基準電圧回路

基準電圧回路とは

基準電圧回路、またはVref（Voltage Reference Circuit）は、外部の電源電圧、温度、部品によるバラつきに左右されることなく、一定の電圧を出力する電子回路です。この特性により、基準電圧回路はさまざまな電子機器で絶えず信頼性の高い基準電圧の供給源として重要な役割を果たしています。

基本動作の仕組み

基準電圧を生成するためには、特定の特性を持つ部品を使用します。一般的には、一定の電圧を維持しつつ、流れる電流に影響されない部品、または一定の電流を流し続けるものが用いられます。古典的には、グロー放電を利用した放電管が基準電圧回路として使用されていました。これらの回路で生成された基準電圧は、電源回路や比較回路、A/Dコンバータ、発振回路などに分配されるため、各種の機器が所定の精度を持って動作できるような基準電圧の安定供給が求められます。

このため、製造時のばらつきが基準電圧に与える影響を最小限に抑えることが重要です。具体的には、製造後の調整手法としてレーザートリミングが頻繁に利用されます。これにより、基準電圧が仕様に適合するように微調整が行われ、より高精度な出力が得られるのです。

温度特性への対応

温度の変化による影響を受けずに一定の電圧を出力することも、多くの基準電圧回路において要求される重要な特性です。これは、正の温度係数を持つ部品の特性と負の温度係数を持つ部品の特性を巧みに組み合わせることで実現されます。このような特性を持つ回路は、特定の温度範囲においても安定して機能することが期待されます。

代表的な基準電圧回路

いくつかの基準電圧回路の例を挙げてみましょう。

• - バンドギャップ・リファレンス: 比較的高精度であり、集積回路に広く利用されています。この回路は、受動素子を用いて温度の変化に強い特性を持つため、電子機器の設計において非常に重要です。

• - ED型基準電圧回路: MOSトランジスタを基本にしたこのタイプは、コンパクトな設計が可能ですが、温度依存性はバンドギャップ・リファレンスよりも劣ると言われています。小型のデバイス向けに利用されることが多いです。

• - ツェナーダイオードを使用した回路: シンプルな設計で、一般的な基準電圧 potrzebyに対して効果的な組み合わせとなります。特にコストの制約がある場合に有効です。

まとめ

基準電圧回路は、電子回路における不可欠な基板として機能し、信頼性のある電圧供給を実現します。これらの回路は、様々な電子機器の基本部分であり、精度を維持しつつ温度変化や外的要因に影響されない設計が不可欠です。それぞれの回路が持つ特性を理解することで、より効果的な回路設計が可能となります。

参考文献

• - 『CMOS OPアンプ回路 実務設計の基礎』吉澤浩和、CQ出版 (ISBN 9784-7898-3027-0)

外部リンク

• - Understanding Voltage-Reference Topologies and Specifications
• - The Design of Band-Gap Reference Circuits: Trials and Tribulations
• - LT Journal March 2009: How To Choose A Voltage Reference

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