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JP7683256B2 - Reference voltage generation circuit - Google Patents
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Description

この発明は、温度に対して安定な基準電圧を発生する基準電圧発生回路に関する。 This invention relates to a reference voltage generating circuit that generates a reference voltage that is stable over temperature.

図2は特許文献1に開示された基準電圧発生回路2の構成を示す回路図である。この基準電圧発生回路2は、PチャネルのMOS(Metal Oxide Semiconductor;金属-酸化膜-半導体)トランジスタMP1、MP2およびMP3と、1:mのサイズ比を有するダイオードD1およびD2と、抵抗R10、R20、R11AおよびR11Bとにより構成されている。ここで、抵抗R11AおよびR11Bは、同じ抵抗値R11を有する。 Figure 2 is a circuit diagram showing the configuration of the reference voltage generating circuit 2 disclosed in Patent Document 1. This reference voltage generating circuit 2 is composed of P-channel MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistors MP1, MP2, and MP3, diodes D1 and D2 having a size ratio of 1:m, and resistors R10, R20, R11A, and R11B. Here, resistors R11A and R11B have the same resistance value R11.

この基準電圧発生回路2では、MOSトランジスタMP1とダイオードD1が第1電圧発生部を構成し、MOSトランジスタMP2と抵抗R10とダイオードD2が第2電圧発生部を構成する。そして、基準電圧発生回路2では、オペアンプOA0とMOSトランジスタMP1およびMP2を介した帰還制御と、オペアンプOA0とMOSトランジスタMP3と抵抗R11AおよびR11Bを介した帰還制御が働く。これにより、ダイオードD1と、抵抗R10およびダイオードD2からなる直列回路の両者に対し、両者の電圧降下である第1電圧および第2電圧を一致させる同じ電流I0が流れる。この結果、抵抗R20の両端から次式に示す基準電圧VREFが得られる。
VREF
=(3・R20/(R11+3・R20))
・((R10・VT・ln(m)/(3・R10))+VF) ……(1)
ただし、VTはサーマルボルテージkT/q(kはボルツマン定数、Tは温度、qは電子1個の電荷)、VFはダイオードD1の順方向電圧である。
In this reference voltage generating circuit 2, the MOS transistor MP1 and the diode D1 constitute a first voltage generating section, and the MOS transistor MP2, the resistor R10 and the diode D2 constitute a second voltage generating section. In the reference voltage generating circuit 2, feedback control is performed via the operational amplifier OA0 and the MOS transistors MP1 and MP2, and feedback control is performed via the operational amplifier OA0, the MOS transistor MP3 and the resistors R11A and R11B. As a result, the same current I0 flows through both the diode D1 and the series circuit consisting of the resistor R10 and the diode D2, so as to match the first voltage and the second voltage, which are the voltage drops across both. As a result, the reference voltage VREF shown in the following formula is obtained from both ends of the resistor R20.
VREF
=(3・R20/(R11+3・R20))
・((R10・VT・ln(m)/(3・R10))+VF) ...(1)
Here, VT is the thermal voltage kT/q (k is the Boltzmann constant, T is the temperature, and q is the charge of one electron), and VF is the forward voltage of the diode D1.

このように基準電圧発生回路2では、温度Tに対して安定した基準電圧VREFが得られる。 In this way, the reference voltage generating circuit 2 obtains a stable reference voltage VREF with respect to temperature T.

特開2011-181045号公報JP 2011-181045 A

ところで、上述した従来の基準電圧発生回路2では、基準電圧VREFを得るための制御にオペアンプを使用するため、基準電圧発生回路2を小面積で設計した際に、オペアンプの各部の電圧値または電流値が設計値からずれるミスマッチバラつきが大きくなる問題があった。ここで、オペアンプのミスマッチバラつきを改善するためには、オペアンプの面積を大きくする必要があり、小面積の基準電圧発生回路には不向きである。さらに、MOSトランジスタの閾値電圧Vthがダイオードの順方向電圧VF以上となるプロセスにより基準電圧発生回路を製造する場合には、基準電圧発生回路にオペアンプを用いると、動作点が大きくなる。このため、チャージポンプ回路などを用いてオペアンプの動作点を確保する必要があり、その場合には入力電圧がオペアンプの動作点で決まるという問題が発生する。 However, in the conventional reference voltage generating circuit 2 described above, an operational amplifier is used for control to obtain the reference voltage VREF, so when the reference voltage generating circuit 2 is designed with a small area, there is a problem that mismatch variations in which the voltage or current values of each part of the operational amplifier deviate from the design value become large. Here, in order to improve the mismatch variations of the operational amplifier, the area of the operational amplifier needs to be increased, which is unsuitable for a small-area reference voltage generating circuit. Furthermore, when the reference voltage generating circuit is manufactured by a process in which the threshold voltage Vth of the MOS transistor is equal to or greater than the forward voltage VF of the diode, the operating point becomes large if an operational amplifier is used in the reference voltage generating circuit. For this reason, it is necessary to secure the operating point of the operational amplifier using a charge pump circuit or the like, and in that case, the problem occurs that the input voltage is determined by the operating point of the operational amplifier.

この発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、ミスマッチばらつきが少なく、かつ、部品点数が少なく、低電圧での動作が可能な基準電圧発生回路を提供することを目的とする。 This invention was made in consideration of the above-described circumstances, and aims to provide a reference voltage generating circuit that has low mismatch variation, has a small number of components, and can operate at low voltages.

この発明は、ベースおよびコレクタ間が接続され、エミッタが基準電源に接続された第1バイポーラトランジスタを含み、第1電圧を発生する第1電圧発生部と、ベースが前記第1バイポーラトランジスタのベースおよびコレクタに接続され、エミッタが抵抗を介して前記基準電源に接続された第2バイポーラトランジスタを含み、第2電圧を発生する第2電圧発生部と、前記第2バイポーラトランジスタのコレクタと前記基準電源にベースおよびエミッタが接続された第3バイポーラトランジスタを含み、前記第3バイポーラトランジスタのコレクタ-エミッタ間電圧に基づいて前記第1電圧および前記第2電圧を制御することにより基準電圧を制御する制御部と、を含む基準電圧発生回路を提供する。 The present invention provides a reference voltage generating circuit including a first voltage generating unit that generates a first voltage and includes a first bipolar transistor having a base and a collector connected thereto and an emitter connected to a reference power supply; a second voltage generating unit that generates a second voltage and includes a second bipolar transistor having a base connected to the base and collector of the first bipolar transistor and an emitter connected to the reference power supply via a resistor; and a control unit that controls a reference voltage by controlling the first voltage and the second voltage based on the collector-emitter voltage of the third bipolar transistor and including a third bipolar transistor having a base and emitter connected to the collector of the second bipolar transistor and the reference power supply.

この発明によれば、オペアンプを用いずに、ミスマッチばらつきが少なく、かつ、部品点数が少なくて済み、低電圧での動作が可能な基準電圧発生回路を実現することができる。 This invention makes it possible to realize a reference voltage generating circuit that does not use an operational amplifier, has little mismatch variation, requires a small number of components, and can operate at low voltages.

この発明の一実施形態である基準電圧発生回路の構成を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a configuration of a reference voltage generating circuit according to an embodiment of the present invention; 従来の基準電圧発生回路の構成を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional reference voltage generating circuit.

以下、図面を参照し、この発明の実施形態について説明する。 The following describes an embodiment of the invention with reference to the drawings.

図1はこの発明の一実施形態である基準電圧発生回路1の構成を示す回路図である。この基準電圧発生回路1は、PチャネルのMOSトランジスタM0~M2およびM7~M9と、NチャネルのMOSトランジスタM5およびM6と、第1~第3のNPN型のバイポーラトランジスタQ1~Q3と、抵抗R1、R2、R3AおよびR3Bとにより構成されている。 Figure 1 is a circuit diagram showing the configuration of a reference voltage generating circuit 1 according to one embodiment of the present invention. This reference voltage generating circuit 1 is composed of P-channel MOS transistors M0-M2 and M7-M9, N-channel MOS transistors M5 and M6, first to third NPN-type bipolar transistors Q1-Q3, and resistors R1, R2, R3A, and R3B.

ここで、MOSトランジスタM0~M2およびM7~M9は、ソースおよび各々の形成されたnウェルが電源VCCに接続されている。また、MOSトランジスタM5およびM6は、ソースおよび各々の形成されたpウェルが電源VCCより低電位の基準電源VSSに接続されている。 Here, the sources and n-wells formed in the MOS transistors M0 to M2 and M7 to M9 are connected to the power supply VCC. The sources and p-wells formed in the MOS transistors M5 and M6 are connected to a reference power supply VSS, which has a lower potential than the power supply VCC.

第1バイポーラトランジスタQ1とMOSトランジスタM7は、第1電圧V1を発生する第1電圧発生部11を構成している。ここで、第1バイポーラトランジスタQ1は、ベースおよびコレクタ間が接続され、エミッタが基準電源VSSに接続されている。MOSトランジスタM7は、ドレインが第1バイポーラトランジスタQ1のコレクタに接続されている。MOSトランジスタM7は第1バイポーラトランジスタQ1に第1電流I1を供給する第1電流供給部である。 The first bipolar transistor Q1 and the MOS transistor M7 constitute a first voltage generating section 11 that generates a first voltage V1. Here, the first bipolar transistor Q1 has its base and collector connected, and its emitter connected to a reference power supply VSS. The drain of the MOS transistor M7 is connected to the collector of the first bipolar transistor Q1. The MOS transistor M7 is a first current supply section that supplies a first current I1 to the first bipolar transistor Q1.

第2バイポーラトランジスタQ2は、ベースが第1バイポーラトランジスタQ1のベースおよびコレクタに接続され、エミッタが抵抗R1を介して基準電源VSSに接続されている。この第2バイポーラトランジスタQ2および抵抗R1と、MOSトランジスタM9は、第2電圧V2を発生する第2電圧発生部12を構成している。ここで、MOSトランジスタM9は、ゲートがMOSトランジスタM7のゲートに共通接続されており、ドレインが第2バイポーラトランジスタQ2のコレクタに接続されている。このMOSトランジスタM9は、第1バイポーラトランジスタQ1に供給される第1電流I1と比例関係にある第2電流I2を第2バイポーラトランジスタQ2に供給する第2電流供給部である。 The second bipolar transistor Q2 has a base connected to the base and collector of the first bipolar transistor Q1, and an emitter connected to the reference power supply VSS via resistor R1. This second bipolar transistor Q2, resistor R1, and MOS transistor M9 constitute a second voltage generating unit 12 that generates a second voltage V2. Here, the gate of MOS transistor M9 is commonly connected to the gate of MOS transistor M7, and the drain is connected to the collector of second bipolar transistor Q2. This MOS transistor M9 is a second current supply unit that supplies the second bipolar transistor Q2 with a second current I2 that is proportional to the first current I1 supplied to the first bipolar transistor Q1.

本実施形態において、MOSトランジスタM7およびM9のトランジスタサイズは同じである。従って、第1および第2電流供給部は同じ大きさの電流I1およびI2をバイポーラトランジスタQ1およびQ2に供給する。 In this embodiment, the transistor sizes of MOS transistors M7 and M9 are the same. Therefore, the first and second current supply units supply currents I1 and I2 of the same magnitude to bipolar transistors Q1 and Q2.

第3バイポーラトランジスタQ3と、MOSトランジスタM0~M2、M5、M6、M8、抵抗R2、R3AおよびR3Bは、制御部20を構成している。この制御部20は、第3バイポーラトランジスタQ3を含み、第3バイポーラトランジスタQ3のコレクタ-エミッタ間電圧Vce3に基づいて第1電圧V1および第2電圧V2を制御することにより基準電圧VREFを制御する回路である。以下、この制御部20の構成を説明する。 The third bipolar transistor Q3, MOS transistors M0 to M2, M5, M6, M8, and resistors R2, R3A, and R3B constitute the control unit 20. This control unit 20 is a circuit that includes the third bipolar transistor Q3 and controls the reference voltage VREF by controlling the first voltage V1 and the second voltage V2 based on the collector-emitter voltage Vce3 of the third bipolar transistor Q3. The configuration of this control unit 20 will be described below.

第3バイポーラトランジスタQ3は、コレクタがMOSトランジスタM0のドレインに接続されるとともにMOSトランジスタM0およびM2のゲートに接続されている。MOSトランジスタM2のドレインは、MOSトランジスタM5のドレインと、MOSトランジスタM7、M9、M8およびM1のゲートとに接続されている。 The collector of the third bipolar transistor Q3 is connected to the drain of the MOS transistor M0 and to the gates of the MOS transistors M0 and M2. The drain of the MOS transistor M2 is connected to the drain of the MOS transistor M5 and the gates of the MOS transistors M7, M9, M8, and M1.

MOSトランジスタM8のドレインは、MOSトランジスタM6のドレインと、MOSトランジスタM5およびM6のゲートに接続されている。MOSトランジスタM1のドレインは、抵抗R2を介して基準電源VSSに接続されている。 The drain of MOS transistor M8 is connected to the drain of MOS transistor M6 and the gates of MOS transistors M5 and M6. The drain of MOS transistor M1 is connected to the reference power supply VSS via resistor R2.

MOSトランジスタM1のドレインと抵抗R2との接続点は、基準電圧VOUTを出力する出力ノードとなっている。この出力ノードには、抵抗R3AおよびR3Bの一端が接続されている。抵抗R3Aの他端は第1バイポーラトランジスタQ1のコレクタに接続され、抵抗R3Bの他端は第2バイポーラトランジスタQ2のコレクタに接続されている。 The connection point between the drain of MOS transistor M1 and resistor R2 is an output node that outputs a reference voltage VOUT. One end of resistors R3A and R3B is connected to this output node. The other end of resistor R3A is connected to the collector of the first bipolar transistor Q1, and the other end of resistor R3B is connected to the collector of the second bipolar transistor Q2.

この制御部20において、MOSトランジスタM0、M2、M8、M6およびM5は、第3バイポーラトランジスタQ3のコレクタ-エミッタ間電圧Vce3に基づいて、第1電流I1および第2電流I2を制御する電流制御部として機能する。具体的には、第2電圧V2が低下して第3バイポーラトランジスタQ3のコレクタ-エミッタ間電圧Vce3が増加すると、MOSトランジスタM0のゲート-ソース間電圧Vgs0が減少し、MOSトランジスタM2のドレイン電圧が低下し、MOSトランジスタM8のゲート-ソース間電圧が増加し、MOSトランジスタM5のゲート-ソース間電圧が増加し、MOSトランジスタM2のドレイン電圧がさらに低下し、第1電流I1および第2電流I2が増加し、第1電圧V1および第2電圧V2が増加する、という制御が行われる。 In this control unit 20, MOS transistors M0, M2, M8, M6, and M5 function as a current control unit that controls the first current I1 and the second current I2 based on the collector-emitter voltage Vce3 of the third bipolar transistor Q3. Specifically, when the second voltage V2 decreases and the collector-emitter voltage Vce3 of the third bipolar transistor Q3 increases, the gate-source voltage Vgs0 of MOS transistor M0 decreases, the drain voltage of MOS transistor M2 decreases, the gate-source voltage of MOS transistor M8 increases, the gate-source voltage of MOS transistor M5 increases, the drain voltage of MOS transistor M2 further decreases, the first current I1 and the second current I2 increase, and the first voltage V1 and the second voltage V2 increase.

また、MOSトランジスタM0、M2、M8、M6、M5、M1、抵抗R2、R3AおよびR3Bは、第3バイポーラトランジスタQ3のコレクタ-エミッタ間電圧Vce3に基づいて、基準電圧VOUTを制御し、この基準電圧VOUTに応じた第3電流I3および第4電流I4を第1トランジスタQ1および第2トランジスタQ2に帰還させる回路として機能する。具体的には、第2電圧V2が低下して第3バイポーラトランジスタQ3のコレクタ-エミッタ間電圧Vce3が増加すると、MOSトランジスタM0のゲート-ソース間電圧Vgs0が減少し、MOSトランジスタM2のドレイン電圧が低下し、MOSトランジスタM1のドレイン電流が増加し、このドレイン電流から第3電流I3および第4電流I4を減算した電流により基準電圧VOUTが定まり、第3電流I3および第4電流I4が第1電流I1および第2電流I2に対して加えられることにより第1電圧V1および第2電圧V2が増加する、という制御が行われる。 In addition, MOS transistors M0, M2, M8, M6, M5, M1 and resistors R2, R3A and R3B function as a circuit that controls a reference voltage VOUT based on the collector-emitter voltage Vce3 of the third bipolar transistor Q3, and feeds back a third current I3 and a fourth current I4 corresponding to this reference voltage VOUT to the first transistor Q1 and the second transistor Q2. Specifically, when the second voltage V2 decreases and the collector-emitter voltage Vce3 of the third bipolar transistor Q3 increases, the gate-source voltage Vgs0 of the MOS transistor M0 decreases, the drain voltage of the MOS transistor M2 decreases, the drain current of the MOS transistor M1 increases, the reference voltage VOUT is determined by the current obtained by subtracting the third current I3 and the fourth current I4 from this drain current, and the first voltage V1 and the second voltage V2 increase as a result of the third current I3 and the fourth current I4 being added to the first current I1 and the second current I2.

次に本実施形態の動作について説明する。基準電圧発生回路1では、第1バイポーラトランジスタQ1に流れる電流および第2バイポーラトランジスタQ2に流れる電流を一致させつつ、第1電圧V1および第2電圧V2を一致させる制御が行われる。この制御が行われる結果、次式に示す基準電圧VOUTが基準電圧発生回路1から出力される。
VOUT
=(3・R2/(R3+3・R2))・((R3・VT・In(m)/(3・R1))
+Vbe) ……(2)
ただし、R3=R3A=R3Bであり、mはバイポーラトランジスタQ1およびQ2のサイズ比(すなわち、Q1:Q2=1:m)、VTはサーマルボルテージ、Vbeは第1バイポーラトランジスタQ1のベース-エミッタ間電圧Vbe1である。
Next, the operation of this embodiment will be described. In the reference voltage generating circuit 1, control is performed to make the first voltage V1 and the second voltage V2 equal while making the current flowing through the first bipolar transistor Q1 and the current flowing through the second bipolar transistor Q2 equal. As a result of this control, the reference voltage VOUT shown in the following formula is output from the reference voltage generating circuit 1.
VOUT
=(3・R2/(R3+3・R2))・((R3・VT・In(m)/(3・R1))
+Vbe) ...(2)
Here, R3=R3A=R3B, m is the size ratio of the bipolar transistors Q1 and Q2 (that is, Q1:Q2=1:m), VT is the thermal voltage, and Vbe is the base-emitter voltage Vbe1 of the first bipolar transistor Q1.

従来の技術(図2)では、ダイオードD1に発生する第1電圧と、抵抗R10およびダイオードD2からなる直列回路に発生する第2電圧とを一致させる制御にオペアンプOA0が介在した。 In the conventional technology (Figure 2), the operational amplifier OA0 is used to control the first voltage generated in the diode D1 to match the second voltage generated in the series circuit consisting of the resistor R10 and the diode D2.

これに対し、本実施形態では、以下説明する電流帰還により、第1電圧V1および第2電圧V2を一致させる制御が行われる。 In contrast, in this embodiment, control is performed to match the first voltage V1 and the second voltage V2 using current feedback, as described below.

以下では、MOSトランジスタM0~M2およびM7~M9のサイズが同じであり、かつ、MOSトランジスタM5およびM6のサイズが同じであることを前提とする。 In the following, it is assumed that the sizes of MOS transistors M0 to M2 and M7 to M9 are the same, and that the sizes of MOS transistors M5 and M6 are the same.

図1において、第1バイポーラトランジスタQ1のコレクタ電圧Vc1(すなわち、第1電圧V1)は、同バイポーラトランジスタQ1のベース-エミッタ間電圧Vbe1と一致する。このため、バイポーラトランジスタQ1に流れるエミッタ電流Ie1は、次式に示すものとなる。
Ie1
=(VT・ln(m)/R1)-((VOUT-Vbe)/R3)+Ib1+Ib2
……(3)
ただし、Ib1は第1バイポーラトランジスタQ1のベース電流、Ib2は第2バイポーラトランジスタQ2のベース電流である。
1, the collector voltage Vc1 (i.e., the first voltage V1) of the first bipolar transistor Q1 is equal to the base-emitter voltage Vbe1 of the bipolar transistor Q1. Therefore, the emitter current Ie1 flowing through the bipolar transistor Q1 is expressed by the following equation.
Ie1
=(VT・ln(m)/R1)-((VOUT-Vbe)/R3)+Ib1+Ib2
… (3)
Here, Ib1 is the base current of the first bipolar transistor Q1, and Ib2 is the base current of the second bipolar transistor Q2.

第2バイポーラトランジスタQ2のコレクタ電圧Vc2(すなわち、第2電圧V2)は、バイポーラトランジスタQ3のベース-エミッタ間電圧Vbe3と一致する。このため、バイポーラトランジスタQ2に流れるエミッタ電流Ie2は、次式に示すものとなる。
Ie2
=(VT・ln(m)/R1)-((VOUT-Vbe)/R3)+Ib3
……(4)
The collector voltage Vc2 (i.e., the second voltage V2) of the second bipolar transistor Q2 coincides with the base-emitter voltage Vbe3 of the bipolar transistor Q3. Therefore, the emitter current Ie2 flowing through the bipolar transistor Q2 is expressed by the following equation.
Ie2
=(VT・ln(m)/R1)-((VOUT-Vbe)/R3)+Ib3
… (4)

上記式(3)および(4)において、バイポーラトランジスタQ1、Q2、Q3のベース電流Ib1、Ib2、Ib3は非常に小さい。このため、Ie1=Ie2となり、Vbe1=Vbe2が成り立ち、Vc1=Vc2(すなわち、V1=V2)となる。
これにより、基準電圧VOUTに関して式(2)が成立する。
In the above expressions (3) and (4), the base currents Ib1, Ib2, and Ib3 of the bipolar transistors Q1, Q2, and Q3 are very small, so Ie1=Ie2, Vbe1=Vbe2, and Vc1=Vc2 (i.e., V1=V2).
As a result, equation (2) holds for the reference voltage VOUT.

次にミスマッチバラつきについて説明する。一般にバイポーラトランジスタのベース-エミッタ間電圧Vbeは、オペアンプと比較し、ばらつきが小さい。特に低電圧のバイポーラトランジスタは、小面積化を行った場合、オペアンプよりもミスマッチバラツキの程度が低くなる。本実施形態によれば、オペアンプを使用せず、上述した第3バイポーラトランジスタQ3を利用した電流帰還により第1電圧V1および第2電圧V2を一致させる制御を行うのでミスマッチばらつきを少なくすることができる。 Next, mismatch variation will be explained. In general, the base-emitter voltage Vbe of a bipolar transistor has smaller variation than that of an operational amplifier. In particular, low-voltage bipolar transistors have a lower degree of mismatch variation than operational amplifiers when their area is reduced. According to this embodiment, an operational amplifier is not used, and control is performed to match the first voltage V1 and the second voltage V2 by current feedback using the third bipolar transistor Q3 described above, thereby reducing mismatch variation.

次に基準電圧発生回路の動作点について説明する。上述した従来の基準電圧発生回路2(図2)において、オペアンプOA0の動作点は次のようになる。図2において、ダイオードD1およびD2をダイオード接続されたバイポーラトランジスタとし、このバイポーラトランジスタのベース-エミッタ間電圧をVbeとし、MOSトランジスタMP1およびMP2のオーバードライブ電圧をVovとし、オペアンプOA0の差動対に使用されているPチャネルのMOSトランジスタのゲート-ソース間電圧をVgsとする。この場合は、電源電圧VCCがVCC>Vbe+Vgs+Vovの条件を満たす必要があるため、例えばVbe=Vgs=0.7V、Vov=0.1Vとすると、基準電圧発生回路が動作可能な電源電圧VCCの下限は1.5Vとなる。このように基準電圧発生回路にオペアンプを用いた場合には、低電圧動作させることが難しく、低電圧動作させるためには、オペアンプに対してチャージポンプ回路などの昇圧回路と組み合わせる必要性があり、回路の面積の増加が見込まれる。 Next, the operating point of the reference voltage generating circuit will be described. In the above-mentioned conventional reference voltage generating circuit 2 (FIG. 2), the operating point of the operational amplifier OA0 is as follows. In FIG. 2, the diodes D1 and D2 are diode-connected bipolar transistors, the base-emitter voltage of the bipolar transistors is Vbe, the overdrive voltage of the MOS transistors MP1 and MP2 is Vov, and the gate-source voltage of the P-channel MOS transistor used in the differential pair of the operational amplifier OA0 is Vgs. In this case, the power supply voltage VCC must satisfy the condition VCC>Vbe+Vgs+Vov. For example, if Vbe=Vgs=0.7V and Vov=0.1V, the lower limit of the power supply voltage VCC at which the reference voltage generating circuit can operate is 1.5V. In this way, when an operational amplifier is used in the reference voltage generating circuit, it is difficult to operate it at a low voltage, and in order to operate it at a low voltage, it is necessary to combine the operational amplifier with a boost circuit such as a charge pump circuit, which is expected to increase the area of the circuit.

また、オペアンプOA0の差動対のPチャネルのMOSトランジスタの代わりにNチャネルのMOSトランジスタを用いた場合には、このNチャネルのMOSトランジスタの入力可能範囲の制限によりVov>Vbe-Vgsの条件を満たす必要がある。ここで、Vbe<Vgsの場合、ダイオードD1と、MOSトランジスタに電流を流すことは不可能である。また、基準電圧発生回路を低電圧で正常に動作させるためには、Vthの小さいプロセスでは設計する必要があるが、設計するにあたりプロセスの制限を受ける。 In addition, if N-channel MOS transistors are used instead of the P-channel MOS transistors in the differential pair of operational amplifier OA0, the condition Vov>Vbe-Vgs must be satisfied due to the limitations on the input range of this N-channel MOS transistor. Here, if Vbe<Vgs, it is impossible to pass current through diode D1 and the MOS transistor. Also, in order for the reference voltage generation circuit to operate normally at low voltages, it must be designed using a process with a small Vth, but the design is subject to process limitations.

本実施形態では、MOSトランジスタM7およびM1のオーバードライブ電圧をVov7およびVov1とした場合、基準電圧発生回路を正常動作させるために、VCC>Vbe1+Vov7、かつ、Vce3>VCC-Vgs0、かつ、VCC>VOUT+Vov1の条件を満たしていればよく、チャージポンプ回路などの他のブロックが不要であり、プロセスに依存せずに低電圧動作が可能となる。 In this embodiment, when the overdrive voltages of MOS transistors M7 and M1 are Vov7 and Vov1, in order for the reference voltage generation circuit to operate normally, it is sufficient to satisfy the conditions VCC>Vbe1+Vov7, Vce3>VCC-Vgs0, and VCC>VOUT+Vov1, and other blocks such as a charge pump circuit are not required, making low-voltage operation possible independent of the process.

<他の実施形態>
以上、この発明の各実施形態について説明したが、この発明には、これ以外にも他の実施形態が考えられる。
<Other embodiments>
Although the embodiments of the present invention have been described above, other embodiments are also possible.

(1)上記実施形態では、第1バイポーラトランジスタQ1に第1電流I1を供給する第1電流供給部と、第2バイポーラトランジスタQ2に第2電流I2を供給する第2電流供給部をMOSトランジスタにより構成したが、バイポーラトランジスタにより構成してもよい。 (1) In the above embodiment, the first current supply unit that supplies the first current I1 to the first bipolar transistor Q1 and the second current supply unit that supplies the second current I2 to the second bipolar transistor Q2 are configured with MOS transistors, but they may also be configured with bipolar transistors.

(2)上記実施形態において、PチャネルのMOSトランジスタをNチャネルのMOSトランジスタに置き換え、NチャネルのMOSトランジスタをPチャネルのMOSトランジスタに置き換え、NPN型のバイポーラトランジスタをPNP型のバイポーラトランジスタに置き換え、電源VCCを基準電源VSSに対して負の電源に置き換えることにより、負の基準電圧を発生する基準電圧発生回路を構成してもよい。 (2) In the above embodiment, a reference voltage generating circuit that generates a negative reference voltage may be configured by replacing the P-channel MOS transistors with N-channel MOS transistors, replacing the N-channel MOS transistors with P-channel MOS transistors, replacing the NPN bipolar transistors with PNP bipolar transistors, and replacing the power supply VCC with a negative power supply with respect to the reference power supply VSS.

(3)上記実施形態では、簡単のため、I1=I2、I3=I4の場合の構成を説明したが、I1≠I2、I3≠I4であってもよい。 (3) In the above embodiment, for simplicity, a configuration in which I1 = I2 and I3 = I4 has been described, but I1 ≠ I2 and I3 ≠ I4 may also be true.

Q1……第1バイポーラトランジスタ、Q2……第2バイポーラトランジスタ、Q3……第3バイポーラトランジスタ、11……第1電圧発生部、12……第2電圧発生部、20……制御部、M0~M2,M5~M9,MP1~MP3……MOSトランジスタ、R1、R1、R3A,R3B,R10,R20,R11A,R11B……抵抗、OA0……オペアンプ、D1,D2……ダイオード。 Q1...first bipolar transistor, Q2...second bipolar transistor, Q3...third bipolar transistor, 11...first voltage generating unit, 12...second voltage generating unit, 20...control unit, M0 to M2, M5 to M9, MP1 to MP3...MOS transistors, R1, R1, R3A, R3B, R10, R20, R11A, R11B...resistors, OA0...op-amp, D1, D2...diodes.

Claims (1)

ベースおよびコレクタ間が接続され、エミッタが基準電源に接続された第1バイポーラトランジスタを含み、第1電圧を発生する第1電圧発生部と、
ベースが前記第1バイポーラトランジスタのベースおよびコレクタに接続され、エミッタが抵抗を介して前記基準電源に接続された第2バイポーラトランジスタを含み、第2電圧を発生する第2電圧発生部と、
前記第2バイポーラトランジスタのコレクタにベースが接続され、前記基準電源にエミッタが接続された第3バイポーラトランジスタを含み、前記第3バイポーラトランジスタのコレクタ-エミッタ間電圧に基づいて前記第1電圧および前記第2電圧を制御することにより基準電圧を制御する制御部と、
を含み、
前記第1電圧発生部および前記第2電圧発生部は、前記第1バイポーラトランジスタおよび前記第2バイポーラトランジシタに対し、比例関係にある第1電流および第2電流を各々供給する第1電流供給部および第2電流供給部を各々含み、
前記制御部は、前記第3バイポーラトランジスタのコレクタ-エミッタ間電圧に基づいて前記第1電流および前記第2電流を制御する電流制御部を含み、
前記制御部は、前記第3バイポーラトランジスタのコレクタ-エミッタ間電圧に基づいて前記基準電圧を制御し、前記基準電圧に応じた第3電流および第4電流を前記第1バイポーラトランジスタおよび前記第2バイポーラトランジスタに帰還させる、
基準電圧発生回路。
a first voltage generating section including a first bipolar transistor having a base connected to a collector and an emitter connected to a reference power supply, the first voltage generating section generating a first voltage;
a second voltage generating section including a second bipolar transistor having a base connected to the base and collector of the first bipolar transistor and an emitter connected to the reference power supply via a resistor, the second voltage generating section generating a second voltage;
a control unit including a third bipolar transistor having a base connected to the collector of the second bipolar transistor and an emitter connected to the reference power supply, the control unit controlling a reference voltage by controlling the first voltage and the second voltage based on a collector-emitter voltage of the third bipolar transistor;
Including,
the first voltage generating unit and the second voltage generating unit each include a first current supply unit and a second current supply unit that supply a first current and a second current, which are proportional to the first bipolar transistor and the second bipolar transistor, respectively;
the control unit includes a current control unit that controls the first current and the second current based on a collector-emitter voltage of the third bipolar transistor;
the control unit controls the reference voltage based on a collector-emitter voltage of the third bipolar transistor, and feeds back a third current and a fourth current corresponding to the reference voltage to the first bipolar transistor and the second bipolar transistor.
Reference voltage generation circuit.
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