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温度センサ回路 - 特開2008−58015 | j-tokkyo
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【発明の名称】 温度センサ回路
【発明者】 【氏名】五十嵐 敦史

【要約】 【課題】温度センサ回路の出力電圧の精度を高くする。

【構成】電流制御回路301が、バイポーラトランジスタ601〜603におけるエミッタ電流を同一にするよう制御する。すると、バイポーラトランジスタ601〜603のエミッタ電流がばらつかなくなる。よって、バイポーラトランジスタ601〜603のベースエミッタ間電圧のばらつきが抑えられ、温度センサ回路の出力電圧の精度が高くなる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
温度センサ回路において、
複数個のトランジスタからなるダーリントン回路と、
前記ダーリントン回路に給電する定電流回路と、
前記複数個のトランジスタにおけるそれぞれのエミッタ電流を同一にするよう制御する電流制御回路と、
を備えていることを特徴とする温度センサ回路。
【請求項2】
前記電流制御回路は、カレントミラー回路を含むことを特徴とする請求項1記載の温度センサ回路。
【請求項3】
前記カレントミラー回路は、前記ダーリントン回路における一部の電流を入力電流とすることを特徴とする請求項2記載の温度センサ回路。
【請求項4】
前記カレントミラー回路は、前記定電流回路における一部の電流を入力電流とすることを特徴とする請求項2記載の温度センサ回路。
【請求項5】
前記カレントミラー回路は、前記定電流回路から出力された電流の値と同一の値である電流を入力電流とすることを特徴とする請求項4記載の温度センサ回路。
【請求項6】
基準電圧源と、
前記ダーリントン回路の出力電圧と前記基準電圧源の電圧とを比較し、比較結果に基づいた信号を出力する比較回路と、
をさらに備えていることを特徴とする請求項1記載の温度センサ回路。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、温度センサ回路に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の温度センサ回路について説明する。図6は、従来の温度センサ回路の概略を示す図である。
【0003】
温度センサ回路は、定電流回路11及びダーリントン回路を備えている。定電流回路11は、定電流源21、及び、同一サイズのMOSトランジスタ41とMOSトランジスタ44とから構成されるカレントミラー回路を備え、ダーリントン回路は、同一サイズのバイポーラトランジスタ61〜63を備えている。定電流回路11の出力には、ダーリントン回路のバイポーラトランジスタ63のエミッタが接続されている。
【0004】
このような温度センサ回路によると、バイポーラトランジスタ61〜63のベースエミッタ間電圧が温度によって変動し、それに伴い、温度センサ回路の出力電圧も変動する。この出力電圧に基づき、温度が検出される(例えば、特許文献1参照)。
【特許文献1】特開平05−248962号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、ダーリントン回路における複数個のバイポーラトランジスタにおいて、電流利得がそれぞれ製造ばらつきを有するので、エミッタ電流がそれぞればらついてしまう。よって、バイポーラトランジスタのベースエミッタ間電圧もばらつき、温度センサ回路の出力電圧もばらついて精度が低くなってしまう。
【0006】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、出力電圧の精度が高い温度センサ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】
本発明では、上記課題を解決するために、温度センサ回路において、複数個のトランジスタからなるダーリントン回路と、前記ダーリントン回路に給電する定電流回路と、前記複数個のトランジスタにおけるそれぞれのエミッタ電流を同一にするよう制御する電流制御回路と、を備えていることを特徴とする温度センサ回路を提供する。
【発明の効果】
【0008】
本発明は、電流制御回路が複数個のトランジスタにおけるそれぞれのエミッタ電流を同一にするよう制御するので、複数個のトランジスタのエミッタ電流がばらつかなくなる。よって、トランジスタのベースエミッタ間電圧のばらつきが抑えられ、温度センサ回路の出力電圧の精度が高くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
(実施形態1)
【0010】
まず、第一の実施形態の温度センサ回路について説明する。図1は、第一の実施形態の温度センサ回路の概略を示す図である。
【0011】
温度センサ回路は、定電流回路101、ダーリントン回路及び電流制御回路301を備えている。定電流回路101は、定電流源201及び同一サイズのMOSトランジスタ401〜404から構成されるカレントミラー回路を備え、ダーリントン回路は、同一サイズのバイポーラトランジスタ601〜603を備えている。定電流回路101のMOSトランジスタ402〜404のドレインには、ダーリントン回路のバイポーラトランジスタ601〜603のエミッタがそれぞれ接続されている。また、電流制御回路301は、MOSトランジスタ501〜503から構成されるカレントミラー回路を備えている。電流制御回路301のMOSトランジスタ502〜503には、ダーリントン回路のバイポーラトランジスタ602〜603のベースがそれぞれ接続されている。
【0012】
次に、温度センサ回路の動作について説明する。
【0013】
定電流源201は電流Iaを流し、MOSトランジスタ401もドレイン電流Iaを流す。カレントミラー回路により、MOSトランジスタ402〜404もバイポーラトランジスタ601〜603にそれぞれドレイン電流Iaを流して給電する。バイポーラトランジスタ601〜603は、エミッタ電流Iaに対応するベース電流Ib601〜Ib603をそれぞれ流す。これらのベース電流Ib602〜Ib603を、電流制御回路301のMOSトランジスタ502〜503がドレイン電流としてそれぞれ流してシンクする。ここで、MOSトランジスタ502〜503がそれぞれシンクする電流の電流値は、入力端子012から供給される電流の電流値と同一であり、入力端子012の電流の電流値は、バイポーラトランジスタ602〜603のベース電流をシンクできるよう設定される。
【0014】
バイポーラトランジスタ601〜603のベースエミッタ間電圧が温度によって変動し、それに伴い、温度センサ回路の出力端子011の出力電圧も変動する。この出力電圧に基づき、温度が検出される。
【0015】
このような温度センサ回路によると、ベース電流Ib602〜Ib603が電流制御回路301にシンクされるので、ベース電流Ib602〜Ib603がバイポーラトランジスタ601〜602のエミッタにそれぞれ流れなくなり、バイポーラトランジスタ601〜603のエミッタ電流は全て同一になってIaとなる。よって、バイポーラトランジスタ601〜603のベースエミッタ間電圧のばらつきが抑えられ、温度センサ回路の出力電圧の精度が高くなる。
【0016】
なお、カレントミラー回路を構成するMOSトランジスタ401〜404のサイズは同一であり、MOSトランジスタ401〜404に流れるドレイン電流は同一になっているが、MOSトランジスタ401〜404のサイズが異なるようにしてもよい。この時、電流制御回路301のシンク電流の調整によってダーリントン回路を構成するバイポーラトランジスタ601〜603に流れるエミッタ電流は同一になる。
【0017】
また、カレントミラー回路を構成するMOSトランジスタ501〜503のサイズは同一であり、MOSトランジスタ501〜503に流れるドレイン電流は同一になっているが、MOSトランジスタ501〜503のサイズが異なるようにしてもよい。この時、定電流回路101の給電電流の調整によってダーリントン回路を構成するバイポーラトランジスタ601〜603に流れるエミッタ電流は同一になる。
【0018】
また、ダーリントン回路を構成するバイポーラトランジスタ601〜603のサイズは同一であり、バイポーラトランジスタ601〜603に流れるエミッタ電流が同一になっているが、バイポーラトランジスタ601〜603のサイズが異なるようにしてもよい。この時、電流制御回路301のシンク電流の調整及び定電流回路101の給電電流の調整によってダーリントン回路を構成するバイポーラトランジスタ601〜603に流れるエミッタ電流は同一になる。
【0019】
また、ダーリントン回路は3段で構成されているが、例えば、4段で構成されてもよい。この時、ダーリントン回路の段数に合わせて定電流回路101及び電流制御回路301は変更されることになる。
【0020】
また、ダーリントン回路はPNPバイポーラトランジスタで構成されているが、NPNバイポーラトランジスタで構成されてもよい。この時、電流制御回路301はシンク電流の調整を行わず、NPNバイポーラトランジスタのベース電流をソースすることになる。
【0021】
また、例えば、前述したダーリントン回路のバイポーラトランジスタではベース電流は温度特性を有していて、ベース電流の電流値と温度とを関連付けたテーブルが予め設けられるようし、このテーブルに基づき、温度に基づいた電流が入力端子012に流れるようにしてもよい。
(実施形態2)
【0022】
次に、第二の実施形態の温度センサ回路について説明する。図2は、第二の実施形態の温度センサ回路の概略を示す図である。
【0023】
第二の実施形態の温度センサ回路は、第一の実施形態の温度センサ回路と比較すると、入力端子012が削除され、電流制御回路301aにバイポーラトランジスタ603とサイズが等しいバイポーラトランジスタ605が追加された点で相違する。
【0024】
バイポーラトランジスタ603のコレクタにバイポーラトランジスタ605のエミッタが接続され、このバイポーラトランジスタ605のベースにMOSトランジスタ501のドレインが接続されている。
【0025】
第一の実施形態のように入力端子012から電流がMOSトランジスタ501に供給されず、バイポーラトランジスタ603のエミッタ電流とバイポーラトランジスタ605のエミッタ電流とがほぼ等しく、バイポーラトランジスタ603のサイズとバイポーラトランジスタ605のサイズとが等しいので、バイポーラトランジスタ603のベース電流Ib603と電流値がほぼ等しい電流がMOSトランジスタ501に供給されるようになる。
【0026】
このような温度センサ回路によると、バイポーラトランジスタ605のベース電流Ib605が、MOSトランジスタ501にドレイン電流として流れる。カレントミラー回路により、MOSトランジスタ503のドレインは、バイポーラトランジスタ603のベースから電流Ib605をシンクする。電流Ib605と電流Ib603とはほぼ等しいので、バイポーラトランジスタ603のベース電流Ib603はほぼ全てシンクされることになる。同様に、バイポーラトランジスタ602のベース電流Ib602もほぼ全てシンクされることになる。
(実施形態3)
【0027】
次に、第三の実施形態の温度センサ回路について説明する。図3は、第三の実施形態の温度センサ回路の概略を示す図である。
【0028】
第三の実施形態の温度センサ回路は、第二の実施形態の温度センサ回路と比較すると、定電流回路101aにMOSトランジスタ401〜404とサイズが等しいMOSトランジスタ405が追加された点で相違する。
【0029】
MOSトランジスタ405のドレインにバイポーラトランジスタ605のエミッタが接続され、このバイポーラトランジスタ605のベースにMOSトランジスタ501のドレインが接続されている。
【0030】
カレントミラー回路により、MOSトランジスタ404におけるドレイン電流とMOSトランジスタ405のドレイン電流とは等しいので、バイポーラトランジスタ603のベース電流Ib603と電流値がほぼ等しい電流がMOSトランジスタ501に供給されるようになる。
(実施形態4)
【0031】
次に、第四の実施形態の温度センサ回路について説明する。図4は、第四の実施形態の温度センサ回路の概略を示す図である。
【0032】
第四の実施形態の温度センサ回路は、第一の実施形態の温度センサ回路と比較すると、入力端子012が削除され、定電流回路101aにMOSトランジスタ401〜404とサイズが等しいMOSトランジスタ405が追加され、電流制御回路301bにおけるMOSトランジスタ501とMOSトランジスタ502〜503とのサイズが異なる点で相違する。
【0033】
MOSトランジスタ405のドレインにMOSトランジスタ501のドレインが接続されている。
【0034】
第一の実施形態のように入力端子012から電流がMOSトランジスタ501に供給されず、カレントミラー回路により、定電流源201による電流IaがMOSトランジスタ501に供給されるようになる。
【0035】
このような温度センサ回路によると、バイポーラトランジスタにおけるベース電流とドレイン電流との電流値比をn:1とし(n<1)、MOSトランジスタ502とMOSトランジスタ503とMOSトランジスタ501とのサイズ比をn:n:1とした場合、MOSトランジスタ405のドレイン電流Iaが、MOSトランジスタ501にドレイン電流として流れる。カレントミラー回路により、MOSトランジスタ503のドレインは、バイポーラトランジスタ603のベースから電流Iaのn倍の電流をシンクする。この電流Iaのn倍の電流と電流Ib603とはほぼ等しいので、バイポーラトランジスタ603のベース電流Ib603はほぼ全てシンクされることになる。同様に、バイポーラトランジスタ602のベース電流Ib602もほぼ全てシンクされることになる。
(実施形態5)
【0036】
次に、第五の実施形態の温度センサ回路について説明する。図5は、第五の実施形態の温度センサ回路の概略を示す図である。
【0037】
第五の実施形態の温度センサ回路は、第一の実施形態の温度センサ回路と比較すると、比較回路701及び基準電圧源801が追加された点で相違する。
【0038】
第一の実施形態の温度センサ回路の出力端子が比較回路701の一方の入力端子に接続され、基準電圧源801が比較回路701の他方の入力端子に接続されている。
【0039】
このような温度センサ回路によると、比較回路701は第一の実施形態の温度センサ回路の出力電圧と基準電圧源801の電圧との関係に応じた電気信号を出力する。ここでは、予め第一の実施形態の温度センサ回路の出力電圧の温度特性を把握しておき、ある設定温度のときの出力電圧値に基準電圧源801の電圧値を等しくさせておく。比較回路701は、出力電圧値と基準電圧源801との電圧値を比較し、出力電圧に基づいた温度が設定温度以上または未満であることを示す電気信号を精度良く出力する。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【図1】第一の実施形態の温度センサ回路の概略を示す図である。
【図2】第二の実施形態の温度センサ回路の概略を示す図である。
【図3】第三の実施形態の温度センサ回路の概略を示す図である。
【図4】第四の実施形態の温度センサ回路の概略を示す図である。
【図5】第五の実施形態の温度センサ回路の概略を示す図である。
【図6】従来の温度センサ回路の概略を示す図である。
【符号の説明】
【0041】
011 出力端子
012 入力端子
101 定電流回路
201 定電流源
301 電流制御回路
401〜404、501〜503 MOSトランジスタ
601〜603 バイポーラトランジスタ
701 比較回路
801 基準電圧源
【出願人】 【識別番号】000002325
【氏名又は名称】セイコーインスツル株式会社
【出願日】 平成18年8月29日(2006.8.29)
【代理人】 【識別番号】100079212
【弁理士】
【氏名又は名称】松下 義治


【公開番号】 特開2008−58015(P2008−58015A)
【公開日】 平成20年3月13日(2008.3.13)
【出願番号】 特願2006−232193(P2006−232193)