような電流であるから、コレクタ電流ＩＱ１０は、図３（Ｃ）に示すように温度変化に対して一定となるように補正される。
【００４０】
コレクタ電流ＩＱ１０が補正電流により補正されると、トランジスタＱ１０のベース・エミッタ順方向電圧ＶＢＥ１０の温度に対する線形性が確保されるため、温度の変動による出力電圧ＶＢＧの変動を抑制することができる。図４は、出力電圧ＶＢＧの改善を示す図である。図４では、縦軸を電圧、横軸を温度とした。
【００４１】
図４において、実線４１は、基準電圧回路１００の出力端子Ｖｏｕｔから出力される出力電圧ＶＢＧを示す。また破線４２は、従来の基準電圧回路から出力される出力電圧を示す。
【００４２】
本実施例の基準電圧回路１００では、補償温度範囲ΔＴにおける従来の基準電圧回路の出力電圧の変動幅がＶ１からＶ２までであるのに対し、出力電圧ＶＢＧの変動幅をＶ３からＶ２までとなり、温度に対する出力電圧ＶＢＧの変動が改善されていることがわかる。したがって、本実施例の基準電圧回路１００によれば、温度に対する出力電圧精度を向上させることができる。
【００４３】
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、バンドギャップ回路を用いた基準電圧回路に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の基準電圧回路１００を示す図である。
【図２】本発明の基準電圧回路１００の有する補正回路１２０を示す図である。
【図３】トランジスタＱ５０のコレクタ電流ＩＱ５０の決定方法について説明する図である。
【図４】出力電圧ＶＢＧの改善を示す図である。
【図５】従来のバンドギャップ回路を用いた基準電圧回路を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１００  基準電圧回路
１１０  バンドギャップ回路
１１１、１２１  定電流源
１１２  誤差増幅回路
１２０  補正回路
【図１】
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【図２】
2009211415.tif 000006
【図３】
2009211415.tif 000007
【図４】
2009211415.tif 000008
【図５】
2009211415.tif 000009