基準電壓生成電路、集成電路裝置以及信號處理裝置的制作方法

文檔序號：6927197閱讀：209來源：國知局

專利名稱：基準電壓生成電路、集成電路裝置以及信號處理裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及基準電壓生成電路(尤其是與基準電壓一起并聯(lián)輸出依賴于溫度的電壓的基準電壓生成電路)、集成電路裝置以及信號處理裝置。
背景技術：
在集成電路(ic)中，在處理模擬信號的情況下，需要基準電壓。產(chǎn)生該電壓的電路是基準電壓生成電路。例如，在使用OP放大器 (Operational Amplifier:運算放大器)放大模擬信號的情況下，有時根據(jù) 某個基準電壓值來進行放大。由此，當基準電壓值變動時，無法正確地放大模擬信號。謀求如下的基準電壓針對從外部提供給集成電路的電源的電壓變動、集成電路的溫度變化，始終輸出恒定值。
并且，溫度傳感器電路是將溫度轉(zhuǎn)換為電壓或電流并輸出以提供溫度信息的電路。例如，有時根據(jù)由溫度傳感器電路所獲得的溫度信息來校正模擬信號。一般地，從檢測加速度或角速度等的傳感器輸出的模擬信號具有溫度依賴性。為了去除溫度依賴性，有時根據(jù)由溫度傳感器電
路所獲得的溫度信息來校正這些模擬信號。由此，只要是同一溫度，如果不能獲得始終輸出相同值的溫度信息，則無法正確地進行校正。溫度信息要求相對于溫度而輸出的電壓(或電流)為高精度的線性，并且，要求某溫度時輸出的電壓(或電流)值始終恒定的高穩(wěn)定性。 (關于基準電壓生成電路的說明) 在基準電壓生成電路中，一般使用的是帶隙電路(Bandgap Reference 電路以下稱為BGR電路)。作為BGR電路的一例，列舉圖l這種結構 (例如參照專利文獻l)。在圖1中，A,表示OP放大器，R，、 R2、 R3分別表示電阻，Q,、 Q2表示PNP型雙極晶體管(以下稱為BJT)。并且，n
6為自然數(shù)，示出并聯(lián)連接n個BJT的情況。另外，BJT的一部分也可以是二極管。并且，Vref表示基準電壓輸出(恒壓輸出)。
如圖1的Q,、 Q2那樣，在基極(B)-集電極(C)之間短路的BJT 中，在將從發(fā)射極(E)流出的電流持續(xù)保持為恒定的狀態(tài)下溫度上升時，基極(B)-發(fā)射極(E)之間的電壓VEB減小。這樣，將電壓相對于溫度上升而減小的特性稱為"負溫度特性"，圖1的Q,、 Q2是具有負溫度特性的元件。
另一方面，A,的OP放大器的輸入端(PIN、 NIN)被虛短路，所以，這些輸入端分別為同電位。即，施加給電阻R,、 R2各自兩端的電壓相同，所以，分別流過R,、 R2的電流始終保持恒定比，這些電流流入BJT，所以，流入Q,、 Q2的各個BJT的電流也始終持續(xù)保持恒定比。這樣，當保持了恒定比的不同電流分別流入兩個BJT時，如果考慮A,的OP放大器的輸入端分別被虛短路的情況，則Q" Q2的各個BJT的基極(B)-發(fā)射
極(E)之間的電壓V剛、VEB2的電位差VE引-VEB2對應于施加給電阻R3
兩端的電壓。并且，該電壓差具有溫度上升時增加的特性。這樣，將電
壓相對于溫度上升而增大的特性稱為"正溫度特性"，可知電阻R3就是
以具有正溫度特性的方式進行動作。并且，R2、 R3流過同一電流，流過 R,、 R2的電流比保持為恒定，所以，可知施加給R,、 R2各自兩端的電壓也對應于R3而變動，由此可知，R" R2也以具有正溫度特性的方式進行動作。
根據(jù)圖1， BGR電路的輸出Vref是BJT的基極(B)-發(fā)射極(E)之
間的電壓VEB和施加給電阻兩端的電壓之和。如之前敘述的那樣，各個
電壓是具有負溫度特性的電壓和具有正溫度特性的電壓，利用它們之和
來構成BGR電路的輸出Vref。圖2示出其概要。通過以適當?shù)谋壤齺碣N 補這些具有正溫度特性和負溫度特性的電壓，從而生成不依賴于溫度變
化的電壓Vref。
但是，即使以適當?shù)谋壤齺碣N補具有正溫度特性和負溫度特性的電
壓，也無法完全從Vref中消除溫度特性。如圖3所示，一般地，Vw的溫
度依^^性在某溫度下為近似于具有頂點的二次函數(shù)的曲線。設計該BGR電路時，設計成V^的溫度依賴性曲線的頂點為室溫附近。進行該設計時成為問題的是元件的偏差。在集成電路上形成電阻等元件時，各個元件
產(chǎn)生偏差。一般地，電阻與設計值偏差幾十％左右。但是，能夠?qū)⒃贗C
上接近配置的元件彼此的偏差抑制得較小。即，在電阻的情況下，雖然作為絕對值的電阻值與設計值有很大差異，但是，作為相對值的電阻比的值能夠按照設計值制作。從這點來看，在集成電路上設計電路時，避免絕對值直接影響輸出的設計，而進行僅相對值影響輸出的設計。但是，
電阻的絕對值直接影響該BGR電路的Vref的溫度依賴性曲線的頂點溫度。電阻的絕對值與設計值偏差較大，所以，引起圖3所示的"頂點溫度偏差"。與此同時，還產(chǎn)生"輸出電壓偏差"。由此，在BGR電路中，需要根據(jù)元件的偏差來調(diào)整電路。在圖1所示的BGR電路的情況下，R3 的電阻值的絕對值直接影響輸出V^的變動。由此，能夠預先對R3的電阻值進行微調(diào)，調(diào)査實際的變動量，并據(jù)此進行調(diào)整。該調(diào)整的結果是，
能夠獲得沒有"頂點溫度偏差"和"輸出電壓偏差"的影響的Vref特性。 (關于溫度傳感器電路的說明) 溫度傳感器電路是產(chǎn)生相對于溫度變化而線性變化的電壓或電流的
電路。作為一例，有圖4這種結構(例如參照專利文獻2)。 A,表示OP 放大器，R2、 R3分別表示電阻，Q,、 Q2表示PNP型BJT， M,、 M2、 M3 分別表示P型MOS-FET。并且，VpTAT表示溫度傳感器輸出，Vdd表示從 >外部提供給電路的電源電壓。
在BGR電路中動作非常相似。與一般的基準電壓生成電路時同樣，施加給電阻R3兩端的電壓以具有正溫度特性的方式進行動作。即，流過電阻R3的電流具有正溫度特性，伴隨溫度上升而增大。該電流被由M,、 M2、 M3的晶體管構成的電流反射鏡電路復制，在電阻R4中流過具有正
;溫度特性的電流。其結果是，VpTAT表現(xiàn)出具有正溫度特性的電壓。這樣，構成溫度傳感器電路以將溫度信息轉(zhuǎn)換為電壓VPTAT。圖5示出Vptat的溫度特性。另一方面，該電路的輸出VpTAT與BGR電路的輸出Vref不同，其特性僅由電阻的相對值決定，絕對值不會造成直接影響。由此，在溫度傳感器電路的情況下，即使不對元件偏差進行調(diào)整，"斜率偏差"和"輸
8出電壓偏差"的變動也很小。
專利文獻1日本特開2003-258105號公報專利文獻2日本特開2004-310444號公報
由圖1、圖4可知，基準電壓生成電路和溫度傳感器電路的電路結構相似。著眼于這一點，本發(fā)明的發(fā)明者硏究了組合兩個電路而利用同一電路來構成的情況。圖6示出組合基準電壓生成電路和溫度傳感器電路而利用同一電路來構成的例子。A,表示OP放大器，R,、 R2、 R3、 R4 分別表示電阻，Q, 、 Q2表示PNP型BJT， M3、 M4分別表示P型MOS-FET。
并且，V^表示恒壓輸出，VpTAT表示溫度傳感器輸出，Vdd表示從外部提
供給電路的電源電壓。該電路具有基準電壓生成電路和溫度傳感器電路的功能，而且，與將它們單獨地在IC上構成的情況相比，能夠大幅減小占有面積。
這里成為問題的是對元件偏差的調(diào)整。如之前敘述的那樣，電阻的絕對值對BGR電路的輸出即Vw的"頂點溫度偏差"和"輸出電壓偏差" 造成影響，需要對元件偏差進行調(diào)整，但是，針對溫度傳感器電路的輸
出即Vptat的"斜率偏差"和"輸出電壓偏差"，則不需要進行調(diào)整。這
里，為了調(diào)整V^的變動，如上所述，能夠預先對R3的電阻值進行微調(diào)，
調(diào)査實際的變動量，并據(jù)此進行調(diào)整。當然，由于調(diào)整了R3的電阻值，因此作為相對值的電阻比也變化。VpTAT的變動不受電阻的絕對值影響，但是受到相對值影響，所以，調(diào)整了 R3的電阻值的結果是，対Vptat的變動產(chǎn)生影響。
這樣，在圖6所示的電路中具有如下的問題點僅能夠抑制Vref的 "頂點溫度偏差"和"輸出電壓偏差"、或Vptat的"斜率偏差"和"輸出電壓偏差"的Vw或VpTAT節(jié)點的任意一方的變動。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是根據(jù)這種考察而完成的。根據(jù)本發(fā)明的幾個實施方式，例如，在組合基準電壓生成電路和溫度傳感器電路而成的電路結構中，在為了抑制元件偏差造成的V^的"頂點溫度偏差"和"輸出電壓偏差"而對電路中的適當電阻的電阻值進行微調(diào)的情況下，也同時以相同比率對位于溫度傳感器電路側(cè)的適當電阻的電阻值進行微調(diào)，由此，能夠抑制Vw的"頂點溫度偏差"和"輸出電壓偏差"、以及Vptat的"斜率偏差"和"輸出電壓偏差"雙方的變動。
(O本發(fā)明的基準電壓生成電路的一個方式是生成基準電壓的基準電壓生成電路，該基準電壓生成電路包含第1PN結，其產(chǎn)生第1電壓；第2 PN結，其電流密度與所述第1 PN結不同；第1電阻，其根據(jù)相當
于所述第1 PN結的正向電壓和所述第2 PN結的正向電壓之差的電壓，生成具有正溫度系數(shù)的第1電流；以及第2電阻，其根據(jù)所述第1電流，生成具有正溫度系數(shù)的第1電壓，對所述具有正溫度系數(shù)的第1電壓和具有負溫度系數(shù)的電壓進行相加，生成所述基準電壓，并且，該基準電壓生成電路還包含第3電阻，該第3電阻根據(jù)所述具有正溫度系數(shù)的第1 電流，生成依賴于溫度的電壓，所述基準電壓和所述依賴于溫度的電壓分別從各個第1和第2輸出節(jié)點并聯(lián)輸出，并且，通過調(diào)整信號(trimming signal),以相同比率來調(diào)整所述第1電阻的電阻值和所述第3電阻的電阻值。
在組合基準電壓生成電路和溫度傳感器電路而成的電路結構中，在為了抑制元件偏差造成的基準電壓的"頂點溫度偏差"和"輸出電壓偏差"而對電路中的第1電阻的電阻值進行微調(diào)的情況下，也同時以相同
>比率對位于溫度傳感器電路側(cè)的第3電阻的電阻值進行微調(diào)。能夠通過調(diào)整信號以電方式高精度地對第1和第3電阻的電阻值進行微調(diào)。并且，以相同比率來調(diào)整第1和第3電阻的電阻值。由此，能夠抑制基準電壓的"頂點溫度偏差"和"輸出電壓偏差"、以及溫度傳感器輸出的"斜率偏差"和"輸出電壓偏差"雙方的變動。所生成的高精度的基準電壓例
;如能夠用作電子電路中的各種基準電壓或信號線路的直流偏置電壓。并且，溫度傳感器輸出例如能夠用于溫度補償信號的生成。并且，使用基準電壓和溫度傳感器輸出雙方，還能夠生成對溫度的依賴極小的恒定電流(即不依賴于溫度的恒定電流)。
(2)在本發(fā)明的基準電壓生成電路的另一方式中，所述第1電阻和
10可變電阻電路構成，該可變電阻電路根據(jù)共同的所述調(diào) 整信號，以相同比率來調(diào)整各自的電阻值。
利用可變電阻電路來構成第1電阻和第3電阻，并且，通過共同的
調(diào)整信號來進行可變電阻電路的控制。能夠通過共同的調(diào)整信號，以相同比率來調(diào)整兩個電阻的電阻值，由此，能夠共用調(diào)整電阻值所需要的電路，能夠削減電路面積。并且，能夠同時進行基準電壓生成電路和溫度傳感器電路的調(diào)整，所以，與單獨調(diào)整各個電路的情況相比，能夠降低調(diào)整成本。
(3)在本發(fā)明的基準電壓生成電路的另一方式中，所述可變電阻電
路具有第1梯形電阻電路，其用于可變地調(diào)整所述第1電阻的電阻值，
由在第1節(jié)點和第2節(jié)點之間串聯(lián)連接的第1 第m(m是2以上的整數(shù)) 分壓電阻構成；第2梯形電阻電路，其用于可變地調(diào)整所述第3電阻的電阻值，由在第3節(jié)點和第4節(jié)點之間串聯(lián)連接的第1 第m分壓電阻構成；第1梯形電阻電路用第1 第i旁通開關，其用于切換所述第1梯形電阻電路中的第1 第i (i是2以上的整數(shù))分割節(jié)點和所述第2節(jié)點之間的電連接/斷開；以及第2梯形電阻電路用第l 第i旁通開關，其用于切換所述第2梯形電阻電路中的第1 第i (i是2以上的整數(shù))分割節(jié) 點和所述第4節(jié)點之間的電連接/斷開，構成所述第1梯形電阻電路的第 n (1《n《m)所述分壓電阻的電阻值和構成所述第2梯形電阻電路的第 n (1《n《m)所述分壓電阻的電阻值之比恒定，通過所述共同的調(diào)整信號來控制所述第1梯形電阻電路用第k (1《k《i)所述旁通開關的導通/ 截止、以及所述第2梯形電阻電路用第k (1《k《i)所述旁通開關的導通/截止。
明確了可變電阻電路的結構的一例。設置用于使第1和第2梯形電阻電路中的各個分壓節(jié)點和規(guī)定電位點之間旁通的旁通開關，通過共同的調(diào)整信號，來控制第1和第2梯形電阻中對應的旁通開關的導通/截止。當旁通開關導通時，該旁通開關下游的分壓電阻無效。設為僅導通一個旁通開關，通過選擇要導通的旁通開關，能夠進行電阻值的微調(diào)。第1 和第2梯形電阻中對應的分壓電阻的電阻值之比恒定，所以，如果增減
ii構成第1梯形電阻電路的分壓電阻的電阻值，則構成第2梯形電阻電路的對應的分壓電阻的電阻值也以相同比率自動地增減。由此，能夠同時實現(xiàn)對溫度的依賴極小的高精度的基準電壓(即不依賴于溫度的基準電壓)的生成和高精度的溫度傳感器輸出電壓雙方。
(4) 在本發(fā)明的基準電壓生成電路的另一方式中，所述可變電阻電
路具有第1梯形電阻電路，其用于可變地調(diào)整所述第1電阻的電阻值，
由在第1節(jié)點和第2節(jié)點之間串聯(lián)連接的第1 第m(m是2以上的整數(shù)) 分壓電阻構成；第2梯形電阻電路，其用于可變地調(diào)整所述第3電阻的電阻值，由在第3節(jié)點和第4節(jié)點之間串聯(lián)連接的第1 第m分壓電阻構成；第1梯形電阻電路用第1 第m旁通開關，其分別與構成所述第1 梯形電阻電路的所述第1 第m分壓電阻對應地設置，用于使所述第l 第m分壓電阻各自的兩端旁通；以及第2梯形電阻電路用第1 第m旁通開關，其分別與構成所述第2梯形電阻電路的所述第1 第m分壓電阻對應地設置，用于使構成所述第2梯形電阻電路的所述第1 第m分壓電阻各自的兩端旁通，構成所述第l梯形電阻電路的第n (1《n《m) 所述分壓電阻的電阻值和構成所述第2梯形電阻電路的第n (1《n《m) 所述分壓電阻的電阻值之比恒定，通過所述共同的調(diào)整信號來控制所述第1梯形電阻電路用第p (1《p《m)所述旁通開關的導通/截止、以及所述第2梯形電阻電路用第p (1《p《m)所述旁通開關的導通/截止。
明確了可變電阻電路的結構的另一例。在本方式中，與各分壓電阻對應地設置旁通開關。當任意旁通開關導通時，對應的分壓電阻的兩端被旁通，該分壓電阻無效。在本方式中，旁通開關的導通/截止的狀態(tài)為 2"種，由此，能夠更細微地對第1和第3電阻的電阻值進行微調(diào)。
(5) 在本發(fā)明的基準電壓生成電路的另一方式中，所述第2梯形電阻電路中的用于調(diào)整所述第m分壓電阻的所述第4節(jié)點側(cè)的節(jié)點電位的電位調(diào)整電阻，設置在所述第m分壓電阻和所述第4節(jié)點之間。
例如，假設利用晶體管(例如MOS晶體管)構成旁通開關的情況。為了提高第1電阻和第2電阻之比的精度，優(yōu)選第1梯形電阻電路用旁通開關的導通電阻和第2梯形電阻電路用旁通開關的導通電阻相同。為此，需要使構成旁通開關的兩個MOS晶體管的源極電位相同，為了調(diào)整該源極電位，例如在第2梯形電阻電路中設置用于調(diào)整第m分壓電阻的第4節(jié)點側(cè)的節(jié)點電位的電阻。通過對該電位調(diào)整用電阻的兩端電壓進行微調(diào)，能夠?qū)Φ?梯形電阻電路側(cè)的旁通開關(MOS晶體管)的源極電位進行微調(diào)。對各MOS晶體管的柵極施加共同的調(diào)整信號，如果各 MOS晶體管的源極電位相同，則各MOS晶體管的導通電阻相同。艮卩，第1、第2梯形電阻電路用的對應的旁通開關的導通電阻一致，第l電阻和第3電阻之比的精度提高。
(6) 在本發(fā)明的基準電壓生成電路的另一方式中，所述可變電阻電路具有所述第1電阻調(diào)整用第1 第q (q是2以上的整數(shù))電阻，其用于可變地調(diào)整所述第1電阻的電阻值，在第1節(jié)點和第2節(jié)點之間相互并聯(lián)連接且一端共同地連接；所述第3電阻調(diào)整用第1 第q電阻，其用于可變地調(diào)整所述第3電阻的電阻值，在第3節(jié)點和第4節(jié)點之間相互并聯(lián)連接且一端共同地連接；第1電阻調(diào)整用第1 第q開關電路，其分別與所述第1電阻調(diào)整用第1 第q電阻對應地設置，用于切換所述第 1電阻調(diào)整用第l 第q電阻各自的另一端和所述第2節(jié)點之間的電連接 /斷開；以及第3電阻調(diào)整用第1 第q開關電路，其分別與所述第3電阻調(diào)整用第1 第q電阻對應地設置，用于切換所述第3電阻調(diào)整用第l 第q電阻各自的另一端和所述第4節(jié)點之間的電連接順開，所述第1電阻調(diào)整用第r (1《r《q)電阻的電阻值和所述第3電阻調(diào)整用第r (1《r 《q)電阻的電阻值的電阻比恒定，通過所述共同的調(diào)整信號來控制所述第1電阻調(diào)整用第x (1《x《q)開關電路的導通/截止、以及所述第3電阻調(diào)整用第x (1《x《q)開關電路的導通/截止。
明確了可變電阻電路的又一方式。在本方式中，通過與各電阻對應地設置的開關電路的導通/截止，來選擇并聯(lián)連接的第1 第q電阻的有效/無效。
(7) 在本發(fā)明的基準電壓生成電路的另一方式中，所述第3電阻調(diào) 整用第1 第q開關電路的一端與所述第1電阻調(diào)整用第1 第q電阻的所述另一端連接，并且，所述第3電阻調(diào)整用第1 第q開關電路各自的另一端共同地連接，用于調(diào)整所述第3電阻調(diào)整用第1 第q開關電路各自的共同連接點的電位的電位調(diào)整電阻，設置在所述第l 第q開關電路各自的共同連接點和所述第4節(jié)點之間。
與上述(5)的方式同樣，設置電位調(diào)整用電阻，以便能夠?qū)?開關電路的導通電阻設定為相同。
(8) 本發(fā)明的集成電路裝置包含上述基準電壓生成電路；以及輸出所述調(diào)整信號的調(diào)整電路。
通過在集成電路裝置(IC)內(nèi)設置調(diào)整電路，能夠容易地進行帶溫度傳感器輸出的基準電壓電路的電調(diào)整。調(diào)整電路例如由內(nèi)置調(diào)整表的 ROM構成。該情況下，使用一覽表方式，能夠進行有效的電阻調(diào)整。
這樣，根據(jù)本發(fā)明的幾個方式，在帶溫度傳感器輸出的基準電壓電路中，例如，能夠抑制基準電壓的"頂點溫度偏差"和"輸出電壓偏差"、以及溫度傳感器輸出的"斜率偏差"和"輸出電壓偏差"雙方的變動。
(9) 本發(fā)明的信號處理裝置的一個方式是，該信號處理裝置包含-模擬前端，其具有上述任意一個基準電壓生成電路，對所輸入的模擬信號實施模擬信號處理；以及信號處理部，其根據(jù)所述模擬前端的輸出信號來執(zhí)行給定的信號處理。
在本方式中，在模擬信號處理用的模擬前端(AFE)中設有上述任意一個基準電壓生成電路?；鶞孰妷荷呻娐纺軌蛴米髂M前端(AFE) 所包含的至少一個電路用的基準電壓源或電源電壓源。并且，基準電壓生成電路能夠輸出依賴于溫度的電壓，所以，基準電壓生成電路還能夠發(fā)揮作為測定模擬前端(AFE)的周圍溫度的溫度傳感器的作用。還能夠根據(jù)依賴于溫度的信號，進行用于對電路的溫度特性進行校正的溫度特性校正處理。
并且，在模擬前端(AFE)的后級設有信號處理部(例如數(shù)字信號處理器DSP)。模擬前端(AFE)和信號處理部構成信號處理裝置(例如模擬信號處理裝置)。模擬前端(AFE)的電路特性相對于溫度穩(wěn)定，所以，信號處理裝置不受溫度影響，能夠執(zhí)行高精度的信號處理。
(10) 在本發(fā)明的信號處理裝置的另一方式中，所述模擬前端具有
14將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的A/D轉(zhuǎn)換器，將從所述基準電壓生成電路輸出的所述基準電壓提供給所述A/D轉(zhuǎn)換器，從所述基準電壓生成電路輸出的所述依賴于溫度的電壓通過所述A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號輸入到所述信號處理部。
在本方式中，例如在模擬前端(AFE)的輸出級設有A/D轉(zhuǎn)換器，將基準電壓生成電路生成的基準電壓提供給A/D轉(zhuǎn)換器。基準電壓生成電路例如能夠用作A/D轉(zhuǎn)換器的基準電壓源或電源電壓源。A/D轉(zhuǎn)換器的特性相對于溫度穩(wěn)定，所以，不會受溫度影響，能夠始終實現(xiàn)高精度的A/D轉(zhuǎn)換。
(11)在本發(fā)明的信號處理裝置的另一方式中，所述模擬前端在所述A/D轉(zhuǎn)換器的前級具有濾波電路和增益調(diào)整電路的至少一方，并且，向所述模擬前端輸入從傳感器輸出的傳感器信號，并且，所述信號處理部具有溫度信號處理部，該溫度信號處理部根據(jù)從所述A/D轉(zhuǎn)換器輸出的作為所述數(shù)字信號的所述依賴于溫度的電壓，來執(zhí)行溫度信號處理。
在本方式中，在模擬前端(AFE)中，在A/D轉(zhuǎn)換器的前級設有濾波電路和增益調(diào)整電路的至少一方。濾波電路例如能夠包含低通濾波器 (LPF)、高通濾波器(HPF)、帶通濾波器(BPF)的至少一個。增益調(diào) 整電路例如能夠由增益控制放大器構成，例如能夠通過信號處理裝置來生成增益控制放大器的增益調(diào)整信號。
并且，在本方式中，向模擬前端(AFE)輸入來自傳感器的傳感器信號(物理量信號例如來自陀螺傳感器的角速度信號)。并且，在本方式中，在信號處理裝置(例如DSP)中設有溫度信號處理部，該溫度信號處理部根據(jù)作為數(shù)字信號的依賴于溫度的電壓，來執(zhí)行溫度信號處理。例如，通過溫度信號處理部生成溫度校正信號(溫度補償信號)，將該溫度校正信號(溫度補償信號)返回給傳感器，能夠控制傳感器的溫度特性。并且，能夠根據(jù)從溫度信號處理部得到的信號，向用戶報知周圍溫度(例如在顯示面板上顯示溫度等)。在本方式中，能夠?qū)崿F(xiàn)如下的傳感器信號處理裝置(傳感器信號處理系統(tǒng))其不受周圍溫度影響，能夠始終執(zhí)行穩(wěn)定的處理和高精度的處理。

圖1是示出基準電壓電路的結構的一例的電路圖。
圖2是示出基準電壓的特性的圖。
圖3是用于說明基準電壓的偏差的圖。
圖4是示出溫度傳感器電路的一例的電路圖。
圖5是示出溫度傳感器輸出的溫度特性的圖。
圖6是示出組合基準電壓生成電路和溫度傳感器電路而利用同一電
路來構成的例子的電路圖。
圖7 (A)、圖7 (B)是示出本發(fā)明的基準電壓生成電路(帶溫度傳
感器輸出的基準電壓生成電路)的結構的一例的電路圖。
圖8是示出帶溫度傳感器輸出(VPTAT)的基準電壓生成電路的電路
結構的另一例的電路圖。
圖9是示出用于連動并可變地調(diào)整第1和第3電阻的可變電阻電路
的原理結構(利用共同的調(diào)整信號可變的例子)的圖。
圖IO是用于說明設有可變電阻電路的位置的電路圖。
圖11 (A)、圖11 (B)是示出可變電阻電路的結構的一例的電路圖。
圖12 (A)、圖12 (B)是示出可變電阻電路的另一結構例的電路圖。
圖13 (A)、圖13 (B)是示出可變電阻電路的又一結構例的電路圖。
圖14是示出可變電阻電路的又一電路結構例的圖。
圖15是示出生成對溫度的依賴極小的恒定電流時的電路例的圖。
圖16是示出利用了本發(fā)明的基準電壓生成電路的信號處理裝置的
一例的結構的圖。標號說明
100、 200:可變電阻電路；300:調(diào)整電路；400:集成電路裝置；
Q!、 Q2:利用不同電流密度而偏置的PNP型BJT (PN結二極管)；R3: 生成基準電壓時需要調(diào)整的電阻(第l電阻)；R2:產(chǎn)生具有正溫度系數(shù) 的電壓的電阻(第2電阻)；R4:用于生成溫度傳感器輸出的電阻(第3
電阻)。
1具體實施例方式
接著，參照

本發(fā)明的實施方式。另外，以下說明的本實施方式?jīng)]有不合理地限定權利要求書所記載的本發(fā)明的內(nèi)容，作為本發(fā)明的解決手段，本實施方式中說明的所有結構不是必須的。 (第l實施方式) 首先，說明基本電路結構的例子。 (基本電路結構的例子)
圖7 (A)、圖7 (B)是示出本發(fā)明的基準電壓生成電路(帶溫度傳感器輸出的基準電壓生成電路)的結構的一例的電路圖。基本電路結構與圖6的電路結構相同。即，PNP型BJTQ2例如構成為并聯(lián)連接n個與 PNP型BJTQ相同尺寸的BJT。在將PNP型BJTQ,作為一個BJT的情況下，PNP型BJTQ2的PN結面積為PNP型BJTQ,的n倍。設流過PNP型 BJTQ,的電流為I,，流過PNP型BJTQ2的電流為l2，例如如果1產(chǎn)12，則 PNP型BJTQ2和Q!的電流密度為1: n。并且，在以下的說明中，將"電阻R,稱為第1電阻，將"電阻R2"稱為第2電阻，將"電阻R/'稱為第3電阻。
第1電阻R3是如下的電阻其根據(jù)相當于利用不同電流密度而偏置的PNP型BJTQ,和Q2的正向電壓之差的電壓，生成具有正溫度系數(shù)的
電流12。第2電阻R2根據(jù)具有正溫度系數(shù)的電流l2生成具有正溫度系數(shù)
的電壓。通過將電阻R2的兩端電壓(具有正溫度系數(shù))與具有負溫度系
數(shù)的PN結二極管Q,的正向電壓相加，生成基準電壓(Vref)。該基準電壓(V,ef)基于溫度的變動極小，可以說是不依賴于溫度的基準電壓。
并且，具有正溫度系數(shù)的電流I2被由M0S晶體管M3、 M4構成的電
流反射鏡復制，得到具有正溫度系數(shù)的電流IPTAT。具有正溫度系數(shù)的電流IPTAT通過第3電阻R4轉(zhuǎn)換為電壓，由此，得到與溫度成比例地增減的
電壓(溫度傳感器輸出)vPTAT。
其中，在圖7 (A)、圖7 (B)的情況下，在基準電壓(Vref)的生成中發(fā)揮重要作用的第1電阻R3和用于生成溫度傳感器輸出的第3電阻R4由可變電阻電路形成。在圖7 (A)中，第1電阻R3和第3電阻R4由單獨的可變電阻電路100、 200構成。在圖7 (B)中，第l電阻R3和第 3電阻R4由一體型的可變電阻電路500構成。
在可變電阻電路(100、 200或500)中，根據(jù)來自調(diào)整電路300的調(diào)整信號S，連動地執(zhí)行第1電阻R3和第3電阻R4的電阻值的調(diào)整。即，同時調(diào)整電阻值，以使第1電阻R3和第3電阻R4的電阻值之比始終恒定。
并且，帶溫度傳感器輸出(VpTAT)的基準電壓生成電路搭載在IC400 上，在IC 400上還搭載有上述調(diào)整電路300。通過在IC 400內(nèi)設置調(diào)整電路300，能夠容易地進行帶溫度傳感器輸出的基準電壓電路的電調(diào)整。調(diào)整電路300例如由內(nèi)置調(diào)整表的ROM (例如EEPROM)構成。例如從外部向調(diào)整電路300輸入調(diào)整量信號Y。在使用一覽表方式生成調(diào)整信號S的情況下，能夠進行有效的電阻調(diào)整。
圖8是示出帶溫度傳感器輸出(VpTAT)的基準電壓生成電路的電路
結構的另一例的電路圖。在圖7中，使用了運算放大器Ap但是，在圖 8中，代替運算放大器而使用由MOS晶體管M, M4構成的電流反射鏡。在圖8的情況下，PN結二極管Q2的結面積為PN結二極管Q！的結面積的n倍。如果由MOS晶體管M, M4構成的電流反射鏡的電流反射鏡之比為l: 1，則流過PN結二極管Q,和Q2的電流的總量相同。
與使用運算放大器A,的情況相同，第1電阻R3是如下的電阻其根據(jù)相當于PN結二極管Q,和Q2的正向電壓之差的電壓，生成具有正溫度系數(shù)的電流。并且，在圖7的情況下，電阻R,為第2電阻。g卩，電阻 R2將具有正溫度系數(shù)的電流轉(zhuǎn)換為電壓，并生成具有正溫度系數(shù)的電壓。通過將該第2電阻R,的具有正溫度系數(shù)的兩端電壓與具有負溫度系數(shù)的 PN結二極管Q3的正向電壓相加，生成基準電壓(Vref)。并且，通過第3 電阻R4將具有正溫度系數(shù)的電流轉(zhuǎn)換為電壓，由此，得到與溫度成比例
地增減的電壓(溫度傳感器輸出)VPTAT。
在圖8的電路中，與圖7 (B)同樣，第1電阻R3和第3電阻Rj由一體型的可變電阻電路500構成。與圖7 (A)同樣，第l電阻R3和第3 電阻R4也可以由單獨的可變電阻電路構成。任何情況下，通過調(diào)整信號
18S，連動地調(diào)整第1電阻R3和第3電阻R4的電阻值，以使各電阻之比保持恒定。
在說明可變電阻電路(200、 300或500)的具體結構和調(diào)整動作之
前，下面，說明為了提高基準電壓Vref的精度，第1電阻R3的電阻值的
調(diào)整很重要的原因。并且，另一方面，一并說明在溫度傳感器電路獨立
的情況下，第3電阻R4不需要基準電壓生成電路時的調(diào)整的原因。當合
并溫度傳感器電路和基準電壓生成電路時，基準電壓生成電路中的電阻調(diào)整的影響對溫度傳感器電路造成影響，溫度傳感器輸出存在偏差。由
此，在本實施方式中，連動地以相同比率來調(diào)整第1電阻R3和第3電阻
R4。由此，能夠高精度地維持兩個電路的輸出精度。
(在基準電壓生成中需要第1電阻R3的調(diào)整的原因)
參照圖7 (A)的電路。在帶隙電路(BGR電路)的情況下，R3的電阻值的絕對值直接影響輸出Vw的變動。這里，Q,、 Q2的各個BJT的基極(B)-發(fā)射極(E)之間的電壓V則、Veb2如式1、式2那樣表示。
、『e々mj..... (i)
《
"(2)
其中，k是玻耳茲曼常數(shù)，T是絕對溫度，q是元電荷量，b是不依賴于溫度的BJT的相關常數(shù)，Eg是能隙。另外，BJT的基極(B)-發(fā)射
極(E)之間的電壓VEB和集電極電流Ic之間的關系由式3表示。
〈^ J……(3)
這里，為了方便說明，設mR^R2。并且，根據(jù)電阻值R,、 R2和電流I、、 12之間的關系，導出式4。 /1=&/2=m/2…'.(4)
并且，當設OP放大器的輸入端NIN、 PIN為同電位時，導出式5。 ^=^2W2.....(5)
由上述式l、 2、 4、 5求解12時，成為式6。J2 =丄^111("/ )(6)
這里，求解V^時，由式l、 4、 6導出式7。
<formula>formula see original document page 20</formula>觀察式7， m是R,、 R2的電阻值之比，沒有用比表示的項目只有位于LOG項的分母的R3。由此，在第1電阻R3與設計值出現(xiàn)偏差的情況下，需要能夠預先對R3的電阻值進行微調(diào)，調(diào)査實際的變動量，并據(jù)此
進行調(diào)整。該調(diào)整的結果是，能夠獲得沒有"頂點溫度變動"和"輸出電壓變動"的影響的基準電壓(Vref)。
(在溫度傳感器電路獨立的情況下，不需要第3電阻R4的調(diào)整的原
因)
圖6中的I,、 12由上述式4、 6求出。這里，當設晶體管M4、 M3的電流反射鏡之比(W/L之比)為a時，式8成立。
/層= a ^^l如)(8)
由此，當注意到溫度傳感器輸出(VPTAT)是m-R2/R,時，成為式9。
K麗=+ + l)f—ln("m) =c
<formula>formula see original document page 20</formula>(9)
式9利用電阻之比表示，沒有看上去孤立的電阻。由此，在溫度傳感器電路獨立的情況下，溫度傳感器輸出(VPTAT)不需要電阻的調(diào)整。
但是，如上所述，當合并溫度傳感器電路和基準電壓生成電路時，基準電壓生成電路中的電阻調(diào)整的影響對溫度傳感器電路造成影響，溫度傳感器輸出存在偏差。由此，在本實施方式中，連動地以相同比率來
調(diào)整第1電阻R3和第3電阻R4。由此，即使在合并溫度傳感器電路和基
準電壓生成電路的情況下，也能夠高精度地維持兩個電路的輸出精度。下面，具體說明本實施方式的電路。 (本實施方式的電路的具體說明)
參照圖7 (A)、圖7 (B)。在圖7 (A)和圖7 (B)中，A,表示OP 放大器，R,、 R2、 R3、 R4分別表示電阻，Qh Q2表示PNP型BJT， M3、
M4分別表示P型MOS-FET。并且，Vref表示恒定電壓輸出，Vptat表示溫度傳感器輸出，VDD表示從外部提供給電路的電源電壓。溫度傳感器的輸出電壓Vptat由下述式IO表示。
在式10中，輸出與絕對溫度成比例的電壓。其中，k是玻耳茲曼常
數(shù)，T是絕對溫度，q是元電荷量。如現(xiàn)有例所述，為了抑制Vref的"頂
點溫度偏差"和"輸出電壓偏差"，需要對元件的偏差進行調(diào)整，在該電
路中，調(diào)整R3的電阻值。這里成為問題的是溫度傳感器輸出。作為形成在IC上的元件的偏差的特征，絕對量(例電阻值等)的偏差量大，但是，相對量(例電阻比)的偏差量比絕對量的偏差量小。如式1所示，
當由于對元件偏差進行調(diào)整而使R3的值變化時，R4/R3的值不同于設計
值，VpTAT的特性偏離期望的特性，具有引起VpTAT的"斜率偏差"和"輸
出電壓偏差"的問題點。作為解決該問題點的手段，根據(jù)下述式ll來調(diào)
整電阻R4的電阻值。
A^丄W(11)
其中，AR3、 AR4分別表示電阻R3、 R4的調(diào)整量，R3、 R4各自的調(diào) 整后的電阻值為R3+AR3、 R4+AR4。通過同時調(diào)整R3、 &，不會對溫度傳感器輸出的特性造成影響，能夠調(diào)整恒定電壓輸出的特性。
另外，關于調(diào)整電阻值的電路，可以根據(jù)式ll，使用激光調(diào)整或晶體管等模擬開關、或E2PROM等非易失性存儲器等，單獨調(diào)整R3、 R4 的電阻，但是，如圖7 (B)和圖9所示，也能夠共用調(diào)整電阻值的電路。圖9是示出用于連動并可變地調(diào)整第1和第3電阻的可變電阻電路的原理結構(利用共同的調(diào)整信號可變的例子)的圖。在圖9中，x表示基于調(diào)整電路300的調(diào)整量。并且，510a、 510b是可變電阻電路500所包含
的用于分別對電阻R3和電阻R4進行微調(diào)的電路。
并且，在圖8的電路(代替運算放大器而使用電流反射鏡的電路) 中，也同樣能夠進行電阻值的調(diào)整。在圖8中，R" R3、 R4分別表示電阻，Q,、 Q2、 Q3表示PNP型BJT, M!、 Mz表示N型MOS-FET， M3、 M4、 M5、 M6表示P型M0S-FET。并且，Vref表示恒定電壓輸出，VPTAT表示溫度傳感器輸出，VDD表示從外部提供給電路的電源電壓。在圖7
(A)、圖7 (B)中，通過虛接地使OP放大器A,的反轉(zhuǎn)和非反轉(zhuǎn)輸入端分別維持為同電位，但是，在圖8的情況下，電流反射鏡電路(M廣M4) 發(fā)揮該作用。當假設使用M,-M2和M3-M4為相同尺寸的晶體管來構成電流反射鏡電路時，在Q,、 Q2的BJT中流過同一電流。當然，也可以使用不同尺寸的晶體管來構成電流反射鏡電路，該情況下，流過Qi、 Q2的 BJT的各個電流之比恒定。這里，當在Q,、 Q2的BJT中流過同一電流時，圖9的R3進行與表示現(xiàn)有例的圖1的R3相同的動作，所以，流過Q" Q2的BJT的電流I" 12為式12。 /1=/2 = ^丄111"…'.(12)
使用M5的晶體管來復制式12的電流，電流流過R4，轉(zhuǎn)換為電壓 VPTAT。艮P，對實施例1的圖7的電路和圖8的電路進行對比可知，圖8
的R3對應于圖7的R3，圖8的R4對應于圖7的R4。由此，為了抑制Vref
的"頂點溫度偏差"和"輸出電壓偏差"，需要對元件的偏差進行調(diào)整，
在圖8的電路中，調(diào)整R3的電阻值。并且可知，為了不引起VpTAT的"斜
率偏差"和"輸出電壓偏差"，只要根據(jù)下述式13來調(diào)整電阻R4的電阻
值即可。
接著，說明可變電阻電路500的具體結構例。如圖10所示，可變電阻電路500是用于可變地調(diào)整第1電阻R3和第3電阻R4的電阻值的電路。圖10是用于說明設有可變電阻電路的位置的電路圖。在圖10中，由可變電阻電路構成的第1電阻R3例如設置在第1節(jié)點A,和第2節(jié)點八2之間。由可變電阻電路構成的第3電阻R4設置在第3節(jié)點B!和第4節(jié)點
B2之間。
圖11 (A)和圖11 (B)是示出可變電阻電路的結構的一例的電路圖。參照圖ll (A)。在第1節(jié)點At和第2節(jié)點A2之間串聯(lián)連接有電阻
R3，和微調(diào)用電阻AR30 AR3n。電阻R 和微調(diào)用電阻AR3Q AR3n構成第1
梯形電阻電路。任意電阻均發(fā)揮對第1節(jié)點A和第2節(jié)點八2之間的電
2壓進行分壓的作用，所以，可以稱為分壓電阻。但是，電阻R3'是主電阻，
通過將該主電阻R3'與微調(diào)用電阻AR3o AR^的電阻值相加，來確定上述第1電阻R3的實質(zhì)電阻值。同樣，在第3節(jié)點B,和第4節(jié)點B2之間串
聯(lián)連接有電阻R4'和微調(diào)用電阻AR4C AR4n。電阻R4'和微調(diào)用電阻AR40
AR4n構成第2梯形電阻電路。任意電阻均發(fā)揮對第3節(jié)點B,和第4節(jié)點 B2之間的電壓進行分壓的作用，所以，可以稱為分壓電阻。但是，電阻
R4'是主電阻，通過將該主電阻R4'與微調(diào)用電阻AR40 AR4n的電阻值相加，來確定上述第3電阻R4的實質(zhì)電阻值。微調(diào)用電阻AR3Q AR3n的各個電阻值與對應的微調(diào)用電阻AR40 AR4n的電阻值之比恒定。即，ARi-
(RVR3) AR3i (0《i《n)成立。
并且，SO Sn是被輸入共同的調(diào)整信號(S)的調(diào)整用端子。在圖7
(A)和圖7 (B)的電路結構的情況下，根據(jù)調(diào)整量，僅對調(diào)整用端子 SO Sn中的一個端子施加使MOS晶體管(MOa、 MOb Mna、 Mnb)導通的電壓，對剩余的全部端子施加使MOS晶體管截止的電壓，由此，如
上述式ll所示，以相同比率來調(diào)整R3、 R4的電阻值。
NMOS晶體管(MOa Mna)作為對第1梯形電阻電路的各個分壓節(jié)點(WOa Wna)和第2節(jié)點A2之間的電連接/斷開進行控制的旁通開關發(fā)揮功能。當任意旁通開關導通時，該旁通開關下游的分壓電阻無效。通過選擇要導通的旁通開關，能夠可變地調(diào)整第1梯形電阻電路的實質(zhì) 電阻值。同樣，NMOS晶體管(MOb Mnb)作為對第2梯形電阻電路的各個分壓節(jié)點(WOb Wnb)和第4節(jié)點B2之間的電連接/斷開進行控制的旁通開關發(fā)揮功能。當任意旁通開關導通時，該旁通開關下游的分壓電阻無效。通過選擇要導通的旁通開關，能夠可變地調(diào)整第2梯形電
阻電路的實質(zhì)電阻值。而且，如上所述，微調(diào)用電阻AR30 AR3n的各個電阻值與對應的微調(diào)用電阻AR4Q AR4n的電阻值之比恒定，由此，如果通過共同的調(diào)整信號(S)，同時導通一對對應的旁通晶體管，則第1梯形電阻電路的電阻值和第2梯形電阻電路的電阻值以相同比率變化。
圖ll (B)示出可變電阻電路500的電路結構的變形例(改良版)。圖11 (A)的基本形電路中的RV在圖11 (B)中被分割為RV和RV(R4，=R4a，+R4b，)。
IW和R4b，的分割比例設計為，與調(diào)整用端子連接的
所有MOS-FET的源極電位相同。g卩，在最下游的分壓電阻AR4n和第4
節(jié)點B2之間設有電位調(diào)整電阻R4b'，通過調(diào)整該電位調(diào)整電阻R4b'的兩
端電壓，來調(diào)整構成旁通開關的MOS晶體管的源極電位(圖中的C1)，使其與對應的MOS晶體管的源極電位(圖中的C2)相等。由此，能夠調(diào)整第2梯形電阻電路所包含的旁通開關的導通電阻，使其與對應的第1 梯形電阻電路所包含的旁通開關的導通電阻相等。由此，第1梯形電阻電路和第2梯形電阻電路之比的精度提高。即，MOS晶體管的導通電阻由下述式14表示。
",..,(14)
尺三
由此，通過設計MOS-FET的尺寸，使得A廣A2側(cè)的MOS-FET的 W/L和BrB2側(cè)的MOS-FET的W/L之比、以及1/113和1/R4之比相同，從而A,-A2之間的電阻值和B^B2之間的電阻值之比的精度提高。 (第2實施方式)
在本實施方式中，說明可變電阻電路500的另一結構。圖12 (A)、圖12 (B)是示出可變電阻電路的另一結構例的電路圖。在圖12 (A)、圖12 (B)中，SO Sn是調(diào)整用端子，但是，與圖ll (A)、圖11 (B) 的不同點在于，旁通開關的結構(表示調(diào)整量的信號的輸入方法)。在圖 12 (A)、圖12 (B)中，旁通開關分別與微調(diào)用電阻AR3Q AR3n和微調(diào)
用電阻AR4。 AR4n對應地設置，當一個旁通開關導通時，對應的微調(diào)用電阻的兩端短路，僅該微調(diào)用電阻無效。
在圖ll (A)、圖ll (B)中，需要使某一個端子為H，使剩余的端子為L。關于調(diào)整模式，如果調(diào)整端子為N個，則只能進行N級調(diào)整。與此相對，在圖12 (A)、圖12 (B)的情況下，如果調(diào)整端子為N個，則存在2"級的調(diào)整模式。作為例子，在SO、 S2、 S3=L， Sl、 S4、 S5，… Sn-H的情況下，A,-A2之間的電阻被調(diào)整為R3，+AR3o+AR32+AR33， BrB2 之間的電阻被調(diào)整為R4'+AR4o+AR42 +AR 。圖12 (B)示出變形例(改良版)。改良點與圖11 (B)的情況同樣。即，在最下游的分壓電阻AR4。和第4節(jié)點B2之間設有電位調(diào)整電阻R4b'，通過調(diào)整該電位調(diào)整電阻R4b'的兩端電壓，來調(diào)整構成最下游的旁通開關的MOS晶體管的源極電位 (圖中的C3)，使其與對應的MOS晶體管的源極電位(圖中的C4)相等。由此，能夠調(diào)整第2梯形電阻電路所包含的各個旁通開關的導通電阻，使其與對應的第1梯形電阻電路所包含的各個旁通開關的導通電阻相等。由此，第1梯形電阻電路和第2梯形電阻電路之比的精度提高。 (第3實施方式)
在本實施方式中，說明可變電阻電路500的又一結構。圖13 (A)、圖13 (B)是示出可變電阻電路的又一結構例的電路圖。在圖13 (A)、圖13 (B)中，SO Sn是調(diào)整用端子，但是，在圖13 (A)、圖13 (B) 中，并聯(lián)連接調(diào)整用電阻(AR3Q AR3n、 AR4Q AR4n)。并且，針對每個調(diào)整用電阻(AR3() AR3n、AR4o AR4n)設有開關電路(M0a Mna、 MOb Mnb)。開關電路(M0a Mna、M0b Mnb)的一端與各調(diào)整用電阻(AR30 △R3n、 AR4。 AR^)連接，另一端共同地連接。在圖13 (A)中，開關電路(MOa Mna)的共同連接點與第2節(jié)點八2連接，開關電路(MOb Mnb)的共同連接點與第4節(jié)點B2連接。僅在開關電路導通的情況下，對應的調(diào)整用電阻有效。通過選擇導通哪個開關電路，能夠可變地調(diào)整 A,-A2之間的電阻值和B,-B2之間的電阻值。
作為一例，在SO、 S2、 S3=L， Sl、 S4、 S5，…Sn-H的情況下，A,-A2 之間的電阻如下所示。即，成為R3，十(AR30|iAR32||AR33||AR3)。
并且，B,-B2之間的電阻被調(diào)整為R4'+(AR40||AR42||AR43||AR4)。另夕卜， "II"表示并聯(lián)連接，OAIIB與C-'-A"+B"同義。在圖13 (B)中，電位調(diào)整電阻R4b'被連接在各開關電路的共同連接點和第4節(jié)點B2之間。
通過調(diào)整電位調(diào)整電阻R4b'的兩端電壓，能夠?qū)呐酝ㄩ_關彼此的
導通電阻調(diào)整為相同。
另外，也可以組合使用以上說明的電路結構。即，也可以組合第l、第2、第3任意實施方式的可變電阻電路的結構的任意部分或全部來構成調(diào)整電路。組合方式有很多，圖14示出一例。圖14是示出可變電阻電路的又一電路結構例的圖。并且，以上說明中使用的電路是一例，能夠進行各種變形。例如，在圖11 (A)、圖11 (B)的電路中，也可以不在各個分壓節(jié)點設置旁通開關，而是每隔2個或每隔3個地設置旁通開關，
自由地進行這種變形。
(第4實施方式)
所生成的高精度的基準電壓例如能夠用作電子電路中的各種基準電壓或信號線路的直流偏置電壓。并且，溫度傳感器輸出例如能夠用于溫度補償信號的生成。并且，使用基準電壓和溫度傳感器輸出雙方，還能
夠生成對溫度的依賴極小的恒定電流(即不依賴于溫度的恒定電流)。在本實施方式中，說明使用基準電壓和溫度傳感器輸出雙方來生成對溫度的依賴極小的恒定電流時的電路例。
圖15示出恒定電流源電路。該電路是利用VpTAT的溫度特性和電阻
的溫度特性來產(chǎn)生恒定電流的電路。另外，向運算放大器的非反轉(zhuǎn)輸入
端輸入貼補A,倍的基準電壓V^和A2倍的VpTAT而成的電壓。關于流過
電阻R的電流I，當考慮運算放大器的非反轉(zhuǎn)輸入和反轉(zhuǎn)輸入的電位相等時，式15成立。
這里，電阻R具有溫度特性，由以下式16表示。 i -A[i+Q(r-r0)].....(16)
這里，Ro是T二Tc3時的電阻值，CR是溫度系數(shù)。該CR由以什么材
料在什么條件下制作電阻來決定。這里，Vref是與溫度無關而恒定的電壓， VpTAT是與絕對溫度T成比例的電壓，式17成立。《,+Mt一'+W..…(17)
其中，a,、 a2是常數(shù)。由式12、 13可知，式11的分母和分子是與T 有關的一次函數(shù)，a,、 a2的值只要適當選擇設計A,、 A2即可，所以，能夠生成對溫度的依賴極小的電流。晶體管M,、 M2發(fā)揮復制流過電阻R
的電流的作用，能夠輸出對溫度的依賴極小的恒定電流Iref。如上所述，
如果有恒定電壓源電路和溫度傳感器電路，則也能夠構成恒定電流源電路。
如以上說明的那樣，根據(jù)本發(fā)明的幾個實施方式，例如，能夠獲得以下的效果。即，在組合基準電壓生成電路和溫度傳感器電路而成的電路結構中，在為了抑制元件偏差造成的Vw的"頂點溫度偏差"和"輸出電壓偏差"而對電路中的適當電阻的電阻值進行微調(diào)的情況下，也同時以相同比率對位于溫度傳感器電路側(cè)的適當電阻的電阻值進行微調(diào)，由此，能夠抑制V^的"頂點溫度偏差"和"輸出電壓偏差"、以及VPTAT 的"斜率偏差"和"輸出電壓偏差"雙方的變動。
并且，同時以相同比率來調(diào)整上述兩個電阻的電阻值，具有如下優(yōu) 點能夠共用調(diào)整電阻值所需要的電路，能夠削減電路面積。進而，能夠同時進行基準電壓生成電路和溫度傳感器電路的調(diào)整，所以，與單獨調(diào)整各個電路的情況相比，能夠降低調(diào)整成本。 (第5實施方式)
在本實施方式中，說明利用了本發(fā)明的基準電壓生成電路的信號處
理裝置的例子。圖16是示出利用了本發(fā)明的基準電壓生成電路的信號處
理裝置的一例的結構的圖。
信號處理裝置610具有被輸入傳感器(物理量測定裝置)620的
輸出信號SC的模擬前端(AFE) 630、信號處理部(例如數(shù)字信號處理器DSP) 640、顯示控制部650、以及顯示部660。傳感器(物理量測定裝置)620例如是檢測物體的運動或姿勢的運動傳感器，更具體而言，例如是陀螺傳感器。在傳感器620是陀螺傳感器的情況下，輸出信號SC是角速度信號。信號處理部640具有增益控制信號生成部641、信號解析部642、以及作為溫度信號處理部的溫度校正電路643。模擬前端(AFE) 630具有濾波電路631、作為增益調(diào)整電路的可變增益放大電路632、 A/D轉(zhuǎn)換器633、以及所述實施方式中說明的任意一個基準電壓生成電路 634。并且，顯示部660具有波形顯示部(波形顯示窗口) 661和溫度顯示部(溫度顯示窗口) 662。顯示控制部650控制顯示部660中的圖像顯示。
模擬前端(AFE) 630對所輸入的模擬信號SC實施給定的模擬信號處理(例如濾波處理、可變增益放大或A/D轉(zhuǎn)換等)。在模擬前端(AFE) 630中設有本發(fā)明的基準電壓生成電路634?；鶞孰妷荷呻娐?34能夠輸出溫度造成的影響極小的基準電壓Vref，所以，能夠用作模擬前端(AFE)所包含的至少一個電路用的基準電壓源或電源電壓源。
并且，基準電壓生成電路634能夠輸出依賴于溫度的電壓VpTAT，所
以，基準電壓生成電路634還能夠發(fā)揮作為測定模擬前端(AFE) 630的周圍溫度的溫度傳感器的作用。并且，還能夠根據(jù)依賴于溫度的信號 VPTAT，執(zhí)行用于對電路的溫度特性進行校正的溫度特性校正處理。
在圖16中，基準電壓生成電路634生成的基準電壓V^例如作為灰度電壓生成用的基準，提供給A/D轉(zhuǎn)換器633。由此，A/D轉(zhuǎn)換器633 的特性相對于溫度穩(wěn)定，由此，幾乎不受溫度影響，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的 A/D轉(zhuǎn)換。
從傳感器620輸入的模擬信號SC通過A/D轉(zhuǎn)換器633轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號SC (D)，數(shù)字信號SC (D)被提供給信號處理部(DSP) 640。并且，從基準電壓生成電路634輸出的依賴于溫度的電壓VpTAT，通過A/D 轉(zhuǎn)換器633轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號VPTAT (D)，該數(shù)字信號VPTAT (D)被發(fā)送到信號處理部(DSP) 640。
信號處理部(例如DSP) 640例如執(zhí)行信號解析、增益控制信號的生成、溫度校正信號的生成等信號處理(模擬信號處理)。模擬前端(AFE) 630的電路特性相對于溫度穩(wěn)定，所以，信號處理裝置610不受溫度影響，能夠執(zhí)行高精度的信號處理。
設置在信號處理部(例如DSP) 640中的增益控制信號生成部641 根據(jù)上述數(shù)字信號SC (D)，生成增益控制信號GQC。通過該增益控制信號GQC，來調(diào)整作為增益調(diào)整電路的可變增益放大器632的增益。例如，調(diào)整可變增益放大器632的增益，使得可變增益放大電路632的輸出信號的振幅始終恒定。
并且，信號解析部642根據(jù)數(shù)字信號SC(D)，執(zhí)行規(guī)定的解析處理，例如，取得時間軸上的信號的振幅或頻率的變化的相關信息。信號解析結果從信號解析部642發(fā)送到顯示控制部650。
并且，作為溫度信號處理部的溫度校正電路643根據(jù)上述數(shù)字信號 VPTAT(D)，生成溫度校正信號TQC1。溫度校正信號TQC1被提供給傳感器(物理量測定裝置)620。由此，抵消傳感器(物理量測定裝置)620的輸出信號SC的溫度特性。并且，溫度校正電路643取得溫度時間軸上的溫度變化的相關信息TQC2。所取得的溫度信息TQC2從溫度校正電路 643發(fā)送到顯示控制部650。
顯示控制部650控制顯示部660中的圖像顯示。如上所述，顯示部 660具有波形顯示部(波形顯示窗口) 661和溫度顯示部(溫度顯示窗口) 662。在波形顯示部(波形顯示窗口) 661上例如顯示從傳感器620輸出的模擬信號SC的信號波形。并且，在溫度顯示部(溫度顯示窗口) 662 上例如以數(shù)字方式顯示溫度(例如25'C)。
根據(jù)本實施方式，能夠?qū)崿F(xiàn)不受周圍溫度影響、且能夠始終執(zhí)行穩(wěn) 定的處理和高精度的處理的信號處理裝置、例如傳感器信號處理裝置(傳感器信號處理系統(tǒng))。
另外，詳細敘述了本實施方式，但是，本領域技術人員能夠容易理
解在不脫離本發(fā)明的新事項和效果的范圍內(nèi)能夠進行多種變形。因此，
本發(fā)明包含所有這種變形例。
本發(fā)明具有能夠同時實現(xiàn)對溫度的依賴性極小的高精度的基準電壓
(即不依賴于溫度的基準電壓)的生成和高精度的溫度傳感器輸出電壓雙方的效果，因此，能夠利用于模擬半導體集成電路整體、尤其是需要溫度校正的集成電路裝置，例如，優(yōu)選用于基準電壓生成電路(與基準電壓一起并聯(lián)輸出依賴于溫度的電壓的基準電壓生成電路)、以及具有該基準電壓生成電路和調(diào)整電路的集成電路裝置。
權利要求
1. 一種生成基準電壓的基準電壓生成電路，其特征在于，該基準電壓生成電路包含第1PN結，其產(chǎn)生第1電壓；第2PN結，其電流密度與所述第1PN結不同；第1電阻，其根據(jù)相當于所述第1PN結的正向電壓和所述第2PN結的正向電壓之差的電壓，生成具有正溫度系數(shù)的第1電流；以及第2電阻，其根據(jù)所述第1電流，生成具有正溫度系數(shù)的第1電壓，對所述具有正溫度系數(shù)的第1電壓和具有負溫度系數(shù)的電壓進行相加，生成所述基準電壓，并且，該基準電壓生成電路還包含第3電阻，該第3電阻根據(jù)所述具有正溫度系數(shù)的第1電流，生成依賴于溫度的電壓，所述基準電壓和所述依賴于溫度的電壓分別從各個第1和第2輸出節(jié)點并聯(lián)輸出，并且，通過調(diào)整信號，以相同比率來調(diào)整所述第1電阻的電阻值和所述第3電阻的電阻值。
2. 根據(jù)權利要求1所述的基準電壓生成電路，其特征在于，所述第1電阻和所述第3電阻由可變電阻電路構成，該可變電阻電路根據(jù)共同的所述調(diào)整信號，以相同比率來調(diào)整各自的電阻值。
3. 根據(jù)權利要求2所述的基準電壓生成電路，其特征在于，所述可變電阻電路具有第1梯形電阻電路，其用于可變地調(diào)整所述第1電阻的電阻值，由在第1節(jié)點和第2節(jié)點之間串聯(lián)連接的第1 第m分壓電阻構成，其中， m是2以上的整數(shù)；第2梯形電阻電路，其用于可變地調(diào)整所述第3電阻的電阻值，由在第3節(jié)點和第4節(jié)點之間串聯(lián)連接的第1 第m分壓電阻構成；第1梯形電阻電路用第1 第i旁通開關，其用于切換所述第1梯形電阻電路中的第1 第i分割節(jié)點和所述第2節(jié)點之間的電連接/斷開，其中，i是2以上的整數(shù)；以及第2梯形電阻電路用第1 第i旁通開關，其用于切換所述第2梯形電阻電路中的第1 第i分割節(jié)點和所述第4節(jié)點之間的電連接/斷開，其中，i是2以上的整數(shù)，構成所述第1梯形電阻電路的第n所述分壓電阻的電阻值和構成所述第2梯形電阻電路的第n所述分壓電阻的電阻值之比恒定，其中，l《通過所述共同的調(diào)整信號來控制所述第1梯形電阻電路用第k所述旁通開關的導通/截止、以及所述第2梯形電阻電路用第k所述旁通開關的導通/截止，其中，1《k《i。
4.根據(jù)權利要求2所述的基準電壓生成電路，其特征在于，所述可變電阻電路具有第1梯形電阻電路，其用于可變地調(diào)整所述第1電阻的電阻值，由在第1節(jié)點和第2節(jié)點之間串聯(lián)連接的第1 第m分壓電阻構成，其中， m是2以上的整數(shù)；第2梯形電阻電路，其用于可變地調(diào)整所述第3電阻的電阻值，由在第3節(jié)點和第4節(jié)點之間串聯(lián)連接的第1 第m分壓電阻構成；第1梯形電阻電路用第1 第m旁通開關，其分別與構成所述第1 梯形電阻電路的所述第1 第m分壓電阻對應地設置，用于使所述第l 第m分壓電阻各自的兩端旁通；以及第2梯形電阻電路用第1 第m旁通開關，其分別與構成所述第2 梯形電阻電路的所述第1 第m分壓電阻對應地設置，用于使構成所述第2梯形電阻電路的所述第1 第m分壓電阻各自的兩端旁通，構成所述第1梯形電阻電路的第n所述分壓電阻的電阻值和構成所述第2梯形電阻電路的第n所述分壓電阻的電阻值之比恒定，其中，l《通過所述共同的調(diào)整信號來控制所述第1梯形電阻電路用第p所述旁通開關的導通/截止、以及所述第2梯形電阻電路用第p所述旁通開關的導通/截止，其中，1《p《m。
5. 根據(jù)權利要求3或4所述的基準電壓生成電路，其特征在于，所述第2梯形電阻電路中的用于調(diào)整所述第m分壓電阻的所述第4節(jié)點側(cè)的節(jié)點電位的電位調(diào)整電阻，設置在所述第m分壓電阻和所述第 4節(jié)點之間。
6. 根據(jù)權利要求2所述的基準電壓生成電路，其特征在于，所述可變電阻電路具有所述第1電阻調(diào)整用第1 第q電阻，其用于可變地調(diào)整所述第1 電阻的電阻值，在第1節(jié)點和第2節(jié)點之間相互并聯(lián)連接且一端共同地連接，其中，q是2以上的整數(shù)；所述第3電阻調(diào)整用第1 第q電阻，其用于可變地調(diào)整所述第3 電阻的電阻值，在第3節(jié)點和第4節(jié)點之間相互并聯(lián)連接且一端共同地連接；第1電阻調(diào)整用第1 第q開關電路，其分別與所述第1電阻調(diào)整用第1 第q電阻對應地設置，用于切換所述第1電阻調(diào)整用第1 第q 電阻各自的另一端和所述第2節(jié)點之間的電連接/斷開；以及第3電阻調(diào)整用第1 第q開關電路，其分別與所述第3電阻調(diào)整用第1 第q電阻對應地設置，用于切換所述第3電阻調(diào)整用第1 第q 電阻各自的另一端和所述第4節(jié)點之間的電連接/斷開，所述第1電阻調(diào)整用第r電阻的電阻值和所述第3電阻調(diào)整用第r 電阻的電阻值的電阻比恒定，其中，1《r《q，通過所述共同的調(diào)整信號來控制所述第1電阻調(diào)整用第x開關電路的導通/截止、以及所述第3電阻調(diào)整用第x開關電路的導通/截止，其中，
7. 根據(jù)權利要求6所述的基準電壓生成電路，其特征在于，所述第3電阻調(diào)整用第1 第q開關電路的一端與所述第1電阻調(diào)整用第1 第q電阻的所述另一端連接，并且，所述第3電阻調(diào)整用第l 第q開關電路各自的另一端共同地連接，用于調(diào)整所述第3電阻調(diào)整用第1 第q開關電路各自的共同連接點的電位的電位調(diào)整電阻，設置在所述第1 第q開關電路各自的共同連接點和所述第4節(jié)點之間。
8. —種集成電路裝置，其特征在于，該集成電路裝置包含-權利要求1 7中的任意一項所述的基準電壓生成電路；以及輸出所述調(diào)整信號的調(diào)整電路。
9. 一種信號處理裝置，其特征在于，該信號處理裝置包含模擬前端，其具有權利要求1 7中的任意一項所述的基準電壓生成電路，對所輸入的模擬信號實施模擬信號處理；以及信號處理部，其根據(jù)所述模擬前端的輸出信號來執(zhí)行給定的信號處理。
10. 根據(jù)權利要求9所述的信號處理裝置，其特征在于，所述模擬前端具有將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的A/D轉(zhuǎn)換器，將從所述基準電壓生成電路輸出的所述基準電壓提供給所述A/D轉(zhuǎn)換器，從所述基準電壓生成電路輸出的所述依賴于溫度的電壓通過所述 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號輸入到所述信號處理部。
11. 根據(jù)權利要求10所述的信號處理裝置，其特征在于，所述模擬前端在所述A/D轉(zhuǎn)換器的前級具有濾波電路和增益調(diào)整電路的至少一方，并且，向所述模擬前端輸入從傳感器輸出的傳感器信號，并且，所述信號處理部具有溫度信號處理部，該溫度信號處理部根據(jù)從所述A/D轉(zhuǎn)換器輸出的作為所述數(shù)字信號的所述依賴于溫度的電壓，來執(zhí)行溫度信號處理。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基準電壓生成電路、集成電路裝置以及信號處理裝置。在組合基準電壓生成電路和溫度傳感器電路而成的帶隙電路中，能夠抑制基準電壓的偏差和溫度傳感器輸出電壓的偏差雙方的變動。在為了抑制元件偏差造成的基準電壓(Vref)的“頂點溫度偏差”和“輸出電壓偏差”而對與基準電壓的生成有關的第1電阻(R3)的電阻值進行微調(diào)的情況下，也同時以相同比率對生成溫度傳感器輸出(VPTAT)的第3電阻(R4)的電阻值進行微調(diào)。第1電阻(R3)和第3電阻(R4)都由可變電阻電路構成，通過調(diào)整信號來調(diào)整可變電阻電路的電阻值。用于調(diào)整電阻值的調(diào)整信號例如從調(diào)整電路(搭載在IC上的EEPROM等)(300)輸出。
文檔編號H01C10/50GK101510108SQ20091000730
公開日2009年8月19日申請日期2009年2月11日優(yōu)先權日2008年2月12日
發(fā)明者羽田秀生申請人:精工愛普生株式會社

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