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公開番号2025165632
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-05
出願番号2024069809
出願日2024-04-23
発明の名称基準電圧生成回路
出願人株式会社デンソー,トヨタ自動車株式会社,株式会社ミライズテクノロジーズ
代理人弁理士法人ゆうあい特許事務所
主分類G05F 3/22 20060101AFI20251028BHJP(制御;調整)
要約【課題】オペアンプを備えなくても基準電位の精度を向上させることが可能な基準電圧生成回路を提供する。
【解決手段】定電流を発生させる定電流源10と、定電流源10からの電流供給が行われるツェナーダイオード21を有し、ツェナーダイオード21が形成するツェナー電圧Vzに基づいて定電圧を形成する定電圧形成回路20と、オペアンプを備えることなく、定電圧に基づいて、絶対温度に対して正の温度特性を有するPTAT電流Iptatを生成するIptat生成回路40と、Iptat生成回路40が生成するPTAT電流Iptatが流される温特調整抵抗31を含む温特調整回路30と、を備える。そして、定電圧に対して、PTAT電流Iptatが流れたときの温特調整回路30での電圧降下分を減算した電圧を基準電位VREFとして出力する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
基準電位（ＶＲＥＦ）を出力する基準電圧生成回路であって、
定電流を発生させる定電流源（１０）と、
前記定電流源からの電流供給が行われるツェナーダイオード（２１）を有し、該ツェナーダイオードが形成するツェナー電圧（Ｖｚ）に基づいて定電圧を形成する定電圧形成回路（２０）と、
オペアンプを備えることなく、前記定電圧に基づいて、絶対温度に対して正の温度特性を有するＰＴＡＴ電流（Ｉｐｔａｔ）を生成する電流生成回路（４０）と、
前記電流生成回路が生成する前記ＰＴＡＴ電流が流される温特調整抵抗（３１）を含む温特調整回路（３０）と、を有し、
前記定電圧に対して、前記ＰＴＡＴ電流が流れたときの前記温特調整回路での電圧降下分を減算した電圧を前記基準電位として出力する、基準電圧生成回路。
続きを表示（約 2,000 文字）【請求項２】
前記電流生成回路は、一方のトランジスタ（４１）と、前記一方のトランジスタに対して電流密度が異なる他方のトランジスタ（４２）と、前記ＰＴＡＴ電流が流れる電流調整抵抗（４３）と、を有し、
前記一方のトランジスタのコレクタ－エミッタ間に対して、前記定電流源からの電流供給が行われ、
前記他方のトランジスタのコレクタが前記温特調整回路に接続されていると共に、エミッタが前記電流調整抵抗に接続され、ベースが前記一方のトランジスタのコレクタに接続されており、前記温特調整回路と前記他方のトランジスタのコレクタ－エミッタ間および前記電流調整抵抗に対して前記定電流源からの電流供給に基づいて前記ＰＴＡＴ電流が流され、
前記一方のトランジスタのベース－エミッタ間電圧（ＶＢＥ１）と前記他方のトランジスタのベース－エミッタ間電圧（ＶＢＥ２）との差分の電圧（ΔＶｂｅ）が前記電流調整抵抗の両端間の電位差として発生させられる、請求項１に記載の基準電圧生成回路。
【請求項３】
前記電流生成回路は、一方のトランジスタ（４１、４４、４６）および前記一方のトランジスタに対して電流密度が異なる他方のトランジスタ（４２、４５、４７）を組として、複数組がクロスカップル接続されたトランジスタ群と、前記ＰＴＡＴ電流が流れる電流調整抵抗（４３）と、を有し、
前記トランジスタ群に含まれる複数の前記一方のトランジスタのコレクタ－エミッタ間に対して、前記定電流源からの電流供給が行われ、
前記トランジスタ群に含まれる複数の前記他方のトランジスタのうち最もハイサイド側のもののコレクタが前記温特調整回路に接続されていると共に、最もローサイド側のもののエミッタが前記電流調整抵抗に接続され、前記温特調整回路と複数の前記他方のトランジスタのコレクタ－エミッタ間および前記電流調整抵抗に対して前記定電流源からの電流供給に基づいて前記ＰＴＡＴ電流が流され、
前記複数組それぞれの前記一方のトランジスタのベース－エミッタ間電圧（ＶＢＥ１）と前記他方のトランジスタのベース－エミッタ間電圧（ＶＢＥ２）との差分を積算した電圧（ΔＶｂｅ）が前記電流調整抵抗の両端間の電位差として発生させられる、請求項１に記載の基準電圧生成回路。
【請求項４】
前記一方のトランジスタのベース－コレクタ間に、前記一方のトランジスタのベース電圧の変動に対するコレクタ電圧の変動を抑制する変動抑制抵抗（４８）が備えられている、請求項２に記載の基準電圧生成回路。
【請求項５】
前記定電流源は、第１定電流源（１１）と第２定電流源（１２）を有し、
前記第１定電流源が生成する第１定電流（Ｉ１）に基づく電流が前記ツェナーダイオードに供給されることで前記定電圧が形成されると共に、前記温特調整回路と前記他方のトランジスタのコレクタ－エミッタ間および前記電流調整抵抗に供給されることで前記ＰＴＡＴ電流が生成され、
前記第２定電流源が生成する前記第１定電流よりも小さな第２定電流（Ｉ２）が前記一方のトランジスタのコレクタ－エミッタ間に供給される、請求項２ないし４のいずれか１つに記載の基準電圧生成回路。
【請求項６】
前記定電流源は１つのみで構成され、
前記定電流源と前記一方のトランジスタとの間に電流調整抵抗（５０）が備えられており、
前記定電流源が生成する定電流に基づく電流が前記ツェナーダイオードに供給されることで前記定電圧が形成されると共に、前記温特調整回路と前記他方のトランジスタのコレクタ－エミッタ間および前記電流調整抵抗に供給されることで前記ＰＴＡＴ電流が生成され、
前記定電流源が生成する定電流に基づく電流が前記電流調整抵抗を介して前記他のトランジスタのコレクタ－エミッタ間に供給される、請求項２ないし４のいずれか１つに記載の基準電圧生成回路。
【請求項７】
前記温特調整回路には、前記温特調整抵抗に加えてトリミング抵抗（３２）が備えられており、
前記ＰＴＡＴ電流が流れたときの前記温特調整回路での電圧降下分として、前記ＰＴＡＴ電流が前記温特調整抵抗および前記トリミング抵抗に流れたときの電圧降下分を前記定電圧から減算した電圧が前記基準電位として出力される、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の基準電圧生成回路。
【請求項８】
前記定電圧形成回路は、前記ツェナーダイオードに対して並列接続された第１分圧抵抗（２２）および第２分圧抵抗（２３）を有し、前記第１分圧抵抗と前記第２分圧抵抗によって抵抗分圧された電圧を前記定電圧として形成する、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の基準電圧生成回路。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、基準電圧生成回路に関するものである。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
高精度な電圧計測を行う場合、Ａ／Ｄ変換器の基準電位として用いる高精度な基準電圧生成回路が必要となるが、基準電圧生成回路に印加される応力によって精度が悪化するという課題がある。
【０００３】
このため、特許文献１の基準電圧生成回路では、絶対温度に比例する正の温度特性をもつ電流Ｉｐｔａｔ（proportional to absolute temperature：以下、ＰＴＡＴ電流という）と、ツェナーダイオードに基づいて基準電位を生成し、基準電位の応力による誤差を小さくしている。具体的には、ＰＴＡＴ電流Ｉｐｔａｔを生成すると共に、ツェナーダイオードの生成電圧からＰＴＡＴ電流Ｉｐｔａｔに基づいて生成される電圧を減算することで、ツェナーダイオードの生成電圧の温度特性を打ち消している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２４－３６９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、ＰＴＡＴ電流Ｉｐｔａｔをブロコウ・セル回路によって生成しているため、オペアンプなどが必要になり、回路構成に使用される素子数が多くなる。このため、素子毎のバラツキや回路動作時に発生するノイズに起因して、基準電圧生成回路が生成する基準電位の精度が低下するという課題がある。
【０００６】
本開示は、オペアンプを備えなくても基準電位の精度を向上させることが可能な基準電圧生成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】
【０００７】
本開示の１つの観点における基準電位（ＶＲＥＦ）を出力する基準電圧生成回路は、
定電流を発生させる定電流源（１０）と、
前記定電流源からの電流供給が行われるツェナーダイオード（２１）を有し、該ツェナーダイオードが形成するツェナー電圧（Ｖｚ）に基づいて定電圧を形成する定電圧形成回路（２０）と、
オペアンプを備えることなく、前記定電圧に基づいて、絶対温度に対して正の温度特性を有するＰＴＡＴ電流（Ｉｐｔａｔ）を生成する電流生成回路（４０）と、
前記電流生成回路が生成する前記ＰＴＡＴ電流が流される温特調整抵抗（３１）を含む温特調整回路（３０）と、を有し、
前記定電圧に対して、前記ＰＴＡＴ電流が流れたときの前記温特調整回路での電圧降下分を減算した電圧を前記基準電位として出力する。
【０００８】
このように構成された基準電圧生成回路において、ＰＴＡＴ電流は、正の温度特性を持つ。また、ツェナー電圧に基づいて形成される定電圧についても、ツェナーダイオードの特性に基づき正の温度特性を持つ。そして、基準電位は、正の温度特性を持つツェナー電圧に基づく定電圧から、同様に正の温度特性を持つ温特調整抵抗での電圧降下分を差し引いた値になる。このため、基準電位の温度特性を低減させられ、温特調整抵抗の抵抗値を調整することにより、より基準電位の温度特性をフラットにすることが可能になる。
【０００９】
したがって、素子数が多くなるオペアンプを必要としなくても、基準電位の温度特性を低減できる。よって、素子毎のバラツキの影響も軽減できると共に、回路動作時に素子から発生するノイズを低減でき、基準電位の精度を向上させることが可能となる。
【００１０】
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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