專利名稱：電壓發(fā)生電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明，涉及一種電壓發(fā)生電路，特別是，涉及一種用于產(chǎn)生具有溫度梯度的電壓的電壓發(fā)生電路。
背景技術(shù)：
圖3表示的是現(xiàn)有例中的用于發(fā)生具有溫度梯度的電壓的電壓發(fā)生電路的電路圖。電源電壓Vdd與接地電壓之間串聯(lián)連接有電阻21和二極管D2，且從該連接點發(fā)生具有溫度梯度(溫度依賴性)的電壓Vd2。此電壓Vd2為與二極管D2的順向電壓基本相等的電壓，反映其溫度特性，具有-1.8mv/℃的溫度梯度。運算放大器OP21將此電壓Vd2放大，輸出電壓VH2。其放大率為(r22+r23)/r23。這里，r22、r23表示的是電阻R22、R23的電阻值。
然后，此電壓VH2作為電壓源供給給電阻分壓電路50的高電壓側(cè)上。電阻分壓電路50的結(jié)構(gòu)是，在電壓VH2和接地電壓之之間串聯(lián)連接有n個電阻R1、R2，…Rn，且其各連接點上連接有(n+1)個傳輸門(transmission gate)TG1、TG2、…TGn+1。然后，令這些傳輸門TG1、TG2、…TGn+1之中1個傳輸門導通，該傳輸門的連接點分壓后的電壓通過該傳輸門輸出。從該傳輸門輸出的電壓，通過電壓跟隨器(voltagefollower)用的運算放大器OP22變換為低阻抗后輸出。
從而，用此電路，通過將放大后的、具有溫度梯度的電壓VH2通過電阻分壓電路50分壓，能夠取出期望的電壓。
專利文獻1特開2003-108241號公報然而，現(xiàn)有的電路中有2個問題。第1，由于必須將二極管D2的順向電壓設(shè)定得較低，因此不能將二極管D2內(nèi)置于IC中，而必須置于IC之外。
現(xiàn)在，假設(shè)電路規(guī)格設(shè)定為電源電壓為5V±10％、輸出電壓VH2得溫度梯度為-20mV/℃、動作溫度范圍為-25℃～75℃。為了配合溫度梯度為-20mV/℃，將運算放大器OP21的放大率設(shè)定為11倍(準確來說是20/1.8倍，這里為了便于說明設(shè)為11倍)。由于電源電壓的最小值為4.5V，因此溫度為-25℃時得二極管D2的順向電壓為4.5/11＝0.409V。
這樣，常溫(25℃)下二極管D2的順向電壓，為4.5/11-0.0018×50＝0.319V。要用一般規(guī)格尺寸的IC內(nèi)置二極管獲得0.3V左右的二極管順向電壓，必須將其中的電流控制在幾十pA～幾百pA這個范圍，這樣就得令連接于二極管上的串聯(lián)電阻的阻值在幾十GΩ以上，不太現(xiàn)實。因此為了獲得較低的二極管順向電壓，必須對IC外置能夠流過某種程度大的電流(μA級)的獨立二極管。
第2個問題是，通過電阻分壓電路50獲得的分壓后的電壓間的電壓等級(step)依賴于溫度，并且其分壓后的各個電壓的溫度梯度也是各不相同。圖4為圖3所示的分壓電路50的輸出電壓的溫度特性圖。圖中表示有電壓VH2、作為接地電壓的電壓VL2、及這兩個電壓的中間電壓的Cent2。作為放大器使用的運算放大器OP21的輸出電壓VH2，具有給定的溫度梯度。若將此電壓VH2，對不具有溫度梯度的電壓VL2進行電阻分壓的話，由于溫度的緣故分壓后的各電壓問的電壓等級可能改變，分壓后的各電壓的溫度梯度也可能改變。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的電壓發(fā)生電路，為了解決上述技術(shù)問題，具備如下特征。具備輸出沒有溫度梯度的第1電壓的第1電壓發(fā)生模塊；發(fā)生具有溫度梯度的第2電壓的第2電壓發(fā)生模塊；發(fā)生將所述第1電壓分壓后的第3及第4電壓的第1電阻分壓電路；向正輸入端子中輸入所述第2電壓、通過第1電阻向負輸入端子中輸入所述第3電壓、且在輸出與所述負輸入端子之間連接有第2電阻的第1運算放大器；以及，向正輸入端子中輸入所述第2電壓、通過第3電阻向負輸入端子中輸入所述第4電壓、且在輸出與所述負輸入端子之間連接有第4電阻的第2運算放大器。且令所述第1運算放大器及第2運算放大器的輸出電壓具有相等的溫度梯度。
通過本發(fā)明的電壓發(fā)生電路，不但可以取出具有溫度梯度的期望電壓，還能將具有溫度梯度的元件、例如二極管內(nèi)置于IC中。再有，與現(xiàn)有電路相比，可以再低電源電壓下進行工作。再有就是，可令電阻分壓后的各電壓間的電壓等級一定，并且各電壓的溫度梯度也一定。


圖1為本發(fā)明的實施方式中的電壓發(fā)生電路的電路圖。
圖2為本發(fā)明的實施方式中的電壓發(fā)生電路的溫度特性圖。
圖3為現(xiàn)有技術(shù)中的電壓發(fā)生電路的電路圖。
圖4為現(xiàn)有技術(shù)中的電壓發(fā)生電路的電路圖。
圖中10-帶隙電路，20-第1電阻分壓電路，30-第2電阻分壓電路，D1-二極管，OP11-運算放大器，OP12、OP13-電壓跟隨器用運算放大器，OP14-第1運算處理用運算放大器，OP15-第2運算處理用運算放大器具體實施方式
下面，參照附圖對本發(fā)明的實施方式中的電壓發(fā)生電路進行說明。圖1為此電壓發(fā)生電路的電路圖。10為發(fā)生不具有溫度梯度的電壓Vref的帶隙(band gap)電路，由電阻R11、R12、R13、二極管D1、多個并聯(lián)連接二極管的Dn、運算放大器OP11構(gòu)成。另外，從此電路內(nèi)的電阻13和二極管D1的連接點取出具有溫度梯度的電壓Vd1。再者，代替二極管D1，也可從雙極性晶體管取出具有溫度梯度的電壓。另外，雖然所述帶隙電路10用運算放大器構(gòu)成，但也可使用一般公知的定電流型帶隙電路。
20是對電壓Vref進行分壓的第1電阻分壓電路，由串聯(lián)連接于運算放大器OP11的輸出和接地電壓之間的電阻R14、R15、R16構(gòu)成。然后，電阻R14和R15的連接點產(chǎn)生電壓V12，電阻R15和電阻R16的連接點上產(chǎn)生較電壓V12低的的電壓V11。
OP14為第1運算處理用運算放大器，在正輸入端子(+)上施加電壓Vd1，電壓V12被用電壓跟隨器用運算放大器OP12變換為低阻抗之后、通過電阻R171輸入到負輸入端子(-)。第1運算處理用運算放大器OP14的輸出和負輸入端子(-)之間連接有電阻R172。
OP15為第2運算處理用運算放大器，在正輸入端子(+)上施加電壓Vd1，電壓V11被用電壓跟隨器用運算放大器OP13變換為低阻抗之后、通過電阻R181輸入到負輸入端子(-)。第2運算處理用運算放大器OP15的輸出和負輸入端子(-)之間連接有電阻R182。
第2電阻分壓電路30的結(jié)構(gòu)是，在第1運算處理用運算放大器OP14的輸出電壓VL1和第2運算處理用運算放大器OP15的輸出電壓VH1(VH1＞VL1)之間，串聯(lián)連接n個電阻R1、R2、…Rn，其各連接點上連接(n+1)個傳輸門TG1、TG2、…TGn+1。然后，令這些傳輸門TG1、TG2、…TGn+1之中1個傳輸門導通，該傳輸門的連接點分壓后的電壓通過該傳輸門輸出。從該傳輸門輸出的電壓，通過電壓跟隨器用運算放大器OP16變換為低阻抗后輸出。
第2運算處理用運算放大器OP15的輸出電壓VH1，用如下表達式表示。
VH1＝{1+(r182/r181)}×Vd1-(r182/r181)×V11另外，第1運算處理用運算放大器OP14的輸出電壓VL1，用如下表達式表示VL1＝{1+(r172/r171)}×Vd1-(r172/r171)×V12在這兩個表達式中，r171、r172、r181、r182，分別為電阻R171、R172、R181、R182的電阻值。這兩個表達式的第1項為具有溫度梯度的電壓、第2項為沒有溫度梯度的恒定電壓。另外，由于電壓VH1和電壓VL1用第1項和第2項的電壓差來表示，因此不管二極管電壓Vd1或其系數(shù)有多大都能形成低電壓。這樣，可以將電源電壓設(shè)定得較小。另外，能將二極管電壓Vd1設(shè)定得較大，從可內(nèi)置于IC中。
這里，為了令電壓VH1和電壓VL1的溫度梯度一致，設(shè)定r172/r171＝r182/r181＝mag。即令電阻比相等。然后將表達式重新列出，電壓VH1、VL1如下式所示。
VH1＝(1+mag)×Vd1-mag×V11VL1＝(1+mag)×Vd1-mag×V12電壓VH1和電壓VL1的電壓差，如下式所示成為去除了溫度依賴性的恒定電壓。
VH1-VL1＝mag(V12-V11)具體來說，假設(shè)電路設(shè)定為電源電壓5V±10％、溫度特性-20mV/℃、動作溫度范圍-25～75℃、輸出電壓范圍1V。根據(jù)溫度特性和動作溫度范圍，由溫度引起的電壓變化為25℃下的電壓±1.0V，因此考慮電源電壓后設(shè)VH1、VL1在25℃下的值分別為3V和2V。
另外，來自帶隙電路10的二極管D1的二極管電壓Vd1為0.6V(25℃時)，令其溫度梯度為-1.8mV/℃。另外，令來自帶隙電路10的電壓Vref為一般值1.2V。在上述條件下，計算各電路元件的值來驗證其效果。
根據(jù)溫度梯度為-20mV/℃這個要求溫度特性，設(shè)定(1+mag)＝11(準確說是20/1.8，這里為了便于說明設(shè)為11)。然后，用mag、及Vd1、VH1、VL1在25℃下的電壓值，反過來推算電壓V11、V12，則有3.0＝(1+10)×0.6-10×V112.0＝(1+10)×0.6-10×V12通過上式，得到V11＝0.36、V12＝0.46。因此，第1電阻分壓電路20的電阻R14、R15、R16的電阻比，可設(shè)定為r14∶r15∶r16＝74∶10∶36，并設(shè)定r171∶r172＝r181∶r182＝1∶10。
圖2，為此電壓發(fā)生電路的輸出電壓的溫度特性圖。此圖中表示有，根據(jù)上述電路規(guī)格設(shè)定的電壓VH1、電壓VL1及這兩個電壓的中間電壓Centl。
從而通過本實施方式的電壓發(fā)生電路，由于能將來自二極管D1的電壓設(shè)定為0.6V這樣較大的值，因此可將二極管D1上串聯(lián)連接的電阻R13的電阻值設(shè)定得較低。這樣，就可以將二極管D1內(nèi)置于IC中。再有，能在比現(xiàn)有電路低的電壓電源下動作。另外，還能令由第2電阻分壓電路30電阻分壓后的各電壓間的電壓等級一定，且令各電壓的溫度梯度也一定。
權(quán)利要求
1.一種電壓發(fā)生電路，其特征在于具備輸出沒有溫度梯度的第1電壓的第1電壓發(fā)生模塊；發(fā)生具有溫度梯度的第2電壓的第2電壓發(fā)生模塊；發(fā)生將所述第1電壓分壓后的第3及第4電壓的第1電阻分壓電路；向正輸入端子中輸入所述第2電壓、通過第1電阻向負輸入端子中輸入所述第3電壓、且在輸出與所述負輸入端子之間連接有第2電阻的第1運算放大器；以及，向正輸入端子中輸入所述第2電壓、通過第3電阻向負輸入端子中輸入所述第4電壓、且在輸出與所述負輸入端子之間連接有第4電阻的第2運算放大器，且令所述第1運算放大器及第2運算放大器的輸出電壓具有相等的溫度梯度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓發(fā)生電路，其特征在于，所述第1電阻和所述第2電阻的電阻值之比，與所述第3電阻和所述第4電阻的電阻值之比相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓發(fā)生電路，其特征在于，具備連接于所述第1運算放大器的輸出電壓和所述第2運算放大器的輸出電壓之間的第2電阻分壓電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓發(fā)生電路，其特征在于，具備將所述第3電壓變換為低阻抗的輸出電壓的電壓跟隨器用第3運算放大器、及將所述第4電壓變換為低阻抗的輸出電壓的電壓跟隨器用第4運算放大器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓發(fā)生電路，其特征在于，所述第1電壓發(fā)生模塊為帶隙電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓發(fā)生電路，其特征在于，所述第2電壓發(fā)生模塊為二極管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓發(fā)生電路，其特征在于，所述第2電壓發(fā)生模塊為雙極性晶體管。
全文摘要
發(fā)生沒有溫度梯度的電壓Vref、和具有溫度梯度的電壓Vd1。發(fā)生將電壓Vref電阻分壓后的電壓V11、V12。然后，將電壓Vd1、V11、V12用第1運算處理用運算放大器(OP14)和第2運算處理用運算放大器(OP15)進行運算處理，生成電壓VH1和電壓VL1。電壓VH1和電壓VL1的電壓差，如式VH1－VL1＝mag×(V12－V11)所示成為去除了溫度依賴性的恒定電壓。從而實現(xiàn)在發(fā)生具有溫度梯度的電壓發(fā)生電路中，能將發(fā)生具有溫度梯度的電壓的二極管內(nèi)置于IC，并且令電阻分壓后的各電壓間的電壓等級一定、各電壓的溫度梯度也一定。
文檔編號G05F3/20GK1658109SQ20051000946
公開日2005年8月24日 申請日期2005年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月20日
發(fā)明者山瀨真也 申請人:三洋電機株式會社