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(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】P2024144072
(43)【公開日】2024-10-11
(54)【発明の名称】基準電圧回路
(51)【国際特許分類】
G05F 3/18 20060101AFI20241003BHJP
【ＦＩ】
G05F3/18
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023209078
(22)【出願日】2023-12-12
(31)【優先権主張番号】P 2023055145
(32)【優先日】2023-03-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】715010864
【氏名又は名称】エイブリック株式会社
(72)【発明者】
【氏名】長尾 佳介
(72)【発明者】
【氏名】澤井 英幸
(72)【発明者】
【氏名】間宮 英生
【テーマコード（参考）】
5H420
【Ｆターム（参考）】
5H420NA12
5H420NA13
5H420NA14
5H420NA17
5H420NB02
5H420NB25
5H420NC02
5H420NE23
(57)【要約】
【課題】基準電圧の温度依存性を小さくすることが可能な基準電圧回路を提供する。
【解決手段】基準電圧回路１００は、カソードが第１ノードを介して正の温度係数を有する定電流源１０３に接続され、アノードが接地点に接続されたツェナーダイオードＺＤと、一端が第１ノードに接続された負の温度係数を有する第１抵抗３１と、一端が第１抵抗３１の他端に接続された負の温度係数を有する第２抵抗３２と、アノードが第２ノードを介して第２抵抗３２の他端に接続され、カソードが接地点に接続された第１ダイオードＤ１と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】基準電圧回路１００は、カソードが第１ノードを介して正の温度係数を有する定電流源１０３に接続され、アノードが接地点に接続されたツェナーダイオードＺＤと、一端が第１ノードに接続された負の温度係数を有する第１抵抗３１と、一端が第１抵抗３１の他端に接続された負の温度係数を有する第２抵抗３２と、アノードが第２ノードを介して第２抵抗３２の他端に接続され、カソードが接地点に接続された第１ダイオードＤ１と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
カソードが第１ノードを介して正の温度係数を有する定電流源に接続され、アノードが接地点に接続されたツェナーダイオードと、
一端が前記第１ノードに接続された負の温度係数を有する第１抵抗と、
一端が前記第１抵抗の他端に接続された負の温度係数を有する第２抵抗と、
アノードが第２ノードを介して前記第２抵抗の他端に接続され、カソードが接地点に接続された第１ダイオードと、
を備えることを特徴とする基準電圧回路。
一端が前記第１ノードに接続された負の温度係数を有する第１抵抗と、
一端が前記第１抵抗の他端に接続された負の温度係数を有する第２抵抗と、
アノードが第２ノードを介して前記第２抵抗の他端に接続され、カソードが接地点に接続された第１ダイオードと、
を備えることを特徴とする基準電圧回路。
【請求項2】
前記定電流源は、
定電圧を出力する定電圧源と、
非反転入力端子が前記定電圧源に接続された誤差増幅回路と、
ドレインが電源端子に接続され、ゲートが前記誤差増幅回路の出力端子に接続され、ソースが前記誤差増幅回路の反転入力端子に接続されたｎチャネル型のトランジスタと、
前記トランジスタのソースに接続された第３抵抗と、を備え、
前記定電圧源が正の温度係数を有するか、前記第３抵抗が負の温度係数を有するか、のいずれか、又は両方を特徴とする請求項１に記載の基準電圧回路。
定電圧を出力する定電圧源と、
非反転入力端子が前記定電圧源に接続された誤差増幅回路と、
ドレインが電源端子に接続され、ゲートが前記誤差増幅回路の出力端子に接続され、ソースが前記誤差増幅回路の反転入力端子に接続されたｎチャネル型のトランジスタと、
前記トランジスタのソースに接続された第３抵抗と、を備え、
前記定電圧源が正の温度係数を有するか、前記第３抵抗が負の温度係数を有するか、のいずれか、又は両方を特徴とする請求項１に記載の基準電圧回路。
【請求項3】
前記第２ノードに接続され、前記第１ダイオードのアノード電圧に対応した制御電流を生成し、前記定電流源に対して当該制御電流に対応する基準電流を前記第１ダイオードに供給させる電流制御回路と、
を備える請求項１に記載の基準電圧回路。
を備える請求項１に記載の基準電圧回路。
【請求項4】
カソードが第１ノードを介して正の温度係数を有する定電流源に接続され、アノードが接地点に接続されたツェナーダイオードと、
一端が前記第１ノードに接続された第１抵抗と、
一端が前記第１抵抗の他端に接続された第２抵抗と、
アノードが第２ノードを介して前記第２抵抗の他端に接続され、カソードが接地点に接続された第１ダイオードと、
前記第２ノードに接続され、前記第１ダイオードのアノード電圧に対応した制御電流を生成し、前記定電流源に対して当該制御電流に対応する基準電流を前記第１ダイオードに供給させる電流制御回路と、
前記第１ノードと第２ノードとの間に接続された負の温度係数を有する第３抵抗と、
を備える基準電圧回路。
一端が前記第１ノードに接続された第１抵抗と、
一端が前記第１抵抗の他端に接続された第２抵抗と、
アノードが第２ノードを介して前記第２抵抗の他端に接続され、カソードが接地点に接続された第１ダイオードと、
前記第２ノードに接続され、前記第１ダイオードのアノード電圧に対応した制御電流を生成し、前記定電流源に対して当該制御電流に対応する基準電流を前記第１ダイオードに供給させる電流制御回路と、
前記第１ノードと第２ノードとの間に接続された負の温度係数を有する第３抵抗と、
を備える基準電圧回路。
【請求項5】
カソードが第１ノードを介して正の温度係数を有する定電流源に接続され、アノードが接地点に接続されたツェナーダイオードと、
一端が前記第１ノードに接続された第１抵抗と、
一端が前記第１抵抗の他端に接続された第２抵抗と、
アノードが第２ノードを介して前記第２抵抗の他端に接続され、カソードが接地点に接続された第１ダイオードと、
前記第２ノードに接続され、前記第１ダイオードのアノード電圧に対応した制御電流を生成し、前記定電流源に対して当該制御電流に対応する基準電流を前記第１ダイオードに供給させる電流制御回路と、
前記第１ダイオードと並列に接続された負の温度係数を有する第２定電流源と、
を備える基準電圧回路。
一端が前記第１ノードに接続された第１抵抗と、
一端が前記第１抵抗の他端に接続された第２抵抗と、
アノードが第２ノードを介して前記第２抵抗の他端に接続され、カソードが接地点に接続された第１ダイオードと、
前記第２ノードに接続され、前記第１ダイオードのアノード電圧に対応した制御電流を生成し、前記定電流源に対して当該制御電流に対応する基準電流を前記第１ダイオードに供給させる電流制御回路と、
前記第１ダイオードと並列に接続された負の温度係数を有する第２定電流源と、
を備える基準電圧回路。
【請求項6】
前記定電流源が、前記制御電流を入力電流とし、前記基準電流を出力電流とするカレントミラー回路を備え、
前記電流制御回路が、前記アノード電圧を前記制御電流に変換するＶ／Ｉ変換素子を備える
請求項３から５のいずれか１項に記載の基準電圧回路。
前記電流制御回路が、前記アノード電圧を前記制御電流に変換するＶ／Ｉ変換素子を備える
請求項３から５のいずれか１項に記載の基準電圧回路。
【請求項7】
前記電流制御回路が、
非反転入力端子が前記第２ノードに接続され、反転入力端子が前記Ｖ／Ｉ変換素子の一端に接続された誤差増幅回路と、
ドレインが前記カレントミラー回路の入力端子に接続され、ゲートが前記誤差増幅回路の出力端子に接続され、ソースが前記Ｖ／Ｉ変換素子の一端に接続された、ｎチャネル型の第１トランジスタと、
を備える請求項６に記載の基準電圧回路。
非反転入力端子が前記第２ノードに接続され、反転入力端子が前記Ｖ／Ｉ変換素子の一端に接続された誤差増幅回路と、
ドレインが前記カレントミラー回路の入力端子に接続され、ゲートが前記誤差増幅回路の出力端子に接続され、ソースが前記Ｖ／Ｉ変換素子の一端に接続された、ｎチャネル型の第１トランジスタと、
を備える請求項６に記載の基準電圧回路。
【請求項8】
前記Ｖ／Ｉ変換素子が、
前記第１ダイオードと同様の特性を有する第２ダイオードを備える
請求項６に記載の基準電圧回路。
前記第１ダイオードと同様の特性を有する第２ダイオードを備える
請求項６に記載の基準電圧回路。
【請求項9】
前記Ｖ／Ｉ変換素子が、
第２ダイオードと、第４抵抗と、第５抵抗及び第３ダイオードが直列に接続された直列回路と、のいずれか、又は組合せが並列に接続されている
請求項６に記載の基準電圧回路。
第２ダイオードと、第４抵抗と、第５抵抗及び第３ダイオードが直列に接続された直列回路と、のいずれか、又は組合せが並列に接続されている
請求項６に記載の基準電圧回路。
【請求項10】
前記定電流源が、ソースが電源に接続され、ドレインが前記第１ノードに接続されたｐチャネル型の第２トランジスタであり、
前記電流制御回路が、
前記制御電流に対応した前記基準電流を前記第２トランジスタが流すように制御する
請求項３から５のいずれか１項に記載の基準電圧回路。
前記電流制御回路が、
前記制御電流に対応した前記基準電流を前記第２トランジスタが流すように制御する
請求項３から５のいずれか１項に記載の基準電圧回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、基準電圧回路に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、基準電圧回路は、所定の電圧と閾値電圧とを比較する比較器に対して、この閾値電圧となる基準電圧を生成する回路として、電子回路に幅広く用いられる。この基準電圧回路には、簡易な構成で基準電圧が生成できるため、ツェナーダイオード、ダイオード及び抵抗を備えた構成が用いられる（例えば、特許文献１参照）。
【0003】
図９に示す基準電圧回路９００は、定電流源９０３の出力端子と接地点との間に、ツェナーダイオード９０４と、抵抗９０７、９０６及びダイオード９０５の直列接続とが並列に接続されている。また、ツェナーダイオード９０４が逆方向に、ダイオード９０５が順方向に接続されている。これにより、基準電圧回路９００は、抵抗９０７及び９０６の接続点から、基準電圧となる出力電圧Ｖｏｕｔを出力する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開昭４９－１２８２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
基準電圧回路９００において、出力電圧Ｖｏｕｔは（Ａ１）式により表される。
【0006】
Ｖｏｕｔ＝（Ｒ９０６＊ＶＺ＋Ｒ９０７＊ＶＤ）／（Ｒ９０６＋Ｒ９０７）…（Ａ１）
上記（Ａ１）式において、ＶＺはツェナーダイオード９０４のカソードの電圧、ＶＤはダイオード９０５のアノードの電圧、Ｒ９０６及びＲ９０７は抵抗９０６、９０７それぞれの抵抗値である。
上記（Ａ１）式において、ＶＺはツェナーダイオード９０４のカソードの電圧、ＶＤはダイオード９０５のアノードの電圧、Ｒ９０６及びＲ９０７は抵抗９０６、９０７それぞれの抵抗値である。
【0007】
ここで、図３に示すように、電圧ＶＺは、正の１次温度係数＋「下に凸の湾曲」の２次温度係数を有し、電圧ＶＤは、負の１次温度係数＋「上に凸の湾曲」の２次温度係数を有する。基準電圧回路９００の出力電圧Ｖｏｕｔが１次温度係数を有さない（１次温度係数が「０」となる）ようにするため、以下の（Ａ２）式を満足するように抵抗９０６及び９０７の抵抗値Ｒ９０６、Ｒ９０７を設定する。
【0008】
Ｒ９０６＊（ｄＶＺ／ｄＴ）＋Ｒ９０７＊（ｄＶＤ／ｄＴ）＝０ …（Ａ２）
上記（Ａ２）式において、（ｄＶＺ／ｄＴ）は単位あたりの温度変化による電圧ＶＺの変化量を示し、正の１次温度係数を有している。また、（ｄＶＤ／ｄＴ）は単位あたりの温度変化による電圧ＶＤの変化量を示し、負の１次温度係数を有している。
上記（Ａ２）式において、（ｄＶＺ／ｄＴ）は単位あたりの温度変化による電圧ＶＺの変化量を示し、正の１次温度係数を有している。また、（ｄＶＤ／ｄＴ）は単位あたりの温度変化による電圧ＶＤの変化量を示し、負の１次温度係数を有している。
【0009】
実際の１次温度係数の補正の際には、ＩＣの動作保証温度の最低温度と最高温度の２点において電圧ＶＺと電圧ＶＤのそれぞれについて電圧測定を行い、最低温度と最高温度の２点間を結ぶ直線の傾きを電圧ＶＺと電圧ＶＤのそれぞれの１次温度係数として上記（Ａ２）式から抵抗９０６及び９０７の抵抗値Ｒ９０６、Ｒ９０７を求めることが多い。
【0010】
しかしながら、この方法では１次温度係数しか補正できないため、２次温度係数で表される湾曲成分はそのまま残って足し合わされる。そのため、抵抗９０６及び９０７の抵抗値Ｒ９０６、Ｒ９０７の設定のみで２次温度係数を含めた温度に対する依存性を「０」にすることは現実には難しい。
【0011】
ただし、何らかの方法で、ツェナーダイオード９０４が有する「下に凸の湾曲」の２次温度係数とダイオード９０５が有する「上に凸の湾曲」の２次温度係数を平衡させることができれば、基準電圧回路９００の基準電圧となる出力電圧Ｖｏｕｔの２次温度係数が「０」に近づくように補正することも可能となる。
【0012】
２次温度係数を操作できるパラメータを調査した結果、ツェナーダイオード９０４に流す電流Ｉ９０４が大きいほどツェナーダイオード９０４の「下に凸の湾曲」の２次温度係数は大きくなることがわかった。すなわち、ダイオード９０５の「上に凸の湾曲」の２次温度係数とツェナーダイオード９０４の「下に凸の湾曲」の２次温度係数が平衡するようにツェナーダイオード９０４に流す電流Ｉ９０４を設定すればよい。
【0013】
しかしながら、ダイオード９０５とツェナーダイオード９０４の２次温度係数を平衡させる電流Ｉ９０４を調査した結果、電流Ｉ９０４はダイオード９０５に流れる電流Ｉ９０５に対して極端に大きくしなければならないこと（例えば、Ｉ９０５＝数ｕＡに対して、Ｉ９０４＝数百ｕＡ等）がわかった。この方法では、基準電圧回路９００の消費電流が極端に大きくなってしまうため、省電力化を訴求するＩＣに対して前述の２次温度係数の補正を適用することが難しい、という点で改善の余地がある。
【0014】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、省電力化しながら、基準電圧となる出力電圧の温度依存性を小さくすることが可能な基準電圧回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0015】
本発明の基準電圧回路は、カソードが第１ノードを介して正の温度係数を有する定電流源に接続され、アノードが接地点に接続されたツェナーダイオードと、一端が前記第１ノードに接続された負の温度係数を有する第１抵抗と、一端が前記第１抵抗の他端に接続された負の温度係数を有する第２抵抗と、アノードが第２ノードを介して前記第２抵抗の他端に接続され、カソードが接地点に接続された第１ダイオードと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0016】
この発明によれば、省電力化しながら、基準電圧となる出力電圧の温度依存性を小さくすることが可能な基準電圧回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】第１の実施形態による基準電圧回路の構成例を示す回路図である。
【図2】定電流源の一例を示す回路図である。
【図3】温度特性の一例を示すグラフである。
【図4】温度特性の一例を示すグラフである。
【図5】第２の実施形態による基準電圧回路の構成例を示す回路図である。
【図6】Ｖ／Ｉ変換素子の一例を示す回路図である。
【図7】第２の実施形態による基準電圧回路の変形例１を示す回路図である。
【図8】第２の実施形態による基準電圧回路の変形例２を示す回路図である。
【図9】従来の基準電圧回路を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
【0019】
基準電圧回路１００は、電源電圧ＶＤＤが供給される電源端子と、正の１次温度係数（ｄＩｃｒｔ／ｄＴ＞０）を有する定電流を供給する定電流源１０３と、ツェナーダイオードＺＤと、ダイオードＤ１と、抵抗値が負の１次温度係数（ｄＲ３１／ｄＴ＜０）を有する第１抵抗である抵抗３１と、抵抗値が負の１次温度係数（ｄＲ３２／ｄＴ＜０）を有する第２抵抗である抵抗３２と、出力端子Ｔｖｏｕｔと、を備えている。
【0020】
定電流源１０３は、入力端子が電源端子に接続されている。ツェナーダイオードＺＤは、カソードが定電流源１０３の出力端子に接続され、アノードが接地点に接続されている。抵抗３１は、一端が定電流源１０３の出力端子に接続され、他端が抵抗３２の一端に接続されている。ダイオードＤ１は、アノードが抵抗３２の他端に接続され、カソードが接地点に接続されている。抵抗３１と抵抗３２との接続点は、基準電圧回路１００の出力端子Ｔｖｏｕｔに接続されている。
【0021】
図２は、定電流源の一例を示す回路図である。
【0022】
定電流源１０３は、電源電圧ＶＤＤが供給される電源端子と、定電圧源１０３ａと、誤差増幅回路１０３ｂと、ｎチャネル型のトランジスタ１０３ｃと、抵抗１０３ｄと、出力端子Ｔｉｏｕｔと、を備えている。
【0023】
定電圧源１０３ａは、入力端子が接地点に接続され、出力端子が誤差増幅回路１０３ｂの非反転入力端子に接続されている。トランジスタ１０３ｃは、ドレインが電源端子に接続され、ゲートが誤差増幅回路１０３ｂの出力端子に接続され、ソースが誤差増幅回路１０３ｂの反転入力端子に接続されている。抵抗１０３ｄは、トランジスタ１０３ｃのソースと出力端子Ｔｉｏｕｔとの間に接続されている。
【0024】
定電圧源１０３ａは、定電圧を出力し、誤差増幅回路１０３ｂの非反転入力端子に入力する。誤差増幅回路１０３ｂ及びトランジスタ１０３ｃは、ボルテージフォロワを構成しているため、誤差増幅回路１０３ｂの負帰還制御により、トランジスタ１０３ｃのソースの電圧は定電圧源１０３ａの定電圧と等しくなる。トランジスタ１０３ｃのソースの電圧と抵抗１０３ｄで定電流Ｉｃｒｔを生成し、出力端子Ｔｉｏｕｔから出力する。
【0025】
ここで、定電圧源１０３ａが正の温度係数を有するか、もしくは、抵抗１０３ｄが負の温度係数を有するか、もしくは、その両方とすることにより、定電流源１０３が生成する定電流Ｉｃｒｔは、正の温度係数（ｄＩｃｒｔ／ｄＴ＞０）を有するようになり、基準電圧回路が備える正の温度係数を有する定電流源として機能する。
【0026】
基準電圧回路１００は、定電流源１０３の入力端子に電源電圧ＶＤＤが印加されることにより、出力端子Ｔｖｏｕｔから出力電圧Ｖｏｕｔを出力する。このとき、ツェナーダイオードＺＤに電流ＩＺＤが流れることで、ツェナーダイオードＺＤのカソードに逆方向電圧として電圧ＶＺが発生する。また、ダイオードＤ１に電流ＩＤ１が流れることで、ダイオードＤ１のアノードに順方向電圧として電圧ＶＤが発生する。
【0027】
出力電圧Ｖｏｕｔは、電圧ＶＺと、電圧ＶＤと、抵抗３１及び３２の分圧比とに対応して決定される。以下の（１）式において、抵抗３１及び３２の抵抗値をそれぞれＲ３１、Ｒ３２としている。
【0028】
Ｖｏｕｔ＝（Ｒ３２＊ＶＺ＋Ｒ３１＊ＶＤ）／（Ｒ３１＋Ｒ３２） …（１）
そして、ツェナーダイオードＺＤの電圧ＶＺが正の１次温度係数を有し、ダイオードＤ１の電圧ＶＤの負の１次温度係数と平衡し、基準電圧回路１００の出力電圧Ｖｏｕｔが１次温度係数を有さない（１次温度係数が「０」となる）ようにする。このため、ツェナーダイオードＺＤにバイアス電流として電流ＩＺＤを流した際、以下の（２）式を満足するように抵抗３１及び３２の抵抗値Ｒ３１、Ｒ３２を設定する。
そして、ツェナーダイオードＺＤの電圧ＶＺが正の１次温度係数を有し、ダイオードＤ１の電圧ＶＤの負の１次温度係数と平衡し、基準電圧回路１００の出力電圧Ｖｏｕｔが１次温度係数を有さない（１次温度係数が「０」となる）ようにする。このため、ツェナーダイオードＺＤにバイアス電流として電流ＩＺＤを流した際、以下の（２）式を満足するように抵抗３１及び３２の抵抗値Ｒ３１、Ｒ３２を設定する。
【0029】
Ｒ３２＊（ｄＶＺ／ｄＴ）＋Ｒ３１＊（ｄＶＤ／ｄＴ）＝０ …（２）
上記（２）式において、（ｄＶＺ／ｄＴ）は単位あたりの温度変化による電圧ＶＺの変化量を示し、正の１次温度係数を有している。また、（ｄＶＤ／ｄＴ）は単位あたりの温度変化による電圧ＶＤの変化量を示し、負の１次温度係数を有している。
上記（２）式において、（ｄＶＺ／ｄＴ）は単位あたりの温度変化による電圧ＶＺの変化量を示し、正の１次温度係数を有している。また、（ｄＶＤ／ｄＴ）は単位あたりの温度変化による電圧ＶＤの変化量を示し、負の１次温度係数を有している。
【0030】
ここで、抵抗値Ｒ３１及びＲ３２は、負の１次温度係数（ｄＲ３１／ｄＴ＜０、及びｄＲ３２／ｄＴ＜０）を有するため、抵抗３１及び３２を介してダイオードＤ１に流れる電流ＩＤ１は、正の１次温度係数を有する。
【0031】
また、ツェナーダイオードＺＤに流れる電流ＩＺＤは、以下の（３）式により決定される。
【0032】
ＩＺＤ＝Ｉｃｒｔ－ＩＤ１ …（３）
上述したように、定電流源１０３が生成する定電流Ｉｃｒｔは正の１次温度係数を有するが、ダイオードＤ１に流れる電流ＩＤ１の正の１次温度係数よりも定電流源１０３が生成する定電流Ｉｃｒｔの正の１次温度係数を大きくすることで、ツェナーダイオードＺＤに流れる電流ＩＺＤも正の１次温度係数を有するように設定する。すなわち、ツェナーダイオードＺＤに流れる電流ＩＺＤと、ダイオードＤ１に流れる電流ＩＤ１との両方の電流が正の１次温度係数を有するように設定する。
上述したように、定電流源１０３が生成する定電流Ｉｃｒｔは正の１次温度係数を有するが、ダイオードＤ１に流れる電流ＩＤ１の正の１次温度係数よりも定電流源１０３が生成する定電流Ｉｃｒｔの正の１次温度係数を大きくすることで、ツェナーダイオードＺＤに流れる電流ＩＺＤも正の１次温度係数を有するように設定する。すなわち、ツェナーダイオードＺＤに流れる電流ＩＺＤと、ダイオードＤ１に流れる電流ＩＤ１との両方の電流が正の１次温度係数を有するように設定する。
【0033】
図４は、１次温度係数成分を除いた温度特性のグラフの一例である。１次温度係数成分を除いたことにより、低温時の電圧と高温時の電圧とが同レベルとなることで、中間部分の湾曲のみが強調されているように見えるグラフとなっている。（ａ）（ｂ）（ｃ）の３つのグラフで構成され、実線は温度補正なし、破線は温度補正ありを示す。
【0034】
ダイオードＤ１の電圧ＶＤは、図４（ａ）のグラフに示すように、「上に凸の湾曲」の２次温度係数を有している。ツェナーダイオードＺＤの電圧ＶＺは、図４（ｂ）のグラフに示すように、「下に凸の湾曲」の２次温度係数を有している。温度補正なしの場合、ツェナーダイオードＺＤの電圧ＶＺの有する「下に凸の湾曲」の２次温度係数よりも、ダイオードＤ１の電圧ＶＤの有する「上に凸の湾曲」の２次温度係数の方が大きいため、出力電圧Ｖｏｕｔは、図４（ｃ）のグラフの実線に示すように、「上に凸の湾曲」の２次温度係数を有している。
【0035】
ツェナーダイオードＺＤに流す電流ＩＺＤが正の1次温度係数を有することにより、ツェナーダイオードＺＤの電圧ＶＺの「下に凸の湾曲」は、図４（ｂ）の破線に示すように湾曲が強化される。そして、ダイオードＤ１の電流ＩＤ１が正の1次温度係数を有することにより、ダイオードＤ１の電圧ＶＤの「上に凸の湾曲」は図４（ａ）のグラフの破線に示すように緩和される。これらのことにより、基準電圧となる出力電圧Ｖｏｕｔは、図４（ｃ）のグラフの破線に示すように、「上に凸の湾曲」の温度変化が緩和され、全体の温度変化は小さくなる。
【0036】
上述したように、本実施形態の基準電圧回路は、温度変化に対応してツェナーダイオードＺＤの電流ＩＺＤ及びダイオードＤ１の電流ＩＤ１を調整している。これにより、電圧ＶＤ及び電圧ＶＺの温度依存性に基づく変動に対応して、この変動を補償する電流ＩＤ１をダイオードＤ１に流し、かつ電流ＩＺＤをツェナーダイオードＺＤに流すことで、基準電圧となる出力電圧Ｖｏｕｔを任意に制御することが可能である。
【0037】
従って、本実施形態の基準電圧回路は、基準電圧となる出力電圧の１次温度係数を「０」にするのに加え、例えば、２次温度係数である「上に凸の湾曲」を緩和することができるので、基準電圧となる出力電圧の温度依存性を小さくすることが可能である。加えて、温度変化に対応して電流ＩＺＤを必要最小限の電流量に調整して供給することができるので、ツェナーダイオードＺＤのカソードに印加される電圧ＶＺの２次温度係数を電圧ＶＤの２次温度係数と平衡するように調整しながら、省電力化することも可能である。
（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態による基準電圧回路の構成例を示す回路図である。
（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態による基準電圧回路の構成例を示す回路図である。
【0038】
基準電圧回路１は、基準電圧回路１００に対して、定電流源１０３の代わりに、カレントミラー回路１０及び電流制御回路２０を備える点で相違するが、その他の点では実質的に相違しない。そこで、本実施形態では、カレントミラー回路１０及び電流制御回路２０を中心に説明するとともに、本実施形態以降、基準電圧回路１の説明においては、基準電圧回路１００と実質的に相違しない構成要素に同じ符号を付して説明を省略する。
【0039】
カレントミラー回路１０は、基準電圧回路１における定電流源であり、正の１次温度係数（ｄＩｃｒｔ／ｄＴ＞０）を有する定電流Ｉｃｒｔを供給する。カレントミラー回路１０は、ｐチャネル型のトランジスタ１１及び１２を備えており、トランジスタ１１のドレインが出力端子Ｔｏに接続され、トランジスタ１２のドレインが入力端子Ｔｉに接続されている。電流制御回路２０は、誤差増幅回路ＯＰ１、トランジスタ２１及びＶ／Ｉ変換素子２２を備えている。
【0040】
ツェナーダイオードＺＤは、カソードがカレントミラー回路１０の出力端子Ｔｏに接続され、アノードが接地点に接続されている。抵抗３１は、一端がカレントミラー回路１０の出力端子Ｔｏに接続され、他端が抵抗３２の一端及び出力端子Ｔｖｏｕｔに接続されている。抵抗３２は、他端がダイオードＤ１のアノードに接続されている。ダイオードＤ１は、カソードが接地点に接続されている。ｎチャネル型のトランジスタ２１は、ドレインがカレントミラー回路１０の入力端子Ｔｉに接続され、ゲートが誤差増幅回路ＯＰ１の出力端子に接続され、ソースがＶ／Ｉ変換素子２２の一端に接続されている。誤差増幅回路ＯＰ１は、非反転入力端子がダイオードＤ１のアノードに接続され、反転入力端子がＶ／Ｉ変換素子２２の一端に接続されている。Ｖ／Ｉ変換素子２２は、他端が接地点に接続されており、ダイオードＤ１の電圧ＶＤを制御電流Ｉｃｏｎに変換する。
【0041】
図６は、Ｖ／Ｉ変換素子の一例を示す回路図である。Ｖ／Ｉ変換素子２２は、ダイオード２２Ａ、抵抗２２Ｂ、抵抗２２Ｃ及びダイオード２２Ｄを備えている。Ｖ／Ｉ変換素子２２の一端と他端との間に、ダイオード２２Ａと、抵抗２２Ｂと、抵抗２２Ｃ及びダイオード２２Ｄの直列回路と、が並列に接続されている。ここで、ダイオード２２Ａ及び２２Ｄは、Ｖ／Ｉ変換素子２２の一端から他端において順方向に接続されている。
【0042】
基準電圧回路１は、トランジスタ１１及び１２のソースに電源電圧ＶＤＤが印加されることにより、出力端子Ｔｖｏｕｔから出力電圧Ｖｏｕｔを出力する。このとき、ツェナーダイオードＺＤに電流ＩＺＤが流れることで、ツェナーダイオードＺＤのカソードに逆方向電圧としての電圧ＶＺが発生する。また、ダイオードＤ１に電流ＩＤ１が流れることで、ダイオードＤ１のアノードに順方向電圧としての電圧ＶＤが発生する。
【0043】
出力電圧Ｖｏｕｔが、電圧ＶＺと、電圧ＶＤと、抵抗３１及び３２の分圧比とに対応して決定される。以下の（１）式において、抵抗３１及び３２の抵抗値をそれぞれＲ３１、Ｒ３２としている。
【0044】
Ｖｏｕｔ＝（Ｒ３２＊ＶＺ＋Ｒ３１＊ＶＤ）／（Ｒ３１＋Ｒ３２） …（１）
そして、ツェナーダイオードＺＤの電圧ＶＺが正の１次温度係数を有し、ダイオードＤ１の電圧ＶＤの負の１次温度係数と平衡し、基準電圧回路１の出力電圧Ｖｏｕｔが１次温度係数を有さない（１次温度係数が「０」となる）ようにする。このため、ツェナーダイオードＺＤにバイアス電流として電流ＩＺＤを流した際、以下の（２）式を満足するように抵抗３１及び３２の抵抗値Ｒ３１、Ｒ３２を設定する。
そして、ツェナーダイオードＺＤの電圧ＶＺが正の１次温度係数を有し、ダイオードＤ１の電圧ＶＤの負の１次温度係数と平衡し、基準電圧回路１の出力電圧Ｖｏｕｔが１次温度係数を有さない（１次温度係数が「０」となる）ようにする。このため、ツェナーダイオードＺＤにバイアス電流として電流ＩＺＤを流した際、以下の（２）式を満足するように抵抗３１及び３２の抵抗値Ｒ３１、Ｒ３２を設定する。
【0045】
Ｒ３２＊（ｄＶＺ／ｄＴ）＋Ｒ３１＊（ｄＶＤ／ｄＴ）＝０ …（２）
上記（２）式において、（ｄＶＺ／ｄＴ）は単位あたりの温度変化による電圧ＶＺの変化量を示し、正の１次温度係数を有している。また、（ｄＶＤ／ｄＴ）は単位あたりの温度変化による電圧ＶＤの変化量を示し、負の１次温度係数を有している。
上記（２）式において、（ｄＶＺ／ｄＴ）は単位あたりの温度変化による電圧ＶＺの変化量を示し、正の１次温度係数を有している。また、（ｄＶＤ／ｄＴ）は単位あたりの温度変化による電圧ＶＤの変化量を示し、負の１次温度係数を有している。
【0046】
ここで、抵抗値Ｒ３１及びＲ３２は、負の１次温度係数（ｄＲ３１／ｄＴ＜０、及びｄＲ３２／ｄＴ＜０）を有するため、抵抗３１及び３２を介してダイオードＤ１に流れる電流ＩＤ１は、正の１次温度係数を有する。
【0047】
また、ツェナーダイオードＺＤに流れる電流ＩＺＤは、以下の（３）式により決定される。
【0048】
ＩＺＤ＝Ｉｃｒｔ－ＩＤ１ …（３）
上述したように、カレントミラー回路１０が生成する定電流Ｉｃｒｔは正の１次温度係数を有するが、ダイオードＤ１に流れる電流ＩＤ１の正の１次温度係数よりもカレントミラー回路１０が生成する定電流Ｉｃｒｔの正の１次温度係数を大きくすることで、ツェナーダイオードＺＤに流れる電流ＩＺＤも正の１次温度係数を有するように設定する。すなわち、ツェナーダイオードＺＤに流れる電流ＩＺＤと、ダイオードＤ１に流れる電流ＩＤ１との両方の電流が正の１次温度係数を有するように設定する。
上述したように、カレントミラー回路１０が生成する定電流Ｉｃｒｔは正の１次温度係数を有するが、ダイオードＤ１に流れる電流ＩＤ１の正の１次温度係数よりもカレントミラー回路１０が生成する定電流Ｉｃｒｔの正の１次温度係数を大きくすることで、ツェナーダイオードＺＤに流れる電流ＩＺＤも正の１次温度係数を有するように設定する。すなわち、ツェナーダイオードＺＤに流れる電流ＩＺＤと、ダイオードＤ１に流れる電流ＩＤ１との両方の電流が正の１次温度係数を有するように設定する。
【0049】
電流制御回路２０は、ダイオードＤ１の電圧ＶＤを、この電圧ＶＤに対応した制御電流Ｉｃｏｎに変換するＶ／Ｉ変換回路として機能する。すなわち、誤差増幅回路ＯＰ１がトランジスタ２１に負帰還処理を行わせることにより、Ｖ／Ｉ変換素子２２の電圧降下は、電圧ＶＤと等しくなる。そのため、Ｖ／Ｉ変換素子２２には、電圧ＶＤに対応する制御電流Ｉｃｏｎが、カレントミラー回路１０の入力端子Ｔｉから流れる。
【0050】
この制御電流Ｉｃｏｎは、ダイオード２２Ａと、抵抗２２Ｂと、抵抗２２Ｃ及びダイオード２２Ｄの直列回路とに流れる電流の合成電流となる。ここで、ダイオード２２Ａには、ダイオードＤ１との面積比（Ｐ／Ｎ接合の面積比）に対応し、電流ＩＤ１に比例する電流Ｉ２２Ａが流れる。ダイオード２２Ａの電圧降下は負の温度係数を有している。また、抵抗２２Ｂには、ダイオードＤ１の電圧ＶＤに比例する電流Ｉ２２Ｂ（＝ＶＤ／Ｒ２２Ｂ）が流れる。Ｒ２２Ｂは、抵抗２２Ｂの抵抗値である。電流Ｉ２２Ｂは負の温度係数を有している。抵抗２２Ｃ及びダイオード２２Ｄには、ダイオードＤ１のアノード電圧とダイオード２２Ｄのアノード電圧の差電圧ΔＶＤに比例する電流Ｉ２２Ｃ（＝ΔＶＤ／Ｒ２２Ｃ）が流れる。Ｒ２２Ｃは、抵抗２２Ｃの抵抗値である。差電圧ΔＶＤは正の温度係数を有している。
【0051】
カレントミラー回路１０は、電流制御回路２０から入力端子Ｔｉに制御電流Ｉｃｏｎが入力された場合、設定されたミラー比に対応して出力端子Ｔｏから基準電流Ｉｃｒｔを、ツェナーダイオードＺＤ及びダイオードＤ１に出力する。例えば、入力電流に対する出力電流のミラー比がＫの場合、基準電流Ｉｃｒｔは以下の（４）式により表される。
【0052】
Ｉｃｒｔ＝Ｋ＊（Ｉ２２Ａ＋Ｉ２２Ｂ＋Ｉ２２Ｃ） …（４）
例えば、ダイオードＤ１とダイオード２２Ａとの面積比が１：１であり、ダイオードＤ１とダイオード２２Ｄとの面積比が１：Ｎ（＞１、例えば２以上）であり、Ｋ＝１である場合、基準電流Ｉｃｒｔは以下の（５）式により表される。
例えば、ダイオードＤ１とダイオード２２Ａとの面積比が１：１であり、ダイオードＤ１とダイオード２２Ｄとの面積比が１：Ｎ（＞１、例えば２以上）であり、Ｋ＝１である場合、基準電流Ｉｃｒｔは以下の（５）式により表される。
【0053】
Ｉｃｒｔ＝Ｉ２２Ａ（＝ＩＤ１）＋ＶＤ／Ｒ２２Ｂ＋ΔＶＤ／Ｒ２２Ｃ …（５）
（５）式において、第一項の電流Ｉ２２Ａは、ダイオードＤ１と同様の特性を有するダイオード２２Ａに流れる電流であり、ダイオードＤ１に流れる電流ＩＤ１と同一である。この電流ＩＤ１は、カレントミラー回路１０の出力端子ＴｏからダイオードＤ１に対し、電圧ＶＤに対応したフィードバックとして出力される。このため、第二項ＶＤ／Ｒ２２Ｂ及び第三項ΔＶＤ／Ｒ２２Ｃは、カレントミラー回路１０の出力端子ＴｏからツェナーダイオードＺＤに出力される。ツェナーダイオードＺＤに流れる電流ＩＺＤは、式（５）から第一項を除いた（６）式で表される。
（５）式において、第一項の電流Ｉ２２Ａは、ダイオードＤ１と同様の特性を有するダイオード２２Ａに流れる電流であり、ダイオードＤ１に流れる電流ＩＤ１と同一である。この電流ＩＤ１は、カレントミラー回路１０の出力端子ＴｏからダイオードＤ１に対し、電圧ＶＤに対応したフィードバックとして出力される。このため、第二項ＶＤ／Ｒ２２Ｂ及び第三項ΔＶＤ／Ｒ２２Ｃは、カレントミラー回路１０の出力端子ＴｏからツェナーダイオードＺＤに出力される。ツェナーダイオードＺＤに流れる電流ＩＺＤは、式（５）から第一項を除いた（６）式で表される。
【0054】
ＩＺＤ＝ＶＤ／Ｒ２２Ｂ＋ΔＶＤ／Ｒ２２Ｃ …（６）
上記（６）式から判るように、第一項及び第二項は、それぞれ抵抗２２Ｂと、抵抗Ｒ２２Ｃ及びダイオード２２Ｄの直列回路とのそれぞれに流れる電流であり、ダイオードＤ１に流れる電流ＩＤ１に影響を受けない。また、抵抗２２Ｂ及びＲ２２Ｃの温度係数が「０」である場合、電圧ＶＤが負の温度係数であるため、電流ＶＤ／Ｒ２２Ｂの温度係数が負となり、差電圧ΔＶＤが正の温度係数であるため、電流ΔＶＤ／Ｒ２２Ｃの温度係数が正となる。したがって、抵抗２２Ｂの抵抗値Ｒ２２Ｂと、抵抗２２Ｃの抵抗値Ｒ２２Ｃとを調整することにより、ツェナーダイオードＺＤに流れる電流ＩＺＤの温度係数を正へと任意に調整することができる。その他、温度特性については、基準電圧回路１００と実質的に相違しないため、説明を省略する。
上記（６）式から判るように、第一項及び第二項は、それぞれ抵抗２２Ｂと、抵抗Ｒ２２Ｃ及びダイオード２２Ｄの直列回路とのそれぞれに流れる電流であり、ダイオードＤ１に流れる電流ＩＤ１に影響を受けない。また、抵抗２２Ｂ及びＲ２２Ｃの温度係数が「０」である場合、電圧ＶＤが負の温度係数であるため、電流ＶＤ／Ｒ２２Ｂの温度係数が負となり、差電圧ΔＶＤが正の温度係数であるため、電流ΔＶＤ／Ｒ２２Ｃの温度係数が正となる。したがって、抵抗２２Ｂの抵抗値Ｒ２２Ｂと、抵抗２２Ｃの抵抗値Ｒ２２Ｃとを調整することにより、ツェナーダイオードＺＤに流れる電流ＩＺＤの温度係数を正へと任意に調整することができる。その他、温度特性については、基準電圧回路１００と実質的に相違しないため、説明を省略する。
【0055】
上述したように、本実施形態の基準電圧回路は、電圧ＶＤに対応した電流と、ツェナーダイオードＺＤに流れる電流ＩＺＤに対応する電流とを合成した制御電流Ｉｃｏｎを生成し、この制御電流Ｉｃｏｎに対応させて、カレントミラー回路１０から基準電流Ｉｃｒｔを流し、温度変化に対応してツェナーダイオードＺＤの電流ＩＺＤ及びダイオードＤ１の電流ＩＤ１を調整している。これにより、電圧ＶＤ及び電圧ＶＺの温度依存性に基づく変動に対応して、この変動を補償する電流ＩＤ１をダイオードＤ１に流し、かつ電流ＩＺＤをツェナーダイオードＺＤに流すことで、基準電圧となる出力電圧Ｖｏｕｔを任意に制御することが可能である。
【0056】
従って、本実施形態の基準電圧回路は、基準電圧となる出力電圧の１次温度係数を「０」にするのに加え、例えば、２次温度係数である「上に凸の湾曲」を緩和することができるので、基準電圧となる出力電圧の温度依存性を小さくすることが可能である。加えて、温度変化に対応して電流ＩＺＤを必要最小限の電流量に調整して供給することができるので、ツェナーダイオードＺＤのカソードに印加される電圧ＶＺの２次温度係数を電圧ＶＤの２次温度係数と平衡するように調整しながら、省電力化することも可能である。
【0057】
なお、本実施形態の基準電圧回路は、図示しないスタートアップ回路により、起動時に所定のパルス電流を抵抗３１に印加するように構成してもよい。また、Ｖ／Ｉ変換素子２２は、ダイオード２２Ａ、抵抗２２Ｂ、抵抗２２Ｃ及びダイオード２２Ｄを備えている構成で説明したが、ダイオード２２Ａと、抵抗２２Ｂと、２２Ｃ及びダイオード２２Ｄの直列回路とのいずれか、あるいはそれらの組合せを備える構成としてもよい。この構成の場合、電圧ＶＺが線形性を保持するように、カレントミラー回路１０のミラー比や、ダイオード２２Ａ、２２Ｄの面積比、抵抗２２Ｂ、２２Ｃの抵抗値などを調整して、電流ＩＤ１とＩＺＤとが温度変化に対応して適時調整された電流Ｉｃｒｔとなるように、電圧ＶＤから制御電流Ｉｃｏｎを生成させる。
（第２の実施形態の変形例１）
図７は、第２の実施形態による基準電圧回路の変形例１を示す回路図である。
（第２の実施形態の変形例１）
図７は、第２の実施形態による基準電圧回路の変形例１を示す回路図である。
【0058】
基準電圧回路１Ａは、基準電圧回路１に対して、抵抗３３をさらに備えている。抵抗３３は、直列に接続された抵抗３１、３２の両端と、並列に接続されている。
【0059】
基準電圧回路１Ａは、抵抗３１、３２が負の温度係数を有さない場合でも、抵抗３３が負の温度係数を有することで、ダイオードＤ１に印加される電流に正の温度係数を持たせることが可能である。温度係数の調整が必要な場合は、抵抗３１、３２の両端の抵抗値（Ｒ３１＋Ｒ３２）と、抵抗３３の抵抗値（Ｒ３３）との抵抗比（Ｒ３１＋Ｒ３２：Ｒ３３）を変えることで、温度係数の微調整が可能である。負の温度係数を持つ抵抗３３の比精度に難があったとしても、比精度悪化を防ぎつつ、ダイオードＤ１に印加される電流に正の温度係数を持たせることが可能である。その他については、基準電圧回路１と実質的に相違しないため、説明を省略する。
（第２の実施形態の変形例２）
図８は、第２の実施形態による基準電圧回路の変形例２を示す回路図である。
（第２の実施形態の変形例２）
図８は、第２の実施形態による基準電圧回路の変形例２を示す回路図である。
【0060】
基準電圧回路１Ｂは、基準電圧回路１に対して、定電流源４０をさらに備えている。定電流源４０は、ダイオードＤ１と、並列に接続されている。
【0061】
基準電圧回路１Ｂは、抵抗３１、３２が負の温度係数を有さない場合でも、電流源４０に負の温度係数を持たせることで、温度係数を有さない電流から負の温度係数を有する電流を差し引いた正の温度係数を有する電流をダイオードＤ１に印加することが可能である。その他については、基準電圧回路１と実質的に相違しないため、説明を省略する。
【0062】
以上、この発明の実施形態を図面に基づいて説明してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【0063】
１、１Ａ、１Ｂ、１００…基準電圧回路
１０…カレントミラー回路
１１，１２，２１、１０３ｃ…トランジスタ
２０…電流制御回路
２２…Ｖ／Ｉ変換素子
２２Ａ、２２Ｄ、Ｄ１…ダイオード
２２Ｂ、２２Ｃ、３１，３２、３３、１０３ｄ…抵抗
４０、１０３…定電流源
１０３ａ…定電圧源
１０３ｂ、ＯＰ１…誤差増幅回路
ＺＤ…ツェナーダイオード
１０…カレントミラー回路
１１，１２，２１、１０３ｃ…トランジスタ
２０…電流制御回路
２２…Ｖ／Ｉ変換素子
２２Ａ、２２Ｄ、Ｄ１…ダイオード
２２Ｂ、２２Ｃ、３１，３２、３３、１０３ｄ…抵抗
４０、１０３…定電流源
１０３ａ…定電圧源
１０３ｂ、ＯＰ１…誤差増幅回路
ＺＤ…ツェナーダイオード
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【手続補正書】
【提出日】2024-01-09
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、基準電圧回路に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、基準電圧回路は、所定の電圧と閾値電圧とを比較する比較器に対して、この閾値電圧となる基準電圧を生成する回路として、電子回路に幅広く用いられる。この基準電圧回路には、簡易な構成で基準電圧が生成できるため、ツェナーダイオード、ダイオード及び抵抗を備えた構成が用いられる（例えば、特許文献１参照）。
【0003】
図９に示す基準電圧回路９００は、定電流源９０３の出力端子と接地点との間に、ツェナーダイオード９０４と、抵抗９０７、９０６及びダイオード９０５の直列接続とが並列に接続されている。また、ツェナーダイオード９０４が逆方向に、ダイオード９０５が順方向に接続されている。これにより、基準電圧回路９００は、抵抗９０７及び９０６の接続点から、基準電圧となる出力電圧Ｖｏｕｔを出力する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開昭４９－１２８２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
基準電圧回路９００において、出力電圧Ｖｏｕｔは（Ａ１）式により表される。
Ｖｏｕｔ＝（Ｒ９０６＊ＶＺ＋Ｒ９０７＊ＶＤ）／（Ｒ９０６＋Ｒ９０７）…（Ａ１）
Ｖｏｕｔ＝（Ｒ９０６＊ＶＺ＋Ｒ９０７＊ＶＤ）／（Ｒ９０６＋Ｒ９０７）…（Ａ１）
【0006】
上記（Ａ１）式において、ＶＺはツェナーダイオード９０４のカソードの電圧、ＶＤはダイオード９０５のアノードの電圧、Ｒ９０６及びＲ９０７は抵抗９０６、９０７それぞれの抵抗値である。
【0007】
ここで、図３に示すように、電圧ＶＺは、正の１次温度係数＋「下に凸の湾曲」の２次温度係数を有し、電圧ＶＤは、負の１次温度係数＋「上に凸の湾曲」の２次温度係数を有する。基準電圧回路９００の出力電圧Ｖｏｕｔが１次温度係数を有さない（１次温度係数が「０」となる）ようにするため、以下の（Ａ２）式を満足するように抵抗９０６及び９０７の抵抗値Ｒ９０６、Ｒ９０７を設定する。
Ｒ９０６＊（ｄＶＺ／ｄＴ）＋Ｒ９０７＊（ｄＶＤ／ｄＴ）＝０ …（Ａ２）
Ｒ９０６＊（ｄＶＺ／ｄＴ）＋Ｒ９０７＊（ｄＶＤ／ｄＴ）＝０ …（Ａ２）
【0008】
上記（Ａ２）式において、（ｄＶＺ／ｄＴ）は単位あたりの温度変化による電圧ＶＺの変化量を示し、正の１次温度係数を有している。また、（ｄＶＤ／ｄＴ）は単位あたりの温度変化による電圧ＶＤの変化量を示し、負の１次温度係数を有している。
【0009】
実際の１次温度係数の補正の際には、ＩＣの動作保証温度の最低温度と最高温度の２点において電圧ＶＺと電圧ＶＤのそれぞれについて電圧測定を行い、最低温度と最高温度の２点間を結ぶ直線の傾きを電圧ＶＺと電圧ＶＤのそれぞれの１次温度係数として上記（Ａ２）式から抵抗９０６及び９０７の抵抗値Ｒ９０６、Ｒ９０７を求めることが多い。
【0010】
しかしながら、この方法では１次温度係数しか補正できないため、２次温度係数で表される湾曲成分はそのまま残って足し合わされる。そのため、抵抗９０６及び９０７の抵抗値Ｒ９０６、Ｒ９０７の設定のみで２次温度係数を含めた温度に対する依存性を「０」にすることは現実には難しい。
【0011】
ただし、何らかの方法で、ツェナーダイオード９０４が有する「下に凸の湾曲」の２次温度係数とダイオード９０５が有する「上に凸の湾曲」の２次温度係数を平衡させることができれば、基準電圧回路９００の基準電圧となる出力電圧Ｖｏｕｔの２次温度係数が「０」に近づくように補正することも可能となる。
【0012】
２次温度係数を操作できるパラメータを調査した結果、ツェナーダイオード９０４に流す電流Ｉ９０４が大きいほどツェナーダイオード９０４の「下に凸の湾曲」の２次温度係数は大きくなることがわかった。すなわち、ダイオード９０５の「上に凸の湾曲」の２次温度係数とツェナーダイオード９０４の「下に凸の湾曲」の２次温度係数が平衡するようにツェナーダイオード９０４に流す電流Ｉ９０４を設定すればよい。
【0013】
しかしながら、ダイオード９０５とツェナーダイオード９０４の２次温度係数を平衡させる電流Ｉ９０４を調査した結果、電流Ｉ９０４はダイオード９０５に流れる電流Ｉ９０５に対して極端に大きくしなければならないこと（例えば、Ｉ９０５＝数ｕＡに対して、Ｉ９０４＝数百ｕＡ等）がわかった。この方法では、基準電圧回路９００の消費電流が極端に大きくなってしまうため、省電力化を訴求するＩＣに対して前述の２次温度係数の補正を適用することが難しい、という点で改善の余地がある。
【0014】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、省電力化しながら、基準電圧となる出力電圧の温度依存性を小さくすることが可能な基準電圧回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0015】
本発明の基準電圧回路は、カソードが第１ノードを介して正の温度係数を有する定電流源に接続され、アノードが接地点に接続されたツェナーダイオードと、一端が前記第１ノードに接続された負の温度係数を有する第１抵抗と、一端が前記第１抵抗の他端に接続された負の温度係数を有する第２抵抗と、アノードが第２ノードを介して前記第２抵抗の他端に接続され、カソードが接地点に接続された第１ダイオードと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0016】
この発明によれば、省電力化しながら、基準電圧となる出力電圧の温度依存性を小さくすることが可能な基準電圧回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】第１の実施形態による基準電圧回路の構成例を示す回路図である。
【図2】定電流源の一例を示す回路図である。
【図3】温度特性の一例を示すグラフである。
【図4】温度特性の一例を示すグラフである。
【図5】第２の実施形態による基準電圧回路の構成例を示す回路図である。
【図6】Ｖ／Ｉ変換素子の一例を示す回路図である。
【図7】第２の実施形態による基準電圧回路の変形例１を示す回路図である。
【図8】第２の実施形態による基準電圧回路の変形例２を示す回路図である。
【図9】従来の基準電圧回路を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、図面に基づいて、本実施形態について説明する。
【0019】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態による基準電圧回路の構成例を示す回路図である。
基準電圧回路１００は、電源電圧ＶＤＤが供給される電源端子と、正の１次温度係数（ｄＩｃｒｔ／ｄＴ＞０）を有する定電流を供給する定電流源１０３と、ツェナーダイオードＺＤと、ダイオードＤ１と、抵抗値が負の１次温度係数（ｄＲ３１／ｄＴ＜０）を有する第１抵抗である抵抗３１と、抵抗値が負の１次温度係数（ｄＲ３２／ｄＴ＜０）を有する第２抵抗である抵抗３２と、出力端子Ｔｖｏｕｔと、を備えている。
図１は、第１の実施形態による基準電圧回路の構成例を示す回路図である。
基準電圧回路１００は、電源電圧ＶＤＤが供給される電源端子と、正の１次温度係数（ｄＩｃｒｔ／ｄＴ＞０）を有する定電流を供給する定電流源１０３と、ツェナーダイオードＺＤと、ダイオードＤ１と、抵抗値が負の１次温度係数（ｄＲ３１／ｄＴ＜０）を有する第１抵抗である抵抗３１と、抵抗値が負の１次温度係数（ｄＲ３２／ｄＴ＜０）を有する第２抵抗である抵抗３２と、出力端子Ｔｖｏｕｔと、を備えている。
【0020】
定電流源１０３は、入力端子が電源端子に接続されている。ツェナーダイオードＺＤは、カソードが定電流源１０３の出力端子に接続され、アノードが接地点に接続されている。抵抗３１は、一端が定電流源１０３の出力端子に接続され、他端が抵抗３２の一端に接続されている。ダイオードＤ１は、アノードが抵抗３２の他端に接続され、カソードが接地点に接続されている。抵抗３１と抵抗３２との接続点は、基準電圧回路１００の出力端子Ｔｖｏｕｔに接続されている。
【0021】
図２は、定電流源の一例を示す回路図である。
定電流源１０３は、電源電圧ＶＤＤが供給される電源端子と、定電圧源１０３ａと、誤差増幅回路１０３ｂと、ｎチャネル型のトランジスタ１０３ｃと、抵抗１０３ｄと、出力端子Ｔｉｏｕｔと、を備えている。
定電流源１０３は、電源電圧ＶＤＤが供給される電源端子と、定電圧源１０３ａと、誤差増幅回路１０３ｂと、ｎチャネル型のトランジスタ１０３ｃと、抵抗１０３ｄと、出力端子Ｔｉｏｕｔと、を備えている。
【0022】
定電圧源１０３ａは、入力端子が接地点に接続され、出力端子が誤差増幅回路１０３ｂの非反転入力端子に接続されている。トランジスタ１０３ｃは、ドレインが電源端子に接続され、ゲートが誤差増幅回路１０３ｂの出力端子に接続され、ソースが誤差増幅回路１０３ｂの反転入力端子に接続されている。抵抗１０３ｄは、トランジスタ１０３ｃのソースと出力端子Ｔｉｏｕｔとの間に接続されている。
【0023】
定電圧源１０３ａは、定電圧を出力し、誤差増幅回路１０３ｂの非反転入力端子に入力する。誤差増幅回路１０３ｂ及びトランジスタ１０３ｃは、ボルテージフォロワを構成しているため、誤差増幅回路１０３ｂの負帰還制御により、トランジスタ１０３ｃのソースの電圧は定電圧源１０３ａの定電圧と等しくなる。トランジスタ１０３ｃのソースの電圧と抵抗１０３ｄで定電流Ｉｃｒｔを生成し、出力端子Ｔｉｏｕｔから出力する。
【0024】
ここで、定電圧源１０３ａが正の温度係数を有するか、もしくは、抵抗１０３ｄが負の温度係数を有するか、もしくは、その両方とすることにより、定電流源１０３が生成する定電流Ｉｃｒｔは、正の温度係数（ｄＩｃｒｔ／ｄＴ＞０）を有するようになり、基準電圧回路が備える正の温度係数を有する定電流源として機能する。
【0025】
基準電圧回路１００は、定電流源１０３の入力端子に電源電圧ＶＤＤが印加されることにより、出力端子Ｔｖｏｕｔから出力電圧Ｖｏｕｔを出力する。このとき、ツェナーダイオードＺＤに電流ＩＺＤが流れることで、ツェナーダイオードＺＤのカソードに逆方向電圧として電圧ＶＺが発生する。また、ダイオードＤ１に電流ＩＤ１が流れることで、ダイオードＤ１のアノードに順方向電圧として電圧ＶＤが発生する。
【0026】
出力電圧Ｖｏｕｔは、電圧ＶＺと、電圧ＶＤと、抵抗３１及び３２の分圧比とに対応して決定される。以下の（１）式において、抵抗３１及び３２の抵抗値をそれぞれＲ３１、Ｒ３２としている。
Ｖｏｕｔ＝（Ｒ３２＊ＶＺ＋Ｒ３１＊ＶＤ）／（Ｒ３１＋Ｒ３２） …（１）
Ｖｏｕｔ＝（Ｒ３２＊ＶＺ＋Ｒ３１＊ＶＤ）／（Ｒ３１＋Ｒ３２） …（１）
【0027】
そして、ツェナーダイオードＺＤの電圧ＶＺが正の１次温度係数を有し、ダイオードＤ１の電圧ＶＤの負の１次温度係数と平衡し、基準電圧回路１００の出力電圧Ｖｏｕｔが１次温度係数を有さない（１次温度係数が「０」となる）ようにする。このため、ツェナーダイオードＺＤにバイアス電流として電流ＩＺＤを流した際、以下の（２）式を満足するように抵抗３１及び３２の抵抗値Ｒ３１、Ｒ３２を設定する。
Ｒ３２＊（ｄＶＺ／ｄＴ）＋Ｒ３１＊（ｄＶＤ／ｄＴ）＝０ …（２）
Ｒ３２＊（ｄＶＺ／ｄＴ）＋Ｒ３１＊（ｄＶＤ／ｄＴ）＝０ …（２）
【0028】
上記（２）式において、（ｄＶＺ／ｄＴ）は単位あたりの温度変化による電圧ＶＺの変化量を示し、正の１次温度係数を有している。また、（ｄＶＤ／ｄＴ）は単位あたりの温度変化による電圧ＶＤの変化量を示し、負の１次温度係数を有している。
【0029】
ここで、抵抗値Ｒ３１及びＲ３２は、負の１次温度係数（ｄＲ３１／ｄＴ＜０、及びｄＲ３２／ｄＴ＜０）を有するため、抵抗３１及び３２を介してダイオードＤ１に流れる電流ＩＤ１は、正の１次温度係数を有する。
【0030】
また、ツェナーダイオードＺＤに流れる電流ＩＺＤは、以下の（３）式により決定される。
ＩＺＤ＝Ｉｃｒｔ－ＩＤ１ …（３）
ＩＺＤ＝Ｉｃｒｔ－ＩＤ１ …（３）
【0031】
上述したように、定電流源１０３が生成する定電流Ｉｃｒｔは正の１次温度係数を有するが、ダイオードＤ１に流れる電流ＩＤ１の正の１次温度係数よりも定電流源１０３が生成する定電流Ｉｃｒｔの正の１次温度係数を大きくすることで、ツェナーダイオードＺＤに流れる電流ＩＺＤも正の１次温度係数を有するように設定する。すなわち、ツェナーダイオードＺＤに流れる電流ＩＺＤと、ダイオードＤ１に流れる電流ＩＤ１との両方の電流が正の１次温度係数を有するように設定する。
【0032】
図４は、１次温度係数成分を除いた温度特性のグラフの一例である。１次温度係数成分を除いたことにより、低温時の電圧と高温時の電圧とが同レベルとなることで、中間部分の湾曲のみが強調されているように見えるグラフとなっている。（ａ）（ｂ）（ｃ）の３つのグラフで構成され、実線は温度補正なし、破線は温度補正ありを示す。
【0033】
ダイオードＤ１の電圧ＶＤは、図４（ａ）のグラフに示すように、「上に凸の湾曲」の２次温度係数を有している。ツェナーダイオードＺＤの電圧ＶＺは、図４（ｂ）のグラフに示すように、「下に凸の湾曲」の２次温度係数を有している。温度補正なしの場合、ツェナーダイオードＺＤの電圧ＶＺの有する「下に凸の湾曲」の２次温度係数よりも、ダイオードＤ１の電圧ＶＤの有する「上に凸の湾曲」の２次温度係数の方が大きいため、出力電圧Ｖｏｕｔは、図４（ｃ）のグラフの実線に示すように、「上に凸の湾曲」の２次温度係数を有している。
【0034】
ツェナーダイオードＺＤに流す電流ＩＺＤが正の1次温度係数を有することにより、ツェナーダイオードＺＤの電圧ＶＺの「下に凸の湾曲」は、図４（ｂ）の破線に示すように湾曲が強化される。そして、ダイオードＤ１の電流ＩＤ１が正の1次温度係数を有することにより、ダイオードＤ１の電圧ＶＤの「上に凸の湾曲」は図４（ａ）のグラフの破線に示すように緩和される。これらのことにより、基準電圧となる出力電圧Ｖｏｕｔは、図４（ｃ）のグラフの破線に示すように、「上に凸の湾曲」の温度変化が緩和され、全体の温度変化は小さくなる。
【0035】
上述したように、本実施形態の基準電圧回路は、温度変化に対応してツェナーダイオードＺＤの電流ＩＺＤ及びダイオードＤ１の電流ＩＤ１を調整している。これにより、電圧ＶＤ及び電圧ＶＺの温度依存性に基づく変動に対応して、この変動を補償する電流ＩＤ１をダイオードＤ１に流し、かつ電流ＩＺＤをツェナーダイオードＺＤに流すことで、基準電圧となる出力電圧Ｖｏｕｔを任意に制御することが可能である。
【0036】
従って、本実施形態の基準電圧回路は、基準電圧となる出力電圧の１次温度係数を「０」にするのに加え、例えば、２次温度係数である「上に凸の湾曲」を緩和することができるので、基準電圧となる出力電圧の温度依存性を小さくすることが可能である。加えて、温度変化に対応して電流ＩＺＤを必要最小限の電流量に調整して供給することができるので、ツェナーダイオードＺＤのカソードに印加される電圧ＶＺの２次温度係数を電圧ＶＤの２次温度係数と平衡するように調整しながら、省電力化することも可能である。
【0037】
（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態による基準電圧回路の構成例を示す回路図である。
基準電圧回路１は、基準電圧回路１００に対して、定電流源１０３の代わりに、カレントミラー回路１０及び電流制御回路２０を備える点で相違するが、その他の点では実質的に相違しない。そこで、本実施形態では、カレントミラー回路１０及び電流制御回路２０を中心に説明するとともに、本実施形態以降、基準電圧回路１の説明においては、基準電圧回路１００と実質的に相違しない構成要素に同じ符号を付して説明を省略する。
図５は、第２の実施形態による基準電圧回路の構成例を示す回路図である。
基準電圧回路１は、基準電圧回路１００に対して、定電流源１０３の代わりに、カレントミラー回路１０及び電流制御回路２０を備える点で相違するが、その他の点では実質的に相違しない。そこで、本実施形態では、カレントミラー回路１０及び電流制御回路２０を中心に説明するとともに、本実施形態以降、基準電圧回路１の説明においては、基準電圧回路１００と実質的に相違しない構成要素に同じ符号を付して説明を省略する。
【0038】
カレントミラー回路１０は、基準電圧回路１における定電流源であり、正の１次温度係数（ｄＩｃｒｔ／ｄＴ＞０）を有する定電流Ｉｃｒｔを供給する。カレントミラー回路１０は、ｐチャネル型のトランジスタ１１及び１２を備えており、トランジスタ１１のドレインが出力端子Ｔｏに接続され、トランジスタ１２のドレインが入力端子Ｔｉに接続されている。電流制御回路２０は、誤差増幅回路ＯＰ１、トランジスタ２１及びＶ／Ｉ変換素子２２を備えている。
【0039】
ツェナーダイオードＺＤは、カソードがカレントミラー回路１０の出力端子Ｔｏに接続され、アノードが接地点に接続されている。抵抗３１は、一端がカレントミラー回路１０の出力端子Ｔｏに接続され、他端が抵抗３２の一端及び出力端子Ｔｖｏｕｔに接続されている。抵抗３２は、他端がダイオードＤ１のアノードに接続されている。ダイオードＤ１は、カソードが接地点に接続されている。ｎチャネル型のトランジスタ２１は、ドレインがカレントミラー回路１０の入力端子Ｔｉに接続され、ゲートが誤差増幅回路ＯＰ１の出力端子に接続され、ソースがＶ／Ｉ変換素子２２の一端に接続されている。誤差増幅回路ＯＰ１は、非反転入力端子がダイオードＤ１のアノードに接続され、反転入力端子がＶ／Ｉ変換素子２２の一端に接続されている。Ｖ／Ｉ変換素子２２は、他端が接地点に接続されており、ダイオードＤ１の電圧ＶＤを制御電流Ｉｃｏｎに変換する。
【0040】
図６は、Ｖ／Ｉ変換素子の一例を示す回路図である。Ｖ／Ｉ変換素子２２は、ダイオード２２Ａ、抵抗２２Ｂ、抵抗２２Ｃ及びダイオード２２Ｄを備えている。Ｖ／Ｉ変換素子２２の一端と他端との間に、ダイオード２２Ａと、抵抗２２Ｂと、抵抗２２Ｃ及びダイオード２２Ｄの直列回路と、が並列に接続されている。ここで、ダイオード２２Ａ及び２２Ｄは、Ｖ／Ｉ変換素子２２の一端から他端において順方向に接続されている。
【0041】
基準電圧回路１は、トランジスタ１１及び１２のソースに電源電圧ＶＤＤが印加されることにより、出力端子Ｔｖｏｕｔから出力電圧Ｖｏｕｔを出力する。このとき、ツェナーダイオードＺＤに電流ＩＺＤが流れることで、ツェナーダイオードＺＤのカソードに逆方向電圧としての電圧ＶＺが発生する。また、ダイオードＤ１に電流ＩＤ１が流れることで、ダイオードＤ１のアノードに順方向電圧としての電圧ＶＤが発生する。
【0042】
出力電圧Ｖｏｕｔが、電圧ＶＺと、電圧ＶＤと、抵抗３１及び３２の分圧比とに対応して決定される。以下の（１）式において、抵抗３１及び３２の抵抗値をそれぞれＲ３１、Ｒ３２としている。
Ｖｏｕｔ＝（Ｒ３２＊ＶＺ＋Ｒ３１＊ＶＤ）／（Ｒ３１＋Ｒ３２） …（１）
Ｖｏｕｔ＝（Ｒ３２＊ＶＺ＋Ｒ３１＊ＶＤ）／（Ｒ３１＋Ｒ３２） …（１）
【0043】
そして、ツェナーダイオードＺＤの電圧ＶＺが正の１次温度係数を有し、ダイオードＤ１の電圧ＶＤの負の１次温度係数と平衡し、基準電圧回路１の出力電圧Ｖｏｕｔが１次温度係数を有さない（１次温度係数が「０」となる）ようにする。このため、ツェナーダイオードＺＤにバイアス電流として電流ＩＺＤを流した際、以下の（２）式を満足するように抵抗３１及び３２の抵抗値Ｒ３１、Ｒ３２を設定する。
Ｒ３２＊（ｄＶＺ／ｄＴ）＋Ｒ３１＊（ｄＶＤ／ｄＴ）＝０ …（２）
Ｒ３２＊（ｄＶＺ／ｄＴ）＋Ｒ３１＊（ｄＶＤ／ｄＴ）＝０ …（２）
【0044】
上記（２）式において、（ｄＶＺ／ｄＴ）は単位あたりの温度変化による電圧ＶＺの変化量を示し、正の１次温度係数を有している。また、（ｄＶＤ／ｄＴ）は単位あたりの温度変化による電圧ＶＤの変化量を示し、負の１次温度係数を有している。
【0045】
ここで、抵抗値Ｒ３１及びＲ３２は、負の１次温度係数（ｄＲ３１／ｄＴ＜０、及びｄＲ３２／ｄＴ＜０）を有するため、抵抗３１及び３２を介してダイオードＤ１に流れる電流ＩＤ１は、正の１次温度係数を有する。
【0046】
また、ツェナーダイオードＺＤに流れる電流ＩＺＤは、以下の（３）式により決定される。
ＩＺＤ＝Ｉｃｒｔ－ＩＤ１ …（３）
ＩＺＤ＝Ｉｃｒｔ－ＩＤ１ …（３）
【0047】
上述したように、カレントミラー回路１０が生成する定電流Ｉｃｒｔは正の１次温度係数を有するが、ダイオードＤ１に流れる電流ＩＤ１の正の１次温度係数よりもカレントミラー回路１０が生成する定電流Ｉｃｒｔの正の１次温度係数を大きくすることで、ツェナーダイオードＺＤに流れる電流ＩＺＤも正の１次温度係数を有するように設定する。すなわち、ツェナーダイオードＺＤに流れる電流ＩＺＤと、ダイオードＤ１に流れる電流ＩＤ１との両方の電流が正の１次温度係数を有するように設定する。
【0048】
電流制御回路２０は、ダイオードＤ１の電圧ＶＤを、この電圧ＶＤに対応した制御電流Ｉｃｏｎに変換するＶ／Ｉ変換回路として機能する。すなわち、誤差増幅回路ＯＰ１がトランジスタ２１に負帰還処理を行わせることにより、Ｖ／Ｉ変換素子２２の電圧降下は、電圧ＶＤと等しくなる。そのため、Ｖ／Ｉ変換素子２２には、電圧ＶＤに対応する制御電流Ｉｃｏｎが、カレントミラー回路１０の入力端子Ｔｉから流れる。
【0049】
この制御電流Ｉｃｏｎは、ダイオード２２Ａと、抵抗２２Ｂと、抵抗２２Ｃ及びダイオード２２Ｄの直列回路とに流れる電流の合成電流となる。ここで、ダイオード２２Ａには、ダイオードＤ１との面積比（Ｐ／Ｎ接合の面積比）に対応し、電流ＩＤ１に比例する電流Ｉ２２Ａが流れる。ダイオード２２Ａの電圧降下は負の温度係数を有している。また、抵抗２２Ｂには、ダイオードＤ１の電圧ＶＤに比例する電流Ｉ２２Ｂ（＝ＶＤ／Ｒ２２Ｂ）が流れる。Ｒ２２Ｂは、抵抗２２Ｂの抵抗値である。電流Ｉ２２Ｂは負の温度係数を有している。抵抗２２Ｃ及びダイオード２２Ｄには、ダイオードＤ１のアノード電圧とダイオード２２Ｄのアノード電圧の差電圧ΔＶＤに比例する電流Ｉ２２Ｃ（＝ΔＶＤ／Ｒ２２Ｃ）が流れる。Ｒ２２Ｃは、抵抗２２Ｃの抵抗値である。差電圧ΔＶＤは正の温度係数を有している。
【0050】
カレントミラー回路１０は、電流制御回路２０から入力端子Ｔｉに制御電流Ｉｃｏｎが入力された場合、設定されたミラー比に対応して出力端子Ｔｏから基準電流Ｉｃｒｔを、ツェナーダイオードＺＤ及びダイオードＤ１に出力する。例えば、入力電流に対する出力電流のミラー比がＫの場合、基準電流Ｉｃｒｔは以下の（４）式により表される。
Ｉｃｒｔ＝Ｋ＊（Ｉ２２Ａ＋Ｉ２２Ｂ＋Ｉ２２Ｃ） …（４）
Ｉｃｒｔ＝Ｋ＊（Ｉ２２Ａ＋Ｉ２２Ｂ＋Ｉ２２Ｃ） …（４）
【0051】
例えば、ダイオードＤ１とダイオード２２Ａとの面積比が１：１であり、ダイオードＤ１とダイオード２２Ｄとの面積比が１：Ｎ（＞１、例えば２以上）であり、Ｋ＝１である場合、基準電流Ｉｃｒｔは以下の（５）式により表される。
Ｉｃｒｔ＝Ｉ２２Ａ（＝ＩＤ１）＋ＶＤ／Ｒ２２Ｂ＋ΔＶＤ／Ｒ２２Ｃ …（５）
Ｉｃｒｔ＝Ｉ２２Ａ（＝ＩＤ１）＋ＶＤ／Ｒ２２Ｂ＋ΔＶＤ／Ｒ２２Ｃ …（５）
【0052】
（５）式において、第一項の電流Ｉ２２Ａは、ダイオードＤ１と同様の特性を有するダイオード２２Ａに流れる電流であり、ダイオードＤ１に流れる電流ＩＤ１と同一である。この電流ＩＤ１は、カレントミラー回路１０の出力端子ＴｏからダイオードＤ１に対し、電圧ＶＤに対応したフィードバックとして出力される。このため、第二項ＶＤ／Ｒ２２Ｂ及び第三項ΔＶＤ／Ｒ２２Ｃは、カレントミラー回路１０の出力端子ＴｏからツェナーダイオードＺＤに出力される。ツェナーダイオードＺＤに流れる電流ＩＺＤは、式（５）から第一項を除いた（６）式で表される。
ＩＺＤ＝ＶＤ／Ｒ２２Ｂ＋ΔＶＤ／Ｒ２２Ｃ …（６）
ＩＺＤ＝ＶＤ／Ｒ２２Ｂ＋ΔＶＤ／Ｒ２２Ｃ …（６）
【0053】
上記（６）式から判るように、第一項及び第二項は、それぞれ抵抗２２Ｂと、抵抗Ｒ２２Ｃ及びダイオード２２Ｄの直列回路とのそれぞれに流れる電流であり、ダイオードＤ１に流れる電流ＩＤ１に影響を受けない。また、抵抗２２Ｂ及びＲ２２Ｃの温度係数が「０」である場合、電圧ＶＤが負の温度係数であるため、電流ＶＤ／Ｒ２２Ｂの温度係数が負となり、差電圧ΔＶＤが正の温度係数であるため、電流ΔＶＤ／Ｒ２２Ｃの温度係数が正となる。したがって、抵抗２２Ｂの抵抗値Ｒ２２Ｂと、抵抗２２Ｃの抵抗値Ｒ２２Ｃとを調整することにより、ツェナーダイオードＺＤに流れる電流ＩＺＤの温度係数を正へと任意に調整することができる。その他、温度特性については、基準電圧回路１００と実質的に相違しないため、説明を省略する。
【0054】
上述したように、本実施形態の基準電圧回路は、電圧ＶＤに対応した電流と、ツェナーダイオードＺＤに流れる電流ＩＺＤに対応する電流とを合成した制御電流Ｉｃｏｎを生成し、この制御電流Ｉｃｏｎに対応させて、カレントミラー回路１０から基準電流Ｉｃｒｔを流し、温度変化に対応してツェナーダイオードＺＤの電流ＩＺＤ及びダイオードＤ１の電流ＩＤ１を調整している。これにより、電圧ＶＤ及び電圧ＶＺの温度依存性に基づく変動に対応して、この変動を補償する電流ＩＤ１をダイオードＤ１に流し、かつ電流ＩＺＤをツェナーダイオードＺＤに流すことで、基準電圧となる出力電圧Ｖｏｕｔを任意に制御することが可能である。
【0055】
従って、本実施形態の基準電圧回路は、基準電圧となる出力電圧の１次温度係数を「０」にするのに加え、例えば、２次温度係数である「上に凸の湾曲」を緩和することができるので、基準電圧となる出力電圧の温度依存性を小さくすることが可能である。加えて、温度変化に対応して電流ＩＺＤを必要最小限の電流量に調整して供給することができるので、ツェナーダイオードＺＤのカソードに印加される電圧ＶＺの２次温度係数を電圧ＶＤの２次温度係数と平衡するように調整しながら、省電力化することも可能である。
【0056】
なお、本実施形態の基準電圧回路は、図示しないスタートアップ回路により、起動時に所定のパルス電流を抵抗３１に印加するように構成してもよい。また、Ｖ／Ｉ変換素子２２は、ダイオード２２Ａ、抵抗２２Ｂ、抵抗２２Ｃ及びダイオード２２Ｄを備えている構成で説明したが、ダイオード２２Ａと、抵抗２２Ｂと、２２Ｃ及びダイオード２２Ｄの直列回路とのいずれか、あるいはそれらの組合せを備える構成としてもよい。この構成の場合、電圧ＶＺが線形性を保持するように、カレントミラー回路１０のミラー比や、ダイオード２２Ａ、２２Ｄの面積比、抵抗２２Ｂ、２２Ｃの抵抗値などを調整して、電流ＩＤ１とＩＺＤとが温度変化に対応して適時調整された電流Ｉｃｒｔとなるように、電圧ＶＤから制御電流Ｉｃｏｎを生成させる。
【0057】
（第２の実施形態の変形例１）
図７は、第２の実施形態による基準電圧回路の変形例１を示す回路図である。
基準電圧回路１Ａは、基準電圧回路１に対して、抵抗３３をさらに備えている。抵抗３３は、直列に接続された抵抗３１、３２の両端と、並列に接続されている。
図７は、第２の実施形態による基準電圧回路の変形例１を示す回路図である。
基準電圧回路１Ａは、基準電圧回路１に対して、抵抗３３をさらに備えている。抵抗３３は、直列に接続された抵抗３１、３２の両端と、並列に接続されている。
【0058】
基準電圧回路１Ａは、抵抗３１、３２が負の温度係数を有さない場合でも、抵抗３３が負の温度係数を有することで、ダイオードＤ１に印加される電流に正の温度係数を持たせることが可能である。温度係数の調整が必要な場合は、抵抗３１、３２の両端の抵抗値（Ｒ３１＋Ｒ３２）と、抵抗３３の抵抗値（Ｒ３３）との抵抗比（Ｒ３１＋Ｒ３２：Ｒ３３）を変えることで、温度係数の微調整が可能である。負の温度係数を持つ抵抗３３の比精度に難があったとしても、比精度悪化を防ぎつつ、ダイオードＤ１に印加される電流に正の温度係数を持たせることが可能である。その他については、基準電圧回路１と実質的に相違しないため、説明を省略する。
【0059】
（第２の実施形態の変形例２）
図８は、第２の実施形態による基準電圧回路の変形例２を示す回路図である。
基準電圧回路１Ｂは、基準電圧回路１に対して、定電流源４０をさらに備えている。定電流源４０は、ダイオードＤ１と、並列に接続されている。
図８は、第２の実施形態による基準電圧回路の変形例２を示す回路図である。
基準電圧回路１Ｂは、基準電圧回路１に対して、定電流源４０をさらに備えている。定電流源４０は、ダイオードＤ１と、並列に接続されている。
【0060】
基準電圧回路１Ｂは、抵抗３１、３２が負の温度係数を有さない場合でも、電流源４０に負の温度係数を持たせることで、温度係数を有さない電流から負の温度係数を有する電流を差し引いた正の温度係数を有する電流をダイオードＤ１に印加することが可能である。その他については、基準電圧回路１と実質的に相違しないため、説明を省略する。
【0061】
以上、この発明の実施形態を図面に基づいて説明してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【0062】
１、１Ａ、１Ｂ、１００…基準電圧回路
１０…カレントミラー回路
１１，１２，２１、１０３ｃ…トランジスタ
２０…電流制御回路
２２…Ｖ／Ｉ変換素子
２２Ａ、２２Ｄ、Ｄ１…ダイオード
２２Ｂ、２２Ｃ、３１，３２、３３、１０３ｄ…抵抗
４０、１０３…定電流源
１０３ａ…定電圧源
１０３ｂ、ＯＰ１…誤差増幅回路
ＺＤ…ツェナーダイオード
１０…カレントミラー回路
１１，１２，２１、１０３ｃ…トランジスタ
２０…電流制御回路
２２…Ｖ／Ｉ変換素子
２２Ａ、２２Ｄ、Ｄ１…ダイオード
２２Ｂ、２２Ｃ、３１，３２、３３、１０３ｄ…抵抗
４０、１０３…定電流源
１０３ａ…定電圧源
１０３ｂ、ＯＰ１…誤差増幅回路
ＺＤ…ツェナーダイオード
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図4】
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図5】
【手続補正4】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図6】
【手続補正5】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図8】