特開 2024-108519 基準電源回路

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024108519

(43)【公開日】2024-08-13

(54)【発明の名称】基準電源回路

(51)【国際特許分類】

   G05F 3/20 20060101AFI20240805BHJP

【ＦＩ】

G05F3/20

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023012934

(22)【出願日】2023-01-31

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】520124752

【氏名又は名称】株式会社ミライズテクノロジーズ

(74)【代理人】

【識別番号】110000567

【氏名又は名称】弁理士法人サトー

(72)【発明者】

【氏名】根塚 智裕

(72)【発明者】

【氏名】マキンワ コフィ アフォラビ アントニー

(72)【発明者】

【氏名】タン ゾン

【テーマコード（参考）】

5H420

【Ｆターム（参考）】

5H420NA23

5H420NB02

5H420NB22

5H420NB25

5H420NB27

5H420NB28

5H420NB31

5H420NC14

5H420NE22

(57)【要約】

【課題】基準電圧の温特非線形性を小さく抑えつつ、従来回路と比べて動作速度を高める。
【解決手段】基準電源回路１は、直流電源線Ｌ１、Ｌ２間に直列接続された電流源２およびＢＪＴ３を備え、電流源２がＢＪＴ３のコレクタ電流を供給することによりＢＪＴ３を所定のコレクタ電流密度で動作させた際におけるＢＪＴ３のベース・エミッタ間電圧ＶＢＥを基準電圧として出力する。ＢＪＴ３のベース電流を供給するベース電流供給回路４は、直流電源線Ｌ１、Ｌ２間に直列接続された電流源５、トランジスタＭ１およびトランジスタＭ２を備える。トランジスタＭ１のドレインは、電流源５を介して直流電源線Ｌ１に接続されるとともにトランジスタＭ２のゲートに接続される。トランジスタＭ１のゲートは、ＢＪＴ３のコレクタに接続される。トランジスタＭ１のソースは、ＢＪＴ３のベースおよびトランジスタＭ２のドレインに接続される。トランジスタＭ２のソースは、直流電源線Ｌ２に接続される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一対の直流電源線（Ｌ１、Ｌ２）間に直列接続されたコレクタ電流供給回路（２）およびバイポーラトランジスタ（３）を備え、前記コレクタ電流供給回路が前記バイポーラトランジスタのコレクタ電流を供給することにより前記バイポーラトランジスタを所定のコレクタ電流密度で動作させた際における前記バイポーラトランジスタのベース・エミッタ間電圧を基準電圧として出力する基準電源回路であって、
前記バイポーラトランジスタのベース電流を供給するベース電流供給回路（４）を備え、
前記ベース電流供給回路は、
前記一対の直流電源線間に直列接続された電流源（５）、第１ＭＯＳトランジスタ（Ｍ１）および第２ＭＯＳトランジスタ（Ｍ２）を備え、
前記第１ＭＯＳトランジスタのドレインは、前記電流源を介して前記一対の直流電源線のうち高電位側である高電位側電源線（Ｌ１）に接続されるとともに前記第２ＭＯＳトランジスタのゲートに接続され、
前記第１ＭＯＳトランジスタのゲートは、前記バイポーラトランジスタのコレクタに接続され、
前記第１ＭＯＳトランジスタのソースは、前記バイポーラトランジスタのベースおよび前記第２ＭＯＳトランジスタのドレインに接続され、
前記第２ＭＯＳトランジスタのソースは、前記一対の直流電源線のうち低電位側である低電位側電源線（Ｌ２）に接続される基準電源回路。

【請求項2】

前記バイポーラトランジスタを第１バイポーラトランジスタとし、前記コレクタ電流供給回路を第１コレクタ電流供給回路とし、前記ベース電流供給回路を第１ベース電流供給回路とすると、
さらに、
前記一対の直流電源線間に直列接続された第２コレクタ電流供給回路（３２）および第２バイポーラトランジスタ（３３）と、
前記１ベース電流供給回路と同様の構成を有し、前記第２バイポーラトランジスタのベース電流を供給する第２ベース電流供給回路（３４）と、
を備え、
前記第１コレクタ電流供給回路が前記第１バイポーラトランジスタのコレクタ電流を供給することにより前記第１バイポーラトランジスタを所定のコレクタ電流密度で動作させた際における前記第１バイポーラトランジスタのベース・エミッタ間電圧を第１基準電圧として出力するとともに、前記第２コレクタ電流供給回路が前記第２バイポーラトランジスタのコレクタ電流を供給することにより前記第２バイポーラトランジスタを前記第１バイポーラトランジスタとは異なるコレクタ電流密度で動作させた際における前記第２バイポーラトランジスタのベース・エミッタ間電圧を第２基準電圧として出力する請求項１に記載の基準電源回路。

【請求項3】

さらに、前記バイポーラトランジスタのベース・エミッタ間に直列接続された複数の抵抗（Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ）からなる分圧回路（４２）を備え、
前記バイポーラトランジスタのベース・エミッタ間電圧を前記基準電圧として出力するとともに、前記バイポーラトランジスタのベース・エミッタ間電圧を前記分圧回路により分圧した分圧電圧を分圧した基準電圧である分圧基準電圧として出力し、
前記分圧回路は、その分圧比を任意の値に調整可能な構成である請求項１または２に記載の基準電源回路。

【請求項4】

前記分圧回路は、
相対的に大きい抵抗値の前記抵抗である第１抵抗（Ｒｂ）の直列回路からなる第１分圧回路（４３）と、
相対的に小さい抵抗値の前記抵抗である第２抵抗（Ｒｃ）の直列回路からなる第２分圧回路（４４）と、
を備え、
前記バイポーラトランジスタのベース・エミッタ間電圧を前記第１分圧回路により分圧した分圧電圧を第１分圧基準電圧として出力するとともに、前記バイポーラトランジスタのベース・エミッタ間電圧を前記第２分圧回路により分圧した分圧電圧を第２分圧基準電圧として出力する請求項３に記載の基準電源回路。

【請求項5】

さらに、ゲートが前記バイポーラトランジスタのコレクタに接続されるとともに、ソースが前記バイポーラトランジスタのベースに接続される電流供給用のＭＯＳトランジスタ（Ｍ３）を備える請求項１または２に記載の基準電源回路。

【請求項6】

さらに、ゲートが前記バイポーラトランジスタのコレクタに接続されるとともに、ソースが前記バイポーラトランジスタのベースに接続される電流供給用のＭＯＳトランジスタ（Ｍ３）を備える請求項３または４に記載の基準電源回路。

【請求項7】

前記第１ＭＯＳトランジスタは、ネイティブ閾値ＭＯＳトランジスタである請求項１または２に記載の基準電源回路。

【請求項8】

前記第２ＭＯＳトランジスタの閾値電圧の値は、前記第１ＭＯＳトランジスタが飽和領域で動作可能となるような値に設定されている請求項１または２に記載の基準電源回路。

【請求項9】

前記第１ＭＯＳトランジスタおよび前記電流供給用のＭＯＳトランジスタは、いずれもネイティブ閾値ＭＯＳトランジスタである請求項５に記載の基準電源回路。

【請求項10】

前記第１ＭＯＳトランジスタおよび前記電流供給用のＭＯＳトランジスタは、いずれもネイティブ閾値ＭＯＳトランジスタである請求項６に記載の基準電源回路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基準電圧を出力する基準電源回路に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、２つのダイオード接続されたバイポーラジャンクショントランジスタを互いに異なるコレクタ電流密度で動作させ、それらのうち一方のベース・エミッタ間電圧ＶＢＥと、それらの各ベース・エミッタ間電圧の差である差電圧ΔＶＢＥと、を基準電圧として出力する構成の基準電源回路がある。なお、本明細書では、バイポーラジャンクショントランジスタのことをバイポーラトランジスタまたはＢＪＴと省略することがある。上記基準電源回路では、ＢＪＴのベース電流ＩＢおよび電流増幅率βの温度特性に起因して電圧ＶＢＥおよび差電圧ΔＶＢＥの温度特性が非線形となる温特非線形性が課題となっていた。

【0003】

一方、非特許文献１には、ＢＪＴのコレクタにゲートが接続されるとともにＢＪＴのベースにソースが接続されるＭＯＳトランジスタを備えたソースフォロワを設け、そのソースフォロワによりＢＪＴのベース電流ＩＢを供給する構成を採用することにより、電圧ＶＢＥおよび差電圧ΔＶＢＥの温特非線形性を低減する基準電源回路が開示されている。なお、以下の説明では、非特許文献１に開示された基準電源回路のことを従来回路と称することとする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【非特許文献1】Rushil K. Kumar, Hui Jiang, Kofi A. A. Makinwa, “An Energy-Efficient BJT-Based Temperature-to-Digital Converter with ±0.13°C (3σ) Inaccuracy from -40 to 125°C”, 2019 IEEE Asian Solid-State Circuits Conference, pp. 107-108

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来回路では、出力インピーダンスを十分に低下させることが難しいため、電圧ＶＢＥまたは差電圧ΔＶＢＥが後段の回路の動作に応じて低下した際に元の電圧レベルに回復するまでの時間が長期化するおそれがある。言い換えると、従来回路は、動作速度が低速であるという課題がある。このようなことから、従来回路では、特に、スイッチトキャパシタ回路で構成されるＡ／Ｄ変換器や温度センサなどに基準電圧を供給する用途に適用される場合、セトリングに比較的長い時間を要するおそれがあった。

【0006】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、基準電圧の温特非線形性を小さく抑えつつ、従来回路と比べて動作速度を高めることができる基準電源回路を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

請求項１に記載の基準電源回路は、一対の直流電源線（Ｌ１、Ｌ２）間に直列接続されたコレクタ電流供給回路（２）およびバイポーラトランジスタ（３）を備え、前記コレクタ電流供給回路が前記バイポーラトランジスタのコレクタ電流を供給することにより前記バイポーラトランジスタを所定のコレクタ電流密度で動作させた際における前記バイポーラトランジスタのベース・エミッタ間電圧を基準電圧として出力する回路である。前記基準電源回路は、前記バイポーラトランジスタのベース電流を供給するベース電流供給回路（４）を備える。そのため、上記構成によれば、従来回路と同様、基準電圧の温特非線形性を小さく抑えることができる。

【0008】

ただし、前記ベース電流供給回路は、その構成が従来回路のものとは異なっている。すなわち、前記ベース電流供給回路は、前記一対の直流電源線間に直列接続された電流源（５）、第１ＭＯＳトランジスタ（Ｍ１）および第２ＭＯＳトランジスタ（Ｍ２）を備える。前記第１ＭＯＳトランジスタのドレインは、前記電流源を介して前記一対の直流電源線のうち高電位側である高電位側電源線（Ｌ１）に接続されるとともに前記第２ＭＯＳトランジスタのゲートに接続される。前記第１ＭＯＳトランジスタのゲートは、前記バイポーラトランジスタのコレクタに接続される。前記第１ＭＯＳトランジスタのソースは、前記バイポーラトランジスタのベースおよび前記第２ＭＯＳトランジスタのドレインに接続される。前記第２ＭＯＳトランジスタのソースは、前記一対の直流電源線のうち低電位側である低電位側電源線（Ｌ２）に接続される。

【0009】

このように、前記ベース電流供給回路は、ＦＶＦの回路構成となっている。なお、ＦＶＦは、Flipped Voltage Followerの略称である。つまり、上記構成では、ＦＶＦの回路構成であるベース電流供給回路によりバイポーラトランジスタのベース電流を供給するようになっている。一般的に、ＦＶＦは、ソースフォロワに対して出力インピーダンスを１桁以上低くすることができる。そのため、上記構成によれば、従来回路に比べて動作速度を高めることができる。したがって、上記構成によれば、スイッチトキャパシタ回路で構成されるＡ／Ｄ変換器や温度センサなどに基準電圧を供給する用途に適用される場合であっても、そのセトリングの時間を短く抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１実施形態に係る基準電源回路の構成を模式的に示す図

【図2】比較例に係る基準電源回路の構成を模式的に示す図

【図3】第２実施形態に係る基準電源回路の構成を模式的に示す図

【図4】第３実施形態に係る基準電源回路の構成を模式的に示す図

【図5】第４実施形態に係る基準電源回路の構成を模式的に示す図

【図6】第４実施形態に係る分圧回路の具体的な構成の一例を示す図

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、複数の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
（第１実施形態）
以下、第１実施形態について図１および図２を参照して説明する。

【0012】

図１に示すように、本実施形態の基準電源回路１は、一対の直流電源線Ｌ１、Ｌ２間に直列接続された電流源２およびＢＪＴ３を備え、電流源２がＢＪＴ３のコレクタ電流を供給することによりＢＪＴ３を所定のコレクタ電流密度で動作させた際におけるＢＪＴ３のベース・エミッタ間電圧ＶＢＥを基準電圧として出力する回路である。以下の説明では、ベース・エミッタ間電圧ＶＢＥのことを電圧ＶＢＥと省略することがある。

【0013】

基準電源回路１は、出力する電圧ＶＢＥの供給先となる各種の回路とともにＩＣとして構成されている。なお、ＩＣは、Integrated Circuitの略称である。基準電源回路１は、一対の直流電源線Ｌ１、Ｌ２を介して電源電圧ＶＤＤの供給を受けて動作する。つまり、上記構成では、直流電源線Ｌ１の電位が電源電圧ＶＤＤとなっており、直流電源線Ｌ２の電位が回路の基準電位、つまりグランドとなっている。この場合、高電位側の直流電源線Ｌ１が高電位側電源線に相当するとともに、低電位側の直流電源線Ｌ２が低電位側電源線に相当する。

【0014】

電流源２は、一定のバイアス電流Ｉｂｉａｓ１を出力する定電流源であり、直流電源線Ｌ１とノードＮ１との間に接続されている。ＢＪＴ３は、ＮＰＮ形であり、そのコレクタはノードＮ１に接続されており、そのエミッタは直流電源線Ｌ２に接続されている。ＢＪＴ３のベースは、基準電圧の出力ノードとなるノードＮ２に接続されている。つまり、電流源２およびＢＪＴ３は、直流電源線Ｌ１、Ｌ２間に直列接続されている。このような構成により、電流源２から出力されるバイアス電流Ｉｂｉａｓ１が、ＢＪＴ３のコレクタ電流として供給される。つまり、この場合、電流源２は、ＢＪＴ３のコレクタ電流を供給するコレクタ電流供給回路として機能する。

【0015】

基準電源回路１は、ＢＪＴ３のベース電流を供給するベース電流供給回路４を備えている。ベース電流供給回路４は、直流電源線Ｌ１、Ｌ２間に直列接続された電流源５および第１ＭＯＳトランジスタＭ１および第２ＭＯＳトランジスタＭ２を備える。なお、以下の説明では、第１ＭＯＳトランジスタＭ１および第２ＭＯＳトランジスタＭ２のことを、それぞれトランジスタＭ１およびトランジスタＭ２と省略することがある。

【0016】

電流源５は、一定のバイアス電流Ｉｂｉａｓ２を出力する定電流源であり、直流電源線Ｌ１とノードＮ３との間に接続されている。トランジスタＭ１、Ｍ２は、いずれもＮチャネル型ＭＯＳトランジスタである。トランジスタＭ１のドレインは、ノードＮ３に接続されている。つまりトランジスタＭ１のドレインは、電流源５を介して直流電源線Ｌ１に接続されている。また、トランジスタＭ１のドレインは、トランジスタＭ２のゲートに接続されている。

【0017】

トランジスタＭ１のゲートは、ノードＮ１、つまりＢＪＴ３のコレクタに接続されている。トランジスタＭ１のソースは、ノードＮ２、つまりＢＪＴ３のベースに接続されている。トランジスタＭ２のドレインは、ノードＮ２に接続されている。つまり、トランジスタＭ１のソースは、トランジスタＭ２のドレインに接続されている。トランジスタＭ２のソースは、直流電源線Ｌ２に接続されている。このように、ベース電流供給回路４は、ＦＶＦの回路構成となっている。

【0018】

上記構成において、トランジスタＭ１は、ＮＶＴ、つまりネイティブ閾値ＭＯＳトランジスタであり、その閾値電圧Ｖｔの値は、概ね０Ｖとなっている。また、上記構成において、トランジスタＭ２は、ＨＶＴ、つまり高Ｖｔトランジスタであり、その閾値電圧Ｖｔの値は、比較的高い値となっている。具体的には、トランジスタＭ２の閾値電圧Ｖｔの値は、次のような値となっている。

【0019】

すなわち、トランジスタＭ２の閾値電圧Ｖｔの値および一対の直流電源線Ｌ１、Ｌ２により供給される電源電圧ＶＤＤの値は、トランジスタＭ１が飽和領域で動作可能となるような値に設定されている。言い換えると、トランジスタＭ２の閾値電圧Ｖｔの値および電源電圧ＶＤＤの値は、トランジスタＭ１のドレイン電圧が、そのソース電圧、つまり電圧ＶＢＥに対して確実に高い電圧となるような値に設定されている。

【0020】

以上説明した本実施形態により得られる効果について、従来回路に相当する比較例との比較により説明する。図２に示すように、比較例の基準電源回路１０１は、本実施形態の基準電源回路１に対し、ベース電流供給回路４に代えてベース電流供給回路１０２を備えている点などが異なっている。ベース電流供給回路１０２は、ベース電流供給回路４に対し、トランジスタＭ２が省かれている点、トランジスタＭ１および電流源５の接続形態が変更されている点などが異なっている。

【0021】

この場合、トランジスタＭ１のドレインが直流電源線Ｌ１に接続されているとともに、そのソースが電流源５を介して直流電源線Ｌ２に接続されている。このように、ベース電流供給回路１０２は、ソースフォロワの回路構成となっている。つまり、比較例の基準電源回路１０１では、ソースフォロワの回路構成であるベース電流供給回路１０２によりＢＪＴ３のベース電流を供給するようになっている。

【0022】

このような比較例の構成によれば、電圧ＶＢＥの温特非線形性を低減することができるものの、出力インピーダンスを十分に低下させることが難しいため、動作速度の点において改善の余地があった。これに対し、本実施形態の基準電源回路１では、ＦＶＦの回路構成であるベース電流供給回路４によりＢＪＴ３のベース電流を供給するようになっている。一般的に、ＦＶＦは、ソースフォロワに対して出力インピーダンスを１桁以上低くすることができる。

【0023】

そのため、本実施形態の構成によれば、比較例と同様の効果が得られるとともに、比較例に比べて動作速度を高めることができる。したがって、本実施形態の基準電源回路１によれば、スイッチトキャパシタ回路で構成されるＡ／Ｄ変換器や温度センサなどに電圧ＶＢＥを供給する用途に適用される場合であっても、そのセトリングの時間を短く抑えることができる。そして、本実施形態の基準電源回路１は、比較例の基準電源回路１０１に対し、回路素子としてトランジスタＭ２のみが追加されており、電流源の数が同じであることから、電力消費量を比較例と同程度に抑えることができる。

【0024】

本実施形態では、ベース電流供給回路４を構成するトランジスタＭ１としてＮＶＴが用いられている。このようにすれば、トランジスタＭ１の閾値電圧が略０Ｖとなることから、ＢＪＴ３のコレクタ電圧を概ね電圧ＶＢＥと同じ電圧に抑えることができ、電源電圧ＶＤＤが比較的小さい値である場合でも、電流源２によるコレクタ電流の供給動作を確実に行い得るようになる。また、本実施形態では、ベース電流供給回路４を構成するトランジスタＭ２としてＨＶＴが用いられている。このようにすれば、トランジスタＭ１のドレイン電圧が、そのソース電圧、つまり電圧ＶＢＥに対して確実に高い電圧となるような値に設定し、トランジスタＭ１を確実に飽和領域で動作するように設定可能となる。

【0025】

（第２実施形態）
以下、第２実施形態について図３を参照して説明する。
図３に示すように、本実施形態の基準電源回路２１は、図１に示した第１実施形態の基準電源回路１に対し、トランジスタＭ３が追加されている点などが異なっている。トランジスタＭ３は、Ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタであり、そのドレインは、直流電源線Ｌ１に接続されている。トランジスタＭ３のゲートは、ノードＮ１、つまりＢＪＴ３のコレクタに接続されている。トランジスタＭ３のソースは、ノードＮ２、つまりＢＪＴ３のベースに接続されている。このような構成において、トランジスタＭ３は、電流供給用のＭＯＳトランジスタとして機能する。上記構成において、トランジスタＭ３は、トランジスタＭ１と同様、ＮＶＴであり、その閾値電圧Ｖｔの値は、概ね０Ｖとなっている。

【0026】

第１実施形態の基準電源回路１では、電源電圧ＶＤＤ側、つまり電源側への駆動力がバイアス電流Ｉｂｉａｓ２により制限されていた。これに対し、本実施形態の基準電源回路２１では、ゲートがＢＪＴ３のコレクタに接続されるとともに、ソースがＢＪＴ３のベースに接続されるトランジスタＭ３が追加されている。このような構成によれば、第１実施形態の構成に比べ、電源側への駆動力を高めることができる。そのため、本実施形態によれば、例えば電圧ＶＢＥの供給先である後段の回路の動作により電圧ＶＢＥの電位が低下したとしても、電源側への駆動力が高いことから、元のレベルまで比較的短い時間で回復し易くなるというメリットがある。

【0027】

また、本実施形態では、追加したトランジスタＭ３は、トランジスタＭ１と同様にＮＶＴとなっている。このようにすれば、トランジスタＭ１とトランジスタＭ３のそれぞれの電流密度やオーバードライブ電圧の大きさなどのバイアス条件を同様のレベルに設定することができ、温度の変化や製造工程に起因したばらつきに対して安定的な回路の特性を得易くなるというメリットがある。

【0028】

（第３実施形態）
以下、第３実施形態について図４を参照して説明する。
図４に示すように、本実施形態の基準電源回路３１は、図１に示した第１実施形態の基準電源回路１が備える構成に加え、電流源３２、ＢＪＴ３３およびベース電流供給回路３４を備えている。なお、本実施形態では、電流源２が第１コレクタ電流供給回路に相当し、ＢＪＴ３が第１バイポーラトランジスタに相当し、ベース電流供給回路４が第１ベース電流供給回路に相当する。

【0029】

電流源３２は、電流源２と同様に一定のバイアス電流Ｉｂｉａｓ１を出力する定電流源であり、直流電源線Ｌ１とノードＮ３１との間に接続されている。ＢＪＴ３３は、ＮＰＮ形であり、そのコレクタはノードＮ３１に接続されており、そのエミッタは直流電源線Ｌ２に接続されている。ＢＪＴ３３のベースは、基準電圧の出力ノードとなるノードＮ３２に接続されている。つまり、電流源３２およびＢＪＴ３３は、直流電源線Ｌ１、Ｌ２間に直列接続されている。このような構成により、電流源３２から出力されるバイアス電流Ｉｂｉａｓ１が、ＢＪＴ３３のコレクタ電流として供給される。つまり、この場合、電流源３２は、ＢＪＴ３３のコレクタ電流を供給する第２コレクタ電流供給回路として機能する。

【0030】

ベース電流供給回路３４は、ベース電流供給回路４と同様の構成を有し、ＢＪＴ３３のベース電流を供給する。ベース電流供給回路３４は、直流電源線Ｌ１、Ｌ２間に直列接続された電流源３５および第１ＭＯＳトランジスタＭ３１および第２ＭＯＳトランジスタＭ３２を備える。なお、以下の説明では、第１ＭＯＳトランジスタＭ３１および第２ＭＯＳトランジスタＭ３２のことを、それぞれトランジスタＭ３１およびトランジスタＭ３２と省略することがある。

【0031】

電流源３５は、電流源５と同様に一定のバイアス電流Ｉｂｉａｓ２を出力する定電流源であり、直流電源線Ｌ１とノードＮ３３との間に接続されている。トランジスタＭ３１、Ｍ３２は、いずれもＮチャネル型ＭＯＳトランジスタである。トランジスタＭ３１のドレインは、ノードＮ３３に接続されている。つまりトランジスタＭ３１のドレインは、電流源３５を介して直流電源線Ｌ１に接続されている。また、トランジスタＭ３１のドレインは、トランジスタＭ３２のゲートに接続されている。

【0032】

トランジスタＭ３１のゲートは、ノードＮ３１、つまりＢＪＴ３３のコレクタに接続されている。トランジスタＭ３１のソースは、ノードＮ３２、つまりＢＪＴ３３のベースに接続されている。トランジスタＭ３２のドレインは、ノードＮ３２に接続されている。つまり、トランジスタＭ３１のソースは、トランジスタＭ３２のドレインに接続されている。トランジスタＭ３２のソースは、直流電源線Ｌ２に接続されている。このように、ベース電流供給回路３４は、ベース電流供給回路４と同様にＦＶＦの回路構成となっている。上記構成において、トランジスタＭ３１はトランジスタＭ１と同様にＮＶＴであり、トランジスタＭ３２はトランジスタＭ２と同様にＨＶＴである。

【0033】

ＢＪＴ３３は、ＢＪＴ３と同様のトランジスタをＮ個並列接続した構成となっている。ただし、Ｎは２以上の正の整数である。そのため、ＢＪＴ３３とＢＪＴ３のサイズ比は、「Ｎ：１」となっている。本実施形態では、上記サイズ比は、具体的には「８：１」となっている。

【0034】

上記構成の基準電源回路３１は、電流源２がＢＪＴ３のコレクタ電流を供給することによりＢＪＴ３を所定のコレクタ電流密度で動作させた際におけるＢＪＴ３のベース・エミッタ間電圧ＶＢＥＨを第１基準電圧として出力する。また、上記構成の基準電源回路３１は、電流源３２がＢＪＴ３３のコレクタ電流を供給することによりＢＪＴ３３をＢＪＴ３とは異なるコレクタ電流密度で動作させた際におけるＢＪＴ３３のベース・エミッタ間電圧ＶＢＥＬを第２基準電圧として出力する。以下の説明では、ベース・エミッタ間電圧ＶＢＥＨ、ＶＢＥＬのことを電圧ＶＢＥＨ、ＶＢＥＬと省略することがある。

【0035】

本実施形態では、電圧ＶＢＥＨ、ＶＢＥＬは、例えば０．４～０．７Ｖ程度の電圧値となる。ただし、ＢＪＴ３３とＢＪＴ３とに互いに同一のコレクタ電流が流れるとともにＢＪＴ３３とＢＪＴ３とのサイズ比が「８：１」であり、ＢＪＴ３３とＢＪＴ３とが互いに異なるコレクタ電流密度で動作することから、電圧ＶＢＥＨ、ＶＢＥＬの各電圧値には差が生じる。具体的には、電圧ＶＢＥＨが電圧ＶＢＥＬよりも、例えば数十ｍＶ高い電圧値となる。電圧ＶＢＥＨ、ＶＢＥＬの供給先の回路では、これらの差である差電圧ΔＶＢＥ（＝ＶＢＥＨ－ＶＢＥＬ）も基準電圧として用いられる。

【0036】

以上説明したように、本実施形態の基準電源回路３１では、ＢＪＴ３３のベース電流を供給するベース電流供給回路３４は、ＢＪＴ３のベース電流を供給するベース電流供給回路４と同様の回路構成、具体的にはＦＶＦの回路構成となっている。したがって、本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、本実施形態の基準電源回路３１によれば、その動作速度が高められることから、スイッチトキャパシタ回路で構成されるＡ／Ｄ変換器や温度センサなどに２つの基準電圧である電圧ＶＢＥＨ、ＶＢＥＬを供給する用途に適用される場合であっても、それらのセトリングの時間を短く抑えることができる。

【0037】

（第４実施形態）
以下、第４実施形態について図５および図６を参照して説明する。
図５に示すように、本実施形態の基準電源回路４１は、図４に示した第３実施形態の基準電源回路３１に対し、第２実施形態において説明したものと同様のトランジスタＭ３と、ＢＪＴ３のベース・エミッタ間に直列接続された複数の抵抗からなる分圧回路４２と、が追加されている点などが異なっている。

【0038】

基準電源回路４１は、電圧ＶＢＥＨを基準電圧として出力するとともに、電圧ＶＢＥＨを分圧回路４２により分圧した２つの分圧電圧ＶＣＴＡＴＰ、ＶＣＴＡＴＮを、分圧した基準電圧である分圧基準電圧として出力する。分圧回路４２は、その分圧比を任意の値に調整可能な構成となっている。分圧回路４２の具体的な構成としては、例えば図６に示すような構成例を採用することができる。

【0039】

図６に示す構成例の分圧回路４２は、ＢＪＴ３のベース・エミッタ間、つまりノードＮ２と直流電源線Ｌ２との間に接続されている。分圧回路４２は、抵抗Ｒａと、複数の抵抗Ｒｂの直列回路からなる第１分圧回路４３と、複数の抵抗Ｒｃの直列回路からなる第２分圧回路４４と、を備えている。抵抗Ｒａ、第１分圧回路４３および第２分圧回路４４は、ノードＮ２と直流電源線Ｌ２との間に、この順番で直列接続されている。

【0040】

本実施形態では、抵抗Ｒａの抵抗値は「７・Ｒ」となっており、抵抗Ｒｂの抵抗値は「Ｒ／１６」となっており、抵抗Ｒｃの抵抗値は「Ｒ／１２８」となっている。なお、Ｒは、任意の抵抗値である。つまり、この場合、抵抗Ｒｂは、相対的に大きい抵抗値の抵抗である第１抵抗に相当する。また、抵抗Ｒｃは、相対的に小さい抵抗値の抵抗である第２抵抗に相当する。

【0041】

第１分圧回路４３は、複数のスイッチＳＷを備えている。複数のスイッチＳＷは、いずれも、その一方の端子が複数の抵抗Ｒｂの各端子のいずれかに接続されているとともに、その他方の端子が出力ノードＮｏ１に接続されている。第１分圧回路４３の複数のスイッチＳＷは、それらのうちいずれか１つだけがオンされ、それ以外はオフされるようになっている。上記構成によれば、出力ノードＮｏ１から、電圧ＶＢＥＨを第１分圧回路４３により分圧した分圧電圧ＶＣＴＡＴＰが出力される。分圧電圧ＶＣＴＡＴＰは、第１分圧基準電圧に相当する。また、上記構成の第１分圧回路４３は、その分圧比を、複数のスイッチＳＷのオンオフに応じて任意の値に調整することができる。

【0042】

第２分圧回路４４は、複数のスイッチＳＷを備えている。第２分圧回路４４の複数のスイッチＳＷは、いずれも、その一方の端子が複数の抵抗Ｒｃの各端子のいずれかに接続されているとともに、その他方の端子が出力ノードＮｏ２に接続されている。複数のスイッチＳＷは、それらのうちいずれか１つだけがオンされ、それ以外はオフされるようになっている。上記構成によれば、出力ノードＮｏ２から、電圧ＶＢＥＨを第２分圧回路４４により分圧した分圧電圧ＶＣＴＡＴＮが出力される。分圧電圧ＶＣＴＡＴＮは、第２分圧基準電圧に相当する。また、上記構成の第２分圧回路４４は、その分圧比を、複数のスイッチＳＷのオンオフに応じて任意の値に調整することができる。

【0043】

この場合、第１分圧回路４３の分圧比の変更の分解能、つまり分圧電圧ＶＣＴＡＴＰの調整の分解能は、抵抗Ｒｂの抵抗値が「Ｒ／１６」であり、抵抗Ｒｃの抵抗値が「Ｒ／１２８」であることから、第２分圧回路４４と比べて粗いものとなっている。そのため、第１分圧回路４３は、粗調整用の分圧回路として機能する。また、この場合、第２分圧回路４４の分圧比の変更の分解能、つまり分圧電圧ＶＣＴＡＴＮの調整の分解能は、第１分圧回路４３と比べて細かいものとなっている。そのため、第２分圧回路４４は、微調整用の分圧回路として機能する。

【0044】

以上説明したように、本実施形態の基準電源回路４１は、電圧ＶＢＥＨを分圧する分圧回路４２を備え、分圧回路４２により分圧電圧した分圧電圧ＶＣＴＡＴＰ、ＶＣＴＡＴＮを分圧基準電圧として出力するようになっている。つまり、本実施形態では、基準電源回路４１に電圧ＶＢＥＨのトリミング回路を形成することができるため、実装が容易ではない温度センサやＡ／Ｄ変換器のスイッチトキャパシタ回路にトリミング回路を実装する必要がなくなる。また、上記構成によれば、分圧電圧ＶＣＴＡＴＰ、ＶＣＴＡＴＮを差動の基準電源として用いることにより、電圧ＶＢＥＨを適切に分圧した上でＡ／Ｄ変換器や温度センサに入力することができる。

【0045】

通常、電圧ＶＢＥＨは、数十ｍＶ程度の電圧値である差電圧ΔＶＢＥ（＝ＶＢＥＨ－ＶＢＥＬ）に比べて１桁程度大きい値であるが、電圧ＶＢＥＨを分圧した分圧基準電圧ＶＣＴＡＴＰ、ＶＣＴＡＴＮを利用すること、具体的には分圧基準電圧ＶＣＴＡＴＰと分圧電圧ＶＣＴＡＴＮの差を取ること（＝ＶＣＴＡＴＰ－ＶＣＴＡＴＮ）により、差電圧ΔＶＢＥと同程度の電圧値することができる。このようにすれば、基準電圧の供給先となるＡ／Ｄ変換器や温度センサを構成するスイッチトキャパシタ回路の容量の比を極端なものにする必要がなくなり、スイッチトキャパシタ回路の面積や消費電力を低減することができる。

【0046】

スイッチトキャパシタ回路によって電圧ＶＢＥＨをより細かく調整、つまり分圧しようとすることは、回路面積が大きくなったり、容量値が大きくなったりするおそれがある。これに対し、本実施形態のように基準電源回路４１が複数の抵抗による分圧回路４２を備えた構成とすれば、回路全体としての小型化を図ること、または、電圧ＶＢＥＨのレベルを一層細かく調整することなどが可能となる。本実施形態によれば、電圧ＶＢＥＨのレベルを一層細かく調整することができるため、例えば基準電圧をＡ／Ｄ変換器の基準として用いる場合において温度特性をより細かく調整することができるというメリットが得られる。

【0047】

また、本実施形態の分圧回路４２では、粗調整用の分圧回路として機能する第１分圧回路４３と微調整用の分圧回路として機能する第２分圧回路４４とが直列に接続されている。このような構成によれば、第１分圧回路４３および第２分圧回路４４のそれぞれの動作のために複数の電流経路を設ける必要が無くなることから、その分だけ、分圧回路４２での消費電力を低く抑えることができる。

【0048】

本実施形態の基準電源回路４１は、ゲートがＢＪＴ３のコレクタに接続されるとともに、ソースがＢＪＴ３のベースに接続されるトランジスタＭ３を備えている。このような構成によれば、次のような効果が得られる。すなわち、上記構成では、分圧回路４２に電流を流す必要がある。本実施形態の基準電源回路４１では、分圧回路４２に流す電流を、バイアス電流Ｉｂｉａｓ２を出力する電流源５からだけではなく、トランジスタＭ３からも供給することができるため、分圧電圧ＶＣＴＡＴＰ、ＶＣＴＡＴＮの供給先の負荷の増減に対応し易い、つまり様々な負荷電流に対応し易いというメリットがある。

【0049】

（その他の実施形態）
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で任意に変形、組み合わせ、あるいは拡張することができる。
上記各実施形態で示した数値などは例示であり、それに限定されるものではない。

【0050】

第１実施形態などでは、互いにサイズ比が異なるＢＪＴ３およびＢＪＴ３３に互いに同等のコレクタ電流が流れるような構成となっていたが、これに代えて、互いに同じ面積比の２つのＢＪＴに互いに異なるコレクタ電流が流れるような構成とすることもできる。

【0051】

トランジスタＭ１としては、ＮＶＴに限らずともよく、電源電圧ＶＤＤの電圧値によっては、他の種類のトランジスタを用いることもできる。トランジスタＭ２としては、ＨＶＴに限らずともよく、トランジスタＭ１を飽和動作可能とすることができるのであれば、他の種類のトランジスタを用いることもできる。

【0052】

本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

【0053】

本開示は、特許請求の範囲に記載の発明に加え、以下のような発明を含む。
［１］
一対の直流電源線（Ｌ１、Ｌ２）間に直列接続されたコレクタ電流供給回路（２）およびバイポーラトランジスタ（３）を備え、前記コレクタ電流供給回路が前記バイポーラトランジスタのコレクタ電流を供給することにより前記バイポーラトランジスタを所定のコレクタ電流密度で動作させた際における前記バイポーラトランジスタのベース・エミッタ間電圧を基準電圧として出力する基準電源回路であって、
前記バイポーラトランジスタのベース電流を供給するベース電流供給回路（４）を備え、
前記ベース電流供給回路は、
前記一対の直流電源線間に直列接続された電流源（５）、第１ＭＯＳトランジスタ（Ｍ１）および第２ＭＯＳトランジスタ（Ｍ２）を備え、
前記第１ＭＯＳトランジスタのドレインは、前記電流源を介して前記一対の直流電源線のうち高電位側である高電位側電源線（Ｌ１）に接続されるとともに前記第２ＭＯＳトランジスタのゲートに接続され、
前記第１ＭＯＳトランジスタのゲートは、前記バイポーラトランジスタのコレクタに接続され、
前記第１ＭＯＳトランジスタのソースは、前記バイポーラトランジスタのベースおよび前記第２ＭＯＳトランジスタのドレインに接続され、
前記第２ＭＯＳトランジスタのソースは、前記一対の直流電源線のうち低電位側である低電位側電源線（Ｌ２）に接続される基準電源回路。
［２］
前記バイポーラトランジスタを第１バイポーラトランジスタとし、前記コレクタ電流供給回路を第１コレクタ電流供給回路とし、前記ベース電流供給回路を第１ベース電流供給回路とすると、
さらに、
前記一対の直流電源線間に直列接続された第２コレクタ電流供給回路（３２）および第２バイポーラトランジスタ（３３）と、
前記１ベース電流供給回路と同様の構成を有し、前記第２バイポーラトランジスタのベース電流を供給する第２ベース電流供給回路（３４）と、
を備え、
前記第１コレクタ電流供給回路が前記第１バイポーラトランジスタのコレクタ電流を供給することにより前記第１バイポーラトランジスタを所定のコレクタ電流密度で動作させた際における前記第１バイポーラトランジスタのベース・エミッタ間電圧を第１基準電圧として出力するとともに、前記第２コレクタ電流供給回路が前記第２バイポーラトランジスタのコレクタ電流を供給することにより前記第２バイポーラトランジスタを前記第１バイポーラトランジスタとは異なるコレクタ電流密度で動作させた際における前記第２バイポーラトランジスタのベース・エミッタ間電圧を第２基準電圧として出力する［１］に記載の基準電源回路。
［３］
さらに、前記バイポーラトランジスタのベース・エミッタ間に直列接続された複数の抵抗からなる分圧回路（４２）を備え、
前記バイポーラトランジスタのベース・エミッタ間電圧を前記基準電圧として出力するとともに、前記バイポーラトランジスタのベース・エミッタ間電圧を前記分圧回路により分圧した分圧電圧を分圧した基準電圧である分圧基準電圧として出力し、
前記分圧回路は、その分圧比を任意の値に調整可能な構成である［１］または［２］に記載の基準電源回路。
［４］
前記分圧回路は、
相対的に大きい抵抗値の前記抵抗である第１抵抗（Ｒｂ）の直列回路からなる第１分圧回路（４３）と、
相対的に小さい抵抗値の前記抵抗である第２抵抗（Ｒｃ）の直列回路からなる第２分圧回路（４４）と、
を備え、
前記バイポーラトランジスタのベース・エミッタ間電圧を前記第１分圧回路により分圧した分圧電圧を第１分圧基準電圧として出力するとともに、前記バイポーラトランジスタのベース・エミッタ間電圧を前記第２分圧回路により分圧した分圧電圧を第２分圧基準電圧として出力する［３］に記載の基準電源回路。
［５］
さらに、ゲートが前記バイポーラトランジスタのコレクタに接続されるとともに、ソースが前記バイポーラトランジスタのベースに接続される電流供給用のＭＯＳトランジスタ（Ｍ３）を備える［１］から［４］のいずれか一項に記載の基準電源回路。
［６］
前記第１ＭＯＳトランジスタおよび前記電流供給用のＭＯＳトランジスタは、いずれもネイティブ閾値ＭＯＳトランジスタである［５］に記載の基準電源回路。
［７］
前記第１ＭＯＳトランジスタは、ネイティブ閾値ＭＯＳトランジスタである［１］から［４］のいずれか一項に記載の基準電源回路。
［８］
前記第２ＭＯＳトランジスタの閾値電圧の値は、前記第１ＭＯＳトランジスタが飽和領域で動作可能となるような値に設定されている［１］から［７］のいずれか一項に記載の基準電源回路。

【符号の説明】

【0054】

１、２１、３１、４１…基準電源回路、２、３２…電流源、３、３３…ＢＪＴ、４、３４…ベース電流供給回路、５、３５…電流源、４２…分圧回路、４３…第１分圧回路、４４…第２分圧回路、Ｍ１、Ｍ３１…第１ＭＯＳトランジスタ、Ｍ２、Ｍ３２…第２ＭＯＳトランジスタ、Ｍ３…トランジスタ、Ｒａ…抵抗、Ｒｂ…抵抗、Ｒｃ…抵抗。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】