專利名稱：溫度傳感器電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種溫度傳感器電路，特別是一種半導(dǎo)體溫度傳感器電 路，例如，適宜在檢測(cè)周圍溫度并進(jìn)行電子電路的溫度補(bǔ)償時(shí)應(yīng)用的溫度 傳感器電路。
背景技術(shù)：
以往，例如，作為這種溫度傳感器電路，公知有以帶隙基準(zhǔn)電壓電路 為基本構(gòu)成要素，構(gòu)成為輸出具有規(guī)定的溫度系數(shù)的輸出電壓的溫度傳感 器電路。
對(duì)于這種溫度傳感器電路而言，以進(jìn)行電子電路中的溫度補(bǔ)償為目 的，例如適宜使用于偏置或增益的調(diào)整。
專利文獻(xiàn)1
專利文獻(xiàn)2
專利文獻(xiàn)3
專利文獻(xiàn)4
專利文獻(xiàn)5
日本專利第2897401號(hào)公報(bào) 日本專利第2666620號(hào)公報(bào) 日本特公平7-6847號(hào)公報(bào) 日本特開平5-45233號(hào)公報(bào) 日本專利第3606876號(hào)公報(bào)
但是，上述現(xiàn)有的溫度傳感器電路構(gòu)成為輸出具有正或負(fù)的預(yù)先設(shè)定 的規(guī)定值的溫度系數(shù)的電壓，并不是構(gòu)成為選擇性地獲得具有任意的溫度 系數(shù)的規(guī)定的輸出電壓的溫度傳感器電路。因此，在實(shí)際的電子電路中， 根據(jù)周圍溫度進(jìn)行一些調(diào)整時(shí)，存在需要用于根據(jù)周圍溫度而做出具有必 要的規(guī)定的溫度系數(shù)的輸出電壓的其它電路的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的問題而形成，目的在于提供一種溫度傳感器電路，其能夠選擇性地獲得具有正的規(guī)定范圍的溫度系數(shù)、負(fù)的規(guī)定范圍的溫度系數(shù)或者涉及正和負(fù)雙方的規(guī)定范圍的溫度系數(shù)的輸出電壓，并且能夠?qū)⒖蛇x擇的溫度系數(shù)的輸出溫度特性的交叉點(diǎn)設(shè)定為規(guī)定的溫度。
本發(fā)明的溫度傳感器電路，作為基本構(gòu)成要素具備帶隙基準(zhǔn)電壓電路，該帶隙基準(zhǔn)電壓電路構(gòu)成為消除表現(xiàn)在電阻上的電壓的正的溫度系數(shù)和成二極管連接的雙極性晶體管的基極發(fā)射極間電壓的負(fù)的溫度系數(shù)，所述溫度傳感器電路的特征在于，所述電阻與所述成二極管連接的雙極性晶
體管被分離為雙極性晶體管與所述電阻構(gòu)成的晶體管/電阻串聯(lián)電路、雙極性晶體管與所述成二極管連接的雙極性晶體管構(gòu)成的晶體管/二極管串聯(lián)電路，在所述晶體管/電阻串聯(lián)電路中，所述雙極性晶體管的發(fā)射極與電源電壓端子連接，集電極與所述電阻的一端連接，該電阻的另一端接地，而且，在所述晶體管/二極管串聯(lián)電路中，所述雙極性晶體管的發(fā)射極與電源電壓端子連接'，集電極與所述成二極管連接的雙極性晶體管的集電極連接，所述成二極管連接的雙極性晶體管的發(fā)射極接地，所述溫度傳感器電路還具備第一緩沖電路，其輸入端子與所述晶體管/電阻串聯(lián)電路中的所述電阻的一端連接；第二緩沖電路，其輸入端子與所述晶體管/二極管串聯(lián)電路中的所述成二極管連接的雙極性晶體管的集電極連接；和分壓電路，
其連接在所述第一緩沖電路的輸出端與所述第二緩沖電路的輸出端之間，對(duì)兩輸出端之間的電壓進(jìn)行分壓來(lái)獲得溫度系數(shù)不同的任意的電壓。
所述分壓電路由電阻梯級(jí)電路構(gòu)成，優(yōu)選構(gòu)成為從該梯級(jí)電阻中設(shè)置的多個(gè)端子中的任一個(gè)端子獲得電壓。作為電阻梯級(jí)電路，適宜使用例如串聯(lián)連接MOS晶體管的電路。
另外，對(duì)于從所述分壓電路獲得的溫度系數(shù)不同的多個(gè)電壓的輸出溫度特性的交叉點(diǎn)而言，期望通過調(diào)整所述晶體管/電阻串聯(lián)電路的所述電阻的電阻值，使交叉點(diǎn)處于例如常溫25'C等任意的規(guī)定的溫度。
而且，以能夠按照從所述電阻梯級(jí)電路獲得的電壓只具有正的規(guī)定范圍、只具有負(fù)的規(guī)定范圍或者具有跨越正和負(fù)兩者的規(guī)定范圍的溫度系數(shù)的方式獲得多個(gè)電壓為目的，也可以在所述第一緩沖電路與由MOS晶體管組構(gòu)成的所述電阻梯級(jí)電路的一端之間還插入一個(gè)或多個(gè)MOS晶體管，并且在所述第二緩沖電路與由MOS晶體管組構(gòu)成的所述電阻梯級(jí)電路的另一端之間還插入一個(gè)或多個(gè)MOS晶體管。(發(fā)明效果)
根據(jù)本發(fā)明的溫度傳感器電路，能夠任意選擇性地得到具有正的規(guī)定范圍的溫度系數(shù)、具有負(fù)的規(guī)定范圍的溫度系數(shù)或者具有跨越正和負(fù)兩者的規(guī)定范圍的溫度系數(shù)的電壓，而且不需要復(fù)雜的電路，只用電阻值的設(shè)定就能夠?qū)⑦@些溫度系數(shù)的交叉點(diǎn)設(shè)定為規(guī)定的溫度。


圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的溫度傳感器電路的示意塊圖。
圖2是恒定電壓電路的各電壓的輸出溫度特性圖。
圖3是輸出電路的各電壓的輸出溫度特性圖。 '
圖4是表示交叉點(diǎn)的調(diào)整的狀況的輸出溫度特性圖。
圖5是第一實(shí)施方式的溫度傳感器電路的輸出溫度特性圖。
圖6是現(xiàn)有帶隙基準(zhǔn)電壓電路(恒定電壓電路)的電路圖。
圖7是表示向現(xiàn)有帶隙基準(zhǔn)電壓電路連接負(fù)載的狀態(tài)的電路圖。
圖8是改良的帶隙基準(zhǔn)電壓電路(恒定電壓電路)的電路圖。
圖9是表示向改良的帶隙基準(zhǔn)電壓電路連接負(fù)載的狀態(tài)的電路圖。
圖IO是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的溫度傳感器電路的示意塊圖。
圖中l(wèi)一帶隙基準(zhǔn)電壓電路；2 —輸出電路；3 —第一緩沖電路；4一
第二緩沖電路；5 —分壓電路；Ql Q20 —雙極性晶體管；M1 M26—MOS
晶體管；R1 R10—電阻。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖詳細(xì)說明該發(fā)明的實(shí)施方式，當(dāng)然，該發(fā)明不僅限于以下的實(shí)施方式，只要在本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)，能夠變更為任意的結(jié)構(gòu)。
圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的溫度傳感器電路的示意塊圖。該溫度傳感器電路由帶隙基準(zhǔn)電壓電路(恒定電壓電路)1、為了取出具有正和負(fù)的溫度系數(shù)的輸出電壓而與所述帶隙恒定電壓電路1連接的輸出電路2、用于通過緩沖放大器對(duì)該輸出電路2的具有正的溫度系數(shù)的輸出電壓與具有負(fù)的溫度系數(shù)的輸出電壓進(jìn)行分壓來(lái)得到具有任意的溫度系數(shù)的電壓的分壓電路構(gòu)成。
圖1中由左側(cè)的虛線包圍的部分叫做帶隙基準(zhǔn)恒定電壓電路1。在本發(fā)明的溫度傳感器電路中，對(duì)于該帶隙基準(zhǔn)恒定電壓電路部分的具體結(jié)構(gòu)并沒有特別的限定，能夠適當(dāng)選擇并采用現(xiàn)有已知的任意電路。但是，圖1所示的具體電路改良了現(xiàn)有已知的帶隙基準(zhǔn)恒定電壓電路，作為帶隙基準(zhǔn)恒定電壓電路，其自身具有新穎的結(jié)構(gòu)，能起到特有的作用效果。因此，該電路1當(dāng)然也能適宜使用在本發(fā)明的溫度傳感器電路中。
在與現(xiàn)有已知的結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較的同時(shí)詳細(xì)說明該實(shí)施方式的帶隙基準(zhǔn)恒定電壓電路l。圖6表示現(xiàn)有已知的帶隙基準(zhǔn)電壓電路。該帶隙基準(zhǔn)電壓電路由雙極性晶體管Q21 Q29與電阻元件R21和R22構(gòu)成。上述晶體管中的晶體管Q21和Q29成二極管連接。
成二極管連接的晶體管Q21與晶體管Q24串聯(lián)連接，構(gòu)成第一串聯(lián)電路。晶體管Q21的發(fā)射極與電源電壓Vcc連接，集電極與晶體管Q24的集電極連接，晶體管Q24的發(fā)射極接地。另外，晶體管Q22、互相并聯(lián)連接的晶體管Q25 Q28、電阻R22串聯(lián)連接，構(gòu)成第二串聯(lián)電路。晶體管Q22的發(fā)射極與電源電壓Vcc連接，集電極與晶體管Q25 Q28的集電極連接，晶體管Q25 Q28的發(fā)射極通過電阻R22接地。構(gòu)成第一串聯(lián)電路的成二極管連接的晶體管Q21與構(gòu)成第二串聯(lián)電路的晶體管Q22的基 極彼此相連接，構(gòu)成電流鏡電路。另外，構(gòu)成第一串聯(lián)電路的晶體管24 的基極與構(gòu)成第二串聯(lián)電路的晶體管Q25 Q28的基極連接。
另外，晶體管Q23、電阻R21、成二極管連接的晶體管Q29串聯(lián)連接， 構(gòu)成第三串聯(lián)電路。晶體管Q23的發(fā)射極與電源電壓Vcc連接，集電極通 過電阻R21與成二極管連接的晶體管Q29的集電極連接，晶體管Q29的 發(fā)射極接地。構(gòu)成該第三串聯(lián)電路的晶體管Q23的基極與構(gòu)成第二串聯(lián)電 路的晶體管Q22的集電極連接。另外，構(gòu)成第二串聯(lián)電路的晶體管Q25 Q28與構(gòu)成第三串聯(lián)電路的晶體管Q29的基極彼此相連接，構(gòu)成電流鏡電 路。
上述電路中，晶體管Q24的集電極電流Ic(Q24)、晶體管Q25 Q28 的集電極電流Ic((j25)及晶體管Q29的集電極電流Ic(Q^不受電源電壓Vcc 的變動(dòng)的拘束而相互大致相等，
IC (Q24) = Ic (Q25) = Ic (Q29) 上述的條件成立。因此，在該電路中，輸出電壓VouT,呈恒定電壓特性。
在該狀態(tài)下，如圖7所示，追加串聯(lián)連接了雙極性晶體管Q30、電阻 R23以及成二極管連接的雙極性晶體管Q31的輸出系統(tǒng)時(shí)，伴隨電流增加， 如箭頭所示，需要增加相當(dāng)于集電極電流的增加量的1/hfe的基極電流。 但是，在該電路中，由于流過電阻R22的電流與流過電阻R21的電流大致 相等時(shí)會(huì)平衡，因此電阻R22的電流沒有變化。換言之，由于晶體管Q30 與晶體管Q23的總基極電流與圖6所示的一個(gè)電路時(shí)相同，因此相當(dāng)于每 一個(gè)電路的基極電流會(huì)減少。由此，集電極電流也會(huì)減少，存在輸出電壓
VouT,和輸出電壓V。UT2降低的問題。作為其它方法，將晶體管Q30的集
電極電流看作恒定電流源時(shí)，伴隨負(fù)載電阻(R23、 Q31)的變動(dòng)而會(huì)引 起電流的變化。即，存在恒定電流特性惡化的問題。
因此，在本實(shí)施方式中，如將由圖6的虛線包圍的部分表示在圖8的
9虛線包圍的部分中那樣，將晶體管Q25 Q28分離為如圖8所示的晶體管 Q46 Q49和晶體管Q50 Q53，構(gòu)成電流鏡電路。
詳細(xì)說明圖8所示的電路。成二極管連接的晶體管Q41與晶體管Q45 串聯(lián)連接,構(gòu)成第一串聯(lián)電路。晶體管Q41的發(fā)射極與電源電壓Vcc連接， 集電極與晶體管Q45的集電極連接，晶體管Q45的發(fā)射極接地。另外， 晶體管Q42與相互并聯(lián)連接的晶體管Q46 Q49串聯(lián)連接，構(gòu)成第二串聯(lián) 電路。晶體管Q42的發(fā)射極與電源電壓Vcc連接，集電極與晶體管Q46 Q49的集電極連接，晶體管Q46 Q49的發(fā)射極接地。構(gòu)成第一串聯(lián)電路 的晶體管Q41與構(gòu)成第二串聯(lián)電路的晶體管Q42的基極彼此相連接，構(gòu) 成電流鏡電路。另外，晶體管Q43、電阻R42及成二極管連接的晶體管 Q50 Q53串聯(lián)連接，構(gòu)成第三串聯(lián)電路。晶體管Q43的發(fā)射極與電源電 壓Vcc連接，集電極通過電阻R42與成二極管連接的晶體管Q50 Q53的 集電極連接，晶體管Q50 Q53的發(fā)射極接地。該構(gòu)成第三串聯(lián)電路的晶 體管Q43的基極與構(gòu)成第二串聯(lián)電路的晶體管Q42的集電極連接。另外， 構(gòu)成第二串聯(lián)電路的晶體管Q46 Q49與構(gòu)成第三串聯(lián)電路的晶體管 Q50 Q53的基極彼此相連接，構(gòu)成電流鏡電路。而且，構(gòu)成第三串聯(lián)電 路的電阻R42的一端(晶體管Q43的集電極側(cè)連接端子)與構(gòu)成第一串 聯(lián)電路的晶體管Q45的基極連接。另外，晶體管Q44、電阻R41及成二 極管連接的晶體管Q54串聯(lián)連接，構(gòu)成第四串聯(lián)電路。晶體管Q44的發(fā) 射極與電源電壓Vcc連接，集電極與電阻R41的一端連接，電阻R41的 另一端與成二極管連接的晶體管Q54的集電極連接。晶體管Q54的發(fā)射 極接地。而且，晶體管Q44的基極與構(gòu)成第三串聯(lián)電路的晶體管Q43的 基極連接。
在上述電路中，構(gòu)成第一串聯(lián)電路的晶體管Q45的集電極電流Ic(Q45)、 構(gòu)成第三串聯(lián)電路的晶體管Q50 Q53的集電極電流Ic (Q5(p 、以及構(gòu)成第
四串聯(lián)電路的晶體管Q54的集電極電流IC(Q54)不受電源電壓的變動(dòng)的拘
束而相互大致相等， Ic成為上述的條件成立的平衡狀態(tài)。因此，在該電路中，輸出電壓VouT,呈 恒定電壓特性。
在該狀態(tài)下，如圖9所示，追加將雙極性晶體管Q55、電阻R43及成 二極管連接的雙極性晶體管Q56串聯(lián)連接的輸出系統(tǒng)時(shí)，伴隨電流增加如 箭頭所示，會(huì)增加相當(dāng)于發(fā)射極電流的增加量的1/hfe的基極電流。但是， 在該改良的電路中，由于該增加量流過構(gòu)成第二串聯(lián)電路的晶體管Q46 Q49的集電極，因此對(duì)構(gòu)成第三串聯(lián)電路的R42的影響小，所以，能夠避
免輸出電壓V(xm和VouT2的電壓降低。即，通過將圖6所示的現(xiàn)有的電 路的晶體管Q25 Q28分離為圖8所示的晶體管Q46 Q49和Q50 Q53 的電流鏡電路，按照使動(dòng)作基準(zhǔn)由晶體管Q50 Q53、電阻R42及晶體管 Q45掌控、使晶體管Q43、 Q44 (以及Q55)的驅(qū)動(dòng)由晶體管Q46 Q49 掌控的方式，減小對(duì)下一級(jí)的影響。
在上述的次序中，圖6所示的現(xiàn)有己知的電路中，將輸出系統(tǒng)的晶體 管Q30的集電極電流看作恒定電流源時(shí)，會(huì)因負(fù)載電阻(R23、 Q31)的 變動(dòng)而產(chǎn)生電流的變化。換言之，恒定電流特性會(huì)惡化。相對(duì)于此，在圖 9所示的被改良的新的電路中，將輸出系統(tǒng)的晶體管Q55的集電極電流看 作恒定電流源時(shí)，針對(duì)負(fù)載電阻(R43、 Q56)的變動(dòng)的電流的變化會(huì)變 小。換言之，恒定電流特性良好。因此，在本實(shí)施方式中，適宜使用圖8 所示的帶隙基準(zhǔn)恒定電壓電路，當(dāng)然，也能使用圖6所示的現(xiàn)有的電路或 其它已知的任意的電路。
回到圖1，由該圖的左側(cè)的虛線包圍的部分相當(dāng)于圖8所示的電路。 在該電路中，作為晶體管Q0 Q20均使用雙極性晶體管。即，成二極管 連接的晶體管Q15、晶體管Q5及電阻R8串聯(lián)連接，構(gòu)成第一串聯(lián)電路。 晶體管Q18、晶體管Q6及電阻R7串聯(lián)連接，構(gòu)成第二串聯(lián)電路。另外， 晶體管Q17、電阻RO、成二極管連接的晶體管Q1及電阻R9串聯(lián)連接， 構(gòu)成第三串聯(lián)電路。而且，晶體管Q16、電阻Rl、及成二極管連接的晶 體管Q0串聯(lián)連接，構(gòu)成第四串聯(lián)電路。圖中，m是并聯(lián)連接的晶體管的數(shù)量。由于其它結(jié)構(gòu)與圖8所示的電路相同，因此省略重復(fù)的說明。
另外，分別與晶體管Q5、 Q6及Q1的發(fā)射極連接的發(fā)射極電阻R8、 R7及R9是為了低溫時(shí)的啟動(dòng)特性與偏離改善而插入的電阻，都是具有相 同電阻值的同一種類的電阻元件。
在上述電路中，構(gòu)成第一串聯(lián)電路的晶體管Q5的集電極電流Ic(q5)、 構(gòu)成第二串聯(lián)電路的晶體管Q6的集電極電流Ic (q6)、構(gòu)成第三串聯(lián)電路 的晶體管Q1的集電極電流I"Qp、構(gòu)成第四串聯(lián)電路的晶體管QO的集電 極電流Ic (q。)不受電源電壓Vcc的拘束而互相相等，
Ic (q5) =■ IC (q6) = Ic (Qi) — IC (qo) 在上述條件成立的狀態(tài)下達(dá)到平衡。
這里，晶體管Q5的基極發(fā)射極間電壓VBE(q5)由以下式表示。
Vbe(q5)=VTln (Ic(q5)/Is) 其中，VT是熱電壓(kT/q)， Is是逆向集電極飽和電流，T是絕對(duì)溫度。
同樣地，晶體管Q6的基極發(fā)射極間電壓VBE (q6)由以下式表示。
VBE (Q6) =VTln (Ic (Q6) /4Is)
另夕卜，晶體管Q5的基極發(fā)射極間電壓VBE(q5)在將電阻R0兩端的電 壓設(shè)為VRo時(shí)，由以下式表示。
由于Vbe (q5) = Vro+ Vbe (qi) 、 Vbe (q6) = Vbe (Ql)， 因此，
Vro= Vbe (q5) - Vbe (q6)
=VTln (Ic(q5)/Is) -VTln (Ic(Q6)/4Is) =V丁ln4
從上述可知，電阻RO的兩端電壓V則是VT的函數(shù)，具有正的溫度特性。
另外，由于晶體管Q5的基極發(fā)射極間電壓Vbe(qs)與晶體管QO的基 極發(fā)射極間電壓Vbe(qo)相等，且這些與電阻RO的兩端電壓Vro與晶體管
Ql的基極發(fā)射極間電壓VBE(Qn之和相等，因此下式成立。
Vbe (Q5) = Vbe (qo) = Vro+ Vbe (Ql) 這里，由于構(gòu)成第三串聯(lián)電路的晶體管Ql的集電極電流IC(qd與構(gòu) 成第四串聯(lián)電路的晶體管QO的集電極電流Ic (q。)相等，因此下式成立。
Ic cq1) = IC (qo)
因此，電阻R1的兩端電壓Vju變成 VR產(chǎn)R1 Ic (Q1) =R1 ((V丁ln4) /R0) =(R固) (V丁ln4)。
因此，電阻R1與晶體管Q16的集電極之間的連接點(diǎn)的輸出電壓VouT
變成
V0UT= VBE (qo) + (R1/R0) (VTln4)0 另一方面，晶體管QO的集電極電流Ic(qd變成 Ic(Q1)= (V丁ln4) /R0。
根據(jù)上述，在該恒定電壓電路1中，通過組合表現(xiàn)在電阻R1的兩端 的正的溫度系數(shù)的電壓與作為晶體管Q0的基極發(fā)射極間電壓Vc(q。)的負(fù)
的溫度系數(shù)的電壓，得到不受溫度變化拘束的一定的輸出電壓VouT。這里，
上述恒定電壓電路1的輸出端子的電壓VouT、電阻R1的端子電壓Vju以 及晶體管Q0的基極發(fā)射極間電壓VBE (q。)的溫度特性如圖2所示，VR1具
有正的溫度系數(shù)，VBE(Q(p具有負(fù)的溫度系數(shù)。
該實(shí)施例的溫度傳感器電路中，為了利用上述恒定電壓電路1來(lái)獲得 具有正的規(guī)定范圍的溫度系數(shù)、負(fù)的規(guī)定范圍的溫度系數(shù)或涉及正和負(fù)雙方的規(guī)定范圍的溫度系數(shù)的輸出電壓，具備與上述恒定電壓電路l連接 的由虛線包圍的輸出電路2;用于將該輸出電路2的具有正的溫度系數(shù)的
輸出電壓與具有負(fù)的溫度系數(shù)的輸出電壓分別輸入給緩沖放大器，并將這 些緩沖放大器的輸出端間的電位分壓來(lái)獲得具有任意的溫度系數(shù)的電壓 的分壓電路。
由于上述輸出電路2由晶體管Q21、 Q20、 Q19、 Q12以及電阻R2構(gòu) 成，因此晶體管Q19和Q20成二極管連接。晶體管Q21與電阻R2串聯(lián)連 接，晶體管Q21的發(fā)射極與所述恒定電壓電路1的電源電壓Vcc連接，基 極與晶體管Q16的基極連接，集電極與電阻R2的一端連接。電阻R2的 另一端接地。另外，晶體管Q20也同樣，其發(fā)射極與電源電壓Vcc連接， 基極與晶體管Q16的基極連接。晶體管Q20的集電極與晶體管Q19的集 電極連接，晶體管Q19的發(fā)射極與晶體管Q12的集電極連接，晶體管Q12 的發(fā)射極接地。
在上述輸出電路2中，流過晶體管Q21與晶體管Q20的電流Ic^2D 和Ic(q加都是與所述恒定電壓電路1的電流Ic(q(p相同的值。因此，表現(xiàn) 在晶體管Q21與電阻R2的連接點(diǎn)A處的電位Va具有正的溫度特性，晶 體管Q20與晶體管Q19的連接點(diǎn)B處的電位VB具有負(fù)的溫度特性。另外， 在該實(shí)施例的電路中，由于帶隙電壓接近于1.2V，因此以符合該電壓為目 的，串聯(lián)設(shè)置了成二極管連接的2個(gè)晶體管Q19和Q12。另外，電阻R1 與電阻R2設(shè)定為具有其比值為1: 2的關(guān)系。因此，該狀態(tài)下的輸出端子 的電壓V0UT、連接點(diǎn)A的電壓VA、連接點(diǎn)B的電壓VB的溫度特性如圖 3所示。如該圖所示，這些各電壓的溫度特性的交叉點(diǎn)約為57'C。
從所述輸出電路2的連接點(diǎn)A獲得的具有正的溫度系數(shù)的電壓Va瑜 入給緩沖放大器3，另一方面，從連接點(diǎn)B獲得的具有負(fù)的溫度系數(shù)的電 壓VB輸入給緩沖放大器4。而且，緩沖放大器3的輸出端與緩沖放大器4 的輸出端之間設(shè)置有包含梯級(jí)電阻的分壓電路5。該分壓電路5具備與緩 沖放大器3的輸出端連接的電阻Rll、與緩沖放大器4的輸出端連接的電阻R12、在所述兩電阻Rll和R12之間串聯(lián)連接的梯級(jí)電阻，從多個(gè)輸 出端子(在圖示的實(shí)施方式中是從9至-9)獲得被分壓的電壓。另外，對(duì) 該梯級(jí)電阻沒有特別的限定，例如，能夠適宜采用串聯(lián)連接多個(gè)MOS晶 體管的電路。另外，端子的個(gè)數(shù)也能任意設(shè)定。
另外，通過在梯級(jí)電阻5的兩端進(jìn)一步追加插入電阻，從所述各端子 (在圖示的實(shí)施方式中是從9至-9)只獲得具有正的溫度系數(shù)的規(guī)定范圍 的電壓、或者只獲得具有負(fù)的溫度系數(shù)的規(guī)定范圍的電壓、或者獲得具有 規(guī)定的正的溫度系數(shù)至規(guī)定的負(fù)的溫度系數(shù)的規(guī)定范圍的電壓等，能夠獲 得任意的正或負(fù)的溫度系數(shù)或者在正至負(fù)的規(guī)定范圍的溫度系數(shù)的電壓。
但是，如上述所示，在通常的設(shè)計(jì)中，表現(xiàn)在各輸出端子的電壓的輸 出溫度特性的交叉點(diǎn)約為57'C，但是應(yīng)用于實(shí)際的電子電路中時(shí)，該周圍 溫度例如是常溫(25°C)。因此，實(shí)際使用時(shí)，存在會(huì)產(chǎn)生與在該使用溫 度(例如25")下設(shè)定的電壓不同的電壓的不良情況。因此，需要根據(jù)使 用狀況來(lái)將上述交叉點(diǎn)的溫度設(shè)定為例如常溫(25°C)或其它溫度。
這里，由于端子B的電壓Vb大致一定，因此無(wú)法調(diào)整，但是通過調(diào) 整電阻R2的電阻值，能夠變更所述交叉點(diǎn)。圖4表示該調(diào)整的情況。在 該實(shí)施方式中，交叉點(diǎn)從約57'C調(diào)整為25°C。如上述所示，交叉點(diǎn)的溫 度并不限定在25X:，只要根據(jù)需要適當(dāng)設(shè)定即可。
圖5是表示將交叉點(diǎn)設(shè)定為25t:的實(shí)施方式的各端子的溫度特性的 圖。因此，能夠利用從該溫度傳感器電路的任一端子獲得的電壓來(lái)進(jìn)行各 種電子電路的溫度補(bǔ)償。在該實(shí)施方式中，由于從任一端子獲得電壓交叉 點(diǎn)都為25'C，因此不會(huì)因選擇的端子不同而電壓不同。
下面，說明該發(fā)明的第二實(shí)施方式的溫度傳感器。圖10表示該第二 實(shí)施方式的溫度傳感器電路。由于該第二實(shí)施方式與圖1所示的第一實(shí)施 方式的不同點(diǎn)僅在于作為該溫度傳感器電路的基本構(gòu)成電路的帶隙基準(zhǔn)電壓電路l (由左側(cè)的虛線包圍的部分)不同，輸出電路2、緩沖放大器3、 4以及分壓電路5與第一實(shí)施方式相同，因此在這里只說明帶隙基準(zhǔn)電壓 電路1，對(duì)于其它結(jié)構(gòu)在對(duì)應(yīng)處附加同一符號(hào)并省略其詳細(xì)的說明。
該帶隙基準(zhǔn)電壓電路(恒定電壓電路)1由圖IO的左側(cè)的放大電路、 其右側(cè)的第一 第四串聯(lián)電路構(gòu)成。
放大電路由雙極性晶體管Q7、 MOS晶體管Mll、 M26、 M12、 Ml 構(gòu)成。雙極性晶體管Q7的發(fā)射極與電源電壓端子Vcc連接，集電極與 MOS晶體管Mil和M26的源極公共連接。MOS晶體管Mil和M26的漏 極分別與MOS晶體管M12和成二極管連接的Ml的漏極連接。這些MOS 晶體管M12和M1的柵極彼此相連接，形成電流鏡電路。MOS晶體管M12 和M1的源極都接地。
第一串聯(lián)電路由成二極管連接的雙極性晶體管Q4、 MOS晶體管M2 串聯(lián)連接而構(gòu)成，成二極管連接的雙極性晶體管Q4的發(fā)射極與電源電壓 端子Vcc連接，集電極與MOS晶體管M2的漏極連接，該晶體管M2的 源極接地。該雙極性晶體管Q4的基極與放大電路的雙極性晶體管Q7的 基極連接，由晶體管Q4與Q7構(gòu)成電流鏡電路。另外，通過電阻R0和電 容器C0連接MOS晶體管M2的漏極與柵極，柵極與放大電路的MOS晶 體管M12的漏極連接。
第二串聯(lián)電路由雙極性晶體管Ql、成二極管連接的雙極性晶體管Q5 串聯(lián)連接而構(gòu)成，雙極性晶體管Q1的發(fā)射極與電源電壓端子Vcc連接， 集電極與成二極管連接的雙極性晶體管Q5的集電極連接。晶體管Q5的 發(fā)射極接地。雙極性晶體管Ql的集電極與放大電路的MOS晶體管M26 的柵極連接。
第三串聯(lián)電路由雙極性晶體管Q0、電阻R12、成二極管連接的雙極 性晶體管Q6串聯(lián)連接而構(gòu)成，雙極性晶體管Q0的發(fā)射極與電源電壓端子Vcc連接，集電極與電阻R12的一端連接。該電阻R12的另一端與成 二極管連接的雙極性晶體管Q6的集電極連接，該晶體管Q6的發(fā)射極接 地。雙極性晶體管Q0的集電極與放大電路的MOS晶體管Mil的柵極連 接。
第四串聯(lián)電路由雙極性晶體管Q2、電阻RIO、成二極管連接的雙極 性晶體管Qll串聯(lián)連接而構(gòu)成，雙極性晶體管Q2的發(fā)射極與電源電壓端 子Vcc連接，集電極與電阻R10的一端連接(圖9中的上端)，該電阻R10 的另一端與雙極性晶體管Qll的集電極連接。晶體管Qll的發(fā)射極接地。
構(gòu)成上述串聯(lián)電路1 4的雙極性晶體管Q4、 Ql、 Q0、 Q2和構(gòu)成輸 出電路的雙極性晶體管Q21和Q20的基極公共連接。另外，圖中，m是
被并聯(lián)連接的晶體管的個(gè)數(shù)。
在該實(shí)施方式中，構(gòu)成第二串聯(lián)電路的雙極性晶體管Q5與構(gòu)成第三 串聯(lián)電路的雙極性晶體管Q6的晶體管的個(gè)數(shù)比設(shè)定為1: 4。當(dāng)然，在本 發(fā)明中，這些晶體管的個(gè)數(shù)比并不僅限于該實(shí)施方式所示，允許適當(dāng)?shù)厝?意設(shè)定。
該實(shí)施方式的上述帶隙基準(zhǔn)電壓電路1與現(xiàn)有已知的恒定電流電路其 動(dòng)作原理相同。即，第二串聯(lián)電路的雙極性晶體管Q5的集電極端子的電 壓與第三串聯(lián)電路的電阻Ri2的一端的電壓分別施加在放大電路的MOS 晶體管M26的柵極和MOS晶體管Mil的柵極上，并且比較兩電壓，按
照第二串聯(lián)電路的電流IC，)與第三串聯(lián)電路的電流IC (Q6)變成相同值的
恒定電流的方式進(jìn)行控制。
另外，由于第二串聯(lián)電路的晶體管Q5與第三串聯(lián)電路的晶體管Q6 的晶體管個(gè)數(shù)(圖中，作為m來(lái)表示)之比在該實(shí)施方式中設(shè)定為1: 4，
因此，如眾所周知，由下式求出流過第三串聯(lián)電路的電流IC(Q6)。Ic(Q6)= (VTln4) /R12 其中，VT是熱電壓(kT/q)， k是波爾茲曼常數(shù)，T是絕對(duì)溫度，q是 電子的單位電荷。
因此，第四串聯(lián)電路中也流過與由Ic(q )= (VTln4) /R12特定的電流 相同值的電流。
根據(jù)上述，在該實(shí)施方式的溫度傳感器電路中，能夠獲得具有與圖1 所示的第一實(shí)施方式的溫度傳感器電路同樣的任意的溫度系數(shù)的電壓，能 得到同樣的效果。
以上，上述實(shí)施方式的溫度傳感器電路適宜用在電子電路的溫度補(bǔ)償 中，當(dāng)然，也能單純地作為測(cè)定溫度的溫度傳感器來(lái)使用。
權(quán)利要求
1、一種溫度傳感器電路，其作為基本構(gòu)成要素具備帶隙基準(zhǔn)電壓電路，該帶隙基準(zhǔn)電壓電路構(gòu)成為消除表現(xiàn)在電阻上的電壓的正的溫度系數(shù)和成二極管連接的雙極性晶體管的基極發(fā)射極間電壓的負(fù)的溫度系數(shù)，所述溫度傳感器電路的特征在于，所述電阻與所述成二極管連接的雙極性晶體管被分離為雙極性晶體管與所述電阻構(gòu)成的晶體管/電阻串聯(lián)電路、雙極性晶體管與所述成二極管連接的雙極性晶體管構(gòu)成的晶體管/二極管串聯(lián)電路，在所述晶體管/電阻串聯(lián)電路中，所述雙極性晶體管的發(fā)射極與電源電壓端子連接，集電極與所述電阻的一端連接，該電阻的另一端接地，而且，在所述晶體管/二極管串聯(lián)電路中，所述雙極性晶體管的發(fā)射極與電源電壓端子連接，集電極與所述成二極管連接的雙極性晶體管的集電極連接，所述成二極管連接的雙極性晶體管的發(fā)射極接地，所述溫度傳感器電路還具備第一緩沖電路，其輸入端子與所述晶體管/電阻串聯(lián)電路中的所述電阻的一端連接；第二緩沖電路，其輸入端子與所述晶體管/二極管串聯(lián)電路中的所述成二極管連接的雙極性晶體管的集電極連接；和分壓電路，其連接在所述第一緩沖電路的輸出端與所述第二緩沖電路的輸出端之間，對(duì)兩輸出端之間的電壓進(jìn)行分壓來(lái)獲得溫度系數(shù)不同的任意的電壓。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度傳感器電路，其特征在于，所述分壓電路由電阻梯級(jí)電路構(gòu)成，從該梯級(jí)電阻中設(shè)置的多個(gè)端子 中的任一個(gè)端子獲得電壓。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的溫度傳感器電路，其特征在于， 所述電阻梯級(jí)電路串聯(lián)連接了多個(gè)MOS晶體管。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的溫度傳感器電路，其特征在于，按照使從所述分壓電路獲得的具有不同的溫度系數(shù)的多個(gè)電壓的輸出溫度特性的交叉點(diǎn)成為規(guī)定的溫度的方式，設(shè)定構(gòu)成所述晶體管/電阻串 聯(lián)電路的電阻的電阻值。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的溫度傳感器電路，其特征在于，所述交叉點(diǎn)的規(guī)定的溫度為25°C。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的溫度傳感器電路，其特征在于， 在所述第一緩沖電路與所述電阻梯級(jí)電路的一端之間還插入有一個(gè)或多個(gè)MOS晶體管，并且在所述第二緩沖電路與所述電阻梯級(jí)電路的另 一端之間還插入有一個(gè)或多個(gè)MOS晶體管，能夠按照使得從所述電阻梯 級(jí)電路獲得的電壓只具有正的規(guī)定范圍的溫度系數(shù)、只具有負(fù)的規(guī)定范圍 的溫度系數(shù)、或者具有跨越正和負(fù)雙方的規(guī)定范圍的溫度系數(shù)的方式獲得 多個(gè)電壓。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1至5的任一項(xiàng)所述的溫度傳感器電路，其特征在于，所述晶體管/二極管串聯(lián)電路中的成二極管連接的至少1個(gè)雙極性晶 體管，通過將成二極管連接的兩個(gè)雙極性晶體管按照施加順向偏壓的方式 串聯(lián)連接而構(gòu)成。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1至6的任一項(xiàng)所述的溫度傳感器電路，其特征在于，所述帶隙基準(zhǔn)電壓電路具備第一串聯(lián)電路，串聯(lián)連接了發(fā)射極與電源電壓端子連接的成二極管連 接的第一雙極性晶體管、與通過電阻而發(fā)射極接地的第二雙極性晶體管；第二串聯(lián)電路，串聯(lián)連接了發(fā)射極與電源電壓端子連接的第三雙極性 晶體管、與通過電阻而發(fā)射極接地的第四雙極性晶體管；第三串聯(lián)電路，串聯(lián)連接了發(fā)射極與電源電壓端子連接的第五雙極性 晶體管、電阻、通過電阻而發(fā)射極接地的成二極管連接的第六雙極性晶體 管；和第四串聯(lián)電路，串聯(lián)連接了發(fā)射極與電源電壓端子連接的第七雙極性 晶體管、電阻、發(fā)射極接地的成二極管連接的第八雙極性晶體管；所述成二極管連接的第一雙極性晶體管與所述第三雙極性晶體管的 基極彼此相連接，構(gòu)成電流鏡電路，所述第四雙極性晶體管與所述成二極管連接的第六雙極性晶體管的 基極彼此相連接，構(gòu)成電流鏡電路，所述第三雙極性晶體管的集電極與所述第五雙極性晶體管的基極連接，所述第五雙極性晶體管的基極與第七雙極性晶體管的基極連接，并 且，所述第五雙極性晶體管的集電極與所述第二雙極性晶體管的基極連 接。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠選擇性地得到具有任意的溫度系數(shù)的電壓并能夠容易地將這些溫度系數(shù)的交叉點(diǎn)設(shè)定為規(guī)定溫度的溫度傳感器電路。作為基本構(gòu)成要素具備按照消除表現(xiàn)在電阻上的電壓的正的溫度系數(shù)與成二極管連接的雙極性晶體管的基極發(fā)射極間電壓的負(fù)的溫度系數(shù)的方式構(gòu)成的帶隙基準(zhǔn)電壓電路的低電壓動(dòng)作恒定電壓電路中，將所述電阻與所述雙極性晶體管分離為晶體管/電阻串聯(lián)電路、晶體管/二極管串聯(lián)電路。設(shè)置各自的輸入端子分別與所述雙極性晶體管的集電極連接的第一緩沖電路和第二緩沖電路，還設(shè)置有連接在第一緩沖電路的輸出端與第二緩沖電路的輸出端之間并構(gòu)成為對(duì)兩輸出端之間的電壓進(jìn)行分壓來(lái)獲得溫度系數(shù)不同的任意的電壓的分壓電路。
文檔編號(hào)G01K7/01GK101655396SQ200910166250
公開日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2009年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月20日
發(fā)明者長(zhǎng)谷川和男 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社;三洋半導(dǎo)體株式會(huì)社