專利名稱：基準(zhǔn)電壓電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及產(chǎn)生溫度依賴性小的恒壓的基準(zhǔn)電壓電路。
背景技術(shù)：
以往，作為產(chǎn)生溫度依賴性小的恒壓的基準(zhǔn)電壓電路，公知有產(chǎn)生與硅的帶隙值大致相等的電壓的帶隙基準(zhǔn)電壓電路(例如 ，參考專利文獻(xiàn)I)。圖4是示出以往的帶隙基準(zhǔn)電壓電路的結(jié)構(gòu)圖。以往的帶隙基準(zhǔn)電壓電路具備PN結(jié)401、PN結(jié)402、電阻值為Rl的電阻器403、晶體管404、晶體管405、晶體管406、與電阻器403同種類型(相同的溫度特性)且電阻值為R2的電阻器407、PN結(jié)408以及放大器409。PN結(jié)401和PN結(jié)402的有效面積比(例如陽極/陰極接合面積比)為1:K1的關(guān)系。晶體管404和晶體管405由于柵源間電壓相等，所以流過基于尺寸比的電流。例如，如果尺寸比為1:1，則晶體管404和晶體管405流過大致相等的電流。此處，以晶體管404和晶體管405的電流大致相等為前提。放大器409控制流過晶體管404和晶體管405的電流，使得電壓VA和電壓VB相等。此時(shí)，流過晶體管405的電流Ib如(I)式所示。Ib = VTX {ln(Kl)}/RL·.. (I)此處，VT是熱電壓，表示為kT/q。其中，q是單位電子電荷，k是玻爾茲曼常數(shù)，T是絕對(duì)溫度。晶體管406流過基于電流Ib的電流。如果假定晶體管405和晶體管406的尺寸比是1:1、PN結(jié)408中產(chǎn)生的電壓是Vpn3，則基準(zhǔn)電壓Vref如(2)式所示。Vref = Vpn3+(R2/Rl) XVTX {ln(Kl)}... (2)由于電壓Vpn3具有大約_2. 0mV/°C的負(fù)的溫度特性，所以第一項(xiàng)示出負(fù)的溫度特性。由于熱電壓VT具有正的溫度特性，所以第二項(xiàng)示出正的溫度特性。對(duì)(2)式關(guān)于T進(jìn)行微分，求出使其為O的條件，則如(3)式所示。(R2/R1) X (k/q) X {In (Kl)} = O. 002... (3)因此，如果將(R2/R1)設(shè)定為滿足(3)式，則能夠?qū)崿F(xiàn)溫度依賴性小的基準(zhǔn)電壓Vref0這樣，得到了產(chǎn)生溫度依賴性小的電壓的基準(zhǔn)電壓電路。專利文獻(xiàn)1:日本特開2008-305150號(hào)公報(bào)但是，在以往的帶隙基準(zhǔn)電壓電路中，根據(jù)式(2)和(3)，基準(zhǔn)電壓Vref大約為1. 25V。因此，存在這樣的問題無法使工作電壓成為受其限制的電壓以下。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述的各種問題而完成的，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生溫度依賴性小、且更低的電壓的基準(zhǔn)電壓電路。本發(fā)明的基準(zhǔn)電壓電路構(gòu)成為，具備帶隙電壓產(chǎn)生電路，其具有兩個(gè)PN結(jié)，并輸出基于PN結(jié)的電壓Vk和基于兩個(gè)PN結(jié)的電壓差的電流Ik ;以及對(duì)電壓Vk進(jìn)行分壓的分壓電路，分壓電路利用輸入的電流Ik對(duì)分壓電壓進(jìn)行校正并作為基準(zhǔn)電壓進(jìn)行輸出。根據(jù)本發(fā)明的基準(zhǔn)電壓電路，能夠提供產(chǎn)生溫度依賴性小、且低壓的基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)電壓電路。


圖1是示出第一實(shí)施方式的基準(zhǔn)電壓電路的結(jié)構(gòu)圖。圖2是示出第二實(shí)施方式的基準(zhǔn)電壓電路的結(jié)構(gòu)圖。圖3是示出第三實(shí)施方式的基準(zhǔn)電壓電路的結(jié)構(gòu)圖。圖4是示出以往的帶隙基準(zhǔn)電壓電路的結(jié)構(gòu)圖。標(biāo)號(hào)說明100帶隙電壓產(chǎn)生電路；101分壓電路；12、31a、32b、409放大器。
具體實(shí)施例方式圖1至圖3是示出本實(shí)施方式的基準(zhǔn)電壓電路的結(jié)構(gòu)圖。本實(shí)施方式的基準(zhǔn)電壓電路具備帶隙電壓產(chǎn)生電路100和分壓電路101。帶隙電壓產(chǎn)生電路100根據(jù)兩個(gè)PN結(jié)(有效面積比例如陽極/陰極接合面積比為1:K1的關(guān)系)的電壓，生成并輸出電壓Vk和電流Ik。分壓電路101根據(jù)從帶隙電壓產(chǎn)生電路100輸入的電壓Vk和電流Ik，輸出基準(zhǔn)電壓Vref。<第一實(shí)施方式>圖1示出第一實(shí)施方式的基準(zhǔn)電壓電路的結(jié)構(gòu)圖。帶隙電壓產(chǎn)生電路100具備PN結(jié)401和402、電阻器403、晶體管404和405、放大器409和晶體管11。分壓電路101具備放大器12、電阻器13和14。晶體管404和PN結(jié)401串聯(lián)地連接在電源和地之間。晶體管405、電阻器403和PN結(jié)402串聯(lián)地連接在電源和地之間。放大器409的反相輸入端子與晶體管404和PN結(jié)401的連接點(diǎn)連接。放大器409的同相輸入端子與晶體管405和電阻器403的連接點(diǎn)連接。放大器409的輸出端子與晶體管404、晶體管405、晶體管11的柵極端子連接。此處，作為基于PN結(jié)的電壓Vk，使用PN結(jié)401產(chǎn)生的電壓VA。此外，作為基于PN結(jié)的電流Ik，使用晶體管11流過的電流，該晶體管11的柵極端子與晶體管404以及晶體管405的柵極端子共同連接。放大器12的同相輸入端子被輸入電壓Vk，輸出端子與反相輸入端子連接。電阻器13和14串聯(lián)地連接在放大器12的輸出端子和地之間。電阻器13和14的連接點(diǎn)與晶體管11的漏極端子連接，并與基準(zhǔn)電壓電路的輸出端子連接。以下，對(duì)本實(shí)施方式的基準(zhǔn)電壓電路的工作進(jìn)行說明。放大器409控制流過晶體管404和晶體管405的電流，使得電壓VA和電壓VB相
坐寸ο流過晶體管405的電流Ib是PN結(jié)401中產(chǎn)生的電壓Vpnl和PN結(jié)402中產(chǎn)生的電壓Vpn2之間的電壓差除以電阻器403的電阻值Rl而得到的值。即，基于兩個(gè)PN結(jié)的電壓差的電流Ib流過晶體管405。此處，晶體管11和晶體管405由于柵源間電壓相等，所以流過基于尺寸比的電流。例如，如果尺寸比為1:1，則晶體管11和晶體管405流過大致相等的電流lb。S卩，在晶體管11中，流過與基于兩個(gè)PN結(jié)的電壓差的電流Ib相等的電流Ik。流過晶體管11的電流Ik如(4)式所示。Ik = VTX {ln(Kl)}/RL·.. (4)此處，VT是熱電壓，表示為kT/q。其中，q是單位電子電荷，k是玻爾茲曼常數(shù)常數(shù)，T是絕對(duì)溫度。如果電阻器13的電阻值為R3、電阻器14的電阻值為R4，則電壓Vref如(5)式所
/Jn οVref = IkX (R3 X R4) / (R3+R4) +Vk X R3/ (R3+R4) = {R3/(R3+R4)} X {(R4/Rl) XVTX {ln(Kl)}+Vk}…(5)在(5)式中，由于熱電壓VT具有正的溫度特性，所以(R4/R1) XVTX {In (K1)}示出正的溫度特性。此外，由于VpnI具有大約-2. OmV/ V的負(fù)的溫度特性，所以Vk示出負(fù)的溫度特性。因此，如果適當(dāng)?shù)卦O(shè)定(R4/R1)，則(5)式的{ (R4/R1) XVTX {In (Kl) }+Vk}獲得較小的溫度依賴性。因此，只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)定{R3/ (R3+R4)}，則基準(zhǔn)電壓Vref作為對(duì)
(5)式的{ (R4/R1) XVTX {In (Kl) }+Vk}分壓后的結(jié)果，可自由地獲得絕對(duì)值。如上所述，第一實(shí)施方式的基準(zhǔn)電壓電路的基準(zhǔn)電壓Vref能夠作為低壓(1. 25V以下)且溫度依賴性小的電壓而獲得。因此，也能降低基準(zhǔn)電壓電路的工作電壓。此外，在第一實(shí)施方式的基準(zhǔn)電壓電路中，采用了用放大器12對(duì)電壓Vk進(jìn)行阻抗變換的結(jié)構(gòu)，但在電壓Vk的阻抗較低的情況下，也可以采用將電壓Vk直接與電阻器14連接的結(jié)構(gòu)。此外，在第一實(shí)施方式的基準(zhǔn)電壓電路中，作為基于PN結(jié)的電壓Vk，使用了 PN結(jié)401中產(chǎn)生的電壓VA，但是也可以是電壓VB，或其他的電壓。此外，在第一實(shí)施方式的基準(zhǔn)電壓電路中，作為產(chǎn)生電壓VB的電路，采用了從“地”起按照PN結(jié)402和電阻器403的順序而串聯(lián)連接的電路結(jié)構(gòu)，但是，以相反的順序連接也可獲得同樣的效果。<第二實(shí)施方式>圖2示出第二實(shí)施方式的基準(zhǔn)電壓電路的結(jié)構(gòu)圖。帶隙電壓產(chǎn)生電路100具備PN結(jié)401和402 ;電阻器403 ;晶體管21、22、23、24、25,27 ;PN結(jié)26 ;以及晶體管11。PN結(jié)401、402以及電阻器403構(gòu)成為與第一實(shí)施方式的基準(zhǔn)電壓電路相同。晶體管21和22、晶體管23、24和25構(gòu)成電流鏡電路。晶體管27、晶體管25與PN結(jié)26串聯(lián)地連接在電源和地之間。晶體管27和晶體管11構(gòu)成電流鏡電路。電流鏡電路由于PN結(jié)401、402以及電阻器403流過相等的電流，所以電壓VA與電壓VB相等。此處，作為基于PN結(jié)的電壓Vk，使用PN結(jié)401中產(chǎn)生的電壓VA。此外，作為基于PN結(jié)的電流Ik，使用PN結(jié)元件26和晶體管25流過的電流，該晶體管25的柵極端子與晶體管23、晶體管24的柵極端子共同連接。通過具有上述圖2所示的結(jié)構(gòu)的第二實(shí)施方式的基準(zhǔn)電壓電路，也能夠獲得與第一實(shí)施方式的基準(zhǔn)電壓電路相同的效果。
另外，在第二實(shí)施方式的基準(zhǔn)電壓電路中，采用了用放大器12對(duì)電壓Vk進(jìn)行阻抗變換的結(jié)構(gòu)，但是在電壓Vk的阻抗較低的情況下，也可以采用將電壓Vk直接與電阻器14連接的結(jié)構(gòu)。此外，在第二實(shí)施方式的基準(zhǔn)電壓電路中，作為基于PN結(jié)的電壓Vk，使用了 PN結(jié)401中產(chǎn)生的電壓VA，但也可以是電壓VB、或其他的電壓。此外，在第二實(shí)施方式的基準(zhǔn)電壓電路中，作為產(chǎn)生電壓VB的電路，采用了從“地”起按照PN結(jié)402和電阻器403的順序而串聯(lián)連接的電路結(jié)構(gòu)，但是，以相反的順序連接也可獲得同樣的效果。<第三實(shí)施方式>圖3示出第三實(shí)施方式的基準(zhǔn)電壓電路的結(jié)構(gòu)圖。帶隙電壓產(chǎn)生電路100具備電流源31a和31b、PN結(jié)401和402、晶體管33a和33b、電阻器34a和34b、放大器39a和39b以及晶體管35和11。電流源31a和PN結(jié)401串聯(lián)地連接在電源和地之間，其連接點(diǎn)與放大器39a的同相輸入端子連接。放大器39a的輸出端子與晶體管33a的柵極端子連接，反相輸入端子與晶體管33a的源極端子連接。晶體管35、33a和電阻器34a串聯(lián)地連接在電源和地之間。晶體管35和11進(jìn)行電流鏡連接。電流源31b和PN結(jié)402串聯(lián)地連接在電源和地之間，其連接點(diǎn)與放大器39b的同相輸入端子連接。放大器39b的輸出端子與晶體管33b的柵極端子連接，反相輸入端子與晶體管33b的源極端子連接。晶體管ll、33b和電阻器34b串聯(lián)地連接在電源和地之間。晶體管33a和電阻器34a流過基于PN結(jié)401中產(chǎn)生的電壓Vpnl的電流la。晶體管33b和電阻器34b流過基于PN結(jié)402中產(chǎn)生的電壓Vpn2的電流Ib。此處，作為基于作為PN結(jié)的電壓Vk，使用PN結(jié)401中產(chǎn)生的電壓VA。此外，作為基于兩個(gè)PN結(jié)的電壓差的電流Ik，使用了電流Ia減去Ib而得的電流。如上所述，電流Ia減去電流Ib而得的電流成為基于兩個(gè)PN結(jié)的電壓差的電流。通過具有上述圖3所示的結(jié)構(gòu)的第三實(shí)施方式的基準(zhǔn)電壓電路，也能夠獲得與第一實(shí)施方式的基準(zhǔn)電壓電路相同的效果。另外，在第三實(shí)施方式的基準(zhǔn)電壓電路中，采用了用放大器12對(duì)電壓Vk進(jìn)行阻抗變換的結(jié)構(gòu)，但是在電壓Vk的阻抗較低的情況下，也可以采用將電壓Vk直接與電阻器14連接的結(jié)構(gòu)。此外，在第三實(shí)施方式的基準(zhǔn)電壓電路中，作為基于PN結(jié)的電壓Vk，使用了 PN結(jié)401中產(chǎn)生的電壓VA，但也可以是電壓VB、或其他的電壓。
權(quán)利要求
1.一種基準(zhǔn)電壓電路，其輸出基于兩個(gè)PN結(jié)的電壓差的恒壓，其特征在于，所述基準(zhǔn)電壓電路具備帶隙電壓產(chǎn)生電路，其輸出基于所述PN結(jié)中的任意一個(gè)的電壓Vk、和基于所述兩個(gè)PN 結(jié)的電壓差的電流Ik;以及對(duì)所述電壓Vk進(jìn)行分壓的分壓電路，所述分壓電路利用輸入的所述電流Ik對(duì)分壓電壓進(jìn)行校正，作為基準(zhǔn)電壓進(jìn)行輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基準(zhǔn)電壓電路，其特征在于，所述分壓電路具備連接在電壓Vk和地之間的多個(gè)電阻器，所述電流Ik被輸入到所述多個(gè)電阻器的連接點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基準(zhǔn)電壓電路，其特征在于，所述分壓電路具備放大器，其一個(gè)輸入端子被輸入電壓Vk,另一個(gè)輸入端子與輸出端子連接；以及連接在所述放大器的輸出端子和地之間的多個(gè)電阻器，所述電流Ik被輸入到所述多個(gè)電阻器的連接點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明提供基準(zhǔn)電壓電路，其產(chǎn)生溫度依賴性小、低壓(1.25V以下)的恒壓。該基準(zhǔn)電壓電路具備帶隙電壓產(chǎn)生電路，其具有兩個(gè)PN結(jié)，并輸出基于任意一個(gè)PN結(jié)的電壓(Vk)和基于兩個(gè)PN結(jié)的電壓差的電流(Ik)；以及對(duì)電壓(Vk)進(jìn)行分壓的分壓電路，分壓電路利用輸入的電流(Ik)對(duì)分壓電壓進(jìn)行校正并作為基準(zhǔn)電壓進(jìn)行輸出。
文檔編號(hào)G05F1/567GK102999078SQ20121032741
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月9日
發(fā)明者杉浦正一 申請(qǐng)人:精工電子有限公司