專利名稱：基準電壓生成電路及基準電壓源的制作方法
技術領域：
本發明涉及生成規定的基準電壓的基準電壓生成電路及具備該基準電壓生成電路的基準電壓源，特別涉及溫度特性優良的基準電壓生成電路及基準電壓源。
背景技術：
已知有用于與溫度無關地穩定供給規定的基準電壓的基準電壓生成電路。圖14是表示以往的基準電壓生成電路的基本結構的電路圖。如圖14所示，基準電壓生成電路110具備第I路徑P10，串聯連接有第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，串聯連接有第2電阻R20和所流動的電流密度與第I 二極管特性元件QlO不同的第2 二極管特性元件Q20 ;以及差動放大器(amplifier) 40，輸入由第I電阻RlO進行降壓后的電壓VlO和由第2電阻R20進行降壓后的電壓V20。而且，在第2路徑P20中，與第2電阻R20串聯連接有第3電阻R30。并且構成為，將施加至第I電阻RlO及第2電阻R20的電壓(在圖14的例子中為差動放大器40的輸出電壓)作為基準電壓VBG來輸出。在這樣的基準電壓生成電路中，基于對所流動的電流密度不同的2個二極管特性元件Q10、Q20分別施加的電壓的差分，對第3電阻(及第2電阻R20)進行調整，以消除基準電壓VBG對溫度的依存(使基準電壓VBG對溫度T的微分成為dVBG / dT = O)。這樣得到的基準電壓VBG已知的是，雖然由溫度引起的變動幅度變小，但是嚴格地講仍然根據溫度而以2次函數變化。圖15是表示由以往的基準電壓生成電路得到的基準電壓的溫度依存特性的圖表。圖15示出了在設想的溫度范圍(一 50°C 150°C)內具有2次函數的溫度依存特性。這是由于，雖然通過圖14所示那樣的基準電壓生成電路使基準電壓的I次溫度系數相抵消，但是2次溫度系數依然存在。作為用于消除這樣的2次函數的溫度依存特性的方法，從理論上可以想到如下方法通過與溫度相對應地在圖14所示那樣的基準電壓生成電路的電流路徑中流動以2次函數變化的電流，來消除2次函數的溫度依存特性。但是，為了生成與2次函數的溫度依存特性相對應地以2次函數變化的電流，電路變得復雜，是不現實的。于是，針對這樣的溫度依存特性，提出了例如如下結構設置多個修正電流生成電路，使用由在多個溫度范圍的每一個中不同的修正電流生成電路生成的修正電流(例如參照專利文獻I)。此外，提出了如下結構生成相對于絕對溫度線性變化的PTAT電流，使用該PTAT電流和電阻進行調整，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，由此進行溫度補償(例如參照專利文獻2)。在先技術文獻專利文獻專利文獻1:美國專利第7728575號說明書專利文獻2 :美國專利第7750728號說明書
發明內容
發明所要解決的技術問題但是，如專利文獻I所示那樣設置多個修正電流生成電路會存在電路結構變復雜的問題。此外，為了提高溫度依存特性，不應按照溫度范圍，而需要依據實際溫度進行調整。此外，如專利文獻2所示那樣調整PTAT電流和CTAT電流之間的差分的結構也使電路結構變得復雜。而且，在專利文獻I及2中，本來都是通過調整用于修正I次溫度系數的電阻值來一并進行溫度補償，在提高溫度依存特性方面存在極限。
發明內容
本發明解決這樣的以往的技術問題，其目的在于，提供一種能夠以簡單的結構來提高溫度依存特性的基準電壓生成電路。用于解決技術問題的技術手段本發明的一個方式的基準電壓生成電路具備基準電壓生成電路單元，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的電流密度不同的第2 二極管特性元件，輸出基于對該第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電壓；第I調整電路單元，調整所述基準電壓的I次溫度系數；以及第2調整電路單元，調整所述基準電壓的2次溫度系數。根據上述結構，基準電壓生成電路單元所生成的基準電壓的I次溫度系數被第I調整電路單元調整，基準電壓的2次溫度系數被第2調整電路單元。這樣，I次溫度系數和2次溫度系數被相互獨立的調整電路單元調整，因此，能夠以簡單的結構提高溫度依存特性。也可以是，所述第2調整電路單元包括電流源，該電流源生成被調整為使所述基準電壓的二階微分成分被抵消的電流。據此，進行了調整的電流使得基準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電壓的二階微分成分抵消的特性的二極管特性。據此，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函數的式子來表示，在其二階微分成分中也能夠使用該電流自身來進行表示，因此，能夠容易地生成使從基準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，能夠以簡單的結構容易地生成將基準電壓的二階微分成分抵消的電流。而且，也可以構成為，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的電流，在所述第I電路單元的集電極(collector)與發射極(emitter)之間流動電流；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)中流動的電流，向所述基準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調整輸入輸出比，來調整向基準電壓生成電路單元輸入的電流值。據此，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，能夠用包含指數函數的式子來表示。并且，通過調整電流鏡像電路單元的輸入輸出比來調整向基準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，通過調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生成用調整2次溫度系數的電流。此外，通過使用第2電路單元作為第I電路單元的電流源，能夠利用在基準電壓生成電路單元中利用的電流來生成調整電流。因此，不需要另外設置電流源，能夠以簡單的結構容易地生成用于調整基準電壓的2次溫度系數的調整電流。此外，也可以是，所述基準電壓生成電路單元構成為，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連接的第2電阻；和差動放大器，被輸入所述第I路徑的規定部位處的第I電壓和所述第2路徑的與所述第I電壓對應的部位處的第2電壓；該基準電壓生成電路單元將對所述第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電壓來輸出；所述第I調整電路單元包括調整電阻，該調整電阻與所述第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連接。本發明的其他方式的基準電壓源具備上述結構的基準電壓生成電路和對所述基準電壓進行放大的放大器。根據上述結構的基準電壓源，輸出I次溫度系數和2次溫度系數被相互獨立的調整電路單元調整后的基準電壓，因此能夠以簡單的結構提高溫度依存特性。參照附圖，根據以下的優選實施方式的詳細說明，能夠清楚本發明的上述目的、其他目的、特征及優點。發明效果本發明通過如以上所說明那樣構成，獲得了能夠以簡單的結構提高溫度依存特性的效果。
圖1是表示本發明的第I實施方式的基準電壓生成電路的概略結構例的電路圖。圖2是表示圖1所示的基準電壓生成電路的具體的結構例的電路圖。圖3是表示本發明的第2實施方式的基準電壓生成電路的概略結構例的電路圖。圖4是表示圖3所示的基準電壓生成電路的更具體的結構例的電路圖。圖5是表示圖2所示的基準電壓生成電路中的差動放大器的結構例的電路圖。圖6是表示npn晶體管的基極電流相對于溫度的變化特性的圖表。圖7是表示圖4所示的基準電壓生成電路中的電流鏡像電路單元的結構例的電路圖。圖8是表示由圖3所示的基準電壓生成電路輸出的基準電壓的圖表。圖9是表示由圖3所示的基準電壓生成電路輸出的基準電壓的圖表。圖10是表示與從圖2所示的基準電壓生成電路輸出的基準電壓相對于溫度變化的變化有關的模擬結果的圖表。圖11是表示本發明的第2實施方式的變形例的基準電壓生成電路的概略結構例的電路圖。圖12是表示應用了本發明的一實施方式的基準電壓生成電路的基準電壓源的一個概略結構例的電路圖。圖13是表示應用了本發明的一實施方式的基準電壓源的裝置的概略結構例的電路圖。圖14是表示以往的基準電壓生成電路的基本結構的電路圖。
圖15是表示由以往的基準電壓生成電路得到的基準電壓的溫度依存特性的圖表。
具體實施例方式以下，參照
本發明的實施方式。另外，以下在全部圖中對相同或者相當的要素賦予相同的參照標記，并省略其重復說明。<第I實施方式>首先，說明本發明的第I實施方式的基準電壓生成電路。圖1是表示本發明的第I實施方式的基準電壓生成電路的概略結構例的電路圖。如圖1所示，本實施方式中的基準電壓生成電路10具備基準電壓生成電路單元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的電流密度不同 的第2 二極管特性元件(后述)，輸出基于對該第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電壓VBGl ;第I調整電路單元2，調整基準電壓VBGl的I次溫度系數；以及第2調整電路單元3，調整基準電壓VBGl的2次溫度系數。根據上述結構，由基準電壓生成電路單元I生成的基準電壓VBGl的I次溫度系數被第I調整電路單元2調整，基準電壓VBGl的2次溫度系數被第2調整電路單元3調整。這樣，I次溫度系數和2次溫度系數被相互獨立的調整電路單元2、3調整，所以能夠以簡單的結構提高溫度依存特性。以下具體地進行說明。圖2是表示圖1所示的基準電壓生成電路的具體的結構例的電路圖。如圖2所示，在本實施方式的基準電壓生成電路中，基準電壓生成電路單元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串聯連接的第2電阻R2。在此，設第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，基準電壓生成電路單元I具備差動放大器4，被輸入第I路徑Pl的規定部位處的第I電壓Vl和第2路徑Ρ2的與第I電壓Vl對應的部位處的第2電壓V2。在本實施方式中，第I電壓Vl是在第I路徑Pl中由第I電阻Rl將差動放大器4的輸出電壓Vo、SP基準電壓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將差動放大器4的輸出電壓Vo、即基準電壓VBG2降壓后的電壓。差動放大器4的非反轉輸入端子被施加第I電壓VI，反轉輸入端子被施加第2電壓V2。并且，基準電壓生成電路單元I構成為，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)的電壓作為基準電壓VBG2來輸出。此外，第I調整電路單元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連接的調整電阻R3。而且，第2調整電路單元3包括電流源6，該電流源6生成被調整成基準電壓VGB2的二階微分成分相互抵消的調整電流Icr。在本實施方式中，電流源6與差動放大器4的反轉輸入端子連接。在此，說明本發明的原理。首先，說明通過設置第I調整電路單元2來調整基準電壓VBG2的I次溫度系數的情況。若將第I路徑Pl中流動的電流設為I1、將第2路徑P2中流動的電流設為12、將第I及第2 二極管特性元件D1、D2的飽和電流設為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。[數式I]
權利要求
1.一種基準電壓生成電路，具備基準電壓生成電路單元，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的電流密度不同的第2 二極管特性元件，輸出基于對該第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電壓；第I調整電路單元，調整所述基準電壓的I次溫度系數；以及第2調整電路單元，調整所述基準電壓的2次溫度系數。
2.如權利要求1所述的基準電壓生成電路，所述第2調整電路單元包括電流源，該電流源生成被調整為使所述基準電壓的二階微分成分相抵消的電流。
3.如權利要求2所述的基準電壓生成電路，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電壓的二階微分成分抵消的特性的二極管特性。
4.如權利要求3所述的基準電壓生成電路，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的電流，在所述第I電路單元的集電極與發射極之間流動電流；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的電流，向所述基準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調整輸入輸出比，來調整向基準電壓生成電路單元輸入的電流值。
5.如權利要求1所述的基準電壓生成電路，所述基準電壓生成電路單元構成為，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連接的第2電阻；以及差動放大器，被輸入所述第I路徑的規定部位處的第I電壓和所述第2路徑的與所述第I電壓對應的部位處的第2電壓；該基準電壓生成電路單元將對所述第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電壓來輸出；所述第I調整電路單元包括調整電阻，該調整電阻與所述第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連接。
6.一種基準電壓源，具備權利要求1所述的基準電壓生成電路；以及放大器，將所述基準電壓放大。
全文摘要
提供一種能夠以簡單的結構提高溫度依存特性的基準電壓生成電路。具備基準電壓生成電路單元(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)相比流動的電流密度不同的第2二極管特性元件(D2)，輸出基于對該第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電壓(VBG2)；第1調整電路單元(2)，調整基準電壓(VBG2)的1次溫度系數；以及第2調整電路單元(3)，調整基準電壓(VBG2)的2次溫度系數。
文檔編號G05F3/30GK103026311SQ20128000212
公開日2013年4月3日 申請日期2012年3月9日 優先權日2011年5月20日
發明者小笹正之, 犬飼文人 申請人:松下電器產業株式會社