專(zhuān)利名稱(chēng)：基準(zhǔn)電壓生成電路及基準(zhǔn)電壓源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生成規(guī)定的基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)電壓生成電路及具備該基準(zhǔn)電壓生成電路的基準(zhǔn)電壓源，特別涉及溫度特性優(yōu)良的基準(zhǔn)電壓生成電路及基準(zhǔn)電壓源。
背景技術(shù)：
已知有用于與溫度無(wú)關(guān)地穩(wěn)定供給規(guī)定的基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)電壓生成電路。圖14是表示以往的基準(zhǔn)電壓生成電路的基本結(jié)構(gòu)的電路圖。如圖14所示，基準(zhǔn)電壓生成電路110具備第I路徑P10，串聯(lián)連接有第I電阻RlO和二極管(diode)或雙極晶體管(bipolartransistor)等具有二極管特性(基于PN結(jié)的電流-電壓特性)的第I 二極管特性元件QlO ；第2路徑P20，串聯(lián)連接有第2電阻R20和所流動(dòng)的電流密度與第I 二極管特性元件QlO不同的第2 二極管特性元件Q20 ;以及差動(dòng)放大器(amplifier) 40，輸入由第I電阻RlO進(jìn)行降壓后的電壓VlO和由第2電阻R20進(jìn)行降壓后的電壓V20。而且，在第2路徑P20中，與第2電阻R20串聯(lián)連接有第3電阻R30。并且構(gòu)成為，將施加至第I電阻RlO及第2電阻R20的電壓(在圖14的例子中為差動(dòng)放大器40的輸出電壓)作為基準(zhǔn)電壓VBG來(lái)輸出。在這樣的基準(zhǔn)電壓生成電路中，基于對(duì)所流動(dòng)的電流密度不同的2個(gè)二極管特性元件Q10、Q20分別施加的電壓的差分，對(duì)第3電阻(及第2電阻R20)進(jìn)行調(diào)整，以消除基準(zhǔn)電壓VBG對(duì)溫度的依存(使基準(zhǔn)電壓VBG對(duì)溫度T的微分成為dVBG / dT = O)。這樣得到的基準(zhǔn)電壓VBG已知的是，雖然由溫度引起的變動(dòng)幅度變小，但是嚴(yán)格地講仍然根據(jù)溫度而以2次函數(shù)變化。圖15是表示由以往的基準(zhǔn)電壓生成電路得到的基準(zhǔn)電壓的溫度依存特性的圖表。圖15示出了在設(shè)想的溫度范圍(一 50°C 150°C)內(nèi)具有2次函數(shù)的溫度依存特性。這是由于，雖然通過(guò)圖14所示那樣的基準(zhǔn)電壓生成電路使基準(zhǔn)電壓的I次溫度系數(shù)相抵消，但是2次溫度系數(shù)依然存在。作為用于消除這樣的2次函數(shù)的溫度依存特性的方法，從理論上可以想到如下方法通過(guò)與溫度相對(duì)應(yīng)地在圖14所示那樣的基準(zhǔn)電壓生成電路的電流路徑中流動(dòng)以2次函數(shù)變化的電流，來(lái)消除2次函數(shù)的溫度依存特性。但是，為了生成與2次函數(shù)的溫度依存特性相對(duì)應(yīng)地以2次函數(shù)變化的電流，電路變得復(fù)雜，是不現(xiàn)實(shí)的。于是，針對(duì)這樣的溫度依存特性，提出了例如如下結(jié)構(gòu)設(shè)置多個(gè)修正電流生成電路，使用由在多個(gè)溫度范圍的每一個(gè)中不同的修正電流生成電路生成的修正電流(例如參照專(zhuān)利文獻(xiàn)I)。此外，提出了如下結(jié)構(gòu)生成相對(duì)于絕對(duì)溫度線性變化的PTAT電流，使用該P(yáng)TAT電流和電阻進(jìn)行調(diào)整，以使與CTAT電流的差分成為0，該CTAT電流與施加至二極管特性元件的電壓成正比，由此進(jìn)行溫度補(bǔ)償(例如參照專(zhuān)利文獻(xiàn)2)。在先技術(shù)文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)1:美國(guó)專(zhuān)利第7728575號(hào)說(shuō)明書(shū)專(zhuān)利文獻(xiàn)2 :美國(guó)專(zhuān)利第7750728號(hào)說(shuō)明書(shū)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題但是，如專(zhuān)利文獻(xiàn)I所示那樣設(shè)置多個(gè)修正電流生成電路會(huì)存在電路結(jié)構(gòu)變復(fù)雜的問(wèn)題。此外，為了提高溫度依存特性，不應(yīng)按照溫度范圍，而需要依據(jù)實(shí)際溫度進(jìn)行調(diào)整。此外，如專(zhuān)利文獻(xiàn)2所示那樣調(diào)整PTAT電流和CTAT電流之間的差分的結(jié)構(gòu)也使電路結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。而且，在專(zhuān)利文獻(xiàn)I及2中，本來(lái)都是通過(guò)調(diào)整用于修正I次溫度系數(shù)的電阻值來(lái)一并進(jìn)行溫度補(bǔ)償，在提高溫度依存特性方面存在極限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決這樣的以往的技術(shù)問(wèn)題，其目的在于，提供一種能夠以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)來(lái)提高溫度依存特性的基準(zhǔn)電壓生成電路。用于解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)手段本發(fā)明的一個(gè)方式的基準(zhǔn)電壓生成電路具備基準(zhǔn)電壓生成電路單元，具有第I二極管特性元件和與該第I二極管特性元件相比流動(dòng)的電流密度不同的第2 二極管特性元件，輸出基于對(duì)該第I二極管特性元件和第2 二極管特性元件施加的電壓之差而生成的基準(zhǔn)電壓；第I調(diào)整電路單元，調(diào)整所述基準(zhǔn)電壓的I次溫度系數(shù)；以及第2調(diào)整電路單元，調(diào)整所述基準(zhǔn)電壓的2次溫度系數(shù)。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，基準(zhǔn)電壓生成電路單元所生成的基準(zhǔn)電壓的I次溫度系數(shù)被第I調(diào)整電路單元調(diào)整，基準(zhǔn)電壓的2次溫度系數(shù)被第2調(diào)整電路單元。這樣，I次溫度系數(shù)和2次溫度系數(shù)被相互獨(dú)立的調(diào)整電路單元調(diào)整，因此，能夠以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)提高溫度依存特性。也可以是，所述第2調(diào)整電路單元包括電流源，該電流源生成被調(diào)整為使所述基準(zhǔn)電壓的二階微分成分被抵消的電流。據(jù)此，進(jìn)行了調(diào)整的電流使得基準(zhǔn)電壓的二階微分成分被抵消，因此能夠容易地提高溫度依存特性。而且，可以是，所述電流源包括第I電路單元，該第I電路單元具備使該生成的電流具有將所述基準(zhǔn)電壓的二階微分成分抵消的特性的二極管特性。據(jù)此，基于具有二極管特性的第I電路單元的電流能夠以包括指數(shù)函數(shù)的式子來(lái)表示，在其二階微分成分中也能夠使用該電流自身來(lái)進(jìn)行表示，因此，能夠容易地生成使從基準(zhǔn)電壓中將基于這樣的電流的電壓后的電壓的二階微分成分為O的電流。因此，能夠以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)容易地生成將基準(zhǔn)電壓的二階微分成分抵消的電流。而且，也可以構(gòu)成為，所述第I電路單元包括雙極晶體管；所述電流源具備所述第I電路單元；第2電路單元，基于在所述基準(zhǔn)電壓生成電路單元的所述第I及第2 二極管元件的某一方中流動(dòng)的電流，在所述第I電路單元的集電極(collector)與發(fā)射極(emitter)之間流動(dòng)電流；和電流鏡像(current mirror)電路單元,被輸入所述第I電路單元的基極(base)中流動(dòng)的電流，向所述基準(zhǔn)電壓生成電路單元的路徑輸出修正電流；所述電流鏡像電路單元通過(guò)調(diào)整輸入輸出比，來(lái)調(diào)整向基準(zhǔn)電壓生成電路單元輸入的電流值。據(jù)此，基于第I電路單兀的電流成為雙極晶體管的基極電流。雙極晶體管的基極電流由于具有二極管特性，因此，能夠用包含指數(shù)函數(shù)的式子來(lái)表示。并且，通過(guò)調(diào)整電流鏡像電路單元的輸入輸出比來(lái)調(diào)整向基準(zhǔn)電壓生成電路單元的路徑流入或者從該路徑流出的修正電流的大小。因此，通過(guò)調(diào)整電流鏡像電路單元的輸入輸出比，能夠容易地基于修正電流來(lái)生成用調(diào)整2次溫度系數(shù)的電流。此外，通過(guò)使用第2電路單元作為第I電路單元的電流源，能夠利用在基準(zhǔn)電壓生成電路單元中利用的電流來(lái)生成調(diào)整電流。因此，不需要另外設(shè)置電流源，能夠以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)容易地生成用于調(diào)整基準(zhǔn)電壓的2次溫度系數(shù)的調(diào)整電流。此外，也可以是，所述基準(zhǔn)電壓生成電路單元構(gòu)成為，具備第I路徑，包括所述第I二極管特性元件和與該第I二極管特性元件串聯(lián)連接的第I電阻;第2路徑，包括所述第2 二極管特性元件和與該第2 二極管特性元件串聯(lián)連接的第2電阻；和差動(dòng)放大器，被輸入所述第I路徑的規(guī)定部位處的第I電壓和所述第2路徑的與所述第I電壓對(duì)應(yīng)的部位處的第2電壓；該基準(zhǔn)電壓生成電路單元將對(duì)所述第I電阻及所述第2電阻的至少一方施加的電壓作為所述基準(zhǔn)電壓來(lái)輸出；所述第I調(diào)整電路單元包括調(diào)整電阻，該調(diào)整電阻與所述第I二極管特性元件及所述第2 二極管特性元件中的某一個(gè)連接。本發(fā)明的其他方式的基準(zhǔn)電壓源具備上述結(jié)構(gòu)的基準(zhǔn)電壓生成電路和對(duì)所述基準(zhǔn)電壓進(jìn)行放大的放大器。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的基準(zhǔn)電壓源，輸出I次溫度系數(shù)和2次溫度系數(shù)被相互獨(dú)立的調(diào)整電路單元調(diào)整后的基準(zhǔn)電壓，因此能夠以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)提高溫度依存特性。參照附圖，根據(jù)以下的優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)說(shuō)明，能夠清楚本發(fā)明的上述目的、其他目的、特征及優(yōu)點(diǎn)。發(fā)明效果本發(fā)明通過(guò)如以上所說(shuō)明那樣構(gòu)成，獲得了能夠以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)提高溫度依存特性的效果。


圖1是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式的基準(zhǔn)電壓生成電路的概略結(jié)構(gòu)例的電路圖。圖2是表示圖1所示的基準(zhǔn)電壓生成電路的具體的結(jié)構(gòu)例的電路圖。圖3是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的基準(zhǔn)電壓生成電路的概略結(jié)構(gòu)例的電路圖。圖4是表示圖3所示的基準(zhǔn)電壓生成電路的更具體的結(jié)構(gòu)例的電路圖。圖5是表示圖2所示的基準(zhǔn)電壓生成電路中的差動(dòng)放大器的結(jié)構(gòu)例的電路圖。圖6是表示npn晶體管的基極電流相對(duì)于溫度的變化特性的圖表。圖7是表示圖4所示的基準(zhǔn)電壓生成電路中的電流鏡像電路單元的結(jié)構(gòu)例的電路圖。圖8是表示由圖3所示的基準(zhǔn)電壓生成電路輸出的基準(zhǔn)電壓的圖表。圖9是表示由圖3所示的基準(zhǔn)電壓生成電路輸出的基準(zhǔn)電壓的圖表。圖10是表示與從圖2所示的基準(zhǔn)電壓生成電路輸出的基準(zhǔn)電壓相對(duì)于溫度變化的變化有關(guān)的模擬結(jié)果的圖表。圖11是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的變形例的基準(zhǔn)電壓生成電路的概略結(jié)構(gòu)例的電路圖。圖12是表示應(yīng)用了本發(fā)明的一實(shí)施方式的基準(zhǔn)電壓生成電路的基準(zhǔn)電壓源的一個(gè)概略結(jié)構(gòu)例的電路圖。圖13是表示應(yīng)用了本發(fā)明的一實(shí)施方式的基準(zhǔn)電壓源的裝置的概略結(jié)構(gòu)例的電路圖。圖14是表示以往的基準(zhǔn)電壓生成電路的基本結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖15是表示由以往的基準(zhǔn)電壓生成電路得到的基準(zhǔn)電壓的溫度依存特性的圖表。
具體實(shí)施例方式以下，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。另外，以下在全部圖中對(duì)相同或者相當(dāng)?shù)囊刭x予相同的參照標(biāo)記，并省略其重復(fù)說(shuō)明。<第I實(shí)施方式>首先，說(shuō)明本發(fā)明的第I實(shí)施方式的基準(zhǔn)電壓生成電路。圖1是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式的基準(zhǔn)電壓生成電路的概略結(jié)構(gòu)例的電路圖。如圖1所示，本實(shí)施方式中的基準(zhǔn)電壓生成電路10具備基準(zhǔn)電壓生成電路單元1，具有第I 二極管特性元件(后述)和與該第I 二極管特性元件相比所流動(dòng)的電流密度不同 的第2 二極管特性元件(后述)，輸出基于對(duì)該第I 二極管特性元件和第2 二極管特性元件施加的電壓之差而生成的基準(zhǔn)電壓VBGl ;第I調(diào)整電路單元2，調(diào)整基準(zhǔn)電壓VBGl的I次溫度系數(shù)；以及第2調(diào)整電路單元3，調(diào)整基準(zhǔn)電壓VBGl的2次溫度系數(shù)。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由基準(zhǔn)電壓生成電路單元I生成的基準(zhǔn)電壓VBGl的I次溫度系數(shù)被第I調(diào)整電路單元2調(diào)整，基準(zhǔn)電壓VBGl的2次溫度系數(shù)被第2調(diào)整電路單元3調(diào)整。這樣，I次溫度系數(shù)和2次溫度系數(shù)被相互獨(dú)立的調(diào)整電路單元2、3調(diào)整，所以能夠以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)提高溫度依存特性。以下具體地進(jìn)行說(shuō)明。圖2是表示圖1所示的基準(zhǔn)電壓生成電路的具體的結(jié)構(gòu)例的電路圖。如圖2所示，在本實(shí)施方式的基準(zhǔn)電壓生成電路中，基準(zhǔn)電壓生成電路單元I具備 第I路徑P1，包括第I 二極管特性元件Dl和與該第I 二極管特性元件Dl串聯(lián)連接的第I電阻Rl ；以及第2路徑P2，包括第2 二極管特性元件D2和與該第2 二極管特性元件D2串聯(lián)連接的第2電阻R2。在此，設(shè)第2 二極管特性元件Dl的電流密度(元件尺寸)m2為第I 二極管特性元件Dl的電流密度ml的η倍(ml = I, m2 = η)。而且，基準(zhǔn)電壓生成電路單元I具備差動(dòng)放大器4，被輸入第I路徑Pl的規(guī)定部位處的第I電壓Vl和第2路徑Ρ2的與第I電壓Vl對(duì)應(yīng)的部位處的第2電壓V2。在本實(shí)施方式中，第I電壓Vl是在第I路徑Pl中由第I電阻Rl將差動(dòng)放大器4的輸出電壓Vo、SP基準(zhǔn)電壓VBG2降壓后的電壓，第2電壓V2是在第2路徑P2中由第2電阻R2將差動(dòng)放大器4的輸出電壓Vo、即基準(zhǔn)電壓VBG2降壓后的電壓。差動(dòng)放大器4的非反轉(zhuǎn)輸入端子被施加第I電壓VI，反轉(zhuǎn)輸入端子被施加第2電壓V2。并且，基準(zhǔn)電壓生成電路單元I構(gòu)成為，將被施加至第I電阻Rl及第2電阻R2的至少一方(圖2中為雙方)的電壓作為基準(zhǔn)電壓VBG2來(lái)輸出。此外，第I調(diào)整電路單元2包括與第I 二極管特性元件Dl及第2 二極管特性元件的某一個(gè)連接的調(diào)整電阻R3。而且，第2調(diào)整電路單元3包括電流源6，該電流源6生成被調(diào)整成基準(zhǔn)電壓VGB2的二階微分成分相互抵消的調(diào)整電流Icr。在本實(shí)施方式中，電流源6與差動(dòng)放大器4的反轉(zhuǎn)輸入端子連接。在此，說(shuō)明本發(fā)明的原理。首先，說(shuō)明通過(guò)設(shè)置第I調(diào)整電路單元2來(lái)調(diào)整基準(zhǔn)電壓VBG2的I次溫度系數(shù)的情況。若將第I路徑Pl中流動(dòng)的電流設(shè)為I1、將第2路徑P2中流動(dòng)的電流設(shè)為12、將第I及第2 二極管特性元件D1、D2的飽和電流設(shè)為IS1、IS2，則施加至第I及第2 二極管特性元件D1、D2的二極管特性電壓VD1、VD2使用熱電壓VT而能夠如下表示。[數(shù)式I]
權(quán)利要求
1.一種基準(zhǔn)電壓生成電路，具備基準(zhǔn)電壓生成電路單元，具有第I 二極管特性元件和與該第I 二極管特性元件相比流動(dòng)的電流密度不同的第2 二極管特性元件，輸出基于對(duì)該第I 二極管特性元件和第2 二極管特性元件施加的電壓之差而生成的基準(zhǔn)電壓；第I調(diào)整電路單元，調(diào)整所述基準(zhǔn)電壓的I次溫度系數(shù)；以及第2調(diào)整電路單元，調(diào)整所述基準(zhǔn)電壓的2次溫度系數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的基準(zhǔn)電壓生成電路，所述第2調(diào)整電路單元包括電流源，該電流源生成被調(diào)整為使所述基準(zhǔn)電壓的二階微分成分相抵消的電流。
3.如權(quán)利要求2所述的基準(zhǔn)電壓生成電路，所述電流源包括第I電路單元，該第I電路單元具備使該生成的電流具有將所述基準(zhǔn)電壓的二階微分成分抵消的特性的二極管特性。
4.如權(quán)利要求3所述的基準(zhǔn)電壓生成電路，所述第I電路單元包括雙極晶體管；所述電流源具備所述第I電路單元;第2電路單元，基于在所述基準(zhǔn)電壓生成電路單元的所述第I及第2 二極管元件的某一方中流動(dòng)的電流，在所述第I電路單元的集電極與發(fā)射極之間流動(dòng)電流；以及電流鏡像電路單元，被輸入在所述第I電路單元的基極中流動(dòng)的電流，向所述基準(zhǔn)電壓生成電路單元的路徑輸出修正電流；所述電流鏡像電路單元通過(guò)調(diào)整輸入輸出比，來(lái)調(diào)整向基準(zhǔn)電壓生成電路單元輸入的電流值。
5.如權(quán)利要求1所述的基準(zhǔn)電壓生成電路，所述基準(zhǔn)電壓生成電路單元構(gòu)成為，具備第I路徑，包括所述第I 二極管特性元件和與該第I 二極管特性元件串聯(lián)連接的第I電阻;第2路徑，包括所述第2 二極管特性元件和與該第2 二極管特性元件串聯(lián)連接的第2電阻；以及差動(dòng)放大器，被輸入所述第I路徑的規(guī)定部位處的第I電壓和所述第2路徑的與所述第I電壓對(duì)應(yīng)的部位處的第2電壓；該基準(zhǔn)電壓生成電路單元將對(duì)所述第I電阻及所述第2電阻的至少一方施加的電壓作為所述基準(zhǔn)電壓來(lái)輸出；所述第I調(diào)整電路單元包括調(diào)整電阻，該調(diào)整電阻與所述第I 二極管特性元件及所述第2 二極管特性元件中的某一個(gè)連接。
6.一種基準(zhǔn)電壓源，具備權(quán)利要求1所述的基準(zhǔn)電壓生成電路；以及放大器，將所述基準(zhǔn)電壓放大。
全文摘要
提供一種能夠以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)提高溫度依存特性的基準(zhǔn)電壓生成電路。具備基準(zhǔn)電壓生成電路單元(1)，具有第1二極管特性元件(D1)和與該第1二極管特性元件(D1)相比流動(dòng)的電流密度不同的第2二極管特性元件(D2)，輸出基于對(duì)該第1二極管特性元件和第2二極管特性元件施加的電壓之差而生成的基準(zhǔn)電壓(VBG2)；第1調(diào)整電路單元(2)，調(diào)整基準(zhǔn)電壓(VBG2)的1次溫度系數(shù)；以及第2調(diào)整電路單元(3)，調(diào)整基準(zhǔn)電壓(VBG2)的2次溫度系數(shù)。
文檔編號(hào)G05F3/30GK103026311SQ20128000212
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月20日
發(fā)明者小笹正之, 犬飼文人 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社